 |
Генетика человека: особенности изучения, методы исследования и наследственные болезни.
|
|
|
|
Изучает закономерности наследования нормальных и патолог. признаков и зависимость их проявления от генотипа и факторов внешн среды.
Особенности изучения:
1 Сложн кариотип, эта проблема частично решается за счет возможн идентификации хромосом чел после их окраски. 2 Позднее половое созревание и редкая смена поколений. 3 Малое кол-во потомков. 4 Невозможность экспериментировать. 5 Невозм создания одинаковых условий жизни.
Методы изучения:
1 Клинико-генеалогический – построение родословной и прослеживание в ряду поколений передачи наследств признаков. Этапы анализа: сбор данных обо всех родственниках, обследуемых, построение родословной, анализ родословной, вывод.
2 Близнецовый – позволяет определить роль генотипа и факторов внешней среды в проявлении признака.
3 Популяционно-статистический (основан на применении закона Харди-Вайнберга) – позволяет определить степень риска проявления заболевания.
4 Цитогенетический– микроскопическое исследование хромосом, этапы: 1 культивирование клетки, стимуляция митоза, добавл колхицина для остановки митоза, окрашивание хромосом, вырезание отдельн нужн хр-м.
5 Биохимический – изучение фермент-х сис-м, позволяющ определять болезни обмена вещ-в.
6 Метод рекомбинационной ДНК – позволяет анализировать отдельные фрагм-ты ДНК и изолировать отд гены и устанавл в них последовательности нуклеотидов.
7 Метод клонирования ДНК – позволяет изолировать отд гены и созд их копии.
8 Метод генетики соматич клетки – дает возможн изучен генетики чел в эксперименте.
9 Метод моделирования.
Наследств болезни:
1) моногенные – повреждение одного гена. Причина развития поражение генетического материала на уровне молекулы ДНК. Делятся на 3 группы: аутосомно-доминантные (микродентизм, синдром Ван-дер-Вуда), аутосомно-рецессивные (фенилкетонурия, пародонтоз молочных и постоянных зубов), сцепленные с Х хромосомой (гемофилия, дальтонизм).
|
|
|
2) Мультифакториальные – полигенные, для проявления треб-ся влияние определенных факторов внешней среды. Примеры: эпилепсия, ревматизм, астма, язвенные колиты, сахарный диабет, цирроз печени.
3 Хромосомн болезни - обусловл наличием аномалий хром-м в стр-ре и кол-ве. Невозможно установить причины, по которым возникают хромосомные заболевания. Примеры: Синдром Дауна (трисомия по 21 хромосоме), кошачьего крика (делеция короткого плеча 5-ой хромосомы), синдром трисомии, синдром Шеришевского-Тернера (основа нерасхождение половых хромосом).
53 Закономерности наследования в популяциях: закон Харди-Вайнберга.
Понятие «популяция» относится к совокупности свободно скрещивающихся особей одного вида, длительно существующей на определенной территории (части ареала) и относительно обособленной от других совокупностей того же вида.
Важнейший признак популяции - это относительно свободное скрещивание. Если возникают какие-либо изоляционные барьеры, препятствующие свободному скрещиванию, то возникают новые популяции.
У человека, например, помимо территориальной изоляции, достаточно изолированные популяции могут возникать на основе социальных, этнических или религиозных барьеров. Поскольку между популяциями не происходит свободного обмена генами, то они могут существенно различаться по генетическим характеристикам. Дчя того чтобы описывать генетические свойства популяции, вводится понятие генофонда: совокупности генов, встречающихся в данной популяции. Помимо генофонда важны также частота встречаемости гена или частота встречаемости аллеля.
Знание того, как реализуются законы наследования на уровне популяций, принципиально важно для понимания причин индивидуальной изменчивости. Все закономерности, выявляемые в ходе психогенетических исследований, относятся к конкретным популяциям. В других популяциях, с иным генофондом и другими частотами генов, могут получаться отличающиеся результаты.
|
|
|
Пусть в популяции представлены два аллеля А и а, с частотой встречаемости соответственно р и q. Тогда: р + q = 1. (1)
Несложные подсчеты показывают, что в условиях свободного скрещивания относительные частоты генотипов АА, Аа, аа будут составлять соответственно р2,2pq, q2. Суммарная частота, естественно, равна единице: p2 + 2pq + q2=1. (2)
Закон Харди-Вайнберга гласит, что в условиях идеальной популяции частоты генов и генотипов остаются постоянными от поколения к поколению.
Условия выполнения закона Харди-Вайнберга:
1. Случайность скрещивания в популяции. Это важное условие подразумевает одинаковую вероятность скрещивания между всеми особями, входящими в состав популяции. Нарушения этого условия у человека могут быть связаны с кровнородственными браками. В этом случае в популяции повышается количество гомозигот. На этом обстоятельстве даже основан метод определения частоты кровнородственных браков в популяции, которую вычисляют, определяя величину отклонения от соотношений Харди-Вайнберга.
2. Еще одна причина нарушения закона Харди-Вайнберга - это так называемая ассортативностъ браков, которая связана с неслучайностью выбора брачного партнера. Например, обнаружена определенная корреляция между супругами по коэффициенту интеллекта. Ассортативность может быть положительной или отрицательной и соответственно повышать изменчивость в популяции или понижать ее. Ассортативность влияет не на частоты аллелей, а на частоты гомо- и гетерозигот.
3. Не должно быть мутаций.
4. Не должно быть миграций как в популяцию, так и из нее.
5. Не должно быть естественного отбора.
6. Популяция должна иметь достаточно большие размеры, в противном случае даже при соблюдении остальных условий будут наблюдаться чисто случайные колебания частот генов (так называемый дрейф генов).
Эти положения, конечно, в естественных условиях в той или иной степени нарушаются. Однако в целом их влияние не так сильно выражено, и в человеческих популяциях соотношения закона Харди-Вайнберга, как правило, выполняются.
|
|
|
Закон Харди-Вайнберга позволяет подсчитывать частоты аллелей в популяции. Рецессивные аллели проявляются в фенотипе, если они оказываются в гомозиготном состоянии. Гетерозиготы феноти-пически либо не отличаются от доминантных гомозигот, либо их можно идентифицировать с помощью специальных методов. С помощью закона Ха рди-Вайнберга такой подсчет гетерозигот можно легко сделать по формулам (1) и (2).
Произведем расчеты для рецессивной мутации, вызывающей заболевание фенилкетонурию. Заболевание встречается у одного человека из 10 тысяч. Таким образом, частота встречаемости гомозигот q2 (генотип аа) равна 0,0001. Частота рецессивного аллеля q определяется путем извлечения квадратного корня (q = корень q2) и равна 0,01.
Частота доминантного аллеля будет: р = 1 -q = 1-0,01 = 0,99.
Отсюда легко определить частоту встречаемости гетерозигот Аа:
2pq = 2 х 0,99 х 0,01 = 0,0198 =0,02, т. е. она составляет приблизительно 2%. Получается, что один человек из 50 является носителем гена фенилкетонурии. Эти данные показывают, какое большое колличество рецессивных генов остается в скрытом состоянии.
Как уже было сказано, на частоту появления гомозиготных генотипов могут оказать влияние кровнородственные браки. При близкородственном скрещивании (инбридинге) частота гомозиготных генотипов увеличивается но сравнению с соотношениями закона Харди-Вайнберга. В результате этого вредные рецессивные мутации, определяющие заболевания, чаще оказываются в гомозиготном состоянии и проявляются в фенотипе. Среди потомства от кровнородственных браков с большей вероятностью встречаются наследственные заболевания и врожденные уродства.
Оказалось, что и другие признаки испытывают достоверное влияние инбридинга. Показано, что с увеличением степени инбридинга снижаются показатели умственного развития и учебная успеваемость. Так, при увеличении коэффициента инбридинга на 10% коэффициент интеллекта снижается на 6 баллов (по шкале Вексле-ра для детей). Коэффициент инбридинга в случае брака двоюродных сибсов равен 1\16, для троюродных сибсов - 1\32.
В связи с повышением мобильности населения в развитых странах и разрушением изолированных популяций наблюдалось снижение коэффициента инбридинга в течение всего XX в. На это также повлияло снижение рождаемости и уменьшение количества двоюродных сибсов.
При отдаленном скрещивании можно наблюдать появление гибридов с повышенной жизнеспособностью в первом поколении. Это явление получило название гетерозиса. Причиной гетерозиса является перевод вредных рецессивных мутаций в гетерозиготное состояние, при котором они не проявляются в фенотипе.
БИОТЕХНОЛОГИЯ
|
|
|
