Презентація на тему:
Основи генетики людини. Методи вивчення спадковості.

Основи генетики людини. Методи вивчення спадковості.

Питання теми: Основи медичної генетики. Особливості генетики людини. Методи вивчення спадковості людини: генеалогічний метод, типи успадкування ознак; популяційно–генетичний метод; близнюковий метод; метод дерматогліфіки; цитогенетичний метод; імуногенетичний метод; онтогенетичний метод; біохімічний метод; Єкспериментальні методи:гібридизації соматичних клітин, генної инженерії. Методи моделювання. ДНК-аналіз. Значення цих методів для медико–біологічних досліджень та медицини.

Генеалогічний метод. ( Ф.Гальтон,1865 ) Генеалогічний метод дозволяє встановити: характер успадкування ознаки; тип успадкування (А-Д, А-Р, Х-Д, Х-Р); зиготність пробанда та інших членів родоводу; ймовірність появи ознаки у пробанда, його майбутніх дітей; експресивність та пенетрантність ознаки (при аналізі багатьох родоводів за однаковою ознакою); по якій лінії (батьківської або материнської) передається ознака.

Аутосомно-домінантний тип успадкування характеризується такими ознаками: Ознака спостерігається в родоводі по вертикалі ( передається із покоління в покоління). При відносно великій кількості сибсів – і по горизонталі. Хворіють особини чоловічої та жіночої статі в однакової мірі. Один з батьків, як правило має ознаку (хворий). Ймовірність прояву ознаки у нащадків становить 50%-100% (при гетерозиготності одного з батьків – 50%, 75% - при гетерозиготності двох батьків, 100% - при гомозиготності одного з батьків. У особин без визначеної ознаки, як правило вона у нащадків не проявляється (при умові неповної пенетрантності і варіабельної експресивності може передаватися через покоління)

А-Р

Аутосомно-рецесивний тип успадкування характеризується такими ознаками: Ознака спостерігається в родоводі по горизонталі (хворіють сибси – рідні, двоюрідні). Хворіють особини чоловічої та жіночої статі в однакової мірі. Батьки хворої дитини частіше фенотипово здорові(гетерозиготні носії мутантного гену). Ймовірність прояву ознаки у нащадків становить 25% (при гетерозиготності двох батьків). При прояві А-Р ознак часто спостерігається кровна спорідненість батьків хворого (яка може бути невідомою членам сім’ї ).

Х-Р

Х-зчеплений рецесивний тип успадкування характеризується такими ознаками: Ознака спостерігається в родоводі по горизонталі та вертикалі, часто через покоління, хворіють сибси – рідні, двоюрідні, родичі з боку матері (дядьки пробанда). Хворіють переважно особини чоловічої статі. Батьки хворої дитини частіше фенотипово здорові, можуть бути хворі з боку матері (жінки гетерозиготні носії мутантного гену). Ймовірність прояву ознаки у нащадків становить 25% (при гетерозиготності матері, від гемізиготного батька ознака передається донькам, але фенотипові у них не проявляється). Деякі ознаки в рідких випадках можуть проявлятися у жінок (не летальні ознаки, наприклад, дальтонізм).

Х-зчеплений домінантний тип успадкування характеризується такими ознаками: Ознака однаково прояв ляється як у чоловіків, так і у жінок. Ознака проявляється в гетерозиготному стані у жінок, у чоловіків – в гемізиготному стані. Ймовірність появи ознаки у дітей становить 25-50% при гетерозиготності одного з батьків. Жінка може переда вати цей ген половині дочок і половині синів (при генотипі — ХАХа, імовірність передавання Х-хромосоми з домінантним мутантним геном - 50%). Гемізиготні чоловіки (ХАУ) передають цей ген з Х-хромосомою тільки усім дочкам, сини, які мають у своєму генотипі тільки одну материнську Х-хромосому, цей ген від батька успадкувати не можуть (ймовірність успадкування ознаки – 25%).

Близнюковий метод. ( Ф.Гальтон, 1976; Г. Сименс, 1924) Для використання близнюкового методу потрібне: Достатня кількість близнюкових пар. Досліджувати монозиготних та дизиготних близнюків. Ідентифікація близнюків. Використовувати надійні критерії зиготності (морфологічні, біохімічні, імунологічні, дерматогліфіку).

Для ідентифікації близнюків застосовують слідуючи методи: Пилісимптомний метод Г Сименса (фенотипові показники: пігментація, форма вушної раковини, носу, губ, тіла ...; папілярні малюнки. Ідентифікація за еритроцитарними ізоантигенами, які мають 100% пенетрантність. Дослідження слини та смаку (Н., чутливості до фенілтіокарбаміду). Електрофорез сироватки крові. Реакція бласт-трансформації в змішаної культурі лімфоцитів. Трансплантантний тест (перехресна пересадка шкіри). Анкетний метод.

Дозволяє встановити: значення генотипу та факторів середовища у визначенні ознак, експресивність та пенетрантність ознаки, ефективність лікування при деяких захворюваннях. Н – коефіцієнт спадковості Е – коефіцієнт значення факторів середовища у визначенні ознаки. Н + Е = 1 Формула Хольцингера: К MZ - К DZ Н = 1 - К DZ

Конкордантність (у %) деяких ознак людини у близнят (MZ, DZ ).

Популяційно-генетичний метод. (Харди,Вейнберг,1908) (С.С.Четверіков,1926; Р.Фишер, Б. Холдейн, С.Райт) Напрямки вивчення: Аналіз генетичного складу популяцій людини. Аналіз причин, які приводять до змін генофонду. Дозволяє визначити: генофонд та алелофонд популяцій людини, частоти генів та їх алелів в популяціях, визначити генетичний поліморфізм популяцій, частоти певних мутантних генів, алелів в популяції, частоти виникнення нових мутацій. Генетичний склад популяцій людини визначається: системою шлюбів, факторами, які змінюють частоти генів.

Закон Харді-Вайнберга (1908) Частоти генів в ідеальних популяціях із покоління в покоління залишаються незмінними. Співвідношення Харді-Вайнберга p + q = 1 (p + q)2 = 1 де р – частота домінантної алелі гену ( А ), q – частота рецесивної алелі. Для вивчення частот поліморфних генів використовують співвідношення: p + q + r = 1 (p + q + r)2 = 1, де p, q, r – поліморфні гени

Біохімічний метод. Класифікація ВООЗ спадкових хвороб – порушень обміну речовин: порушення обміну амінокислот (фенілкетонурія, тирозиноз, альбінізм, алькаптонурія), порушення обміну вуглеводів (галактоземіяія, фруктоземія,), порушення обміну лірпідів (ліпідози), порушення стероїдного обміну порушення обміну пуринів та пиримідинів, порушення обміну речовин в сполучної тканині, м’язах та кістках, порушення обміну структури гема та порфірина, порушення обміну в еритроцитах та порушення їх структури,

аномалії обміну металів, хвороби – порушення транспорту різних речовин (дефекти транспорту), хворобі – порушення структури та функції ферментів та білків плазми. Спадкові дефекти можуть бути діагностовано: шляхом визначення порушення структури білку (Н., гемоглобінів, ферментів), які утворилися внаслідок мутації; при визначенні проміжних продуктів обміну (дериватів або мінорних речовин), які є наслідком генетичного блоку певної реакції обміну ( для діагностики ензимо- або ферментопатій).

Метод дерматогліфіки (Ф. Гальтон, 1892). дактилоскопія пальмоскопія плантоскопія

Кут atd в нормі і при хромосомних хворобах: 1 — синдром Патау; 2 — синдром Дауна; 3 — синдром Шерешевського-Тернера; 4 — норма; 5 — синдром Клайнфельтера.

Цитогенетичний метод. В 1956 році Дж. Тійо і А. Леван запропонували нову методику вивчення каріотипу людини, також встановили кількість хромосом в каріотипі людини Т. Касперсон (1969) розробив методику диференційного забарвлення хромосом

Цитогенетичний метод включає: а) каріотипування (встановлення та аналіз каріотипу); б) диференційне забарвлення хромосом; в) визначення статевого хроматину (У–хроматину, Х–хроматину).

Метафазна пластинка

Позитивні G-, Q-сегменти; негативні (чорні) - R-сегменты, заштриховані – варіабельні сегменти. Сегментация хромосом человека соответственно Парижской номенклатуре.

Цитогенетичний метод дозволяє встановити: а) кількість хромосом у каріотипі; б) генетичну стать організму; в) наявність хромосомних аберацій та їх локалізацію. Все це дозволяє діагностувати хромосомні хвороби людини.

Методи генетики соматичних клітин. Для генетичних досліджень використовують: вирощування культури клітин; клонування; селекцію клітин; гібридизацію клітин.

Схема гібридизації соматичних клітин з утворенням синкаріонів (гетерокаріонів).

Імуногенетичний (імунологічний) метод. Це метод вивчення генетичних закономірностей з використанням імунологічних реакцій (взаємодія антиген –– антитіло з утворенням комплексів). Для досліджень використовується: біологічні рідини (кров, слина, спинно – мозкова рідина) і тканини; культури клітин (HLA, залоз внутрішньої секреції, кісткового мозку, лейкоцитів). Для встановлення відповідних генів визначають їх генетичні маркери (детермінанти) –– антигени.

Імуногенетичний метод дозволяє вивчати: генетичну детермінованість та поліморфізм імунних систем; генетику імуноглобулінів та системи комплімента; генетику комплексу гістосумісності, трансплантаційних антигенів факторів імунорегуляції; генетику системи HLA людини і генетичне визначення резистентності до хвороб, які залежать від даної системи; поліморфізму еритроцитарних антигенів та генетику груп крові.

Методи генетики соматичних клітин дозволяють: вивчати зчеплення генів та їх локалізацію в хромосомах; встановити первинну дію генів та їх взаємодію; генетичну гетерогенність спадкової патології; діагностувати спадкову патологію в пренатальному періоді.

Молекулярно – генетичні методи: метод секвенирування, зворотної транскрипції ДНК, розмноження (клонування) окремих фрагментів ДНК шляхом включення їх в бактеріальні плазміди.

Такі методи дозволяють: вивчати генетичний матеріал (послідовність генів в ДНК), визначати локалізацію порушень на молекулярному рівні (генні мутації); визначити нуклеотидну послідовність ДНК та генів; розмножувати структурні гени (клонування) шляхом включення в бактеріальну клітину; рекомбінувати молекули ДНК для одержання необхідних речовин (генна інженерія) на основі генів людини; визначати точну локалізацію генної мутації (ДНК–зонди).