Страничка Петровой Татьяны Васильевны назад на кафедру
Разработка темы: Основы генетики человека (лекционный материал) для естественного класса.
· показать учащимся значение материальных основ наследственности и окружающей среды в формировании биологических особенностей и социальных черт личности человека;
· определить роль биологических и социальных факторов в природе человека;
· раскрыть суть методов исследования генетики человека; · добиться усвоения учащимися понимания значения генетики для медицины и · здравоохранения;
· помочь овладеть умениями давать характеристику различных методов, наследственных болезней и устанавливать причины их возникновения, наследования и способы их предупреждения.
Основы генетики человека.
Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и факторов среды. Задачей медицинской генетики является выявление и профилактика наследственных болезней. Медицинская генетика начала формироваться в 30-е годы XX века. Генетика человека - одна из важнейших теоретических основ современной медицины. Одним из основоположников медицинской генетики является выдающийся советский невропатолог С.Н. Давиденков, его заслугой является разработка методов медико-генетического консультирования и его первое практическое применение в нашей стране.
Особенности генетики человека.
Исследование генетики человека связано с большими трудностями, причины которых связаны с невозможностью экспериментального скрещивания, медленной сменой поколений, малым количеством потомков в каждой семье. В отличие от классических объектов у человека сложный кариотип, большое число групп сцепления. Несмотря на все эти затруднения генетика человека успешно развивается. При изучении генетики человека используются следующие методы: генеалогический, близнецовый, популяционно-статистический, дерматоглифический, биохимический, цитогенетический, гибридизации соматических клеток и методы моделирования. У человека установлены все 24 теоретически возможные группы сцепления генов (число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом); из них 22 локализованы в аутосомах, в каждой из которых содержится по несколько сот генов. Более 100 генов локализованы в половых хромосомах. Все гены, локализованные в половых хромосомах человека, можно разделить на три группы в зависимости от того, в каких участках половых хромосом они находятся. Первая группа - сцепленная с полом. В нее входят гены, локализованные в той части Х-хромосомы, которая не имеет гомологичного участка в Y-хромосоме. Они полностью сцеплены с полом, передаются исключительно через Х-хромосому. К их числу относятся рецессивные гены гемофилии, дальтонизма, атрофии зрительного нерва. Доминантные гены из этого участка одинаково проявляются у обоих полов, рецессивные же - у женщин только в гомозиготном, а у мужчин - и в гемизиготном состоянии. Вторую группу - составляет небольшое число генов, расположенных в непарном участке Y-хромосомы. Они могут встречаться только у лиц мужского пола и передаются от отца к сыну. К ним относятся: волосатость ушей, ихтиоз (кожа в виде рыбьей чешуи), перепончатые пальцы на ногах. Третья группа - гены, расположенные в парном сегменте половых хромосом, т.е. гомологичном для Х- и Y-хромосом. Их называют неполно или частично сцепленными с полом. Они могут передаваться как с Х-, так и с Y-хромосомой и переходить из одной в другую в результате кроссинговера. Методы изучения наследственности у человека. Генеалогический (метод родословных) - основан на прослеживании какого-либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Генеалогия - родословная человека. Метод был введен в науку в конце XIX века Ф. Гальтоном. Суть: выяснение родственных связей, проследить наличие нормального или патологического признака среди близких и дальних родственников в данной семье. Сбор сведений начинается от пробанда. Пробанд - лицо, родословную которого необходимо составить. Братья и сестры пробанды называются сибсами. Метод включает два этапа: сбор сведений о семье и генеалогический анализ. Для составления родословной проводят краткие записи о каждом члене родословной с точным указанием его родства по отношению к пробанду. Затем делают графическое изображение родословной; для составления схемы приняты стандартные символы. После составления родословной начинается второй этап - генеалогический анализ, целью которого является установление генетических закономерностей. Требуется установить, имеет ли признак наследственный характер. В случае обнаружения наследственного характера признака необходимо установить тип наследования - доминантный, рецессивный, сцепленный с полом. Этим методом были выявлены некоторые доминантные и рецессивные признаки: курчавость прямые волосы карие глаза голубые веснушки норма карликовость норма норма шизофрения У человека могут наследоваться способности: математические, музыкальные. I Генеалогическим методом удалось определить наследственный характер гемофилии, дальтонизма, короткопалости, выявить последствия родственных браков, в результате которых 20-30% детей умирают или рождаются больными. Близнецовый - один из наиболее ранних методов, однако он не утратил своего значения и в настоящее время. Введен метод Ф. Гальтоном, который выделил среди близнецов две группы: однояйцевые (монозиготные) и двуяйцевые (дизиготные). Как правило, у человека рождается один ребенок, но в среднем один случай на 84 новорожденных составляют двойни. Около 1/3 их числа - монозиготные близнецы. Они развиваются из разъединившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип. Монозиготные близнецы при нормальном эмбриональном развитии всегда одного пола. Дизиготные близнецы рождаются чаще (2/3 общего количества двоен), они развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток. Такие близнецы могут быть и однополые , и разнополые; с генетической точки зрения они сходны, но у них большая общность факторов среды во внутриутробном и частично в постнатальном периоде. В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам: цвет волос, глаз, пигментация кожи, форма носа, глаз, губ, пальцевые узоры. Эти признаки наследственно обусловлены. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов пары, их называют конкордантными (лат. - быть согласным, сходным). Конкордантность - это процент сходства по изучаемому признаку. Отсутствие признака у одного из близнецов - дискордантность. В настоящее время для более точного определения зиготности кроме морфологических признаков используют исследование групп крови и белков плазмы крови. Между монозиготными близнецами возможна трансплантация, отторжения не происходит. Близнецовый метод используется в генетике человека для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака. Метод дерматоглифики (гр. derma - кожа, gliphe -рисовать) - это изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах. Здесь имеются эпидермальные выступы - гребни, которые образуют сложные узоры. В древности в Китае и Индии обратили внимание на то, что рисунки кожных узоров на пальцах и ладонях строго индивидуальны (пользовались отпечатками пальцев вместо подписи). На Земле нет двух людей с одинаковыми рисунками на пальцах (кроме монозиготных близнецов). В 1982 г. Ф. Гальтон предложил классификацию этих узоров, позволяющую использовать этот метод для идентификации личности в криминалистике. Выделился один из разделов дерматоглифики - дактилоскопия (изучение узоров на подушечках пальцев); пальмоскопия (рисунки на ладонях); плантоскопия (изучение подошвенной поверхности стопы). Дактилоскопия - гребни на коже пальцев рук соответствуют сосочкам дермы (лат. papilla - сосочек), их называют капиллярными линиями, рельеф этих выступов повторяет пласт эпидермиса. Закладка узоров происходит между 10 и 19 неделями внутриутробного развития; у 20-недеяьных плодов уже хорошо различимы формы узоров. Формирование капиллярных рельефов зависит от характера ветвления нервных волокон. Полное формирование деталей строения тактильных узоров отмечается к б месяцам, после чего они остаются неизменными до конца жизни. При повреждении кожи (ожог, отморожение, травмы) их рисунок восстанавливается через некоторое время в своем первоначальном виде. Восстановление возможно до тех пор, пока повреждение не связано с глубокой травмой, влекущей образование рубцов из плотной соединительной ткани. Дерматоглифические исследования имеют важное значение в определении зиготности близнецов, в диагностике некоторых наследственных заболеваний, в судебной медицине, в криминалистике для идентификации личности. Узоры обычно изучают на отпечатках, сделанных на бумаге после смазывания кожи типографской краской. Детальное исследование узора проводят с помощью лупы. На формирование дерматоглифических узоров оказывают влияние повреждающие факторы на ранних стадиях эмбрионального развития (при внутриутробном развитии действие вируса коревой краснухи у ребенка наблюдаются некоторые отклонения в узорах, сходные с таковыми при болезни Дауна). В последние годы метод дерматоглифики стали использовать в клинической гене-тике. Этот метод применяется в качестве дополнительного для подтверждения диагноза хромосомных синдромов у людей с изменениями кариотипа. Биохимические методы. Эти методы используются для диагностики болезней обмена веществ, причиной которых является изменение активности определенных ферментов. С помощью этих методов открыто около 500 молекулярных болезней, являющихся следствием проявления мугантных генов. При различных типах заболеваний удается либо определить сам аномальный белок-фермент, либо промежуточные продукты обмена. Эти методы отличаются большой трудоемкостью, требуют специального оборудования. В последние два десятилетия в разных странах разрабатываются и применяются для массовых исследований специальные программы. Первый этап - среди большого количества обследуемых выделить предположительно больных, имеющих какое-то наследственное отклонение от нормы. Такая программа называется просеивающей или скриннинг-программой (англ. screening - просеивание). Для этого этапа используется небольшое количество простых, доступных методик (экспресс-методов). Экспресс-методы основаны на простых качественных реакциях выявления продуктов обмена в моче, крови. Второй этап - проводится уточнение (подтверждение диагноза или отклонение). Для этого используются точные хроматографические методы определения ферментов, аминокислот. Применяют микробиологические тесты, основанные на том, что некоторые штаммы бактерий могут расти только на средах, содержащих определенные аминокислоты, углеводы. Популяционно-статистический метод позволяет изучать распространение отдельных генов в человеческих популяциях. Обычно производится непосредственное выборочное исследование части популяции либо изучают архивы больниц, родильных домов, а также проводят опрос путем анкетирования. Выбор способа зависит от цели исследования. Последний этап состоит в статистическом анализе. Одним из наиболее простых и универсальных математических методов является метод, предложенный Г. Харди и В. Вайнбергом. Имеется и ряд других специальных математических методов, В результате становится возможным определить частоту генов в различных группах населения, частоту гетерозиготных носителей ряда наследственных аномалий и болезней. Популяционно-статистический метод позволяет определить генетическую структуру популяций (соотношение между частотой гомозигот и гетерозигот). Новые возможности для проведения генетического анализа открывает применение электронно-вычислительной техники. Знание генетического состава популяций населения имеет большое значение для социальной гигиены и профилактическоц медицины. Цнтогенетический метод. Принципы цитогенетических исследований сформировались в течение 20-30-х годов на классическом объекте генетики - дрозофиле и на некоторых растениях. Метод основан на микроскопическом исследовании хромосом. Нормальный кариотип человека включает 46 хромосом, из них 22 пары аутосом и 2 половые хромосомы. Для идентификации хромосом применяют количественный морфометрический анализ - проводят измерение длины хромосомы в микрометрах, определяют соотношение длины короткого плеча к длине всей хромосомы. В 1960 г. была разработана первая Международная классификация хромосом человека (Денверская). В основу ее были положены особенности величины хромосом и расположение первичной перетяжки. Типы метафазных хромосом: · акроцентрическая · субметацентрическая (короткое плечо, ценромера, длинное плечо) · метаценгрическая
По форме и общим размерам все аутосомы человека подразделяются на 7 групп, обозначаются латинскими буквами A,B,C,D,E,F,G. Все хромосомы имеют порядковые номера. Наиболее крупная пара гомологичных хромосом имеет №1. следующая - №2 и т.д. Самые маленькие - №21, №22. Половые хромосомы - крупная X и мелкая Y- выделяются отдельно.
По форме и общим размерам все аутосомы человека подразделяются на 7 групп, обозначаются латинскими буквами A,B,C,D,E,F,G. Все хромосомы имеют порядковые номера. Наиболее крупная пара гомологичных хромосом имеет №1. следующая - №2 и т.д. Самые маленькие - №21, №22. Половые хромосомы - крупная X и мелкая Y- выделяются отдельно.