Мутации на хромосомной уровне организации наследственного материала. Хромосомные аберрации, их значение для биологии и медицины.

Хромосомные мутации- изменение структуры хромосомы.

Делеция – потеря участка хромосомы; Транслокация –перенос части хромосомы на другую; Инверсия – поворот участка хромосомы на 180; дубликация – удвоение генов в определенном участке хромосом.

Хромосомные аберрации (хромосомные мутации, хромосомные перестройки) — тип мутаций, которые изменяют структуру хромосом.

Хромосомные перестройки играют роль в эволюционном процессе и видообразовании^[1], в нарушении фертильности, в онкологических^[2] и врождённых наследственных заболеваниях человека.

Цитоплазматическая наследственность. Наследственность и среда.

Цитоплазматическая (внеядерная) наследственность. — наследственность, осуществляемая с помощью молекул ДНК, находящихся в пластидах и митохондриях. Характерная черта - наследование по линии матери.

Наследственность и среда. В генетической информации заложена способность развития определенных

свойств и признаков. Эта способность реализуется лишь в определенных условиях среды.

Одна и та же наследственная информация в измененных условиях может проявится по разному.

Норма реакции – диапазон изменчивости, в пределах которой в зависимости от условий среды

один и тот же генотип способен давать разные фенотипы.

Генетика человека как наука, и предмет ее изучения, задачи. Человек как специфический объект генетических исследований.

Генетика человека – наука, изучающая закономерности наследования нормальных и патологических признаков человека.

Задачи генетики:

1. изучение способов хранения генетической информации (у вирусов, бактерий, растений, животных и человека);

2. анализ способов передачи наследственной информации от одного поколения клеток и организмов к другому;

3. выявление механизмов и закономерностей реализации генетической информации в процессе онтогенеза и влияние на них условий среды обитания;

4. изучение закономерностей и механизмов изменчивости и ее роли в приспособлении организмов и эволюционном процессе;

5. изыскание способов исправления поврежденной генетической информации.

 

Значение генетики для медицины проявляется в возможности, а на современном этапе развития медицины и необходимости более полного понимания природы различных заболеваний и патологии в целом. Успехи в области генетики человека и медицинской генетики оказали большое влияние на многие разделы медицины.

Методы изучения генетики человека: генеалогический, близнецовый, биохимический. Примеры.

1. Генеалогический метод - изучение родословных. Позволяет устанавливать тип наследования признака (доминантный или рецессивный, сцепленный с полом или аутосомный), зиготность организмов и вероятность проявления признаков в будущих поколениях. Генеалогическим методом доказано наследование многих заболеваний (гемофилии, дальтонизма, брахидактилии и др.). Благодаря родословной удалось проследить наследование гена гемофилии, начиная от английской королевы Виктории – носительницы этой болезни.

2. Близнецовый метод - изучение наследования признаков у близнецов

Близнецы – потомки одних родителей, которые развиваются совместно за 1 беременность.

Монозиготные (однояйцевые, их у человека около 35-38% от общего количества) – близнецы, развивающиеся из одной зиготы,

при дроблении которой образуются бластомеры, которые затем обособляются и из них развиваются самостоятельные организмы.

Имеют 100 %-ное сходство генотипа и почти 100 %-ное сходство фенотипа. Дизиготные (разнояйцевые) – близнецы,

развивающиеся одновременно из 2-х разных зигот. Имеют сходство генотипа около 50 % и похожи друг на друга,

как обычные братья и сёстры. Метод позволяет выявить роль наследственности и внешней среды в формировании признаков.

3. Биохимические методы основаны на исследовании биологических жидкостей (крови, мочи, амниотической жидкости) для изучения активности ферментов и химического состава клеток, который определяется наследственностью. Методы выявляют генные мутации и гетерозиготное носительство рецессивных генов.

Ранняя диагностика заболеваний и применение диет на первых этапах постэмбрионального развития позволяют излечить или облегчить заболевание.

Методы генетики человека, изучающие хромосомные болезни: цитогенетиечский, дерматоглифический. Примеры.

1. Цитогенетический метод - изучение кариотипа (набор хромосом) клеток при помощи микроскопической техники и выявлять геномные (изменение числа хромосом) и хромосомные (изменение структуры хромосом) мутации.

Кроме того, этот метод применяют при исследовании мутагенного действия различных химических веществ, пестицидов, инсектицидов,лекарственных препаратов и др.

2. Дерматоглифический метод (греч. derma – кожа, gliphe – рисовать) – это изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах стоп. Это эпидермальные выступы – гребни, образующие строго индивидуальные узоры.

Ф. Гальтон классифицировал эти узоры (петли, завитки, дуги).

Разделы дерматоглифики: а) дактилоскопия – изучение узоров на подушечках пальцев; б) пальмоскопия – изучение узоров на ладонях; в) плантоскопия – изучение узоров подошвенной поверхности стопы.

Закладка узоров: между 10 – 19 неделями внутриутробного развития – закладка узоров на подушечках пальцев; в 20 недель – узор хорошо различим; к шести месяцам – полное формирование узоров.

Значение дерматоглифических исследований: определение зиготности близнецов; диагностика некоторых наследственных заболеваний; в судебной медицине; в криминалистике для идентификации личности; в клинической генетике для подтверждения диагноза хромосомных синдромов.

30.Сущность молекулярных болезней человека. Возможности их профилактики и лечения. Серповидно-клеточная анемия, гемофилия, дальтонизм, альбинизм, фенилкетонурия, болезнь Вильсона-Коновалова, муковисцидоз, наследованная гиперхолестериненемия, идиотия Тея-Сакса.

Молекулярные болезни - врождённые ошибки метаболизма, заболевания, обусловленные наследственными нарушениями обмена веществ. Термин предложен американским химиком Л. Полингом. В начале 20 в. английский врач Л. Э. Гаррод, изучая ряд наследственных заболеваний, предположил, что они возникают в результате пониженной активности или полного отсутствия фермента, контролирующего определённый этап обмена веществ.

Серповидно-клеточная анемия — это наследственная гемоглобинопатия, связанная с таким нарушением строения белка гемоглобина, при котором он приобретает особое кристаллическое строение — так называемый гемоглобин S. Эритроциты, несущие гемоглобин S вместо нормального гемоглобина А, под микроскопом имеют характерную серпообразную форму (форму серпа), за что эта форма гемоглобинопатии и получила название серповидно-клеточной анемии. Основные симптомы серповидно-клеточной анемии: усталость и анемия, приступы боли, дактилит (отек и воспаление пальцев рук и/или ног) и артрит, бактериальные инфекции, тромбоз крови в селезенке и печени, легочные и сердечные травмы, язвы на ногах, асептический некроз (инфаркт кости), повреждение глаз. Для лечения применяется гидроксимочевина, способствующая повышению уровня гемоглобина.

Гемофилия — наследственное заболевание, связанное с нарушением коагуляции (процессом свёртывания крови); при этом заболевании возникают кровоизлияния в суставы, мышцы и внутренние органы, как спонтанные, так и в результате травмы или хирургического вмешательства. При гемофилии резко возрастает опасность гибели пациента от кровоизлияния в мозг и другие жизненно важные органы, даже при незначительной травме. Больные с тяжёлой формой гемофилии подвергаются инвалидизации вследствие частых кровоизлияний в суставы (гемартрозы) и мышечные ткани (гематомы). Гемофилия относится к геморрагическим диатезам, обусловленным нарушением плазменного звена гемостаза (коагулопатия). Гемофилия появляется из-за изменения одного гена в хромосоме X.

Лечение.

Основной метод лечения - заместительная терапия. В настоящее время с этой целью используют концентраты VIII и IX факторов свёртывания крови. Дозы концентратов зависят от уровня VIII или IX фактора у каждого больного, вида кровотечения.

Дальтонизм, цветовая слепота — наследственная, реже приобретённая особенность зрения, выражающаяся в неспособности различать один или несколько цветов. Названа в честь Джона Дальтона, который впервые описал один из видов цветовой слепоты на основании собственных ощущений, в 1794 году.

Передача дальтонизма по наследству связана с X-хромосомой и практически всегда передаётся от матери-носителя гена к сыну, в результате чего в двадцать раз чаще проявляется у мужчин. Лечению не подлежит.

Альбинизм (от лат. albus, «белый») — врождённое отсутствие пигмента кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза. Причиной заболевания является отсутствие (или блокада) фермента тирозиназы, необходимой для нормального синтеза меланина — особого вещества, от которого зависит окраска тканей. Лечению не подлежит.

Фенилкетонурия (фенилпировиноградная олигофрения) — наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся в виде нарушения умственного развития.

В большинстве случаев (классическая форма) заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4 гидроксилазы, который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

Лечение фенилкетонурии. Режим амбулаторный, госпитализация показана для коррекции диеты в случае нестабильной концентрации фенилаланина плазмы.

Болезнь Вильсона — Коновалова (гепатоцеребральная дистрофия или гепатолентикулярная дегенерация или болезнь Вестфаля — Вильсона — Коновалова) — врожденное нарушение метаболизма меди, приводящее к тяжелейшим наследственным болезням центральной нервной системы и внутренних органов. Заболевание передается по аутосомно-рецессивному типу, обусловлено низким или аномальным синтезом церулоплазмина — белка, транспортирующего медь (ген, кодирующий белок расположен на 13-й хромосоме).

Муковисцидоз (кистозный фиброз) — системное наследственное заболевание, обусловленное мутацией гена трансмембранного регулятора муковисцидоза и характеризующееся поражением желез внешней секреции, тяжёлыми нарушениями функций органов дыхания и желудочно-кишечного тракта.

В основе заболевания лежит генная мутация. Муковисцидоз наследуется по аутосомно-рецессивному типу

и регистрируется в большинстве стран Европы с частотой 1:2000 — 1:2500 новорожденных.

Лечение муковисцидоза - мероприятия по уменьшению вязкости мокроты и улучшению дренажа бронхов,

антибактериальную терапию, борьбу с интоксикацией и гипоксией, гиповитаминозом, диета больного должна

соответствовать возрасту, содержать повышенное на 10-15% количество белка и нормальное количество

жиров и углеводов. Антибиотики подбирают с учетом антибиотикограммы.