Антропогенетика. Методы исследования.

Антропогенетика – наука изучающая закономерности наследственности и изменчивости у человека. Основоположником отечественной антропогенетики является С.Н. Давиденков, который разработал методы работы медко-генетических консультаций, провёл анализ наследственных заболеваний человека, решал проблемы полиморфизма наследственных заболеваний нервной системы.

Основные методы антропогенетики: генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, популяционно-статистический, дерматоглифический.

Генеалогический метод основан на прослеживании какого-либо признака в ряде поколений с указанием родственных связей (составление родословной).

Метод включает два этапа:

1. Сбор сведений о семье.

2. Генеалогический анализ.

Для построения родословной применяются специальные символы. Методы позволяют установить тип наследования признака:

· При аутосомно-доминантном наследовании ген проявляется в гетерозиготном состоянии у лиц обоих полов; сразу в первом поколении; большое количество больных. (Наследуются: веснушки, хрупкость костей, карликовость и др).

· При аутосомно-рецессивном наследовании мутантный ген проявляется только в гомозиготном состоянии у лиц обоего пола. Как правило, у здоровых родителей (ген в гетерозиготном состоянии) рождаются больные дети. Признак проявляется не в каждом поколении. наследуются: леворукость, голубые глаза, сахарный диабет и др).

· При Х-сцепленном доминантном наследовании болеют лица обоего пола, чаще встречается у женщин. (наследуются: пузырчатость стоп ног, коричневая эмаль зубов и др).

· При Х-сцепленном рецессивном наследовании больны в основном лица мужского пола. В семье больны половина мальчиков, а 50% девочек – гетерозиготны по мутантному гену.(наследуется гемофилия А и В, мышечная дистрофия Дюшена, дальтонизмидр).

· При Y-сцепленном наследовании больны только мужчины.(Передается, например,гипертрихоз).

Близнецовый метод основан на изучении признаков, изменяющихся под влиянием условий жизни, у моно- и дизиготных близнецов. При генетических исследованиях близнецов необходимо сравнительно изучать оба типа. Только так можно оценить влияние разных условий среды на одинаковые генотипы (у монозигот), а также проявление разных генотипов в одинаковых условиях среды (у дизигот).

Сходство признаков у близнецов называется конкордантность, различия признаков – дискордантность. Сравнение степени сходства у двух групп близнецов позволяет судить о роли наследственности и среды в развитии патологических признаков. Метод основан на сравнительном изучении признаков близнецов. Он позволяет выявить перечень болезней с наследственной предрасположенностью, определить роль среды и наследственности в проявлении болезни.

При помощи метода изучают:

· Роль наследственности и среды в формировании признаков организма;

· Конкретные факторы, усиливающие или ослабляющие влияние внешней среды;

· Корреляцию признаков и функций;

Цитогенетический метод основан на микроскопическом исследовании хромосом, анализе кариотипа человека в норме и патологии. Этот метод позволяет установить наследственные болезни человека, связанные с изменением числа и структуры хромосом, транслокациями, а также используются для построения генетических карт.

§ В 1969 году Т. Касперсон разработал метод дифференцированного окрашивания хромосом, который позволил идентифицировать хромосомы по характеру распределения окрашиваемых сегментов. (Этот метод позволяет выявлять анеуплоидии, хромосомные перестройки, транслокации, полиплоидии (трисомии по 13-й, 18-й, 21-й – аутосомам и их делеции). Делеции по 5-й хромосоме формируют синдром «кошачьего крика»; по 18-й – нарушение формирования скелета и умственную отсталость).

§ Если нарушения касаются половых хромосом, то применяется метод исследования полового хроматина. Половой хроматин (тельце Барра) – это спирализованная Х-хромосома, которая инактивируется у женского организма на 16-е сутки эмбрианального развития. Тельце Барра имеет дисковидную форму и обнаруживается в интерофазных клеточных ядрах млекопитающих и человека под ядерной мембраной. Половой хроматин может быть определен в любых тканях. (С помощью полового хроматина можно определить количество половых хромосом в мазках крови. В ядрах нейтрофилоцитов тельца полового хроматина имеют вид барабанных палочек, отходящих от ядра лейкоцитов).

Биохимические методы используются для диагностики болезней обмена веществ, причиной которых является изменение активности определенных ферментов (генные мутации.

Методы включают несколько этапов:

ü Выявление на простых, доступных методиках (экспресс-методах), качественных реакциях продуктов обмена в моче, крови.

ü Уточнение диагноза. Для этого используются точные хроматографические методы определения ферментов, аминокислот, углеводов и т.д.

ü Применение микробиологических тестов, основанных на том, что некоторые штаммы бактерий могут расти на средах, содержащих только определенные аминокислоты, углеводы. Если в крови или моче есть требуемое для бактерии вещество, то на таком приготовленном субстрате наблюдается активное размножение бактерий, чего не бывает у здорового человека.

Биохимическими методами выявляются: гемоглобинопатии, болезни нарушения обмена аминокислот (фенилкентонурия, алкаптонурия), углеводов (сахарный диабет, галактоземия) и др.

Популяционно-статистический метод позволяет рассчитать частоту гетерозиготного носительства патологического гена в человеческих популяциях, распределение генных и хромосомных аномалий. Метод использует демографические и статистические данные, математическая обработка которых основана на законе Харди-Вайнберга. Исследование частоты распределения генов имеет важное значение для анализа распространения наследственных болезней человека. Известно, что подавляющее число рецессивных аллелей представлено в гетерозиготном состоянии.

Метод дерматоглифики. Дерматоглифика изучает наследственно-обусловленные рельефы кожи на пальцах, ладонях и подошв стоп. На этих частях тела имеются эпидермальные выступы – гребни, которые образуют сложные узоры. Рисунки кожных узоров строго индивидуальны и генетически обусловлены. Гены, обеспечивающие формирование узоров на подушечках пальцев, участвуют в регуляции насыщения жидкостью эпидермиса и дермы.Изменения рисунка кожного рельефа выявляется при различных патологических состояниях и имеет свои особенности. (Например, "обязьянья" складка на ладони у людей с умственной отсталостью (синдром Дауна и др.)

В 1892 году Ф.Гальтон предложил классификацию узоров кожи ладоней по величине угла трирадиуса – Т. (480 – норма; 660 – синдром Шерешевского-Тернера; 810 – 900 – синдром Дауна; 1080 – синдром Патау; 420 – синдром Клайнфельтера).

№13 Хромосомный набор человека. Кариотип

Хромосо́мы — нуклеопротеидные структуры в ядре эукариотической клетки, в которых сосредоточена бо́льшая часть наследственной информации и которые предназначены для её хранения, реализации и передачи. Хромосомы чётко различимы в световом микроскопе только в период митотического или мейотического деления клетки. Набор всех хромосом клетки, называемый кариотипом, является видоспецифичным признаком, для которого характерен относительно низкий уровень индивидуальной изменчивости.
Хромосома эукариот образуется из единственной и чрезвычайно длинной молекулы ДНК, которая содержит линейную группу множества генов. Необходимыми функциональными элементами хромосомы эукариот являются центромера, теломеры и точки инициации репликации. Точки начала репликации (сайты инициации) и теломеры, находящиеся на концах хромосом, позволяют молекуле ДНК эффективно реплицироваться, тогда как в центромерах сестринские молекулы ДНК прикрепляются к митотическому веретену деления, что обеспечивает их точное расхождение по дочерним клеткам в митозе.
Кариотип — диплоидный набор хромосом, свойственный соматическим клеткам организмов данного вида, являющийся видоспецифическим признаком и характеризующийся определенным числом, строением и генетическим составом хромосом.
Кариотип человека содержит 22 пары аутосом и 2половые хромосомы: ХХ у женщин и ХY у мужчин(44+ХХ и 44+xy). В соматических клетках организмов содержится диплоидный – 2n(двойной) набор хромосом, а в гаметах – гаплоидный -1n)одинарный)

Идиограмма - Это систематизированный кариотип. Хромосомы расположены по мере убывания их величины.

№14Этиология и патогенез наследственных заболеваний.

Отдельные гены, хромосомы и геном в целом постоянно претерпевают разнообразные изменения. Хотя существуют механизмы репарации (восстановления) ДНК, часть повреждений и ошибок сохраняется. Изменения в последовательности и числе нуклеотидов в ДНК обозначают как мутации.

Мутации - инициальное звено патогенеза наследственных заболеваний.

В широком смысле термином «мутация» обозначают любые изменения генетического материала (пара нуклеотидов, ген, аллели, хромосомы, ядерный и митохондриальный геном). В узком значении термин «мутация» соотносят с изменениями на уровне гена, то есть генные мутации. Мутагены - причины мутаций - факторы химической, физической или биологической природы. Мутагенез (мутационный процесс) - изменения, приводящие к возникновению мутаций. Различают генные, хромосомные и геномные мутации.

Мутации обнаруживают как в соматических клетках (фенотипически проявляются только в мутировавшей клетке или её потомстве), так и в половых клетках. Последние потенциально могут быть переданы по наследству и проявляться в фенотипе потомства, в том числе и в виде наследственных заболеваний.