12. Биохимический метод и его использование в генетике человека.

Биохимический метод - позволяет выявить наследственно обуслов­ленные нарушения обмена веществ.

Введение данного метода в практику связано с открытием английско­го врача А. Гаррода в начале XX века биохимической природы наследст­венных болезней обмена веществ которые сам Гэррод назвал врожденны­ми ошибками метаболизма. Изучая алкаптонурию он установил, что дан­ное заболевание наследуется как рецессивный признак и определяется от­сутствием специфического фермента.

Развитием идеи о механизме действия генов через контроль отдель­ных этапов метаболизма различных соединений в клетке следует считать работы Д.Бидла и Э. Татума, которые высказали гипотезу “один ген-один фермент”. Позже она модифицирована в гипотезу “один ген-одна полипеп- тидная цепь”.

Наследственные заболевания, которые обусловлены генными мута­циями, изменяющими структуру или скорость синтеза белков, обычно со­провождаются нарушением углеводного, белкового, липидного и других типов обмена веществ. Наследственные дефекты обмена можно диагно­стировать посредством определения структуры измененного белка или его количества, выявления дефектных ферментов или обнаружения промежу­точных продуктов обмена веществ во внеклеточных жидкостях организма (крови, моче, поте и т.д.). Например, анализ аминокислотных последова­тельностей мутацонно измененных белковых цепей гемоглобина позволил выявить несколько наследственных дефектов, лежащих в основе ряда за­болеваний - гемоглобинозов. Так, при серповидно-клеточной анемии у че­ловека аномальный гемоглобин вследствие мутации отличается от нор­мального заменой только одной аминокислоты (глутаминовой кислоты на валин).

В настоящее время описано более 600 болезней обмена веществ. На­пример, фенилкетонурия относится к болезням аминокислотного обмена. При этом блокируется превращение незаменимой аминокислоты фенила­ланин в тирозин, и 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.

В практике здравоохранения кроме выявления гомозиготных носите­лей мутантных генов существуют методы выявления гетерозиготных носи­телей некоторых рецессивных генов, что особенно важно при медико­генетическом консультировании. Так, у фенотипически нормальных гете­розигот по фенилкетонурии (аутосомно-рецессивное заболевание; у гомо­зигот по мутантному гену нарушается обмен аминокислоты фенилаланина, что приводит к умственной отсталости) после приема фенилаланина обна­руживается повышенное его содержание в крови. При гемофилии гетеро­зиготное носительство мутантного гена может быть установлено с помо­щью определения активности фермента, измененного в результате мута­ции.

13. Сущность цитогенетического метода и его применение в генетике человека.

Цитогенетический метод - метод изучения кариотипа человека, ос­нованный на микроскопическом изучении хромосом. Цитогенетический метод активно начал использоваться в практике с 1956 года, когда Дж.-К. Тио и А. Леван установили, что диплоидное число хромосом человека рав­но 46 (23 пары). В 1959 г. французские ученые Д. Лежен, Р. Тюрпен и М. Готье установили хромосомную природу болезни Дауна. В последующие годы были описаны многие другие хромосомные синдромы.

С помощью цитогенетического метода все хромосомы по положению центромеры и длины плеч разделены на три типа: метацентрические, суб- метацентрические, акроцентрические.

Однако хромосомы не очень легко отличать одну от другой. Цитоге­нетики с целью унификации методов идентификации хромосом на конфе­ренции в 1960 г. в г. Денвере (США) предложили классификацию, учиты­вающую величину хромосом и расположение центромеры. Патау в том же году дополнил эту классификацию и предложил разделить хромосомы на 7 групп. Согласно этой классификации к группе А (1,2,3) относятся самые крупные 1 и 3 почти метацентрические и 2 крупная субметацентрическая, В (4,5) крупные субметацентрические, С (6-12) средние субметацентриче- ские, D (13-15) средние акроцентрические, E (16-18) мелкие субметацен­трические, F (19-20) самые мелкие метацентрические, G (21-22) самые мелкие акроцентрические, Х-хромосома относится к С группе - средняя почти метацентрическая, Y-хромосома - мелкая акроцентрическая, отно­сится к группе G.

В конце 60-х годов прошлого века были разработаны методы диффе­ренциального окрашивания хромосом человека, которые показали, что ка­ждая пара хромосом имеет свой специфический характер чередования не­окрашенных, светло- и темноокрашенных участков. Этот метод дифферен­циального окрашивания хромосом был положен в основу Парижской клас­сификации хромосом (1971 г.), по которой хромосомы идентифицируются по наличию в них эу- и гетерохромных участков. Для каждой пары ауто- сом характерна индивидуальная последовательность распределения и за­кономерность расположения светлых (эухроматиновых) и темных (гетеро­хроматиновых) участков.

Цитогенетический метод используется для определения истинного по­ла ребенка и диагностике заболеваний, связанных с изменением числа хромосом и их структуры.