Кафедра биологии Ом. ГМУ Лекция Введение в генетику человека (часть 1 и часть 2) Д. б. н. Орлянская Т. Я.
План 1. Генетика человека. Основные направления. 2. Человек как объект исследований генетики 3. Методы генетического анализа людей
Исходя из того, что Генетика человека изучает явления наследования и изменчивости у Homo sapiens на всех уровнях его организации в норме и при наследственных патологиях, обусловленных ролью мутагенных факторов окружающей среды
Цель лекции: Познание биологии материальных основ наследственности необходимо будущему медику для формирования умений своевременного решения вопросов диагностики в медицинской генетике и принятия действенных мер возможной коррекции проявившегося нездоровья при внедрении мутагенных факторов в ход онтогенеза человека
? ? ?
ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА (АНТРОПОГЕНЕТИКА) Раздел ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ГЕНЕТИКИ и МЕДИЦИНЫ ЛЮДЕЙ
Генетика человека Общая генетика H. s. Социальная генетика H. s. Медицинская генетика H. s. Клиническая медицинская генетика
1. ОБЩАЯ ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА ИЗУЧАЕТ - ЗАКОНОМЕРНОСТИ и ПРАВИЛА НАСЛЕДОВАНИЯ и ИЗМЕНЧИВОСТИ ПРИЗНАКОВ у ЛЮДЕЙ; - СТРУКТУРУ и ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО АППАРАТА ЧЕЛОВЕКА; - ГЕНО(АЛЛЕЛО)ФОНДЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКИХ ПОПУЛЯЦИЙ
- ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ (РЕГИОНАЛЬНАЯ) ПАТОЛОГИЯ; - ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПОЛИМОРФИЗМ среди ЛЮДЕЙ; - ГЕНОМНО-ПРОТЕОМНАЯ ПАСПОРТИЗАЦИЯ НАСЕЛЕНИЯ
2. СОЦИАЛЬНАЯ ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА ИЗУЧАЕТ 1. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ СМЕНЫ ПОВЕДЕНЧЕСКОЙ ПАРАДИГМЫ: ЖИВОТНЫЕ – “ДИКТАТУРА” ГЕНОВ (ИНСТИНКТЫ), ЧЕЛОВЕК – СВОБОДА ВОЛИ;
СОЦИАЛЬНАЯ ГЕНЕТИКА 2. ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ОДАРЕННОСТИ и ГЕНИАЛЬНОСТИ, ВЫСОКОГО ИНТЕЛЛЕКТА и ВЫСОКОЙ НРАВСТВЕННОСТИ, с одной стороны, и АСОЦИАЛЬНОСТИ, с другой стороны
СОЦИАЛЬНАЯ ГЕНЕТИКА: 3. СООТНОСИТЕЛЬНЫЙ ВКЛАД ГЕНЕТИЧЕСКИХ и ВНЕ(ЭПИ)ГЕНЕТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ в СТАНОВЛЕНИИ ЧЕЛОВЕКА как ЛИЧНОСТИ ? ! Справедлив ли ТЕЗИС : “ЧЕЛОВЕКОМ РОЖДАЮТСЯ, а ЛЮДЬМИ СТАНОВЯТСЯ” ?
3. МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА: - ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ЗДОРОВЬЯ и НЕЗДОРОВЬЯ ЧЕЛОВЕКА; - ОБЩИЕ ГЕНЕТИЧЕСКИ ОБУСЛОВЛЕННЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ РАЗНЫХ ПАТОЛОГИЧЕСКИХ СОСТОЯНИЙ – ИНВАЗИВНЫХ и НЕИНВАЗИВНЫХ
МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА: - ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ, ПОДХОДЫ и МЕТОДЫ МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОНСУЛЬТИРОВАНИЯ; КЛИНИЧЕСКАЯ ГЕНЕТИКА: - НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ СИМПТОМАТИКА и ДИАГНОСТИКА, ПУТИ КОРРЕКЦИИ ФЕНОТИПА (ЛЕЧЕНИЕ), ПРОФИЛАКТИКА
Задачи генетики человека • 1. Определение нуклеотидной последовательности ДНК генома человека • 2. Ранняя диагностика наследственных заболеваний • 3. Широкое внедрение медикогенетического консультирования
Задачи генетики человека: 4. Разработка методов генной терапии на основе генной инженерии 5. Выявление генетически опасных факторов среды и разработка методов их нейтрализации
? « Почему в процессе развития многоклеточных в должное время ? в должном месте происходит должное ? » В. Н. Тимофеев –Ресовский
Генетический аппарат клеток Яйцеклетка nс Гаметогенез МЕЙОЗ Сперматозоид nс ? ! Новый организм Зигота 2 n 2 с
ЧЕЛОВЕК как ОБЪЕКТ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ: НЕблагоприятные обстоятельства 1. ВЕЛИКО ГЕНЕТИЧЕСКОЕ РАЗНООБРАЗИЕ ЛЮДЕЙ (мейоз, анафаза 1 223 = 8 388 608 РАЗНЫХ ГАМЕТ) 2. КАРИОТИП представлен БОЛЬШИМ ЧИСЛОМ ХРОМОСОМ – 46 или 23 пары
Физический размер генома Эукариоты 106 - 1011 п. н. Дрозофила 1, 4*108 Человек 3, 3*109 ФГБУ МЕДИКО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР РАМН Лаборатория ДНК-диагностики (из доклада проф. Гинтера, 2012)
ЧЕЛОВЕК как ОБЪЕКТ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ: НЕблагоприятные обстоятельства 3. ПОЗДНО НАСТУПАЕТ РЕПРОДУКТИВНАЯ ЗРЕЛОСТЬ; 4. ФАКТОРЫ ОГРАНИЧИВАЮЩИЕ ПАНМИКСИЮ (прежде всего СОЦИАЛЬНЫЕ: многочисленные этнические, расовые, религиозные, образовательные); 5. ОТНОСИТЕЛЬНО МАЛО ДЕТЕЙ в СЕМЬЯХ
ЧЕЛОВЕК как ОБЪЕКТ ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ: НЕблагоприятные обстоятельства 6. ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ПОКОЛЕНИЯ ЗНАЧИТЕЛЬНА (25 лет) и СОВПАДАЕТ для НАБЛЮДАТЕЛЯ (ГЕНЕТИК) и НАБЛЮДАЕМОГО; 7. ВЕЛИКО РАЗНООБРАЗИЕ СРЕД ОБИТАНИЯ РАЗНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ ЛЮДЕЙ этносы и уклад (образ) жизни
18 -19 -20 века: История накопления генетической информации Мопертюи (1750) – шестипалость (А-) Нассе (1820) – гемофилия (Хh) Горнер ( 1876) - дальтонизм (Хd) Лежен ( 1959 г) - синдром Дауна (47, 21+) Джекобс, Стронь и Форд – синдромы Шерешевского –Тернера (45, ХО) Клайнфельтера (47, ХХY) • Генная инженерия- инсулин, соматотропин, интерферон….
ЧЕЛОВЕК как ОБЪЕКТ генетики : ! Невозможность направленного скрещивания для генетического анализа (1923 г Кольцов Н. Н ) ! Невозможность экспериментального получения мутаций
Решение проблемы: прицельная выборка из большого числа брачных пар тех, которые соответствуют генетическому исследованию…. «…. мы не можем ставить опыты , мы не можем заставить Нежданову выйти замуж за Шаляпина только для того, чтобы посмотреть , какие у них будут дети » Н. Н. Кольцов
3 в Методы генетики Homo sapiens • Генеалогический (клиникогенеалогический) • Цитогенетический • Близнецовый • Популяционно-статистический • Метод генетики соматических клеток • Биохимический • Молекулярно-генетические
Клинико-генеалогический метод - установление генеалогических закономерностей Опирается на генеалогию – учение о родословных ( «генеалогия» ) Ф. Гальтон - 1865 г.
Клинико-генеалогический метод ПОЗВОЛЯЕТ УСТАНОВИТЬ: ü Является ли признак наследственным ü Тип и характер наследования üЗиготность лиц родословной ü Пенетрантность гена ü Вероятность рождения ребёнка с данной наследственной патологией
!!! Генеалогия… ? ? ?
ЭТАПЫ ГЕНЕАЛОГИЧЕСКОГО МЕТОДА 1. – Составление родословных а) сбор сведений б) графическое изображение родословных 2 – Генетический анализ родословной - наследственный характер заболевания – тип наследования – выявление носителей мутантного гена – прогноз рождения больных детей
Правила составления родословной 1. Начинается с пробанда. 2. Сибсы (родные)– дети одной родительской пары. Они располагаются в порядке рождения слева направо. 3. Члены родословной располагаются строго по поколениям в один ряд. 4. Поколения обозначаются римскими цифрами слева от родословной сверху вниз. 5. Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения (один ряд) слева направо.
Символы, используемые при составлении родословной
Таким образом, : Клинико-генеалогический метод позволяет Определить тип наследования Пенетрантность Экспрессивность Составить прогноз потомства
Наследование гемофилии в царских семьях
ТИПЫ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ АУТОСОМНОЕ Доминантное Рецессивное ГОНОСОМНОЕ Сцепленное с полом Х-сцепленное Доминантное Рецессивное Голандрическое У-сцепленное
Аутосомно – доминантные заболевания Анализ родословной с полной пенетрантностью
Родословная с аутосомно-доминантным типом наследования (М — болезнь Морфана)
Аутосомно –рецессивные заболевания
Родословная с аутосомно-рецессивным типом наследования (Т - болезнь Тея - Сакса)
Аутосомно-доминантный тип (-А) -у детей и родителей одинаковый признак -признак в равной степени проявляется у мужчин и женщин -наследование по вертикали и горизонтали -вероятность наследования 100%, 75%, 50% -признак в каждом поколении Аутосомно-рецессивный тип (-а) -признак не в каждом поколении -у родителей признак отсутствует, а у детей проявляется -признак в равной степени проявляется у мужчин и у женщин -наследование по горизонтали -вероятность наследования 25%, 50%, 100%
Сцепленное с полом рецессивное заболевание (Хh. У h- гемофидия)
Сцепленные с полом доминантные заболевания
Сцепленный с полом доминантный тип наследования Голандрический тип наследования
Сцепленные с полом !!! Доминантный мужчина передает заболевание всем дочерям !!! Рецессивный болеют преимущественно мужчины вероятность наследования 25% от всех детей и 50% у мужчин !!! Голандрический -больные во всех поколениях -болеют только мужчины -у больного отца болеют все его сыновья -вероятность наследования 100% у мужчин ихтиоз кожи, перепонки между пальцами, гипертрихоз ушей
Кариотип H. s. 46 хромосом J-H. Tjio (1919– 2001) A. Levan (1905– 1998). Определение модального числа хромосом у человека и детальное описание их морфологии -1956 г.
А. А. Прокофьева. Бельговская внесла огромный вклад в разработку новых методов анализа хромосом, позволяющих оценить их роль в патологии человека А. А. Прокофьева-Бельговская (1903 -1984) «Гетерохроматические районы хромосом» . - Наука – Москва, 1986 г.
Кариотип 2 п 2 с
Полиморфизм Изменение нуклеотидной последовательности Вариант нормы Внутри- и межвидовое разнообразие Показана ассоциация с НЕ моногенными болезнями Наследственное заболевание атеросклероз поражение сердца, мозга (головного), артерий ? ? Для установления необходимы дополнительные исследования
Окраска азотнокислым серебром (Ag-NOR) GTG -окраска Q -окраска C -окраска
ХРОМОСОМНЫЕ БЭНДЫ (BANDS) • Бэнд - участок хромосомы, отличающийся от соседних по интенсивности окраски, при использовании соответствующего метода дифференциально го окрашивания.
Цитогенетический метод (1903 г. , Сеттон): - Анализ хромосомного набора человека -Установление структурных особенностей отдельных хромосом -Выявление нарушения числа и строения хромосом -Микроскопическое исследование хромосом с использованием различных способов окрашивания
а Цитогенетический метод Определение геномных и хромосомных нарушений Используется рутинная окраска, которая даёт возможность выявить нарушения числа хромосом
Систематизированный кариотип — это нумерованный набор пар гомологичных хромосом
!!! ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ СТРУКТУРНЫЕ • • ДЕЛЕЦИЯ ДУПЛИКАЦИЯ ИНВЕРСИЯ ИНСЕРЦИЯ ТРАНСЛОКАЦИЯ ИЗОХРОМОСОМА КОЛЬЦЕВАЯ ХРОМОСОМА ГЕНОМНЫЕ МУТАЦИИ ЧИСЛОВЫЕ • АНЕУПЛОИДИЯ • ПОЛИПЛОИДИЯ
ХРОМОСОМНЫЕ МУТАЦИИ а) делеция короткого плеча хромосомы 4 - 4 p-; б) делеция короткого плеча хромосомы 5 - 5 p-; в) кольцевая хромосома 9 – r (9)
Хромосомные заболевания Синдром «кошачьего крика» Делеция короткого плеча хромосомы 5 - 5 p-; 46, ХУ(5 р-)
СТРУКТУРНЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ДЕЛЕЦИЯ (del) - УТРАТА ЧАСТИ ХРОМОСОМНОГО МАТЕРИАЛА ТЕРМИНАЛЬНАЯ – ЗАТРАГИВАЕТ КОНЦЕВЫЕ УЧАСТКИ ХРОМОСОМ ИНТЕРСТИЦИАЛЬНАЯ – ЗАТРАГИВАЕТ ВНУТРИХРОМОСОМНЫЕ РАЙОНЫ
СТРУКТУРНЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ДУПЛИКАЦИЯ (dup) - УДВОЕНИЕ УЧАСТКА ХРОМОСОМЫ ТАНДЕМНАЯ УДВОЕННЫЙ УЧАСТОК РАСПОЛАГАЕТСЯ ВСЛЕД ЗА ИСХОДНЫМ
СТРУКТУРНЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ИНВЕРСИЯ (inv) - ПОВОРОТ УЧАСТКА ХРОМОСОМЫ НА 180° ПЕРИЦЕНТРИЧЕСКАЯ – ЗАТРАГИВАЕТ ОБА ПЛЕЧА (p- и q-) ОДНОЙ ХРОМОСОМЫ ПАРАЦЕНТРИЧЕСКАЯ – ЗАТРАГИВАЕТ ТОЛЬКО ОДНО ПЛЕЧО ХРОМОСОМЫ (ЛИБО p-, ЛИБО q-)
СТРУКТУРНЫЕ ХРОМОСОМНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ТРАНСЛОКАЦИЯ (t) - ПЕРЕНОС УЧАСТКА ОДНОЙ ХРОМОСОМЫ НА ДРУГУЮ ХРОМОСМУ РЕЦИПРОКНАЯ ТРАНСЛОКАЦИЯ Сбалансированная - РЕЦИПРОКНАЯ ТРАНСЛОКАЦИЯ несбалансированная
РОБЕРТСОНОВСКАЯ ТРАНСЛОКАЦИЯ • Вовлекаются акроцентрические хромосомы • Центрическое слияние двух акроцентрических хромосом с потерей коротких плеч
Межхромосомные обмены и их реконструкция
Геном 1920 год Ганс Винклер «Совокупность генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида"
Функция генома: • обеспечить жизнедеятельность клеток, тканей и органов; • передать информацию о наследственных свойствах организма следующему поколению.
Геномные мутации – нарушение числа хромосом в кариотипе Полиплоидные –изменения в кариотипе кратное n Анеуплоидные – моносомия (2 п-1), полисомия (2 п+1, 2…)
Синдром Патау 1: 6000 Ж: М 1: 1 Трисомия 13 47, ХУ, +13. 95% умирает в первый год
Синдром трисомии 18 – синдром Эдвардса Синдром Эдвардса 1: 7000 Ж>М 4: 1 Трисомия 18 47, ХХ, +18 Продолжительность жизни 2 -3 месяца Выступающий затылок, микрогения, флексорное положение кистей, характерное положение пальцев
Дети разного возраста с синдромом Дауна: » карпий рот» , косоглазие, широкая переносица, круглое лицо, макроглоссия и открытый рот, эпикант и др. Трисомия по 21 аутосоме (47, ХХ, +21)
!!!
Жизнь — как победа Сборная России, состоящая из двух воронежцев, отлично выступила на первом чемпионате мира по спортивной гимнастике для людей с синдромом Дауна
Цитогенетический метод Экспресс-диагностика определения полового хроматина: Х-хроматин и У-хроматин. Х-хроматин представляет собой инактивированную одну из двух Х-хромосом. В норме у мужчин, одна Х-хромосома всегда является активной. У женщин одна из двух Х-хромосом находится в неактивном состоянии в виде Х- полового хроматина (тельца Барра). Определить количество Х-хромосом можно путём суммирования количества Телец Барра + 1.
Половой хроматин (тельце Барра) в эпителиальных клетках слизистой щек человека (По: Мiller, 1964) а) отсутствие полового хроматина (кариотип 46, ХY); б) 1 тельце Барра (кариотип 46, ХХ); в) 2 тельца Барра (кариотип 47, ХХХ или 47, ХХY); г) 3 тельца Барра (кариотип 48, ХХХХ или 48, ХХХY)
Наследование синдрома Тернера- Шерешевского (моносомия - Х 45, ХО) Ядра буккального эпителия человека Кариограмма больного с синдромом Тернера Шерешевского
МОНОСОМИЯ ПО Х-хромосоме - 45, ХО Синдром Шерешевского-Тернера
Трисомия по половым хромосомам - 47, ХХУ Синдром Клайнфельтера
Хромосомное определение пола ХХУ ХО ХХ ♂ синдром стерилен Клайнфельтера синдром Тернера ♀ стерильна мужчина ХХ ♂ стерилен 1/700 мужчин 1/2700 женщин 1/20000 рождений 1/100000 рождений ♀ ХХХ трисомия Х 1/500 фертильна женщин Основные аномалии детерминации пола у человека, связанные с половыми хромосомами ХУ синдром Морриса ♀ стерильна
Клинико-генетические характеристики болезней геномного импринтинга Синдром Энгельмана – однородительская дисомия хромосомы 15 имеет отцовское происхождение. Кариотип 46 хромосом Признаки: «Синдром лица счастливой куклы» , грубая задержка психомоторного развития, судороги, нарушение координации движений, косоглазие.
Клинико-генетические характеристики болезней геномного импринтинга Синрдром Прадера-Вилли – при наличии однородительской дисомии хромосомы 15 материнского происхождения. Кариотип 46 хромосом. Признаки: до 3 -х лет - мышечная гипотония, приступы летаргии, трудности вскармливании, избыточный вес, низкий рост, олигофрения.
Биохимические методы Исследуются биохимические реакции в организме для установления носительства аномального гена или уточнения диагноза. Заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ, составляют значительную часть генной наследственной патологии.
Биохимические методы позволяют выявить типы наследования заболеваний связанных с нарушением обмена веществ. Нарушения обмена относятся к генным заболеваниям. Нарушения: Углеводный обмен : Галактоземия (нарушение усвоения молочного сахара), мукополисахаридозы Обмен липидов: сфинголипидозы Обмен аминокислот: фенилкетонурия, тирозиноз, алкаптонурия, альбинизм
Мукополисахаридоз, тип I (фенотип пробанда И. , из архива генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН, 2012). Альбинизм (albus – белый), врожденное отсутствие пигмента меланина
Генетика. Биохимический метод • Б/х Дs: специфические метаболиты, энзимопатии, различные белки. • Объект б/х анализа: моча, пот, плазма и сыворотка крови, форменные элементы крови, культуры клеток (фибробласты, лимфоциты). • Для б/х Дs: простые качественные реакции (например, хлорид железа для выявления ФКУ; динитрофенилгидразин для выявления кетокислот), и более точные методы.
Генетика. Биохимический метод • Причина многих врожденных нарушений метаболизма: дефекты ферментов (мутации). Б/Х показатели (первичный продукт гена, накопление патологических метаболитов внутри клетки и во всех клеточных жидкостях больного) более точно отражают сущность болезни, их значение в Ds наследственных болезней >. Биохимические методы: электрофорез, хроматография, спектроскопия и др. позволяют определять любые метаболиты, специфические для конкретной наследственной болезни.
Заболевания, связанные с дефектами репаративных ферментов 1 - пигментная ксеродерма Генные заболевания 2 – атаксия –расстройство координации движений 3 – синдром Блума – красная пигментация на лице
Генные заболевания Аутосомно – доминантные заболевания Синдром Морфана Заболевания соединительной ткани вовлечены -скелетно – мышечная система, - сердечно – сосудистая система, - наблюдается патология глаз
Генные заболевания Мультифакториальные заболевания с наследственной предрасположенностью. Причина – мутации Проявление зависит от факторов внешней среды - Гипертоническая болезнь - Язвенные болезни ЖКТ - Ишемическая болезнь сердца и т. д.
Генетика. Биохимический метод • Б/х метод для Ds гетерозиготных состояний у взрослых - носителей патологического гена (гетерозиготное носительство). Гетерозиготы внешне здоровы, вероятность появления заболевания у их ребенка всегда существует. Выявление гетерозиготного носительства — важная задача медицинской генетики.
Близнецовый метод Монозиготные близнецы (однояйцевые) Дизиготные близнецы (двуяйцевые)
• Однояйцевые (монозиготные, идентичные) близнецы –из одной оплодотворенной яйцеклетки. Дробление зиготы, тотипотентные бластомеры (2, 4) сохраняют способность при обособлении развиться в полноценный организм. Зигота делится митозом, генотипы исходно, совершенно идентичны. Однояйцевые близнецы всегда одного пола, в период внутриутробного развития у них одна плацента.
Дизиготные близнецы: 1. Разнополость или обоеполость 2. Различия по фенотипу 3. Различия по моногенно наследуемым признакам (антигены по системе АВО, группы белков сыворотки крови. . ) 4. Различия в дерматоглифических показателях 5. Тест + на аутоагрессию лейкоцитов и на кожный трансплантант 6. Отличия в последовательности нуклеотидов ДНК.
Близнецовый метод (Гальтон 1875) Позволяет выявить мультифакториальные заболевания - болезни с наследственной предрасположенностью. Формула Кольцингера H = СМБ - СДБ 100 - СДБ H - коэффициент наследуемости С – конкордантность, сходство, в % Близнецовый метод – дает возможность установить роль генотипа и факторов среды в возникновении заболевания
При: Н> 0, 7 (70%) – в проявлении признака преобладают наследственные факторы. Н - от 0, 3 до 0, 7 (30 -70%) – влияние как наследственных, так и факторов внешней среды. Н < 0, 3 (30%) - основная роль принадлежит факторам внешней среды.
КОНКОРДАНТНОСТЬ (показатель идентичности %) ДИЗИГОТНЫЕ МОНОЗИГОТНЫЕ Группа крови 46 100 Шизофрения 13 70 Косолапость 3 32
Методы установления зиготности близнецов: -Сравнение пар по фенотипу, субъективно - Иммуногенетически определяют группу крови, белки сыворотки, лейкоцитарные антигены, чувствительность к фенилтиокарбамиду - Приживляемость кусочков кожи (трансплантация) – Дерматоглифика
Близнецовый метод позволяет установить: • влияние среды на реализацию генотипа • вклад среды и генотипа в развитие данного признака
Экспресс – методы и методы пренатальной диагностики • в семье - наследственные заболевания • возраст матери старше 35 лет, отца – 40 • гетерозиготность матери по Хсцепленному рецессивному заболеванию • беременность женщин с тяжелой предыдущей беременностью • структурные перестройки хромосом у одного из родителей • синдром ломкой Х- хромосомы • беременные в зоне неблагоприятных показания условий среды
Методы пренатальной диагностики разнообразны: от УЗИ до фетоскопии (прямом рассматривании плода через специальный зонд). Собственно генетические методы : • – хорионбиопсия (на 8 -й неделе беременности) – отбор материала из ворсинок хориона. • – плацентобиопсия (на 12 -й неделе) – отбор материала из плаценты. • – амниоцентез (на 15… 18 -й неделе) – отбор материала из амниотической жидкости. • – кордоцентез (на 18… 22 -й неделе) – отбор материала из кровеносных сосудов пуповины.
Пренатальная диагностика 1. Амниоцентез – анализ кариотипа плода и биохимический анализ амниотической жидкости (α-фетопротеин) 2. Биопсия плаценты. 3. Кровь из пуповины.
Амниоцентез проводится не ранее 14 -й недели беременности Исследование амниотической (околоплодной) жидкости, взятой с помощью тонкой иглы через микроскопический прокол в животе будущей мамы.
Экспресс-методы позволяют • выявить биохимические нарушения у новорожденных • определить зиготность близнецов • идентифицировать личность • определить отцовство Методы пренатальной диагностики позволяют • предотвратить рождение ребенка с тяжелыми наследственными заболеваниями • снизить частоту наследственной патологии новорожденных
Популяционный метод Оценивается распределение особей разных генотипов, анализируется динамика генетической структуры популяций под действием различных факторов. Например: ген дальтонизма: проявляется больше у мужчин – до 7 -8% (у женщин – 0, 5%, хотя носителями гена являются 13%).
Популяционно-статистический метод 1 - Дает информацию о степени гетерозиготности и полиморфизме человеческих популяций; 2 – выявляет различия частот аллелей между популяциями (наследование групп крови АВО) 3 - помогает понять направление эволюции и отбора, действовавшего в разных регионах в истории человечества.
Популяционно-статистический метод 4 - Изучение наследственных болезней в популяции «Эффектом родоначальника» 5 – Частота встречаемости нормальных и патологических генов, генотипов, фенотипов фенотипически различных местностей, стран, городов 6 - Закономерности распространения наследственных болезней в разных по строению популяциях
Популяционно- статистический метод В основе лежит закон Харди-Вайнберга Суть закона: «В достаточно больших популяциях не подверженных действию отбора, относительные доли генотипов остаются постоянными из поколения в поколение при условии панмиксии" p + q = 1 ( p + q) 2 =1 P 2 + 2 pq + q 2 = 1 АА +2 Аа +аа = 1 P –частота доминантных аллелей q - частота рецессивных аллелей
• Иммуногенетический метод изучает наследственную обусловленность факторов иммунитета • Онтогенетический метод – развитие нормальных и патологических признаков в ходе индивидуального развития • Дерматоглифический анализ – изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней и стоп. • Микробиологический ингибиторный ( тест Гатри -ФКУ )
Изучение папиллярных линий и кожных узоров на пальцах (дактилоскопия), ладонях (пальмоскопия) и стопах ног (плантоскопия) Метод: ДЕРМАТОГЛИФИКА
Дерматоглифические отпечатки
Дерматоглифический метод Простая дуга Петли Топография пальцевых узоров
Дерматоглифика при синдроме Патау (трисомия 13)
Дерматоглифика при синдроме Дауна
Молекулярно-генетические методы • Конечный итог молекулярногенетических методов — выявление изменений в определенных участках ДНК, гена или хромосомы. В их основе лежат современные методики работы с ДНК или РНК.
Молекулярно-генетический анализ - МГА • Начальный этап МГА - получение образцов ДНК или РНК (ДНК клетки, или ее фрагменты); метод ферментативной репликации определенного фрагмента ДНК – полимеразная цепная реакция - ПЦР. ДНК делят на части за счет рестриктаз. Расщепление ДНК рестриктазами дает характерный набор фрагментов (4 -6 пар оснований), отличающихся по длине.
Молекулярно-генетическая диагностика • Используется для изучения генома человека. Используется блотгибридизация по Саузерну. Сущность: денатурация ДНК с образованием одноцепочечных фрагментов, которые переносят на нитроцеллюлозный или нейлоновый фильтр в буферном растворе.
Метод соматических клеток (Барский, 1960 г. ) + Клетки имеют 2 п хромосом , долго хранятся в замороженном виде, хорошо растут на питательных средах, быстро делятся митозом. 3 разновидности метода: - Клонирование (клоны клеток) - Селекция (отбор с анализируемым признаком) - Гибридизация (гетерокарион, синкарион), н-р, гетерокарион «человек-мышь»
В гибридных клонах «человек-мышь» была выявлена корреляция между наличием в них хромосомы 17 человека и тимидинкиназы 1, и ген фермента был отнесен именно к этой хромосоме.
Результаты идентификации девятой хромосомы свиньи в гибридном клоне “свиньяамериканская норка”
Укажите: 1) в кариотипе наблюдаются изменения в какой паре хромосом …. 2) у особи какого пола… 3) Используемый - метод генетики ….
ответ
ФГБУ Медико-Генетический Научный Центр РАМН Лаборатория ДНК-диагностики Спасибо за новую информацию! • Е-mail: info@dnalab. ru • www. medgen. ru/content/science/s
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!
Скачать презентацию Кафедра биологии Ом ГМУ Лекция Введение в генетику
Lektsia12_24oyabGchel_2015.ppt