Реферат: Генетика человека

Генетика человека

Содержание

1. Особенности наследственности и изменчивости у человека

2. Методы изучения наследственности и изменчивости человека. Типы наследования признаков

3. Наследование голандрического признака

4. Наследственные болезни человека

5. Медико-генетическое консультирование

1. Особенности наследственности и изменчивости у человека

Человечество принадлежит к одному виду - Homo sapiens - Человек разумный. К человеку приложимы в полной мере все закономерности биологических процессов, осуществляющихся на разных уровнях организации живого. В то же время социальная эволюция человека накладывает отпечаток на проявление биологических и в том числе генетических закономерностей. Изучение генетики человека имеет большое значение для медицины, так как около 5 % новорожденных появляются на свет с теми или иными генетически обусловленными отклонениями в развитии. В настоящее время уже известно около 3 000 форм генетически обусловленных болезней.

Вскрытие механизмов наследственности и изменчивости у вирусов, бактерий, растений и животных позволило выяснить и у человека сущность передачи по наследству признаков внешнего сходства, состояния здоровья, ряда болезней и ответить на вопросы, касающиеся предупреждения наследственных заболеваний, причин вредности родственных браков, схожести близнецов и многие другие.

Вопросы наследственности человека затрагивались уже в древности. Так, в Талмуде указывалось на опасность обрезания у мальчиков, если их дяди по материнской линии страдали кровотечением.

По мере накопления сведений относительно генетических закономерностей у человека раздел генетики, изучающий особенности наследования его признаков, выделился в самостоятельные дисциплины:

- собственно генетику человека, которая рассматривает особенности наследования признаков в норме;

- медицинскую генетику, которая исследует характер наследственных болезней, особенности их передачи из поколения в поколение, меры профилактики и лечения.

При изучении наследственности человека исследователи сталкиваются с определенными трудностями, связанными с особенностями человека, как объекта генетического анализа:

· жизненный цикл человека сравнительно продолжителен;

· большая длительность интервала от момента рождения до начала репродуктивного периода;

· исключена возможность проводить контролируемые скрещивания;

· невозможность создания одинаковых условий жизни для реализации многих признаков у разных особей;

· большое количество хромосом (2n=46) и соответственно групп сцепления (23 группы) затрудняет определение локализации генов.

Следует особо подчеркнуть, что человек является продуктом природы и общества, в связи с чем у него развитие признаков и свойств детерминируется не только биологическими, но и социальными факторами.

2. Методы изучения наследственности и изменчивости человека. Типы наследования признаков

Генетика человека имеет свои специфические методы исследования, отличающиеся от методов общей генетики. В зависимости от целей исследования были разработаны генеалогический, близнецовый, онтогенетический, популяционно-статистический, цитогенетический и другие методы. Кроме того, генетика человека использует такие методы, как гибридизация соматических клеток, генная инженерия и др.

Генеалогический (клинико-генеалогический) метод был предложен Ф. Гамильтоном в конце XIX в. Основан на построении родословных и прослеживании в ряду поколений передачи определенного признака. Метод позволяет установить:

1) является ли данный признак наследственным (по проявлению его у родственников);

2) тип и характер наследования (доминантный или рецессивный, аутосомный или сцепленный с полом);

3) зиготность лиц родословной (гомо- или гетерозигота);

Генеалогический анализ проводится в три этапа:

1) сбор данных обо всех родственниках обследуемого (анамнез);

2) построение родословной;

3) анализ родословной и выводы

Для построения родословной применяют условные обозначения:

Основой родословной является пробанд - лицо, с которого начинается исследование семьи; он помечается значком ?.

При аутосомно-доминантном наследовании ген реализуется в признак как в гомо-, так и в гетерозиготном состояниях При условии полного доминирования. При наличии хотя бы у одного родителя доминантного признака, последний с равной вероятностью проявится во всех следующих поколениях. Признак в равной степени проявляется у мужчин и у женщин. Проявление признака наблюдается в вертикальной части родословной (рис. 2). Так наследуются у человека полидактилия (шестипалость), веснушки, курчавость волос, карий цвет глаз и др. (табл. 1).

При аутосомно-рецессивном наследовании аллель реализуется в признак в гомозиготном состоянии. Проявление признака наблюдается в горизонтальной части родословной, в восходящей части он обычно не наблюдается. Признак в равной степени проявляется и у мужчин и у женщин. Вероятность наследования признака 25% (если оба родителя гетерозиготны), 50% (если один родитель гетрозиготен, а второй гомозиготен по рецессивному аллелю) и 100% (если оба родителя рецессивные гомозиготы). По аутосомно-рецессивному признаку у человека наследуются фенилкетонурия, серповидноклеточная анемия, голубой цвет глаз, прямые волосы и т. д.

При Х-сцепленном доминантном наследовании наблюдаются те же признаки, что и при аутосомно-доминантном. Но, отец передает признак дочерям. Примером является устойчивая к витамину D форма рахита.

При Х-сцепленном рецессивном наследовании признак проявляется не в каждом поколении, и, как правило, у мужчин. Признак проявляется преимущественно в горизонтальной части родословной. Вероятность наследования признака - 25% всех детей, в том числе у 50% мальчиков. Больной ребенок рождается у здоровых родителей. Так наследуются гемофилия, дальтонизм, наследственная анемия, мышечная дистрофия Дюшена и др.

При Y-сцепленном (голандрическом) наследовании признак проявляется во всех поколениях и только у мужчин. Признак передается от отца к сыновьям, т. е. вероятность наследования у мальчиков 100% (рис. 5). Так наследуются ихтиоз кожи, гипертрихоз ушной раковины, наружного слухового прохода и средних фаланг пальцев, синдактилия 3-го и 4-го пальцев стопы.

наследственность голандрический генетический гемофилия

3. Наследование голандрического признака

Таблица 1.Типы наследования некоторых признаков у человека

Близнецовый метод введен в медицинскую практику в 1876 г. Ф. Гамильтоном. Близнецы могут быть однояйцевые или разнояйцевые.

Монозиготные (однояйцевые) близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки. Образуются на ранних стадиях дробления, когда из двух (реже из большего числа) бластомеров развиваются генетически полноценные организмы. Однояйцевые близнецы имеют совершенно одинаковый генотип, но могут отличаться по фенотипу, что обусловлено воздействием факторов внешней среды.

Ди- (поли)зиготные (разнояйцевые) близнецы развиваются после оплодотворения двух и более созревших яйцеклеток. Разнояйцевые близнецы похожи между собой как братья и сестры, рожденные в разное время. Их фенотипические различия обусловлены разными генотипами.

Частота появления близнецов у людей составляет 1% (1/3 однойцевых; 2/3 разнояйцевых); подавляющее большинство близнецов являются - двойнями.

С помощью близнецового метода на основании данных о частоте сходства и различий близнецов проводится анализ характера взаимодействия генотипа и среды в процессе развития человека.

Цитогенетический метод используют для изучения кариотипа в норме и при диагностике наследственных заболеваний (хромосомных и геномных). Этот метод применяется также при исследовании мутагенного действия различных веществ. Исследование проводят в несколько этапов:

1) культивирование клеток человека (чаще лимфоцитов) на искусственных питательных средах;

2) стимуляция митозов;

3) остановка митозов на стадии метафазы колхицином, который разрушает нити веретена деления;

4) обработка клеток гипотоническим раствором, в результате клеточная оболочка разрушается, хромосомы «рассыпаются» и лежат свободно;

5) окрашивание хромосом;

6) изучение под микроскопом и фотографирование;

7) построение идиограммы.

При цитогенетических исследованиях интерфазных ядер соматически х клеток (буккальный эпителий слизистой оболочки щеки), окрашенных ацеторсеином, можно обнаружить половой хроматин, или тельца Барра. В норме половой хроматин обнаруживается только у женщин и отсутствует у мужчин, поскольку представляет собой результат гетерохроматизации (сильной спирализации) одной из дух Х-хромосом у женщин. Этот метод позволяет идентицифицировать половую принадлежность и выявлять аномальное количество хромосом.

Биохимический метод основан на изучении активности ферментных систем либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой данным ферментом. Хроматографические, флюорометрические, радиоиммуногологические и некоторые другие методы позволяют выявлять генные мутации - причины болезней 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 др.). Так, анализ аминокислотных последовательностей матуционно измененных белковых цепей гемоглобина при серповидно-клеточной анемии у человека позволил установить, что аномальный гемоглобин отличается от нормального только заменой одной аминокислоты - глутаминовой кислоты на валин.

Популяционно-статистический метод основан на использовании закона Харди-Вайнберга и позволяет установит частоту генов и генотипов в популяциях людей. Например, гомозиготы по гену HbS в Белоруссии практически не встречается, а в странах Западной Африки частота варьирует от 25% в Камеруне до 40% в Танзании. Изучение распространения генов среди различных географических зон дает возможность установить центры происхождения разных этнических групп и их миграцию, определить степень риска появления наследственных болезней у отдельных индивидуумов.

Метод рекомбинантной ДНК позволяет анализировать фрагменты ДНК, находить и изолировать отдельные гены и их сегменты и устанавливать в них последовательность нуклеотидов.

Методы пренатальной диагностики основаны на получении околоплодной жидкости с клетками плода и последующее биохимическое и цитологическое определение возможных наследственных аномалий. Это позволяет поставить диагноз на ранних сроках беременности и принять решение о ее продолжении или прерывании.

4. Наследственные болезни человека

Наследственные болезни человека можно разделить на две группы: генные заболевания и хромосомные, связанные с нарушением их числа и структуры.

Генные болезни. Генные мутации являются причиной большинства (описано более 1 500) наследственных заболеваний человека. Они выражаются в изменении биохимических реакций и обычно их называют биохимическими мутациями или наследственными дефектами обмена веществ. Примерами могут служить:

· сахарный диабет;

· галактоземия - неспособность усваивать молочный сахар из-за отсутствия фермента лактозы;

· ксантоматоз - жировое перерождение клеток ретикулярной ткани, приводящее к гибели;

· фенилкетонурия;

· гепатолентикулярная дегенерация обусловлена нарушением минерального обмена, проявляется в виде цирроза печени, изменений в головном мозге; приводит к гибели;

Кроме нарушений обмена веществ, генные мутации способны вызвать морфологические изменения - короткопалость, полидактилию, анэнцефалию, ахондроплазию. Генные заболевания могут быть доминантными (врожденная аносмия, атаксия Фридрейха: полая стопа, атрофия зрительного нерва; глухота, болезнь Меньра, брахи- и полидактилия, варикозное расширение вен, глаукома, липоматоз, мигрень, миопатия, хорея Гентингтона, раннее поседение, некоторые формы эпилепсии), рецессивными (альбинизм, глухонемота, анэнцефалия, амавротическая идиотия, сахарный диабет, фенилкетонурия), сцепленными с полом (гемофилия, дальтонизм).