Человек как специфический объект генетического анализа. Методы изучения наследственности человека. Кариотипирование и экспресс-анализ полового хроматина в медицине.

Генетика человека изучает явление наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования признаков в норме и их изменения под действием окружающей среды.

Медицинская генетика разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии человека.

Изучение генетики человека связано с большими трудностями:

1. Сложный кариотип, много хромосом, более 100 000 генов (если все аллели находятся в гетерозиготном состоянии, то у человека 8 млн. гамет)

2. Позднее половое созревание и редкая смена поколений.

3. Малое число потомков

4. Невозможность экспериментирования, в т.ч. применение гибридологического метода.

5. Невозможность создания одинаковых условий жизни.

6. Отсутствие гомозиготных линий.

Методы изучения:

1.Генеалогический метод:

Метод основан на прослеживании какого либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Составление родословной человека. Пробанд – лицо, родословную которого необходимо составить. Сибсы – братья и сестры пробанда.

2.Близнецовый метод:

Близнецовый метод используется в генетике для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака.

Монозигодные близнецы развиваются из разъеденившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип, как правило всегда одного пола.

Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток, могут быть однополые и разнополые.

В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов, их называют конкордантными. (Конкордантность – это процент сходства по изучаемому признаку). Отсутствие признака у одного из близнецов - дискордантность.

4. Цитогенетический метод:

Заключается в микроскопическом исследовании структуры хромосом и их количества у здоровых и больных людей. Из трех типов мутаций под микроскопом могут обнаруживаться лишь хромосомные и геномные мутации.

5.Биохимический метод :

Основан на изучении характера биохимических реакций в организме, обмена веществ для установления носительства аномального гена или уточнения диагноза. Заболевания, в основе которых лежит нарушение обмена веществ, составляют значительную часть генной наследственной патологии. К ним относятся сахарный диабет, фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина), галактоземия (нарушение усвоения молочного сахара) и другие. Этот метод позволяет установить болезнь на ранней стадии и лечить ее.

6.Популяционно-статистический метод:

Дает возможность рассчитать в популяции частоту встречаемости нормальных и патологических генов, определить соотношение гетерозигот – носителей аномальных генов. С помощью данного метода определяется генетическая структура популяции (частоты генов и генотипов в популяциях человека); частоты фенотипов; исследуются факторы среды, изменяющие генетическую структуру популяции. В основе метода лежит закон Харди–Вайнберга, в соответствии с которым частоты генов и генотипов в многочисленных популяциях, обитающих в неизменных условиях, и при наличии панмиксии (свободных скрещиваний) на протяжении ряда поколений остаются постоянными. Вычисления производятся по формулам: р + q = 1, р2 + 2pq + q2 = 1. Используя этот метод, можно также определять частоту носителей патологических генов.

7.Молекулярно-генетические методы:

 В последние годы уровень развития современной генетики позволяет широко использовать молекулярные методы для изучения молекулярных основ наследственности и изменчивости организмов, химической и физико-химической структуры генетического материала, его функций.

При микроскопии препаратов у женщин с нормальным генотипом (ХХ) обнаруживаются две Х-хромосомы, одна активная и одна неактивная, т.е. в конденсированном состоянии. Обычно инактивируется «худшая» хромосома, что объясняет низкий процент заболеваемости болезнями, связанными с Х-хромосомами. У мужчин, при нормальном генотипе, обнаруживается только одна активная Х-хромосома. Хромосома в неактивном состоянии называется глыбкой или тельцем Барра.

Основные методы изучения генетики человека (генеалогический, онтогенетичесий, цитогенетический, близнецовый, популяционный).

1.Генеалогический метод:

Метод основан на прослеживании какого либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Составление родословной человека. Пробанд – лицо, родословную которого необходимо составить. Сибсы – братья и сестры пробанда.

2.Онтогенетический метод:

В генетике человека широко распространен онтогенетический метод. Он основан на изучении закономерности проявления какого-либо признака или заболевания в процессе индивидуального развития.

3.Цитогенетический метод:

     Цитогенетический метод, основанный на изучении количества и структуры хромосом в норме и при патологии.

4. Близнецовый метод:

Близнецовый метод используется в генетике для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака.

Монозигодные близнецы развиваются из разъеденившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип, как правило всегда одного пола.

Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток, могут быть однополые и разнополые.

В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов, их называют конкордантными. (Конкордантность – это процент сходства по изучаемому признаку). Отсутствие признака у одного из близнецов  - дискордантность.

5.Популяционный метод:

Позволяет изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях.

Цитогенетический метод. Кариотип человека. Характеристика методов дифференциального окрашивания хромосом. Денверская и Парижская номенклатура. Классификация хромосом по соотношению длины плеч и расчет центромерного индекса.

Цитогенетический метод:

     Цитогенетический метод, основанный на изучении количества и структуры хромосом в норме и при патологии.

Кариотип — диплоидный набор хромосом,характеризующийся их числом, величиной и формой.

Методы дифференциальной окраски хромосом позволяют выявить структурную организацию, которая выражается в поперечной исчерченности. Наиболее частый метод — метод с окраской хромосом красителем Гимза. Препараты хромосом окрашиваются трипсином, который удаляет белки, затем наносят краситель Гимза и появляется характерный для каждой из хромосом рисунок из светлых и темных пигментов.

В 1960 г. была разработана первая Международная крассификация хромосом человека (Денверская). В основу ее были положены особенности величины хромосом и расположение первичной перетяжки.

В 1971 г.Парижская классификация. Для изучения хромосом применяли флюоресцентные красители. При это хромосомы дают неравномерное свечение. Темные участки- гетерохроматин; светлые участки – эухроматин. Каждая хромосома человека содержит свойственную только ей последовательность полос, что позволяет идентифицировать каждую хромосому.

В зависимости от места расположения центромеры хромосомы делят на

· равноплечие (метацентрические)

· неравноплечие (субметацентрические)

· палочковидные (акроцентрические) – имеется только одно плечо.

Роль близнецового метода в исследовании наследственности и среды в формировании признаков. Виды близнецов. Проблема предрасположенности к заболеванию. Факторы риска. Генеалогический метод (анализ родословного древа). Критерии определения типа наследования.

Близнецовый метод используется в генетике для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака.

Монозигодные близнецы развиваются из разъеденившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип, как правило всегда одного пола.

Дизиготные близнецы развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток, могут быть однополые и разнополые.

В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов, их называют конкордантными. (Конкордантность – это процент сходства по изучаемому признаку). Отсутствие признака у одного из близнецов - дискордантность.

Генеалогический метод:

Метод основан на прослеживании какого либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Составление родословной человека. Пробанд – лицо, родословную которого необходимо составить. Сибсы – братья и сестры пробанда.

У людей известны следующие основные типы наследования:

1) аутосомно-доминантное наследование; признак проявляется в первом поколении как в гомозиготном так и в гетерозиготном состоянии.

2) аутосомно-рецессивное наследование; признак проявляющийся в первом поколении только в гомозиготном состоянии по рецессиве.

3) доминантное сцепленное с Х-хромосомой наследование; проявляется как в гомозиготном, так и в рецессивном состоянии

4) рецессивное сцепленное с Х-хромосомой наследование; у мужчин проявляется как в гомо- так и в гетерозиготном состоянии (т.к. одна Х-хромосома), у женщин только в гомозиготном состоянии по рецессиве.

5) сцепленное с Y-хромосомой, или голандрическое, наследование; передается от отца к сыну ( гипертрихоз).

6) частично сцепленное с полом наследование: аллели изучаемого гена находятся в гомологичных друг другу участках Х-хромосомы и Y-хромосомы;

7) цитоплазматическое наследование: изучаемые гены находятся в ДНК митохондрий;

8) аутосомное наследование, зависимое от пола: аутосомные гены по-разному проявляются в фенотипе у женщин и мужчин;

9) аутосомное наследование, ограниченное полом: изучаемый признак формируется только у особей одного пола.