Методы изучения наследственности человека

 

Содержание

 

Введение………………………………………………………..………………….3

Генеалогический  метод…………………………………………………..…….4

Близнецовый метод……………………………………………………………….5

Цитогенетический метод……………………………...………………………….6

Биохимический метод…………………………………………………………….7

Молекулярно-генетический метод………………………………………………7

Заключение………………………………………………………………………..8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Каждый крупный этап развития генетики был связан с использованием определенных объектов для генетических исследований. Теория гена и основные закономерности наследования признаков были установлены  на опытах с горохом, для обоснования  хромосомной теории наследственности использовалась мушка дрозофила, для  становления молекулярной генетики — вирусы и бактерии. В настоящее  время главным объектом генетических исследований становится человек.

Для генетических исследований человек  является очень неудобным объектом, так как у человека:

• большое количество хромосом;
• невозможно экспериментальное скрещивание;
• поздно наступает половая зрелость;
• малое число потомков в каждой семье;
• невозможно уравнивание условий жизни для потомства.

Генетика человека, быстро развиваясь в последние десятилетия, дала ответы на многие из давно интересовавших людей вопросы: от чего зависит пол  ребенка? Почему дети похожи на родителей? Какие признаки и зaбoлeвaния нacлeдуютcя, а какие – нет, почему люди так не похожи друг на друга, почему вредны близкородственные браки?

       Интерес к генетике человека обусловлен несколькими причинами. Во-первых, это естественное стремление человека познать самого себя. Во-вторых, после того как были побеждены многие инфекционные болезни – чума, холера, оспа и др., – увеличилась относительная доля наследственных болезней. В-третьих, после того как были поняты природа мутаций и их значение в наследственности, стало ясно, что мутации могут быть вызваны факторами внешней среды, на которые ранее не обращали должного внимания. Началось интенсивное изучение воздействия на наследственность излучений и химических веществ. С каждым годом в быту, сельском хозяйстве, пищевой, косметической, фармакологической промышленности и других областях деятельности применяется все больше химических соединений, среди которых используется немало мутагенов.  
            Генетика человека достаточно хорошо изучена. Это оказалось возможным благодаря использованию разнообразных методов исследования.

 

 

 

 

 

Генеалогический метод.

                                                                     Использование этого метода                                             возможно лишь в том случае, когда известны прямые родственники — предки обладателя наследственного признака (пробанда) по материнской и отцовской линиям в ряду поколений или потомки пробанда также в нескольких поколениях. При составлении родословных в генетике используется определенная система обозначений. После составления родословной проводится  ее анализ с

целью установления характера наследования изучаемого признака.

 

 Благодаря генеалогическому методу, было установлено, что у человека наблюдаются все типы наследования признаков, известные для других организмов, и определены типы наследования некоторых конкретных признаков. Так, по аутосомно-доминантному типу наследуются полидактилия (увеличенное количество пальцев), возможность свертывать язык в трубочку, брахидактилия (короткопалось, обусловленная отсутствием двух фаланг на пальцах), веснушки, раннее облысение, сросшиеся пальцы, заячья губа, волчья пасть, катаракта глаз, хрупкость костей и многие другие. Альбинизм, рыжие волосы, подверженность полиомиелиту, сахарный диабет, врожденная глухота и другие признаки наследуются как аутосомно-рецессивные.

 

Целый ряд признаков наследуется  сцепленно с полом: Х-сцепленное наследование — гемофилия, дальтонизм; У-сцепленное — гипертрихоз (повышенного оволосения ушной раковины), перепонки между пальцами. Имеется ряд генов,  лока-

лизованных в гомологичных участках Х- и У-хромосомы, например общая цветовая слепота.

Установлением типа наследования признаков  значение метода не ограничивается. Использование  генеалогического метода показало, что  при родственном браке, по сравнению  с неродственным, значительно возрастает вероятность появления уродств, мертворождений, ранней смертности в потомстве. В родственных браках рецессивные гены чаще переходят в гомозиготное состояние, в результате развиваются те или иные аномалии. Ярким примером этого является наследование гемофилии в царских домах Европы.

 

Близнецовый метод

Близнецами называют одновременно родившихся детей. Они бывают монозиготными (однояйцевыми) и дизиготными (разнояйцевыми)

 

 

 

Дизиготные близнецы развиваются из одновременно овулировавших и оплодотворенных разными сперматозоидами яйцеклеток. Поэтому они наследственно различны и могут быть как одного, так и или разного пола. В отличие от монозиготных, дизиготные близнецы часто характеризуются дискордантностью — несходством по многим признакам. Данные о конкордантности близнецов по некоторым признакам приведены в таблице:

Конкордантность некоторых признаков человека

Признаки		Конкордантность, %
		Монозиготные  близнецы	Дизиготные  близнецы
Нормальные
Группа крови (АВ0) Цвет глаз Цвет волос	100 99,5 97		46 28 23

 

 

 

 

 

Патологические
Косолапость "Заячья губа" Бронхиальная астма Корь  Туберкулез Эпилепсия Шизофрения	32 33 19 98 37 67 70	3 5 4,8 94 15 3 13

 

Как видно из таблицы, степень коркондантности монозиготных близнецов по всем приведенным признакам значительно выше, чем у дизиготных, однако она не является абсолютной. Как правило, дискордантность однояйцевых близнецов возникает в результате нарушений внутриутробного развития одного из них или под влиянием внешней среды, если она была разной.

Благодаря близнецовому методу, была выяснена наследственная предрасположенность  человека к ряду заболеваний: шизофрении, умственной отсталости, эпилепсии, сахарного  диабета и других.

Наблюдения за однояйцевыми близнецами дают материал для выяснения роли наследственности и среды в развитии признаков. Причем под внешней средой понимают не только физические факторы среды, но и социальные условия.

 

Цитогенетический  метод

Основан на изучении хромосом человека в норме и при патологии. В норме кариотип человека включает 46 хромосом — 22 пары аутосом и две половые хромосомы. Использование данного метода позволило выявить группу болезней, связанных либо с изменением числа хромосом, либо с изменениями их структуры. Такие болезни получили название хромосомных. К их числу относятся: синдром Клайнфельтера, синдром Шерешевского-Тернера, трисомия Х, синдром Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса и другие.

Больные с синдромом Клайнфельтера (47,ХХУ) всегда мужчины. Они характеризуются недоразвитием половых желез, часто умственной отсталостью, высоким ростом (за счет непропорционально длинных ног).

Синдром Шерешевского-Тернера (45,Х0) наблюдается у женщин. Он проявляется в замедлении полового созревания, недоразвитии половых желез, аменорее (отсутствии менструаций), бесплодии. Женщины с синдромом Шерешевского-Тернера имеют малый рост, тело диспропорционально — более развита верхняя часть тела, плечи широкие, таз узкий — нижние конечности укорочены, шея короткая со складками, "монголоидный" разрез глаз и ряд других признаков.

Синдром Дауна — одна из самых  часто встречающихся хромосомных  болезней. Она развивается в результате трисомии по 21 хромосоме (47, 21,21,21). Болезнь легко диагностируется, так как имеет ряд характерных признаков: укороченные конечности, маленький череп, плоское, широкое переносье, узкие глазные щели с косым разрезом, наличие складки верхнего века, психическая отсталость. Часто наблюдаются и нарушения строения внутренних органов.

Хромосомные болезни возникают  и в результате изменения самих  хромосом. Так, делеция 5-й хромосомы приводит к развитию синдрома "крик кошки". У детей с этим синдромом нарушается строение гортани, и они в раннем детстве имеют своеобразный "мяукающий" тембр голоса. Кроме того, наблюдается отсталость психомоторного развития и слабоумие. Делеция 21 хромосомы приводит к возникновению одной из форм белокровия.

Чаще всего хромосомные болезни  являются результатом мутаций, произошедших в половых клетках одного из родителей.

 

Биохимический метод

Позволяет обнаружить нарушения в  обмене веществ, вызванные изменением генов и, как следствие, изменением активности различных ферментов. Наследственные болезни обмена веществ подразделяются на болезни углеводного обмена (сахарный диабет), обмена аминокислот, липидов, минералов и др.

Фенилкетонурия относится к болезням аминокислотного обмена. Блокируется превращение незаменимой аминокислоты фенилаланин в тирозин, при этом фенилаланин превращается в фенилпировиноградную кислоту, которая выводится с мочой. Заболевание приводит к быстрому развитию слабоумия у детей. Ранняя диагностика и диета позволяют приостановить развитие заболевания.

Генетика человека — одна из наиболее интенсивно развивающихся отраслей науки. Она является теоретической  основой медицины, раскрывает биологические  основы наследственных заболеваний. Знание генетической природы заболеваний  позволяет вовремя поставить  точный диагноз и осуществить  нужное лечение.

 

Молекулярно-генетический метод

        Исходным материалом для проведения ДНК-диагностики могут служить 
любые ядерные клетки. Обычно для этих целей используют лейкоциты. Генодиагностика может также проводиться на основе исследо- 
вания ДНК, выделяемой из клеток эпителия полости рта, кожных фиброб- 
ластов и т. д. При проведении пренатальной ДНК-диагностики у плода 
(обычно на 10—21-й неделе беременности) источником ДНК служат биопта- 
ты хориона, плаценты, клетки амниотической или лимфоциты пуповинной крови. Существующие методы ДНК-диагностики можно разделить на две 
большие группы — прямые и косвенные.

 

Прямая ДНК-диагностика.

Включает непосредственное выявление мутации в исследуемом гене. Она обладает практически абсолютной точностью, требует для анализа только образец ДНК обследуемого лица и может проводиться как в семейных, так и в спорадических случаях заболеваний.

Для проведения прямой ДНК-диагностики  необходимо точно знать струк- 
туру соответствующего гена (или конкретного участка гена, содержащего 
анализируемую мутацию). В настоящее время большинство протоколов 
прямой ДНК-диагностики базируется на полимеразной цепной реакции, позволяющей в течение нескольких часов получить достаточное для анализа число копий изучаемого фрагмента гена. Конкретные методические подходы при том или ином наследственном заболевании нервной системы зависят от характера мутаций и молекулярной организации соответствующего гена. 
Характер изменений нуклеотидного состава гена может быть различным.

 

Косвенная ДНК-диагностика. 

Используют ее при заболеваниях, ген ко- 
торых достаточно точно картирован, т. е. локализован в конкретном 
участке определенной хромосомы. Важно подчеркнуть, что косвенная 
ДНК-диагностика может проводиться даже в тех случаях, когда какая-либо 
другая информация о гене болезни (помимо его хромосомного расположе- 
ния) отсутствует. Сущность косвенной ДНК-диагностики заключается в 
анализе наследования у больных и здоровых членов семьи полиморфных 
генетических маркеров, расположенных в изучаемой хромосомной области 
и, следовательно, сцепленных с геном болезни. Таким образом, стано- 
вится возможным проследить в ряду поколений наследование патологиче- 
ской хромосомы, несущей мутантный ген. Косвенная ДНК-диагностика 
обладает тремя недостатками:

• для ее проведения требуется  анализ ДНК нескольких членов семьи, 
как правило, из двух—трех поколений, поэтому в неинформативных 
семьях такая диагностика невозможна; 
• косвенный поход неприменим для диагностики спорадических слу- 
чаев заболевания; 
• при проведении косвенной ДНК-диагностики всегда существует ве- 
роятность ошибки (оцениваемая в 1—5 %), связанная с возможной 
рекомбинацией в мейозе между геном болезни и исследуемым мар- 
кером. 

 

 

 

Заключение

 

Медико-генетическое консультирование призвано избавить человечество от страданий, связанных с наследственными (генетическими) заболеваниями. Главные цели медико-генетического консультирования заключаются в установлении роли генотипа в развитии данного заболевания и прогнозировании риска иметь больных потомков. Рекомендации, даваемые в медико-генетических консультациях в отношении заключения брака или прогноза генетической полноценности потомства, направлены на то, чтобы они учитывались консультируемыми лицами, которые добровольно принимают соответствующее решение.