Геномные мутации. Геном – это совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом. Мутации, связанные с изменением числа хромосом называются геномными: это полиплоидия и гетероплоидия.

Полиплоидия это увеличение диплоидного числа хромосом путем добавления целых хромосомных наборов в результате нарушения мейоза. 2n – диплоидный набор хромосом, 3n – триплоидный, 4n – тетраплоидный и.т.д. Полиплоидия наиболее часто встречается у растений и у простейших, а из многоклеточных у дождевых червей и амфибий, они жизнеспособны, но не дают потомства.

Полиплоидия имеет большое значение в эволюции культурных и дикорастущих растений. Полиплоиды характеризуются крупными размерами, повышенным содержанием ряда веществ, устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды.

1. Значение в биологии:

-Эволюционные изменения: Полиплоидия может служить источником генетического разнообразия и стимулировать эволюцию. Новые виды могут возникнуть из полиплоидных событий.

-Устойчивость и выживаемость: Полиплоидные организмы могут проявлять увеличенную устойчивость к изменениям в окружающей среде, так как они имеют больше генетического материала для адаптации.

2.Медицинское значение:

-Рак и полиплоидия: Полиплоидия может быть связана с раковыми заболеваниями. В некоторых случаях опухоли проявляют аномалии в числе хромосом, что может быть следствием полиплоидии.

-Применение в терапии: В некоторых случаях полиплоидия может быть использована в терапевтических стратегиях, например, в лечении некоторых видов рака.

15 ВОПРОС

Гетероплоидия или анеуплоидия это явление, при котором клетки организма содержат измененное число хромосом не кратное гаплоидному. Гетероплоидия наблюдается у растений, животных, в том числе и у человека. Утрата одной хромосомы

Генетика человека — это наука, изучающая генетические особенности и закономерности наследования у человека. Её предметом изучения является генетическая информация, передаваемая от поколения к поколению, и её влияние на фенотипические проявления у человека.

Предмет изучения генетики человека включает в себя:

1.Геном человека: Совокупность всех генов в клетках человека, распределенных

вхромосомах. Это включает в себя изучение структуры генов, последовательности нуклеотидов в ДНК, а также генетических маркеров.

2.Механизмы наследования: Как передаются генетические характеристики от родителей к потомкам, в том числе изучение доминирования и рецессивности, закономерностей сцепленного и независимого наследования.

3.Мутации и вариабельность генома: Изучение изменений в ДНК, которые могут привести к изменению фенотипа человека, а также вариабельности генов и их роли в эволюции.

Задачи генетики человека включают:

1.Выявление наследственных болезней: Идентификация генетических мутаций, лежащих в основе наследственных заболеваний.

2.Исследование полиморфизма и маркеров: Использование генетических маркеров для исследования генетической структуры популяций и родственных связей.

3.Генетическая консультация: Предоставление информации и рекомендаций относительно генетических рисков и наследственных факторов.

4.Исследование эволюционных аспектов: Изучение эволюционных изменений в геноме человека и его родственных видов.

5.Генетические исследования популяций: Анализ генетической структуры и изменчивости различных этнических групп.

Человек является специфическим объектом генетических исследований из-за его сложной биологической структуры, высокой степени организации и социокультурных аспектов. Генетика человека играет важную роль в медицинской диагностике и терапии, а также в понимании эволюционных и генетических факторов, влияющих на человеческую популяцию.

17 ВОПРОС

Генеалогический метод – это метод детального, углубленного изучения отдельной семьи во всем ее индивидуальном своеобразии, и возможных сочетаний в ней разнородных патологических, генотипических факторов между собой с определенными неблагоприятными условиями внешней среды. Он позволяет:

-установить наследственную природу признака

-определить тип и вариант наследования

-оценить пенетрантность аллеля

-изучить сцепление генов и их локализацию в хромосомах

-оценить интенсивность мутационного процесса

-изучить взаимодействие генов у человека

Внастоящее время генеалогический метод исследования взят на вооружение врачами различных специальностей: терапевтами, невропатологами, психиатрами. Достоинством генеалогического метода является то, что его может применить врач в различных условиях. Проведение генеалогического метода состоит из 3-х этапов: 1) составление родословной, 2) анализ родословной, 3) работа с семьей.

Составление родословной. Этот этап включает сбор сведений, составление легенды и графическое изображение родословной, Сбор сведений о родственниках может проводиться разными методами со слов, с помощью анкетирования, личного осмотра. При опросе необходимо собрать некоторые общие сведения: национальность (у евреев часто встречается инфантильная амавротическая идиотия, рецессивная глухота

-у швейцарцев); место происхождения предков (важно для выявления кровнородственных браков). О каждом родственнике собирают следующие сведения:

-Ф.И.О. (для женщин указать девичью фамилию);

-возраст (для живых указать год рождения, для умерших год наступления смерти);

-профессия, наличие профессиональных вредностей, их характер;

-диагноз заболевания, причина смерти; если у человека имеется несколько заболеваний, необходимо указать их все, так как они могут быть проявлением одного общего заболевания.

Близнецовый метод Близнецовый метод используется в генетике человека для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака. Подсчитано, одна двойня приходится примерно на 80 с лишним родов, тройня на 6400, четверня на 512 тысяч, а пятерня на 52 миллиона. Поскольку у монозиготных близнецов одинаковые генотипы, то имеющееся несходство вызывается условиями среды в период либо внутриутробного развития, либо формирования организма после рождения. Большой интерес для решения ряда вопросов имеют случаи, когда партнеры по каким-либо причинам росли и воспитывались в разных условиях. Сохраняющаяся конкордантность, по ряду физиологических признаков в этом случае объясняется влиянием генотипа. С другой стороны, разнояйцевые близнецы позволяют проанализировать другой вариант: условия среды (при совместной жизни) одинаковые, а генотипы у них разные. Уже из простого сопоставления таких признаков, как группа крови, цвет волос и глаз, видно, что они полностью определяются генотипом. В отношении многих других признаков выводы не столь очевидны, но заметно, что даже некоторые инфекционные заболевания (полиомиелит, туберкулез) хоть и вызываются факторами вирусной или бактериальной природы, в некоторой степени зависят от наследственной предрасположенности. Для оценки роли наследственности в развитии того или иного признака определяют коэффициент наследственности по формуле Хольцингера.

где Н – коэффициент наследственности (англ, heredity – наследственность) ОБ – однояйцевые близнецы; ДБ – двуяйцевые близнецы. При Н>0,7 или равно 0,7 решающая роль в проявлении признака принадлежит наследственным факторам. При Н = 0,3-0,7 на проявление признака влияют как наследственные признаки, так и средовые факторы. При Н < 0,3 основная роль принадлежит факторам внешней среды.

Биохимический метод

Значительную долю наследственной патологии составляют заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ. Чрезвычайно широкий клинический полиморфизм наследственных дефектов обмена, существование генокопий и фенокопий наследственных заболеваний являются причинами, затрудняющими постановку диагноза, и обусловливают необходимость использования различных биохимических методик для установления точного диагноза у больного.

В кабинетах по медицинской генетике проводят биохимические исследования, позволяющие установить более 60 наследственных дефектов обмена. Биохимическая программа включает:

а) качественные и полуколичественные тесты, выполняемые с мочой обследуемых (уринализис);

б) флюорометрический, хроматографический или спектрофотометрический методы определения аминокислот, сахаров, мукополисахаридов и других продуктов метаболизма в плазме крови и моче, а также активности ряда ферментов в фибробластах, эритроцитах и других клетках организма для уточнения диагноза.

18 ВОПРОС

Дерматоглифический метод

Кожа пальцев ладонной поверхности кистей и подошвенной стороны стоп называется «гребешковой» и отличается тем, что в этих участках кожа имеет крупные дермальные сосочки. Эпидермальный покров, охватывая ряды сосочков, образует поверхностные гребни-борозды. Закладка папиллярного рельефа происходит между 6 и 19 неделями эмбрионального развития. Наследственные и ненаследственные факторы, влияющие на развитие зародыша, могут изменить рельеф в области ладоней и пальцев кисти рук. Этот факт лежит в основе использования дерматоглифических показателей в медицине.

Многие папилярные узоры дистальной фаланги пальцев можно сгруппировать в три типа

Характерным элементом типа узора является дельта – трирадиус - место схождения трёх разнонаправленных папиллярных линий. Дуга - открытый бездельтовый рисунок. Завиток - полностью замкнутый двудельтовый рисунок. Петля - однодельтовый узор. Д - дельта или трирадиус. Частота встречаемости узоров формируется в различных популяциях разная. Для пальцевых узоров принято определять количественное значение папиллярных линий - гребневый счёт – это число линий гребней, пересекаемое прямой, соединяющей центр узора с дельтой. При изучении дерматоглифики учитывается не только папиллярный, но и флексорный рельеф. Различают три главных сгибательных складки дистальная сгибательная (Ds) расположена в дистальной части ладони и тянется от ульнарного края ладони до уровня II межпальцевого промежутка. Проксимальная сгибательная складка (Рs) начинается

от радиального края ладони и тянется до V пальца. Складка большого пальца (Bs). Браслетная сгибательная складка (Ss) проходит в области лучезапястного сустава. Иногда дистальная и проксимальная складки сливаются в одну, образуя четырёхпальцевую складку. Частота её встречаемости в популяции не превышает в среднем 5% (рис. 39б).

Тот факт, что кожный рисунок формируется в эмбриональном периоде и в ходе эмбриогенеза может подвергаться влиянию терратогенных факторов, находит применение в криминалистике при определении зиготности близнецов, в судебной медицине при установлении отцовства, в этнической антропологии, в медикогенетическом консультировании в качестве экспресс-метода выявления наследственного компонента того или иного заболевания. Например: в норме на IV и V пальце не встречается радиальная петля, а при болезни Дауна, внутриутробной краснухе - имеется. Поэтому оценка дерматоглифических сдвигов проводится по совокупности признаков изменённых относительно нормы.

Цитогенетический метод

Метод основан на микроскопическом исследовании кариотипа и полового хроматина.

Данный метод помогает поставить диагноз синдромов, в основе которых лежат геномные и хромосомные мутации.

Метод основан на микроскопическом исследовании хромосом с использованием тех или иных способов их окрашивания. Для анализа кариотипа обычно используют клетки митотически активных тканей. Для этого получают метафазную пластинку путем обработки колхицином клетки на стадии метафазы митоза. При определении кариотипа используют микрофотографию или зарисовку хромосом при микроскопировании делящихся клеток. В результате проделанной работы может быть составлена кариограмма исследуемого человека в соответствии с Международной классификацией, принятой в 1960 г. В США в городе Денвере. Согласно Денверской классификации, пары хромосом кариотипа человека нумеруют, подразделяя их на 7 групп аутосом.

При этом важным критерием принадлежности хромосомы к той или иной группе является ее центромерный индекс, который определяется как отношение (в процентах) длины короткого и длинного плеча хромосомы (р) к длине всей хромосомы, т.е. к суммарной длине короткого и длинного плеча (р+q).

Каждое плечо окрашенной хромосомы подразделяют на районы, нумерация которых осуществляется в направлении от центромеры к теломере. Внутри района выделяют сегменты с разной интенсивностью окраски.

Цитогенетический метод с использованием полной схемы кариотипирования применяется как один из обязательных диагностических методов в следующих случаях:

основании исследования полового хроматина

В 1969 году Касперсон предложил метод дифференциального окрашивания хромосом акрихин - ипритом. Окрашенные акрихин – ипритом хромосомы можно разделить при помощи цитофлуорометра на приборе сортер. В этом приборе под действием лазерных лучей каждая хромосома светится специфически и отделяется в свою ячейку. Используется для быстрой и точной сортировки или центрификации количества и структуры хромосом. Цитофлуорометрия – метод автоматический. Он лишен субъективных ошибок и немного быстрее осуществляет анализ хромосом кариотипа.

19 ВОПРОС

Методы генетики соматических клеток.

Тот факт, что соматические клетки несут в себе весь объем генетической информации, дает возможность изучать на них генетические закономер­ности всего организма.

Основу метода составляет культиви­рование (Культивирование позволяет

получить достаточное количество клеточного материала для цитогенетических, биохимических, иммунологических и других исследований) отдельных соматических кле­ток человека и получение из них клонов, а так же их гибридизацию и селекцию.

Соматические клетки обладают ря­дом особенностей:

-быстро размножаются на питатель­ных средах;

-легко клонируются и дают генети­чески однородное потомство;

-клоны могут сливаться и давать ги­бридное потомство;

-легко подвергаются селекции на специальных питательных средах;

- клетки человека хорошо и долго сохраняются при замораживании.

Соматические клетки человека по­лучают из разных органов — кожи, костного мозга, крови, ткани эмбрионов. Однако чаще всего используют клетки соединительной ткани (фибробласты) и лимфоциты крови.

С помощью метода гибридизации соматических клеток:

а) изучают метаболические процес­сы в клетке;

б) выявляют локализацию генов в хромосомах;

в) исследуют генные мутации;

г) изучают мутагенную и канцеро­генную активность химических ве­ществ.

С помощью этих методов изучают наследственность и изменчивость соматических клеток, что в значительной мере компенсирует невозможность применения к человеку метода гибридологического анализа.

Методы генетики соматических клеток, основанные на размножении этих клеток в искусственных условиях, позволяют не только анализировать генетические процессы в отдельных клетках организма, но благодаря полноценности наследственного материала, заключенного в них, использовать их для изучения генетических закономерностей целостного организма.

Молекулярно-генетический метод позволяет изучить геном, наличие мутаций, делает возможной диагностику инфекционных и онкологических заболеваний, оценивает риск болезней с наследственной предрасположенностью. Молекулярно-генетический метод используется в криминалистике для установления личности человека по микроскопическим уликам, содержащим биологический материал, в пренатальной диагностике.

Генетические технологии привели к разработке мощных методов анализа генов и геномов. К 1996г. установлены нуклеотидные последовательности 11 разных микроорганизмов, начиная от самой маленькой автономно размножающейся микоплазмы (всего 580 000 нуклеотидных пар).

Эти факты ещё раз подтвердили мнение большинства генетиков, что геном человека содержит только видовые характеристики; его объём лимитирован конкретным количеством генов, и он не может передавать иную информацию, что очень часто приписывают наследственности.

Пренатальная диагностика – одно из самых молодых и бурно развивающихся направлений современной репродуктивной медицины. Между плодом и жидкостью постоянно происходит обмен веществ. Установлено, что доношенный плод ежесуточно заглатывает около 450 см³ жидкости и выделяет 500 см³ мочи. Поэтому в амниотической жидкости постоянно находятся продукты обмена плода и слущивающиеся клетки его кожи и слизистых оболочек. Исследуя состояние клеточных элементов и продуктов обмена эмбриона в амниотической жидкости, можно в известной степени судить о состоянии плода, о его кариотипе и многих нарушениях обмена веществ.

Пренатальная диагностика позволяет ответить на вопросы: имеются ли качественные или количественные изменения в хромосомном наборе, как может повлиять обнаруженная болезнь на качество жизни будущего ребёнка, возможно ли эффективное лечение болезни после рождения малыша? Эти ответы позволяют семье осознанно и своевременно решить вопрос о дальнейшей судьбе беременности – и тем самым смягчить психическую травму, вызываемую рождением малыша с неизлечимой инвалидизирующей патологией.

К методам пренатальной диагностики относится ультразвуковой скрининг (динамическое наблюдение) развития плода, скрининг сывороточных факторов (так называемый «тройной тест») материнской крови (оба метода являются неинвазивными, так как не предусматривают хирургического вторжения в полость матки, практически безопасные для плода эти диагностические процедуры рекомендуются всем без исключения будущим мамам), амниоцентез (инвазивный метод; используется только в особых случаях).

20 ВОПРОС

Популяционная генетика человека изучает характеристики популяций человека, их генетическую структуру (генофонд), т.е. распределение аллелей отдельных генов в группах людей и факторы, нарушающие равновесие генов в генофонде (т.е. закономерности изменения этого распределения во времени и по территории, причины неравномерного распределения аллелей).

Это позволяет прогнозировать количество некоторых наследственных заболеваний в поколениях и целенаправленно планировать медицинские мероприятия.

Популяционная структура человечества.

1.Особенности популяционной структуры человечества.

2.Действие факторов эволюции в популяции людей.

Популяция человека – группа людей, занимающих одну территорию и свободно вступающих в брак.

Демографическая структура.

-размер;

-рождаемость;

-смертность;

-возрастная структура популяции;

-род занятий;

Вид HomoSapience– крупная эволюционная единица. Есть группы людей с генетическими различиями. Эти группы можно считать популяциями. Надо