44. Методы медицинской генетики.

Медицинская генетика– раздел генетики, изучающий наследственные заболевания, методы их диагностики и лечения, механизмы их наследования.

Методыобщей и медицинской генетики — методы, при помощи которых возможно определять закономерности наследственности и изменчивости. Все методы связаны с тем, что изучение наследования признаков человека имеет ряд трудностей:

- достаточно сложный кариотип

- малое число потомков

- позднее половое созревание

- редкая смена поколений

- невозможность экспериментальных исследований или их затрудненность

В генетике используются следующие основные методы: генеалогический (родословный), близнецовый, популяционно-статистический, биохимический, цитогенетический.

1. Клинико-генеалогический метод– 1883 г., Ф.Гальтон. Основан на построении родословной. При этом можно проследить передачу признака в ряду поколений. Позволяет определить:

- является ли какой-либо исследуемый признак наследственным

- тип и характер наследования признаков (аутосомное и сцепленное с полом наследование, неполное доминирование), (Х_сц: Х^А, Х^а; У_сц– голандрическое наследование)

- вероятность рождения в семье ребенка с наследственной патологией (генетический риск)

- пенетрантность данного признака – частота проявления данного гена у всех лиц его несущих; может быть полная (100%) и неполная (0-100%).

Пробанд – лицо, с которого начинается исследование семьи.

2. Близнецовый метод – введен Ф.Гальтоном в 1876 г. Используется для выяснения степени наследственной обусловленности исследуемых признаков; объект исследования – близнецы. Можно изучить степень влияния условий среды на экспрессию генов близнецов. Экспрессивность гена – степень проявления признака, контролируемая данным геном.

3. Популяционно-статистический метод – основан на закономерности Харди-Вайнберга, 1908 г. Позволяет определить частоты генов и фенотипов в достаточно крупных популяциях людей (в разных странах), дает возможность анализа распространения конкретных признаков.

Уравнение Харди-Вайнберга: p²+2pq+q²=1

p2 – AA

q2 – aa

2pq – Aa

4. Биохимические методы– связаны с изучением заболеваний, в основе которых лежат генные мутации, что приводит к нарушению биосинтеза белка. Заболевание: ферментопатии – связаны с нарушением работы каких-либо ферментов. Можно определить с помощью исследования, идущего с использованием биологических жидкостей.

5. Цитогенетический метод– используют как для нормального кариотипа человека, так и для диагностики заболеваний, связанных с геномными и хромосомными мутациями. Можно понять какой патологией обладает человек.

45. Вирусы. Организация и репликация.

ВИРУСЫ, мельчайшие возбудители инфекционных болезней. В переводе с латинского virus означает «яд, ядовитое начало». До конца 19 в. термин «вирус» использовался в медицине для обозначения любого инфекционного агента, вызывающего заболевание. Современное значение это слово приобрело после 1892, когда русский ботаник Д.И.Ивановский установил «фильтруемость» возбудителя мозаичной болезни табака (табачной мозаики). Он показал, что клеточный сок из зараженных этой болезнью растений, пропущенный через специальные фильтры, задерживающие бактерии, сохраняет способность вызывать то же заболевание у здоровых растений. Пять лет спустя другой фильтрующийся агент – возбудитель ящура крупного рогатого скота – был обнаружен немецким бактериологом Ф.Лёффлером. В 1898 голландский ботаник М.Бейеринк повторил в расширенном варианте эти опыты и подтвердил выводы Ивановского. Он назвал «фильтрующееся ядовитое начало», вызывающее табачную мозаику, «фильтрующимся вирусом». Этот термин использовался на протяжении многих лет и постепенно сократился до одного слова – «вирус».

В 1901 американский военный хирург У.Рид и его коллеги установили, что возбудитель желтой лихорадки также является фильтрующимся вирусом. Желтая лихорадка была первым заболеванием человека, опознанным как вирусное, однако потребовалось еще 26 лет, чтобы ее вирусное происхождение было окончательно доказано.

Свойства и происхождение вирусов. Наиболее просто устроенные вирусы состоят из нуклеиновой кислоты, являющейся генетическим материалом (геномом) вируса, и покрывающего нуклеиновую кислоту белкового чехла. В состав некоторых вирусов входят также углеводы и жиры (липиды). Таким образом, вирусы можно рассматривать просто как мобильные наборы генетической информации. Вирусы лишены некоторых ферментов, необходимых для репродукции, и могут размножаться только внутри живой клетки, метаболизм которой после заражения перестраивается на воспроизводство вирусных, а не клеточных компонентов. Это свойство вирусов позволяет отнести их к облигатным (обязательным) клеточным паразитам. После синтеза отдельных компонентов формируются новые вирусные частицы. Симптомы вирусного заболевания развиваются как следствие повреждения вирусами отдельных клеток.

Организация вирусного генома

Вирусные гены кодированы либо в РНК, либо в ДНК, которые могут быть либо одно-, либо двуцепочечнымн. Кроме того, геномы могут быть либо монолитными, когда все гены вируса содержатся в одной молекуле (хромосоме), либо состоять из раздельных блоков, когда все гены вируса распределены среди нескольких молекул (хромосом), которые все вместе и составляют геном вируса. Нуклеиновую кислоту, которая заключена в вирионах, обозначают как «геномную».

Почти все РНК-геномы относят к линейным молекулам. Некоторые из них, например, геномы пикорнавирусов, содержат на 5'-конце РНК ковалентно связанные полипептиды. Геномы одноцепочечных РНК-вирусов могут быть либо монолитными (пикорна-, тога-, парамиксо-, рабдо-, корона-, ретровирусы), либо сегментированными (ортомиксо-, арена- и буньявирусы). Среди РНК вирусов с двухцепочечным сегментированным геномом наиболее изучены реовирусы.

Все известные ДНК-вирусы позвоночных имеют монолитный геном. Все они, за исключением парвовирусов, имеют полностью или частично двухспи-ральный геном. Отдельные представители парвовирусов содержат линейную оцДНК; у других (например, у аденоассоциированных вирусов) комплементарные цепи ДНК находятся в разных вирионах. ДНК папиллома- и полиомавиру-сов — кольцевая и сверхспиральная, в то время как ДНК герпесвирусов, аденовирусов и осповирусов — линейная.

ДНК вируса гепатита В представляет собой кольцевую двуспиральную молекулу, на обеих цепях которой в разных областях обнаружены большой и малый одноцепочечные участки.

Репликациябольшинства ДНК-вирусов включает механизмы, которые хорошо известны в клеточной биологии: транскрипция мРНК на двуцепочечной ДНК и репликация ДНК. Для РНК-вирусов ситуация является уникальной и связана с генетической информацией, кодируемой РНК. РНК-вирусы с различным типом генома связаны с необходимостью использовать различные пути синтеза мРНК. Кроме (+) оцРНК вирусов, у которых геномная РНК функционирует как мРНК, все другие типы вирусной РНК, прежде всего, должны быть транскрибированы в мРНК. Так как клетки эукариотов не содержат РНК-зависимой РНК-полимеразы, (-) оцРНК вирусы и дцРНК вирусы должны содержать вирионную РНК-зависимую РНК-полимеразу

Эукариотические клетки не могут транслировать полицистронные мРНК частями в виде нескольких индивидуальных белков. ДНК-вирусы расщепляют свои полицисторные РНК-транскрипты на моноцисторные мРНК, используя клеточный механизм.

Большинство РНК-вирусов, размножающихся в цитоплазме, не имеют доступа к ферментам, осуществляющим РНК-процессинг и сплайсинг в ядре, и вынуждены по-разному решать эту проблему. У вирусов с сегментированным геномом каждый фрагмент является отдельным геном. Другие вирусы имеют полицистронный геном, но образуют моноцистронные РНК-транскрипты, разделяя окончание и реинициацию транскрипции.

Некоторые вирусы имеют полицистронную РНК, которая транслируется в полипротеин, который затем расщепляется протеолитически с образованием конечных продуктов.