ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА Методы исследования наследственности человека.

ГЕНЕТИКА
ЧЕЛОВЕКА
Методы исследования
наследственности человека.
Homo sapiens – человек разумный
• Все люди, живущие на
Земле принадлежат к
этому виду. Этот вид
генетически
неоднороден: не
существует двух людей
с одинаковыми
геномами (за
исключением
однояйцовых
близнецов).
Изучение генома человека
• В 1956 г. было точно установлено
диплоидное число хромосом у человека: 46.
• В 1960-е г. появился метод
дифференцированного окрашивания
хромосом.
• Для каждой пары хромосом были точно
установлены размеры, форма, расположение
тёмно- и светлоокрашенных полос, т.е.
составлены карты хромосом.
Генетические карты хромосом
• Начиная с середины 1970-х гг. построение
генетических карт хромосом идёт с большой
скоростью, благодаря использованию новых
методов. Вот один из них.
• Ген или его кусочек выделяют, окрашивают и
возвращают обратно в клетку. Ген «садится» на своё
место в хромосоме, а связанный с ним краситель
даёт возможность увидеть в микроскоп, где он
именно располагается. Таким образом можно
установить местоположения каждого гена.
В настоящее время
• известно около 4-х тысяч наследственных
аномалий человека, из них 1/3 считается
серьёзными заболеваниями. К
наследственным относятся, например,
психические нарушения (разные виды
слабоумия, шизофрении, эпилепсии),а также
нарушения обмена веществ ( диабет,
фенилкетонурия и др.). Каждый из нас
является носителем 4-8 наследственных
аномалий.
По мере развития медицины
• действие естественного отбора в отношении
человека ослабевает. Развитие современной
цивилизации приводит к появлению в
окружающей среде факторов,
увеличивающих частоту мутаций как в
соматических клетках, так и в гаметах. В
организме появляющиеся мутации не
исчезают, а накапливаются. Как побороть
появление в фенотипе человека вредных
мутаций?
Изучение наследственности
человека
– затруднено так как:
на человеке невозможно ставить эксперименты;
невозможность создания одинаковых условий
для потомков от разных браков;
он относительно медленно размножается;
имеет большое количество хромосом. И тем не
менее благодаря следующим методам
исследования это становится возможным.
Методы
генетики человека
биохимический
близнецовый
генеалогический
цитогенетический
Генеалогический метод
• основан на изучении
родословной человека, в
семье которого были
обнаружены различные
наследственные
заболевания. Метод
родословных позволяет
выявить доминантность
или рецессивность
признака, сцепленного с
другими признаками или с
полом.
Из истории известен случай
• так называемой гемофилии. Английская
королева Виктория была гетерозиготной по
гену гемофилии в результате мутации,
произошедшей у одного из её родителей.
Виктория не подозревала об этом, пока не
родила восьмого ребёнка – сына Леопольда.
Ген этого признака широко распространился
среди королевских семей Европы благодаря
близкородственным бракам.
Русский царевич Алексей
• болел гемофилией, а два сына испанского
короля Адольфа ХIII, Гонсало и Альфонс,
умерли от этой болезни, унаследованной от
гетерозиготных дочерей Виктории, которые
занесли ген в царствовавшие тогда семьи в
Испании и России. Британская же линия
продолжалась её здоровым сыном Эдуардом
VII.
Исследуя мумию египетского
• фараона Тутанхамона, мать которого
одновременно была его сводной сестрой,
учёные пришли к выводу, что причиной его
ранней смерти послужило тяжкое
наследственное заболевание.
Дети от близкородственных
• браков необязательно отягощены
наследственными заболеваниями. Они могут
быть вполне здоровыми. В таких браках
были, например, рождены Ч.Дарвин,
А.Линкольн, А.С. Пушкин. Легендарная
Клеопатра родилась от союза родных брата
и сестры. В древние времена заключались во
многих царских домах только, так
называемые, инцестные браки.
Среди наследственных
заболеваний
• есть группа, обусловленная действием доминантных
генов, а другая – рецессивных. Доминантный ген
даже в единственном числе приводит к развитию
болезни. Хорея Гентингтона, словно мина
замедленного действия, начинает действовать, когда
его носитель достигает возраста 30-35 лет.
Абсолютно здоровый человек за кроткое время
превращается в развалину: перестаёт двигаться,
теряет память, речь и погибает в мучениях.
Медицина пока не может исцелить его.
В потомстве супругов,
• связанных кровным
родством, риск
возникновения не
только рецессивных
наследственных
заболеваний:
глухонемота,
альбинизм, болезни
нервной системы, но и
мертворождений,
выкидышей,
врождённых пороков
развития.
Представительница семьи
• обратилась к врачу за консультацией, опасаясь за
здоровье своих будущих детей, т.к. у мужчин этого
рода не просто дурной характер и неразвитый
интеллект: все они страдали врождённым
заболеванием. Расстройство передавалось через
женщин, а вот проявлялось у мужчин. Причиной
отклонения стала мутация в одном из генов на Ххромосоме, из-за чего нарушалась выработка
фермента, обеспечивающего передачу импульсов
между нервными клетками.
Близнецовый метод
• позволяет определить роль генотипа, а также
оценить влияние внешних факторов, таких,
например, как обучение, воспитание и т.п., в
наследовании признаков.
Близнецы бывают
• однояйцевые и разнояйцевые. Первые развиваются
из одной яйцеклетки. Они всегда одного пола,
поразительно похожие, у них одинаковая группа
крови, одинаковые отпечатки пальцев, их путают
даже родители, а собаки не различают по запаху.
Только у них операции по пересадке органов
проходят успешно. Психические и физические
различия у них обусловлены влиянием
окружающей среды.
• Разнояйцовые результат оплодотворения сразу двух
яйцеклеток. Их пуповина крепится каждая к своей
плаценте.
Учёные подсчитали, что
• В среднем одна двойня приходится на 85
одноплодных родов, тройня – на 8000;
большее количество близнецов встречается
исключительно редко. С 1900 г. в мировой
печати сообщалось один раз о рождении 10
близнецов, 23 раза о рождении 6 близнецов
и более 50 раз о рождении 5 близнецов.
Предрасположенность к рождению
близнецов – наследственная черта,
передающаяся по материнской линии.
Самое большое в мире
• количество детей, рождённых одной женщиной,69. Этот рекорд, установленный около 200 лет тому
назад российской крестьянкой, до сих пор не
удалось побить никому.
• Первая из двух жён крестьянина Шуйского уезда
Ф.Васильева (1707-1782) рожала 27 раз: 16 двоен
близнецов (это мировой рекорд), 7 троен и 4
четверни. Выжило 67 детей. Причём большинство
из них дожило до взрослого возраста.
Цитогенетический метод
• основан на микроскопическом изучении
структуры и числа хромосом. Делящиеся
лейкоциты фиксируют, окрашивают и
рассматривают под микроскопом. При этом
можно определить отклонения от нормы как
по числу хромосом, так и в структуре каждой
хромосомы.
Цитогенетический контроль
• применяют при диагностике ряда наследственных
заболеваний. При отсутствии одной Х-хромосомы
у женщин развивается синдром Шерешевского –
Тернера (генотип: 44+ Х0=45). При рождении
ребёнок внешне выглядит как девочка, при этом
часто у него имеются отёчности на тыльной
стороне рук и ног. На первом году отёчность
исчезает. Взрослые женщины менее 140 см и имеют
крыловидные складки на шее. Бесплодны.
Наличие лишней хромосомы
• у мужчин (генотип: 44+хху=47) приводит к болезни
Кляйнфельтера. В 1942 г. американский врач
Кляйнфельтер описал группу из 9 мужчин с
ненормально развитыми молочными железами,
очень маленькими семенниками и отсутствием
сперматозоидов. Мужчины, страдающие этой
болезнью, как правило, бывают ростом выше
нормального. Почти все они бесплодны. Нередко
способны на преступления и извращения.
Теперь хорошо известно,
• что в 45-50 случаях самопроизвольных абортов мы
имеем дело с хромосомными аномалиями. Наличие
лишней в 21-й паре хромосомы можно наблюдать
под микроскопом. Связанная с ней болезнь была
описана в ХIХ в. английским врачом Л.Дауном и
получила название синдрома Дауна. Она
характеризуется слабоумием, уродливым
телосложением, монголоидным разрезом глаз.
Такие дети чаще рождаются у курильщиков.
Больные дети обычно
• очень приветливы и дружелюбны, любят музыку.
Заболевание сильно варьирует по степени тяжести,
и многие больные способны выполнять простую
работу и даже жить самостоятельно.
• Существует зависимость вероятности рождения
детей с синдромом Дауна от возраста матери. В
возрасте 20 лет риск составляет 1 из 2000, в 30 лет –
1 из 900, в 40 лет – 1 из 100 и в 44 года – 1 из 40.
Синдром Дауна
Синдром Патау
• Наличие лишней 13 хромосомы приводит к
синдрому Патау, который был описан в 1960
году. Заболевание сопровождается
умственной отсталостью, маленькой головой,
аномалиями развития ушей и глаз, волчьей
пастью, заячьей губой, наличием лишнего
пальца на каждой руке, а также другими
аномалиями. Такие дети ,как правило,
погибают в возрасте до одного года.
Нарушение целостности
• хотя бы одной хромосомы приводит к тяжёлым
последствиям. Синдром «кошачьего крика»,
связанный с делецией короткого плеча 5-й
хромосомы, описан в 1963 г. Плач новорождённых
похож на крик кошки, что связано с аномалиями,
гортани и голосовых связок. Дети плохо растут,
отстают в психическом развитии. У них поперечная
складка у внутреннего угла глаза, уши
неправильной формы и низко расположены,
короткая шея, часты пороки развития сердца.
Серповидноклеточная анемия
• Болезнь чаще встречается среди
афроамериканцев в 4 случаях из 100. Она
имеет генетическую природу. Серповидные
эритроциты, скапливаясь в капиллярах и
мелких сосудах, препятствуют нормальному
току крови и не способны в должной мере
обеспечить клетки кислородом. Поражаются
почки и суставы, закупорка кровеносных
сосудов вызывает сильные боли в руках и
ногах, спине и желудке.
Заболевание обусловлено
• одной единственной мутацией в гене,
расположенном в 11-й хромосоме. В ДНК
происходит замена основания, кодон ЦТЦ
(кодирующий Глу-глутамин) заменён на
ЦАЦ (кодирующий Вал - валин). В прошлом
серповидно клеточная анемия приводила
обычно к гибели больного. Нередко в
возрасте до 30 лет.
Биохимический метод
• изучает наследственно обусловленный обмен
веществ. Причиной нарушения обмена веществ
является изменение активности определённых
ферментов. Примером нарушения
аминокислотного обмена является альбинизм,
обусловленный дефектом фермента тирозиназы,
из-за которого блокируется превращение тирозина
в меланин. У альбиносов молочный цвет кожи,
очень светлые волосы и отсутствует пигмент в
радужной оболочке глаз. Они имеют повышенную
чувствительность к солнечному свету, который
вызывает у них воспалительные заболевания кожи.
Фенилкетонурия
• (нарушение кислотного обмена) – наследственное
заболевание, связанное с накоплением фенилаланина из-за
отсутствия фермента, переводящего его в тирозин.
Фенилаланин окисляется в в фенилпировиноградную
кислоту, которая выделяется с мочой. Частота этого
заболевания составляет 1:5600. у больного ребёнка
развиваются судороги, дерматиты, от него исходит запах
(«мышиный», «волчий», «затхлый»). Для диагностики
заболевания к 2-5 мл свежей мочи добавляют 10 капель
раствора FеCl3. появление сине-зелёного окрашивания
свидетельствует о наличии заболевания. Лечение состоит в
специально подобранной диете.
Галактоземия
• При галактоземии в крови накапливается
галактоза, что тормозит всасывание глюкозы,
и происходит нарушение углеводного
обмена. Если из пищи исключить молоко,
являющееся источником галактозы, ребёнок
выживает. Без лечения дети погибают на
первом году жизни, а при вскрытии
обнаруживают цирроз печени.
Болезнь Ниманна-Пика
• Связана с накоплением
сфигномиелина в мозге,
печени. Заболевание
развивается в раннем детском
возрасте и проявляется в отказе
от еды, появлении рвоты,
увеличении живота, печени,
селезёнки. У больных
отмечаются мышечная
слабость, судороги, снижается
слух и зрение. Дети погибают
в раннем возрасте.
Муковисцидоз
• Генетическое заболевание, наиболее
распространённое среди жителей Северной
Европы и белых американцев.
• У больных муковисцидозом слизь, вырабатываемая
эпителиальными клетками, очень густая. Она
препятствует доступу воздуха в лёгкие, а кроме того,
закупоривает протоки, по которым сок
поджелудочной железы и желчь из печени
поступают в кишечник.
• Заболевание вызывает рецессивная мутация –
делеция 3-х пар оснований в 7-ой аутосоме. В этом
же гене возможны ещё более 400 мутаций.
Генетическая консультация
• Из описанных к настоящему времени 4 тыс.
наследственных заболеваний достаточно хорошо
изучены 600. Использование различных методов
позволяет выявить закономерности наследования
признаков у человека в норме и при различных
паталогиях. Генетическая консультация обязательна
при вступлении в брак родственников, лиц старше
30 лет, а также работающих на производстве с
вредными условиями труда. Врачи и генетики
помогут снизить риск рождения генетически
неполноценного потомства.
Генетическая дактилоскопия
• Произвела революционный переворот в судопроизводстве.
ДНК для анализа обычно выделяют из небольшого
количества биологического материала, найденного на месте
преступления, например пятен крови, волос и слюны. В
случае изнасилования используют сперму. Этот метод
используется для:
• 1. Идентификации личности преступника.
• 2. Установления отцовства.
• 3. В гражданских спорах о наследстве.
• 4. Подтверждения чистоты породы у животных в с\х.
• 5. Контроля генетического разнообразия при рождении
редких видов животных.