Урок в 11 классе Тема Медицинская генетика Учитель

Урок в 11 классе. Тема: «Медицинская генетика» Учитель: Селезнева И. В.

На нашей планете Земля не существует 2 -х совершенно одинаковых людей, за исключением однояйцевых близнецов. И это понятно, т. к. число хромосом у человека – 23 пары в диплоидном наборе. Действие законов генетики распространяется и на человека.

Генетика человека • Исследования в области генетики человека сопряжены с большими трудностями. Для людей невозможно планировать искусственные браки. Еще в 1923 г. Н. К. Кольцов отмечал, что ". . . мы не можем ставить опыты, мы не можем заставить Нежданову выйти замуж за Шаляпина только для того, чтобы посмотреть, какие у них будут дети''. Невозможно поставить эксперимент по скрещиванию человека - это противоречит элементарным этическим нормам. Кроме того, количество потомков у каждой семьи мало для статистических расчетов, условия их жизни нельзя уравнять. У человека сравнительно поздно наступает половая зрелость.

Трудности в изучении генетики человека • Большое число хромосом • Медленный темп развития • Ограниченное число потомков в семье • Позднее наступление половой зрелости • Отсутствие родословных • Невозможность скрещивания в эксперименте

Генеалогический метод • Метод использовали в случаях, когда были известны прямые родственники – предки. Обладателя изучаемого наследственного признака по материнской или отцовской линии в ряду поколений. Очень важно, чтобы количество потомков в каждом поколении было достаточным. Все сведения подвергаются статистической обработке, устанавливается наследуемость определенных свойств человека. Обычно изучаются нормальные и патологические признаки в поколениях людей, находящихся в родственных связях. Составляют специальные схемы родословных и на них отмечают проявление какого-либо признака в поколениях.

Методы изучения генетики человека Генеалогический Популяционный Цитогенетический Онтогенетический Близнецовый

Генеалогический метод • Более 100 лет назад английский ученый Ф. Гальтон предложил генеалогический метод, или анализ родословной человека.

Петрович Пушкин I II Е. И. Головина Александр Петрович Пушкин III Лев Александрович Пушкин IV Василий Львович Пушкин Ф. Ю. Есипова О. В. Чичерина Сергей Львович Пушкин Федор Петрович Пушкин С. Ю. Ржевская Михаил Алексеевич Пушкин Осип Иван Абрамович Ганнибал Надежда Осиповна Пушкина (Ганнибал) VI Ольга Сергеевна Павлищева (Пушкина) VII Алексей Абрам Крестина Федорович (Ибрагим) фон Шеберх Пушкин Ганнибал Мария Алексеевна Ганнибал (Пушкина) V К. И. Кфенова Мария Александровна Гартунг (Пушкина) Александр Сергеевич Пушкин Александрович Пушкин 4 5 6 7 Наталья Николаевна Пушкина (Гончарова) Григорий Александрович Пушкин 8 Лев Сергеевич Пушкина Наталья Александровна Маренберг (Пушкина)

№ Фамилия п/ родственника п А. С. Пушкина Степень род ства Цвет кожи Фор ма носа рим ский Заболе вание урикемией Импуль сивность, аффектив ность характера Год рожде ния Год смерти 1 Ибрагим Ганнибал Пра дед Очень темная - - + 1698 1781 2 Осип Абрамович Ганнибал Дед темная - - + 1744 1806 3 Иван Абрамович Ганнибал Брат деда темная - - + 1732 1801 4 Лев Александрович Пушкин Дед Белая - - + 1723 1790 5 О. В. Чичерина Бабу шка Белая + - + 1737 1802 6 Василий Львович Пушкин Дядя Белая + + + 1767 1830 7 Сергей Львович Пушкин Отец Белая + + + 1770 1848 8 Надежда Осиповна Пушкина Мать Смуглая - - + 1775 1836 9 Лев Сергеевич Пушкин брат Белая - + + 1805 1852

Наследование в ряде поколений • Было выявлено, что среди родственников выдающегося композитора И. С. Баха было более 50 музыкантов, 20 из которых заслуженно считаются знаменитыми. Первые талантливые музыканты в этой семье появились еще в 1550 г. и встречались затем до 1800 г. Музыкальными талантами богата семья Моцарта, математическими - Бернулли, литературными - Дюма. И. С. Бах

Наследование дальтонизма Метод основан на изучении родословных людей, в семьях которых были обнаружены различные наследственные аномалии. Например дальтонизм (цветовая слепота, в результате которой человек не различает красный и зеленый цвета. )

Наследование гемофилии Гемофилией был поражен царевич Алексей, сын императора России Николая II. Его мать, царица Александра Федоровна, была гетерозиготна по этому аллелю и унаследовала его от своей матери Алисы, которая, в свою очередь, получила его от прабабушки царевича Алексея, английской королевы Виктории

На фотографии царевич Алексей и боцман Деревенько с царской яхты "Штандарт", который был при нём нянькой. Алексей наследовал гемофилию от своей прабабушки Королевы Англии Виктории (1819 -1901), через свою мать Александру, в которой ген гемофилии был замаскирован аллельным ему доминантным геном. В России гемофилию называют "царской болезнью". Известно, что последний наследник российского престола, цесаревич Алексей, сын Николая II и Александры Федоровны, страдал этим страшным недугом.

Близнецовый метод Для анализа наследуемости интеллекта широко использовали метод близнецов. Близнецовый метод дает возможность определить вклад генетических (наследственных) и средовых факторов (климат, питание, обучение, воспитание и др. ) в развитии конкретных признаков или заболеваний у человека.

Близнецы (однояйцевые) дают уникальную возможность разобраться в вопросе наследственных заболеваний. Интересно, что у них бывают общие увлечения и одинаковые таланты. Отец Иоганна Себастьяна Баха Иоганн Амбросиус и его брат близнец Иоганн Христофор были не только похожи, но их нельзя было отличить и в музыке, они играли одинаково. Если болел один, то и другой. Оперные дирижеры близнецы Вольф и Вилли Хейницы были настолько схожи, что они во время антракта могли друга заменить и никто из певцов, музыкантов не замечал подмены. Братьев Адамсонов разлучили в детстве: один жил у отца, другой у деда. До 50 лет они и не знали друг о друге. Оказалось, что у них с детства были способности к физике и математике, оба женились в 24 года, через 2 года у каждого родился 1 -ый ребенок, а еще через 4 года-2 -ой. В 45 лет оба заболели туберкулезом, умерли тоже почти одновременно, не дожив 1 год до 60.

Цитогенетический метод • Метод основан на исследовании структуры хромосом у здоровых или больных людей. Берут несколько капель крови человека, выделяют лейкоциты, создают им специальные условия для деления; в этот момент их фиксируют и смотрят под микроскопом, определяются отклонения в структуре каждой хромосомы. Если отклонения есть, то это может привести к хромосомным заболеваниям Хромосомная теория пола К. Корренса (1907) Суть её заключается в том, что пол будущего потомка определяется сочетанием половых хромосом в момент оплодотворения.

Аномалии сочетания половых хромосом. • XX – нормальный женский организм. • XXX – синдром трисомии X. Частота встречаемости 1: 800 – 1: 1000. Кариотип 47, XXX. Женский организм с мужеподобным телосложением. Недоразвиты первичные и вторичные половые признаки. В 75% случаев наблюдается умственная отсталость. У таких женщин нарушена функция яичников, но иногда они могут иметь детей. Повышен риск заболевания шизофренией.

• X 0 – синдром Шерешевского -Тернера (моносомия Х). Частота встречаемости 1: 2000 – 1: 3000. Кариотип 45, Х. Фенотип женский. Соматические признаки: рост 135 – 145 см, крыловидная кожная складка на шее (от затылка к плечу), низкое расположение ушей, недоразвитие первичных и вторичных половых признаков. В 25% случаев имеются пороки сердца и аномалии работы почек. Интеллект страдает редко. Недоразвитие яичников приводит к бесплодию. Эффективно ранее гормональное лечение

• ХХY и XXXY – синдром Кляйнфельтера. Частота встречаемости 1: 400 – 1: 500. Кариотип – 47, XXY, 48, XXXY и др. Фенотип мужской. Женский тип телосложения, гинекомастия. Высокий рост, относительно длинные руки и ноги. Слабо развит волосяной покров. Интеллект снижен. Вследствие недоразвития семенников слабо развиты первичные и вторичные половые признаки, нарушено течение сперматогенеза. Половые рефлексы сохранены. Иногда эффективно раннее лечение мужскими половыми гормонами. Y 0 и 00 – зиготы нежизнеспособны. XY – Нормальный мужской организм. Его особенность заключается в том, что обе хромосомы он получил от отца. ХХ – нормальный женский организм, но обе хромосомы получены от матери. Иногда возможны случаи увеличения количества Y –хромосом: XYY и др. Эти больные имеют признаки синдрома Кляйфельтера, высокий рост (в среднем 186 см) и агрессивное поведение. Могут быть аномалии зубов и костной системы. Половы железы развиты нормально.

Не расхождение аутосом • В результате не расхождения 18 -й пары может получиться яйцеклетка с двумя 18 -ми хромосомами; если она оплодотворится нормальным сперматозоидом, у ребенка не будет шеи и ушей, такие дети не плачут и рано умирают. Если в генотипе новорожденного три 21 -х хромосомы, то у него полное слабоумие (болезнь Дауна).

Биохимический метод • Этот метод показал, что очень многие наследственные патологические состояния у человека связаны с нарушением обмена веществ. Известны аномалии углеводного обмена (сахарный диабет), аминокислотного, липидного и др. типов обмена. Во многих случаях знание биохимических механизмов развития заболевания позволяет облегчить страдания больного. Ему вводят не синтезирующиеся в организме ферменты или исключают из пищевых рационов продукты, которые не могут быть использованы вследствие отсутствия в организме необходимых для этого ферментов. Например, заболевание сахарным диабетом характеризуется повышением концентрации сахара в крови из-за отсутствия инсулина. Оно лечится введением в организм инсулина.

Популяционный метод • Подавляющее большинство рецессивных аллелей находится в скрытом гетерозиготном состоянии (Аа). Если ген находится в половой хромосоме, то мужчин гомозиготных рецессивных бывает больше. (30 -е годы в Москве на 7% мужчин-дальтоников- 0, 5% женщин-дальтоников). Очень интересные исследования групп крови проводятся в человеческих популяциях. Есть предположение, что на распределение групп крови у человека на земном шаре оказали влияние эпидемии чумы и оспы. Наименее устойчивы к чуме люди 1 группы, вирус оспы чаще поражает людей со 2 группой крови.

• Чума особенно свирепствовала в Индии, Монголии, Китае, Египте, поэтому там происходила выбраковка 1 группы крови. Эпидемии оспы охватили главным образом Америку, Индию, Аравию, тропическую Африку. В районах, где свирепствовала чума и оспа, произошла выбраковка аллелей О и А, увеличилась частота аллеля В.

Дано: Объект: человек Признаки: нормальная свертываемость крови- H, гемофилия- h Определить: рождение в семье здоровых и больных сыновей и дочерей. Решение: отец девушки – гемофилик, значит, единственная X- хромосома в его генотипе несет рецессивный ген. Мать девушки и ее предки здоровы: следовательно, полученная от нее дочерью вторая X- хромосома имеет доминантный ген нормальной свертываемости крови. Таким образом, генотип девушки XHXh, генотип юноши XHY. Если в консультации определят, что должна родиться девочка, то она будет здорова, а если мальчик, то возможно лучше прервать беременность, а лучше всего взять для анализа амниотическую жидкость и точно определить болен ли зародыш.

Медико - генетическая экспертиза Мы получили результаты анализов групп крови детей и родителей двух мальчиков. (1 и 2 группы). Зная, что группа крови зависит не от 2 -х, а от 3 -х аллельных генов, обозначаемых А, В, О, решим задачу. 1 группа – ОО 2 группа - АА, АО 3 группа – ВВ, ВО 4 группа - АВ 1) Р ОО х АВ 2) Гаметы О и А, В F 1 АО (2 группа) и ВО (3 группа) 2) Р ОО х ВВ Гаметы О и В F ВО (3 группа) 3) Р ОО х ВО Гаметы О и В, О F ОО (1 группа) и ВО ( 3 группа). Отсюда следует, что женщина права. Для точности нужно сделать анализ на ДНК.

Медико – генетическая консультация

Онкология занимается лечением больных раком, злокачественными опухолями. Этот недуг вышел сейчас на 1 место. Большую помощь для лечения может дать генетика и генная инженерия. Клетки злокачественной опухоли Отделение от опухоли Кровь, лимфа Размножение Вторичные очаги пораженияметастазы нуклеиновая кислота вируса включается в геном клетки Неограниченны й рост Потенциально канцерогенными считаются многие вирусы, среди них аденовирусы, которые вызывают ОРЗ.

В Гарвардском Университете (США) сделали открытие, что опухоль синтезирует белок - ангиогенин, стимулирующий рост капилляров, в результате клетки пользуются активным кровоснабжением и быстро растут. Нужно найти вещество для подавления этого кровоснабжения. И Раковая опухоль под микроскопомопухоль начнет рассасываться. Сам ангиогенин можно присоединить к антителу и послать в нужное место, например, к сердцу для усиления кровоснабжения. Введение дефектного гена останавливает рост раковой опухоли

Передаются ли инфекционные заболевания по наследству? • Предрасположение к какой-то болезни может варьировать у разных представителей рода человеческого и это свойство наследственное. Доказано, что люди со 2 -ой группой крови чаще болеют гриппом, 1 -ой группой – чумой. Известно, что туберкулез вызывается внешним фактором – палочкой Коха. Однояйцевые близнецы оба болеют туберкулезом в 87% случаев, а двуяйцевые – в 25%. Палочка Коха может развиваться в организме человека, если он к этому наследственно предрасположен. Есть такие болезни, которые вызываются не действием неблагоприятного фактора, а отсутствием нужного для жизни фактора.

• Разнообразные авитаминозы: цинга, рахит, бери-бери. И здесь граница между наследственными и ненаследственными заболеваниями условна. Цинга развивается от нехватки аскорбиновой кислоты. У человека не работает ген фермента, превращающего глюкозу в аскорбиновую кислоту. Хотя предрасположенность к болезням есть, но они могут развиваться, а могут и нет, это зависит от условий среды.

Влияние алкоголя, никотина, наркотиков на потомство. • Систематическое употребление наркотических веществ, к которым относится алкоголь и даже никотин, вызывает повреждение зародышевых клеток – сперматозоидов и яйцеклеток. Может родиться ребенок с отставанием в длине и массе тела, плохо развивающийся физически. Предрасположенный к заболеваниям. . Так по данным обследования 1529 матерей (США) и их детей, отклонения от нормы (лишние пальцы на руках, неправильный разрез глаз, врожденные пороки сердца) наблюдались у 74 % детей, рожденных от матерей алкоголичек.

• . Среди систематически употребляющих алкоголь 15. 6 % бездетные. При алкоголизме матери могут быть у детей уродства: деформация костей головы, суставов, заячья губа, волчья пасть, водянка головы (увеличение), паралич, умственная отсталость, судорожные припадки, может быть утомляемость, страхи, головные боли

Влияет ли на гены загрязнение окружающей среды ? • Достаточно вспомнить детей Чернобыля и Семипалатинска,

• . Новую болезнь, передающуюся по наследству нашли в Японии. Она связана с загрязнением водоема в Минамата- городе о. Кюсю, где население составляет 50 тыс. человек Эта история началась в 60 -е годы XX века в Японии, на о-ве Кюсю. В префектуре Минамата, в маленьком городке на берегу залива разразилась эпидемия странной болезни, от которой погибли более 200 человек, а тысячи стали инвалидами. Среди симптомов болезни доминировали симптомы поражения головного мозга, нарушения зрения, слуха. Люди с нарушением координации движений напоминали дышащих деревянных кукол… Эпидемия затронула, в основном, бедные слои населения и молодежь.

ТРАГЕДИЯ БУХТЫ МИНАМАТА У заболевших рыбаков нарушалась речь, ухудшалось зрение, паралич сковывал руки и ноги. Причина - зараженная ртутью рыба из-за завода компании “Тиссо”, который долгие годы сливал в залив Минамата отходы химического производства. Число больных перевалило за 30 тыс. , хотя меры приняты.

Изменения в хромосомном аппарате • Практически неизлечимы в наше время случаи, связанные с “поломками” хромосомного аппарата, потерей 1 хромосомы (нуллисомики), или приобретением лишней хромосомы (трисомики). Носители таких хромосомных мутаций нежизнеспособны или не оставляют потомства, поэтому в популяциях не накапливаются. Большинство мутаций рецессивны, а так как мы получаем от отца и матери не меньше 2 -х одинаковых генов, они могут накапливаться, передаваясь в скрытом виде. Только когда такой ген получает человек и от отца и от матери, действие их сказывается на фенотипе. Так возникают наследственные болезни

ЗАБОЛЕВАНИЯ КРОВИ Болезнь - нарушение нормальной жизнедеятельности организма. Возникновение болезни связано с воздействием на организм вредных факторов внешней среды. Гематология - медицинская наука, которая изучает кровь и ее заболевания. Название образовалось от двух греческих слов: "гема" - кровь и "логос" - наука. Заболевания крови Анемия Гемофилия Лейкемия

ГЕМОФИЛИЯ БОЛЕЗНЬ, КОТОРОЙ БОЛЕЮТ ТОЛЬКО МАЛЬЧИКИ Свертывание крови является защитной реакцией организма. Выпущенная из сосудов кровь свертывается в течение 3 — 4 минут. При этом кровь из жидкого состояния переходит в желеобразное. Образуется сгусток, закупоривающий поврежденный сосуд и предотвращающий потерю значительного количества крови. У некоторых людей в механизме образования кровяного сгустка — тромба происходит сбой. Тогда говорят о пониженной свертываемости крови. При ранении сосудов вытекающая кровь не свертывается. Такое заболевание называется гемофилией. Даже удаление зуба может вызвать смертельное кровотечение. Гемофилия — наследственное заболевание, т. е. передается от родителей к детям. Но у него есть одна интересная особенность: болеют гемофилией только мужчины, а передают ее по наследству только женщины. Больной отец передает гемофилию дочери, у которой не будет внешних признаков болезни. А дочь передаст ее своему сыну, у которого гемофилия проявится в полной мере.

АНЕМИЯ В крови человека содержатся красные кровяные клетки — эритроциты, пигмент которых, гемоглобин, переносит кислород. Если количество эритроцитов недостаточное, или в них мало гемоглобина, возникает заболевание — анемия. Человек, страдающий анемией, обычно бледен, он быстро устает, даже при небольшой физической нагрузке у него может появиться одышка. Нередко бывают обмороки. Если анемичное состояние длится продолжительное время, то недополучающие кислород органы чувств начинают терять восприимчивость. Вся еда кажется безвкусной. Снижаются слух и зрение. Привести к анемии могут несколько причин: -большая потеря крови при ранении или кровотечениях из органа. -некоторые болезни, которые передаются по наследству. При этих заболеваниях эритроциты либо вырабатываются в недостаточном количестве, либо ускоренно разрушаются. -недостаток гемоглобина возникает из-за того, что человек с пищей получает мало

Можно ли помочь человеку с таким заболеванием — анемией? Если причина заболевания — кровотечение, его необходимо остановить и заместить недостающее количество крови, перелив ее от другого человека, либо используя заменяющие кровь жидкости. Если не хватает железа, то назначают специальную диету с железосодержащими продуктами. В этих двух случаях улучшение наступает очень быстро. Если же страдает производство эритроцитов то болезнь лечится долго. Витамины при анемии Витами. С Биофлавоноиды Витамин В 12 Комплекс витаминов В Витами А Натуральный бета каротин Минералы при анемии Железо Цинк Медь Марганец Селен

ЛЕЙКЕМИЯ Лейкоциты — белые кровяные тельца— защищают организм от различных чужеродных частиц и болезнетворных микробов. Количество лейкоцитов подвержено значительным колебаниям в течение суток. Меньше всего лейкоцитов в крови утром, натощак. Больше всего — после полудня, после еды, особенно жирной, а также после физической работы. Увеличение числа лейкоцитов наблюдается при многих инфекционных заболеваниях.

Лейкемия • Казалось бы, чем больше будет в крови лейкоцитов, тем лучше! Но это не так. иногда количество лейкоцитов увеличивается в десятки раз. Это серьезное заболевание — лейкемия. Еще его называют белокровием, или раком крови. Почему люди болеют лейкемией, ученые еще не решили. Одни считают, что виноваты вирусы, другие — наследственность, третьи — нарушение обмена веществ, четвертые — радиация и воздействие химических веществ. • Проявления лейкемии могут быть различными, это зависит от конкретного вида кровяных телец. Но некоторые признаки болезни, особенно вначале, могут быть одинаковыми для разных форм болезни. Раньше заболевание считалось смертельным на 100%. Теперь, особенно если диагноз поставлен рано, врачи научились если не полностью вылечивать лейкемию, то значительно продлять жизнь больных. Для этого используют все новейшие достижения медицины, в частности, пересадку костного мозга.

Существует ли ген страха? • Важная роль в происхождении страха отводится нейропептиду - релизинг-фактору, т. е. гормону (стимулирующему выделение другого гормона) кортикотропина. Он образуется в гипоталамусе. У мышей с дополнительным геном сильно повышена выработка гормона страха. При приступах паники у людей усиленно продуцируется этот гормон. Психотропные препараты, эффективные при таких приступах, снижают возбудимость нервных клеток. Дальнейшие исследования покажут, действительно ли ген этот является “геном страха”.