Современные проблемы медицинской генетики

МИНИСТЕРСВА ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО ОБРАЗОВАНИЯ  РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

САМАРКАНДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ  АЛИШЕРА НАВАИ

ФАКУЛЬТЕТ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК ОТДЕЛ БИОЛОГИИ

          

 

 

 

 

Выполнила:студентка 203 группы

                     Ахмедова Гузаль                 

                                    Проверила: доц. Кан С.В.

 

 

 

Содержание

Введение

1.Методы исследования наследственности человека.

   1.1. Генеалогический метод. 

   1.2. Близнецовый метод. 

   1.3. Цитогенетический метод. 

   1.4.Катрирование хромосом человека

   1.5. Биохимические методы

   1.6.Методы генетики  мутагенеза

  1.7.Популяционные методы

2.Классификация наследственных  заболеваний

3. Диагностика генетических  болезней

   3.1.Методы дородовой диагностики

   3.2.Степень риска

   3.3.Аутосомные нарушения

   3.4.Нарушения, сцепленные с Х-хромосомой

4.Клонирование и генная  инженерия

5.Генная терапия

6.Генетика пола

   6.1.Соотношение полов

   6.2.Наследование, ограниченное и контролируемое полом

   6.3.Предопределение пола человека

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Если век 19-й по праву  вошел в историю мировой цивилизации  как Век Физики, то стремительно завершающемуся веку 20-му, в котором  нам счастливилось жить, по всей вероятности, уготовано место Века Биологии, а может быть, и Века Генетики.

 

Действительно, за неполных 100 лет после вторичного открытия законов Г. Менделя генетика прошла триумфальный путь от натурфилосовского понимания законов наследственности и изменчивости через экспериментальное накопление фактов формальной генетики к молекулярно-биологическому пониманию сущности гена, его структуры и функции. От теоретических построений о гене как абстрактной единице наследственности - к пониманию его материальной природы как фрагмента молекулы ДНК, кодирующего аминокислотную структуру белка, до клонирования индивидуальных генов, создания подробных генетических карт человека, животных, идентификации генов, мутации которых сопряжены с тяжелыми наследственными недугами, разработки методов биотехнологии и генной инженерии, позволяющих направленно получать организмы с заданными наследственными признаками, а также проводить направленную коррекцию мутантных генов человека, т.е. генотерапию наследственных заболеваний. Молекулярная генетика значительно углубила наши представления о сущности жизни, эволюции живой природы, структурно-функциональных механизмов регуляции индивидуального развития. Благодаря ее успехам начато решение глобальных проблем человечества, связанных с охраной его генофонда.

 

1. Методы исследования  наследственности человека. 

 

Основные генетические законы и закономерности имеют универсальное  значение и в полной мере приложимы к человеку. Человек как объект генетических исследований имеет ряд особенностей. Как у объекта исследования у него есть свои достоинства и свои трудности. Трудности: большое число хромосом в кариотипе человека; продолжительность цикла развития до наступления половозрелости, человека – одноплодная особь (за одну беременность как правило рождается один ребенок), исключение – рождение близнецов; малое количество детей в браке (обычно, один ребенок); невозможно формировать необходимую схему брака, так как люди свободно скрещиваются (в основе браков лежат любые мотивы, кроме научно-исследовательских целей).

Однако исчерпывающие  знания по анатомии и физиологии человека (т.к. начиная со времен Галена и Гарвея по настоящее время велись эти исследования), большое число мутаций, пополняемых и в настоящее время, многочисленность человеческой популяции в целом позволяют всегда выбрать нужную схему брака.

Для человека характерны все  известные в генетике типы наследования признаков: доминантный, кодоминантный, рецессивный, аутосомный и сцепленный с половыми хромосомами, ограниченный полом и др. 

 

 

1.1.Генеалогические методы (методы анализа родословных)

 

Родословная – это схема, отражающая связи между членами  семьи. Анализируя родословные, изучают  какой-либо нормальный или чаще патологический признак в поколениях людей, находящихся  в родственных связях.

Генеалогические методы используются для определения наследственного или ненаследственного характера признака, доминантности или рецессивности, картирования хромосом, сцепления с полом, для изучения мутационного процесса. Как правило, генеалогический метод составляет основу для заключений при медико-генетическом консультировании.

При составлении родословных  применяют стандартные обозначения. Персона (индивидуум), с которого начинается исследование, называется пробандом (если родословная составляется таким  образом, что от пробанда спускаются к его потомству, то ее называют генеалогическим  древом). Потомок брачной пары называется сиблингом, родные братья и сестры – сибсами, кузены – двоюродными сибсами и т.д. Потомки, у которых имеется общая мать (но разные отцы), называются единоутробными, а потомки, у которых имеется общий отец (но разные матери) – единокровными; если же в семье имеются дети от разных браков, причем, у них нет общих предков (например, ребенок от первого брака матери и ребенок от первого брака отца), то их называют сводными.

Каждый член родословной  имеет свой шифр, состоящий из римской  цифры и арабской, обозначающих соответственно номер поколения и номер индивидуума  при нумерации поколений последовательно  слева направо. При родословной  должна быть легенда, т. е. пояснение  к принятым обозначениям.

При близкородственных браках высока вероятность обнаружения  у супругов одного и того же неблагоприятного аллеля или хромосомной аберрации.

На основании генеалогического анализа дается заключение о наследственной обусловленности признака. Например, детально прослежено наследование гемофилии среди потомков английской королевы Виктории. Генеалогический анализ позволил установить, что гемофилия – это рецессивное заболевание, сцепленное с полом.

 

1.2.Близнецовый  метод

 

Близнецы – это два  и более ребенка, зачатые и  рожденные одной матерью почти  одновременно. Термин «близнецы» используется по отношению к человеку и тем  млекопитающим, у которых в норме  рождается один ребенок (детеныш). Различают  однояйцевых и разнояйцевых близнецов.

Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы возникают на самых ранних стадиях дробления зиготы, когда два или четыре бластомера сохраняют способность при обособлении развиться в полноценный организм. Поскольку зигота делится митозом, генотипы однояйцевых близнецов, по крайней мере, исходно, совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента.

Разнояйцевые (дизиготные, неидентичные) близнецы возникают иначе – при оплодотворении двух или нескольких одновременно созревших яйцеклеток. Таким образом, они имеют около 50% общих генов. Другими словами, они подобны обычным братьям и сестрам по своей генетической конституции и могут быть как однополыми, так и разнополыми.

Таким образом, сходство между  однояйцевыми близнецами определяется и одинаковыми генотипами, и одинаковыми условиями внутриутробного развития. Сходство между разнояйцевыми близнецами определяется только одинаковыми условиями внутриутробного развития.

Частота рождения близнецов  в относительных цифрах невелика и составляет около 1%, из них 1/3 приходится на монозиготных близнецов. Однако в  пересчете на общую численность  населения Земли в мире проживает  свыше 30 млн. разнояйцевых и 15 млн. однояйцевых близнецов.

Для исследований на близнецах  очень важно установить достоверность  зиготности. Наиболее точно зиготность устанавливают с помощью реципрокной трансплантации небольших участков кожи. У дизиготных близнецов трансплантаты всегда отторгаются, тогда как у монозиготных близнецов пересаженные кусочки кожи успешно приживаются. Так же успешно и длительно функционируют трансплантированные почки, пересаженные от одного из монозиготных близнецов другому.

При сравнении однояйцевых и разнояйцевых близнецов, воспитанных в одной и той же среде, можно сделать заключение о роли генов в развитии признаков. Условия послеутробного развития для каждого из близнецов могут оказаться разными. Например, монозиготные близнецы были разлучены через несколько дней после рождения и воспитывались в разных условиях. Сравнение их через 20 лет по многим внешним признакам (рост, объем головы, число бороздок на отпечатках пальцев и т. д.) выявило лишь незначительные различия. В то же время, среда оказывает воздействие на ряд нормальных и патологических признаков.

Близнецовый метод позволяет  делать обоснованные заключения о наследуемости  признаков: роли наследственности, среды  и случайных факторов в определении  тех или иных признаков человека,

Наследуемость – это вклад  генетических факторов в формирование признака, выраженный в долях единицы  или процентах.

Для вычисления наследуемости  признаков сравнивают степень сходства или различия по ряду признаков у  близнецов разного типа.

Обращает на себя внимание высокая степень сходства однояйцевых близнецов по таким тяжелым заболеваниям, как шизофрения, эпилепсия, сахарный диабет.

родословный близнец  наследственность цитогенетический

Кроме морфологических признаков, а также тембра голоса, походки, мимики, жестикуляции и т. д. изучают антигенную структуру клеток крови, белки сыворотки, способность ощущать вкус некоторых веществ.

Особый интерес представляет наследование социально значимых признаков: агрессивности, альтруизма, творческих, исследовательских, организаторских  способностей. Считается, что социально  значимые признаки примерно на 80 % обусловлены  генотипом.

 

1.3.Цитогенетические  методы

 

Цитогенетические методы используются, в первую очередь, при  изучении кариотипов отдельных индивидов. Кариотип человека довольно хорошо изучен. Применение дифференциальной окраски  позволяет точно идентифицировать все хромосомы. Общее число хромосом в гаплоидном наборе равно 23. Из них 22 хромосомы одинаковы и у мужчин, и у женщин; они называются аутосомы. В диплоидном наборе каждая аутосома представлена двумя гомологами. Двадцать третья хромосома является половой хромосомой, она может быть представлена или X или Y–хромосомой. Половые хромосомы у женщин представлены двумя X–хромосомами, а у мужчин одной X–хромосомой и одной Y–хромосомой.

Изменение кариотипа, как  правило, связано с развитием  генетических заболеваний.

Благодаря культивированию  клеток человека можно быстро получить достаточно большой материал для  приготовления препаратов. Для кариотипирования обычно используют кратковременную культуру лейкоцитов периферической крови.

Цитогенетические методы используются и для описания интерфазных клеток. Например, по наличию или отсутствию полового хроматина (телец Барра, представляющих собой инактивированные X-хромосомы) можно не только определять пол индивидов, но и выявлять некоторые генетические заболевания, связанные с изменением числа X-хромосом (см. ниже).

 

1.4.Картирование  хромосом человека

 

Для картирования генов человека широко используются методы биотехнологии. В частности, методы клеточной инженерии  позволяют объединять различные  типы клеток. Слияние клеток, принадлежащих  к разным биологическим видам, называется соматической гибридизацией. Сущность соматической гибридизации заключается  в получении синтетических культур  путем слияния протопластов различных  видов организмов. Для слияния  клеток используют различные физико-химические и биологические методы. После  слияния протопластов образуются многоядерные гетерокариотические клетки. В дальнейшем при слиянии ядер образуются синкариотические клетки, содержащие в ядрах хромосомные наборы разных организмов. При делении таких клеток образуются гибридные клеточные культуры. В настоящее время получены и культивируются клеточные гибриды «человек Ч мышь», «человек Ч крыса» и многие другие.

В гибридных клетках, полученных из разных штаммов разных видов, один из родительских геномов постепенно теряет хромосомы. Эти процессы интенсивно протекают, например, в клеточных  гибридах между мышью и человеком. Если при этом следить за каким-либо биохимическим маркером (например, определенным ферментом человека) и  одновременно проводить цитогенетический контроль, то, в конце концов, можно  связать исчезновение хромосомы  одновременно с биохимическим признаком. Это означает, что ген, кодирующий этот признак, локализован в данной хромосоме.

Дополнительная информация о локализации генов может  быть получена при анализе хромосомных  мутаций (делеций).

 

1.5.Биохимические  методы

 

Все многообразие биохимических  методов делится на две группы.

а) Методы, основанные на выявлении  определенных биохимических продуктов, обусловленных действием разных аллелей. Легче всего выявлять аллели по изменению активности ферментов  или по изменению какого-либо биохимического признака.

б) Методы, основанные на непосредственном выявлении измененных нуклеиновых  кислот и белков с помощью гель-электрофореза в сочетании с другими методиками (блот-гибридизации, авторадиографии).

Использование биохимических  методов позволяет выявить гетерозиготных носителей заболеваний. Например, у  гетерозиготных носителей гена фенилкетонурии изменяется уровень фенилаланина в крови.