Составитель: учитель биологии Тверского лицея Петрова Т. В - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1страница 2
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
В. Н. Анисимов Отдел канцерогенеза и онкогеронтологии нии онкологии им. 1 208.05kb.
Урок биологии в 11 классе «Центры происхождения культурных растений... 1 148.83kb.
Составитель данного материала: Матвеева Светлана Сергеевна Учитель... 1 31.89kb.
Составитель данного материала: Матвеева Светлана Сергеевна Учитель... 1 78.11kb.
Проектно-исследовательская работа учащаяся 7 класса 1 225.84kb.
Тема работы 1 78.91kb.
Урок биологии-9 класс. Тема «Многообразие живого мира. Основные свойства»... 1 52.36kb.
Учитель биологии высшей категории Мочалова М. А 1 74.22kb.
Учитель биологии: Губриенко М. Н. Тема: "Понятие об эволюции растительного... 1 99.22kb.
«Социально-педагогические основы формирования имиджа общеобразовательного... 1 336.87kb.
Урок для 10 классов Тема "Фотосинтез" Учитель биологии Кукморской... 1 82.71kb.
Правописание частицы не с глаголами 1 32.25kb.
Урок литературы «Война глазами детей» 1 78.68kb.
Составитель: учитель биологии Тверского лицея Петрова Т. В - страница №1/2

Составитель: учитель биологии Тверского лицея Петрова Т.В.
Разработка темы: Основы генетики человека

(лекционный материал) для естественного класса.


  • показать учащимся значение материальных основ наследственности и окружающей среды в формировании биологических особенностей и социальных черт личности человека;

  • определить роль биологических и социальных факторов в природе человека;

  • раскрыть суть методов исследования генетики человека;

  • добиться усвоения учащимися понимания значения генетики для медицины и

  • здравоохранения;

  • помочь овладеть умениями давать характеристику различных методов, наследственных болезней и устанавливать причины их возникновения, наследования и способы их предупреждения.


Основы генетики человека.

Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования нормальных и патологических признаков, зависимость заболеваний от генетической предрасположенности и факторов среды. Задачей медицинской генетики является выявление и профилактика наследственных болезней. Медицинская генетика начала формироваться в 30-е годы XX века.

Генетика человека - одна из важнейших теоретических основ современной медицины. Одним из основоположников медицинской генетики является выдающийся советский невропатолог С.Н. Давиденков, его заслугой является разработка методов медико-генетического консультирования и его первое практическое применение в нашей стране.

Особенности генетики человека.

Исследование генетики человека связано с большими трудностями, причины которых связаны с невозможностью экспериментального скрещивания, медленной сменой поколений, малым количеством потомков в каждой семье. В отличие от классических объектов у человека сложный кариотип, большое число групп сцепления. Несмотря на все эти затруднения генетика человека успешно развивается.

При изучении генетики человека используются следующие методы: генеалогический, близнецовый, популяционно-статистический, дерматоглифический, биохимический, цитогенетический, гибридизации соматических клеток и методы моделирования.

У человека установлены все 24 теоретически возможные группы сцепления генов (число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом); из них 22 локализованы в аутосомах, в каждой из которых содержится по несколько сот генов. Более 100 генов локализованы в половых хромосомах.

Все гены, локализованные в половых хромосомах человека, можно разделить на три группы в зависимости от того, в каких участках половых хромосом они находятся.

Первая группа - сцепленная с полом. В нее входят гены, локализованные в той части Х-хромосомы, которая не имеет гомологичного участка в Y-хромосоме. Они полностью сцеплены с полом, передаются исключительно через Х-хромосому. К их числу относятся рецессивные гены гемофилии, дальтонизма, атрофии зрительного нерва. Доминантные гены из этого участка одинаково проявляются у обоих полов, рецессивные же - у женщин только в гомозиготном, а у мужчин - и в гемизиготном состоянии.

Вторую группу - составляет небольшое число генов, расположенных в непарном участке Y-хромосомы. Они могут встречаться только у лиц мужского пола и передаются

от отца к сыну. К ним относятся: волосатость ушей, ихтиоз (кожа в виде рыбьей чешуи), перепончатые пальцы на ногах.



Третья группа - гены, расположенные в парном сегменте половых хромосом, т.е. гомологичном для Х- и Y-хромосом. Их называют неполно или частично сцепленными с полом. Они могут передаваться как с Х-, так и с Y-хромосомой и переходить из одной в другую в результате кроссинговера.

Методы изучения наследственности у человека.

Генеалогический (метод родословных) - основан на прослеживании какого-либо нормального или патологического признака в ряде поколений с указанием родственных связей между членами родословной. Генеалогия - родословная человека.

Метод был введен в науку в конце XIX века Ф. Гальтоном. Суть: выяснение родственных связей, проследить наличие нормального или патологического признака среди близких и дальних родственников в данной семье.

Сбор сведений начинается от пробанда.

Пробанд - лицо, родословную которого необходимо составить. Братья и сестры пробанды называются сибсами. Метод включает два этапа: сбор сведений о семье и генеалогический анализ. Для составления родословной проводят краткие записи о каждом члене родословной с точным указанием его родства по отношению к пробанду. Затем делают графическое изображение родословной; для составления схемы приняты стандартные символы.

После составления родословной начинается второй этап - генеалогический анализ, целью которого является установление генетических закономерностей. Требуется установить, имеет ли признак наследственный характер. В случае обнаружения наследственного характера признака необходимо установить тип наследования - доминантный, рецессивный, сцепленный с полом.



Этим методом были выявлены некоторые доминантные и рецессивные признаки:

курчавость прямые волосы

карие глаза голубые

веснушки норма

карликовость норма

норма шизофрения



У человека могут наследоваться способности: математические, музыкальные.

I Генеалогическим методом удалось определить наследственный характер гемофилии, дальтонизма, короткопалости, выявить последствия родственных браков, в результате которых 20-30% детей умирают или рождаются больными.

Близнецовый - один из наиболее ранних методов, однако он не утратил своего значения и в настоящее время. Введен метод Ф. Гальтоном, который выделил среди близнецов две группы: однояйцевые (монозиготные) и двуяйцевые (дизиготные).

Как правило, у человека рождается один ребенок, но в среднем один случай на 84 новорожденных составляют двойни. Около 1/3 их числа - монозиготные близнецы. Они развиваются из разъединившихся бластомеров одной оплодотворенной яйцеклетки и имеют одинаковый генотип. Монозиготные близнецы при нормальном эмбриональном развитии всегда одного пола.

Дизиготные близнецы рождаются чаще (2/3 общего количества двоен), они развиваются из двух одновременно созревших и оплодотворенных яйцеклеток. Такие близнецы могут быть и однополые , и разнополые; с генетической точки зрения они сходны, но у них большая общность факторов среды во внутриутробном и частично в постнатальном периоде.

В первый период применения этого метода проводили сравнение близнецов по внешним морфологическим признакам: цвет волос, глаз, пигментация кожи, форма носа, глаз, губ, пальцевые узоры. Эти признаки наследственно обусловлены. Если изучаемый признак проявляется у обоих близнецов пары, их называют конкордантными (лат. - быть согласным, сходным). Конкордантность - это процент сходства по изучаемому признаку. Отсутствие признака у одного из близнецов - дискордантность.

В настоящее время для более точного определения зиготности кроме морфологических признаков используют исследование групп крови и белков плазмы крови. Между монозиготными близнецами возможна трансплантация, отторжения не происходит. Близнецовый метод используется в генетике человека для того, чтобы оценить степень влияния наследственности и среды на развитие какого-либо нормального или патологического признака.

Метод дерматоглифики (гр. derma - кожа, gliphe -рисовать) - это изучение рельефа кожи на пальцах, ладонях и подошвах. Здесь имеются эпидермальные выступы - гребни, которые образуют сложные узоры.

В древности в Китае и Индии обратили внимание на то, что рисунки кожных узоров на пальцах и ладонях строго индивидуальны (пользовались отпечатками пальцев вместо подписи). На Земле нет двух людей с одинаковыми рисунками на пальцах (кроме монозиготных близнецов). В 1982 г. Ф. Гальтон предложил классификацию этих узоров, позволяющую использовать этот метод для идентификации личности в криминалистике. Выделился один из разделов дерматоглифики - дактилоскопия (изучение узоров на подушечках пальцев); пальмоскопия (рисунки на ладонях); плантоскопия (изучение подошвенной поверхности стопы).


Дактилоскопия - гребни на коже пальцев рук соответствуют сосочкам дермы (лат. papilla - сосочек), их называют капиллярными линиями, рельеф этих выступов повторяет пласт эпидермиса. Закладка узоров происходит между 10 и 19 неделями внутриутробного развития; у 20-недеяьных плодов уже хорошо различимы формы узоров. Формирование капиллярных рельефов зависит от характера ветвления нервных волокон.

Полное формирование деталей строения тактильных узоров отмечается к б месяцам, после чего они остаются неизменными до конца жизни. При повреждении кожи (ожог, отморожение, травмы) их рисунок восстанавливается через некоторое время в своем первоначальном виде. Восстановление возможно до тех пор, пока повреждение не связано с глубокой травмой, влекущей образование рубцов из плотной соединительной ткани.

Дерматоглифические исследования имеют важное значение в определении зиготности близнецов, в диагностике некоторых наследственных заболеваний, в судебной медицине, в криминалистике для идентификации личности. Узоры обычно изучают на отпечатках, сделанных на бумаге после смазывания кожи типографской краской. Детальное исследование узора проводят с помощью лупы.

На формирование дерматоглифических узоров оказывают влияние повреждающие факторы на ранних стадиях эмбрионального развития (при внутриутробном развитии действие вируса коревой краснухи у ребенка наблюдаются некоторые отклонения в узорах, сходные с таковыми при болезни Дауна).

В последние годы метод дерматоглифики стали использовать в клинической гене-тике. Этот метод применяется в качестве дополнительного для подтверждения диагноза хромосомных синдромов у людей с изменениями кариотипа.

Биохимические методы. Эти методы используются для диагностики болезней обмена веществ, причиной которых является изменение активности определенных ферментов. С помощью этих методов открыто около 500 молекулярных болезней, являющихся следствием проявления мугантных генов.

При различных типах заболеваний удается либо определить сам аномальный белок-фермент, либо промежуточные продукты обмена. Эти методы отличаются большой трудоемкостью, требуют специального оборудования.

В последние два десятилетия в разных странах разрабатываются и применяются для массовых исследований специальные программы. Первый этап - среди большого количества обследуемых выделить предположительно больных, имеющих какое-то наследственное отклонение от нормы. Такая программа называется просеивающей или скриннинг-программой (англ. screening - просеивание). Для этого этапа используется небольшое количество простых, доступных методик (экспресс-методов). Экспресс-методы основаны на простых качественных реакциях выявления продуктов обмена в моче, крови. Второй этап

- проводится уточнение (подтверждение диагноза или отклонение). Для этого используются точные хроматографические методы определения ферментов, аминокислот.

Применяют микробиологические тесты, основанные на том, что некоторые штаммы бактерий могут расти только на средах, содержащих определенные аминокислоты, углеводы.

Популяционно-статистический метод позволяет изучать распространение отдельных генов в человеческих популяциях. Обычно производится непосредственное выборочное исследование части популяции либо изучают архивы больниц, родильных домов, а также проводят опрос путем анкетирования. Выбор способа зависит от цели исследования. Последний этап состоит в статистическом анализе. Одним из наиболее простых и универсальных математических методов является метод, предложенный Г. Харди и В. Вайнбергом.

Имеется и ряд других специальных математических методов, В результате становится возможным определить частоту генов в различных группах населения, частоту гетерозиготных носителей ряда наследственных аномалий и болезней.

Популяционно-статистический метод позволяет определить генетическую структуру популяций (соотношение между частотой гомозигот и гетерозигот). Новые возможности для проведения генетического анализа открывает применение электронно-вычислительной техники. Знание генетического состава популяций населения имеет большое значение для социальной гигиены и профилактическоц медицины.

Цнтогенетический метод. Принципы цитогенетических исследований сформировались в течение 20-30-х годов на классическом объекте генетики - дрозофиле и на некоторых растениях. Метод основан на микроскопическом исследовании хромосом.

Нормальный кариотип человека включает 46 хромосом, из них 22 пары аутосом и 2 половые хромосомы. Для идентификации хромосом применяют количественный морфометрический анализ - проводят измерение длины хромосомы в микрометрах, определяют соотношение длины короткого плеча к длине всей хромосомы.

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



  • акроцентрическая

  • субметацентрическая (короткое плечо, ценромера, длинное плечо)

  • метаценгрическая

По форме и общим размерам все аутосомы человека подразделяются на 7 групп, обозначаются латинскими буквами A,B,C,D,E,F,G. Все хромосомы имеют порядковые номера. Наиболее крупная пара гомологичных хромосом имеет №1. следующая - №2 и т.д. Самые маленькие - №21, №22. Половые хромосомы - крупная X и мелкая Y- выделяются отдельно.



Таблица. Классификация хромосом человека.

Группа

Номер

Размер, мкм

Характеристика

А

1,2,3

11-8,3

1 и 3 - метацетрические,

2-субметаценгрические,

все круные


в

4,5

7,7

крупные субметаценгрические

С

6-12

7,2-5,7

средние субметацентрические

D

13-15

4,2

средние акроцентрические

E

16-18

3,6 - 3,2

мелкие субметацентрические (№18 - акроцентрические)

F

19-20

2,3-2,8

самые мелкие метацетрические

G

21-22

2,3

самые мелкие акроцентрические

В 70-х годах опубликованы работы шведского ученого, который применил для из­учения хромосом Флюоресцентые красители (акрихин-иприт и его производные). После­дующее изучение в люминесцентном микроскопе показало: что хромосомы не дают рав­номерного свечения по длине.

В настоящее время разработано несколько методов выявления структурной неод­нородности по длине хромосом человека. Основу всех методов составляют произведенные на препаратах процессы денатурации и ренатурации ДНК хромосом.

Если нарушения касаются половых хромосом, то диагностика упрощается. В этом случае проводится метод исследования полового хроматина в соматических клетках.

Половой хроматин - это небольшое дисковидное тельце, интенсивно окраши­вающееся основными красителями. Оно обнаруживается в интерфазных клеточных ядрах млекопитающих и человека, непосредственно под ядерной мембраной. Половой хроматин обнаружил впервые в 1949 г. М.Барр в нейронах кошки, исследователи обратили внимание, что он присутствует только в ядрах клеток самок и отсутствует у самцов.

Впоследствии было уточнено, что половой хроматин имеется в большинстве клеточных ядер самок (60-70%), у самцов его обычно нет, либо встречается очень редко (3-5%).

Методы гибридизации соматических клеток. Соматические клетки содержат весь объем генетической информации. Это дает возможность изучать многие вопросы генетики человека, которые невозможно исследовать на целом организме. Благодаря методам генетики соматических клеток человек стал как бы одним из экспериментальных объектов. Соматические клетки человека получают из разных органов (кожа, костный мозг, клетки крови, ткани эмбрионов). Чаще всего используют клетки соединительной ткани (фибробласмы) и лимфоциты крови. Культивирование клеток вне организма позволяет получил» достаточное количество материала для исследования, что не всегда можно взять у человека без ущерба для здоровья. Находящиеся в культуре клетки какой-либо ткани можно подвергать изучению различными методами: цитологическим, биохимическим, иммунологическим.

Гибридизация соматических клеток проводится в широких пределах не только между разными видами, но и типами: человек х мышь, человек х комар, мышь х курица. В зависимости от целей анализа исследование проводят на гетерокарионах - клетки, содержащие в цитоплазме ядра обеих родительских клеток; или на синкарионах - гибридная клетка, имеющая хромосомы обеих родительских клеток. Синкарионы обычно удается получить при гибридизации в пределах класса. Это истинные гибридные клетки, т.к. в них произошло объединение двух геномов.

Пример: гибридные клетки человека и мыши имеют 43 пары хромосом: 23 - от человека и 20 - от мыши. В дальнейшем при размножении этих клеток судьба исходных геномов различна. Происходит постепенная элиминация хромосом того организма, клетки которого имеют более медленный темп размножения.

Применение метода генетики соматических клеток дает возможность изучать механизмы первичного действия генов и взаимодействия генов. Культуры соматических клеток используются для определения мутагенного действия факторов окружающей среды. Расширяются возможности точной диагностики наследственных болезней на биохимическом уровне у взрослых и до рождения у плодов (пренатальная диагностика). Для дальнейшего совершенствования этих методов необходимо накапливать линии клеток с генными и хромосомными мутациями. (В России и США уже организованы "банки" клеточных линий).

Методы моделирования. Теоретическую основу биологического моделирования в генетике дает закон гомологических рядов наследственной изменчивости (Н.Вавилов), согласно которому генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости.

Исходя из этого закона, можно предвидеть, что в пределах класса млекопитающих можно обнаружить многие мутации, вызывающие такие же изменения фенотипических признаков, как и у человека. Для моделирования определенных наследственных аномалий человека подбирают и изучают мутантные линии животных, имеющих сходные нарушения.

В настоящее время известно около 300 мутантных линии мышей, несколько десятков линий кроликов, крыс и собак. Обширные исследования в этом направлении проведены у нас в стране Б.Конюховым и его сотрудниками в Институте экспериментальной биологии. Были описаны и изучены многие генные мутации у животных, имеющих сходство с соответствующими наследственными аномалиями человека. Гемофилия А и В встречается у собак и обусловлена, как и у человека, рецессивными генами, локализованными в X-хромосоме. Незаращение губы, неба у мышей сходно с данной аномалией у человека.

Безусловно, у человека могут быть свойственные только ему заболевания и в результате взаимодействия генов у человека фенотипический эффект может значительно изменяться. Мутантные линии животных не являются точным воспроизведением наследственных болезней человека. Однако даже частичное моделирование, т.е. воспроизведение не всего заболевания в целом, а только патологического процесса или даже его фрагмента, позволяет в ряде случаев обнаружить механизмы первичного отклонения от нормы. Наряду с биологическим моделированием последнее время используются и методы математического моделирования. Эти методы применяются в популяционной генетике. Математическими методами можно изучать такие процессы, как взаимодействие наследственных факторов и среды в развитии признака, проводить анализ сцепления трех и большего числа генов.

Мутации и их фенотипические проявления у человека-Понятие о наследственных болезнях,

У человека возможны все виды мутаций. Изменения генетического аппарата половых клеток, дающих начало новому организму, могут касаться количества хромосом - геномные мутации, их структуры - хромосомные мутации, могут происходить на молекулярном уровне - изменения структуры ДНК - генные мутации.

В медицинской генетике геномные и хромосомные объединяют в одну группу под названием хромосомные болезни, а заболевания, связанные с мутациями на молекулярном уровне, называют генными болезнями

Смысл понятия "наследственные болезни": основным является не факт наследуемости заболевания, а то, что причина заболевания - нарушение в наследственном (генетическом) аппарате половых клеток обоих или одного из родителей.
Частота и характеристика мутаций v человека.

Проблема мутагенеза одна из важнейших в медицинской генетике. Точное количество генов у человека неизвестно - считают, что их примерно 100 000. Каждое звено в цепи биохимических реакций осуществляется специфическим ферментом, синтез которого контролируется определенным геном. Всякая мутация гена ведет к изменению структуры белка или его количества. Большинство описанных наследственных болезней обмена веществ обусловлено мутациями в структурных генах.

Вопрос о частоте возникновения точковых мутаций у человека окончательно не выяснен; имеющиеся данные показывают, что темп мутирования у человека представляет собой величину такого же порядка, что и у других организмов.

Таблица. Темп мутирования у человека


Организмы

Количество мутаций

1. Бактерии

10-5 -10-7

2. Грибы

10-5 - Ю-7

3. Дрозофила

10-5 -10-6

4. Мышь

10-5- 10-6

5. Человек

10-4-10-6

Теоретически прост учет доминантных мутаций, проявляющихся независимо от условий у всех мутантов (т.е. полной пенетратностью). Частота их возникновения определяется числом аномальных индивидуумов, родившихся у здоровых родителей. Более доступны для изучения рецессивные мутации генов в Х-хромосоме (сцепленное с полом наследование). Оценка частоты мутирования по Х-хромосоме определена как 10-5. Генные мутации могут проявляться как морфологические изменения (брахидактилия - короткопалость, полидактилия - многопалость), физиологические (повышение артериального давления, гемофилия, изменения высшей нервной деятельности), и как биохимические - они являются причиной болезней обмена веществ. Следует учитывать заболевания, вызываемые внешними факторами, они зависят от генотипа индивидуума (восприимчивость к инфекции, различная тяжесть течения болезни).

Летальные и сублетальные гены,

Мутантные гены у человека могут очень сильно различаться по влиянию на жизнеспособность и продолжительность жизни.

У человека обнаружены летальные гены, вызывающие внутриутробную смерть или смерть в первый период после рождения. Летальные гены могут быть доминантными и рецессивными.

Примером проявления рецессивных летальных генов является врожденный ихтиоз -тяжелое поражение кожи, при котором верхние пласты эпидермиса имеют вид роговых чешуй с кровоточащими трещинами. Эта наследственная патология несовместима с жизнью.

Примером летального действия гена в гомозиготном состоянии является анэнцефалия (отсутствие мозга у плода). Это уродство нередко является причиной самопроизвольного выкидыша или мертворождения. В гетерозиготном состоянии этот ген проявляется в виде незаращения задней стенки невральной пластинки.

Наряду с легальными генами известны сублетальные, которые значительно понижают жизнеспособность и приводят к смерти до достижения половой зрелости.



Примером может быть ген серповидно-клеточной анемии. При мутации серповидноклеточности в отличие от обычного гемоглобина (НbА) в эритроцитах содержится HbS, он отличается тем, что в шестом положении аминокислота глутамин в цепи В заменена валином. Такой аномальный гемоглобин плохо связывает кислород, эритроциты вместо обычной формы двояковогнутых дисков приобретают форму серпа, отсюда и название заболевания.

У гомозигот развивается тяжелая анемия, они погибают в раннем детском возрасте.

Гетерозиготны клинически здоровы, но в условиях дефицита кислорода (высокогорье, подводные работы, авиация) у них проявляются признаки анемии. Это объясняется тем, что значительная часть их эритроцитов содержит аномальный гемоглобин.

Генные мутации и нарушения обмена веществ.

У человека обнаружены различные виды генных мутаций: замена одной пары нуклеотидов другой, изменение последовательности нуклеотидов, выпадение или вставка одного или нескольких нуклеотидов.

Генные мутации у человека являются причиной многих наследственных заболеваний, но механизм их возникновения стал понятен только после создания молекулярной генетики Английский врач Гаррод (1908 г.) предположил генетическую природу врожденных нарушений обмена веществ у человека. На основании своих исследований он пришел к выводу, что в организме имеется система ген -> фермент -> биохимическая реакция. Выводы Гаррода получили подтверждение в опытах (1941 г.), обосновавших основной постулат молекулярной генетики: 1 ген ->1 фермент (1 белок): 1 ген-1 полипептидная цепь.

В 50-е годы XX века была выделена особая группа заболеваний - молекулярные болезни (термин подчеркивает причину заболеваний: дефект на молекулярном уровне, нарушение в структуре молекулы ДНК. Фенотипически такие мутации проявляются как наследственные болезни обмена веществ - ферментопатии (энзимопатии) - ферментная активность может быть изменена различным образом: повышена или понижена - вплоть до полного отсутствия фермента. Вещества, накапливающиеся в результате выпадения ферментов, оказывают либо сами токсическое действие, либо образующиеся побочные продукты - такие болезни называются болезнями накопления

В настоящее время известно более 2 тыс. генных болезней, они могут проявляться в разные периоды жизни, вскоре после рождения или в первой половине жизни, так и в зрелом или даже пожилом возрасте.

Генные болезни классифицируют по их фенотипическому проявлению: болезни, связанные с нарушением аминокислотного, углеводного, липидного, минерального обмена, обмена нуклеиновых кислот. Примером нарушения обмена аминокислот является заболевание фенилкетонурия - в результате генной мутации имеется недостаточность фермента, расщепляющего аминокислоту фенилаланин (фенилаланингидроксилазы). Заболевание наиболее изученное. В результате дефекта фермента возникает метаболический блок: аминокислота фенилаланин не усваивается организмом. Нарушаются и последующие звенья биохимической цепи реакций, в ходе которых образуются такие необходимые для жизнедеятельности вещества, как тирозин, адреналин, пигмент аланин. Неусвоившийся фенилаланин превращается во вторичный продукт - фенилпировиноградную кислоту, накапливающуюся в крови и выделяющуюся с мочой. Оба эти вещества, находясь в крови в высокой концентрации, оказывают токсическое действие на нервные клетки мозга. В результате развивается нарушение высшей нервной деятельности, слабоумие, расстройство регуляции двигательных функций. У больных слабая пигментация вследствие нарушения синтеза меланина.

Другим примером нарушения аминокислотного обмена является альбинизм - нарушается второе звено в биохимической цепи реакции (дефект фермента тирозиназы, расщепляющего тирозин). В результате блокируется превращение тирозина в меланин. У альбиносов молочно-белый цвет кожи, очень светлые волосы и отсутствие пигмента в радужной оболочке глаз, они имеют повышенную чувствительность к солнечному облучению, которое вызывает у них воспалительные заболевания кожи.

Альбинизм обусловлен рецессивным геном, т.е. как признак он рецессивен по отношению к нормальной пигментации. Анализ родословных свидетельствует о том, что дети-альбиносы обычно рождаются от родителей-неальбиносов наряду с детьми-неальбиносами. Доказательства, что альбинизм получены при изучении идентичных близнецов. Если один из них альбинос, другой также альбинос, тогда как из двух неидентичных близнецов возможна аномалия у одного. Неальбиносы бывают или гомозиготными (АА), или гетерозиготными (Аа). Альбиносы всегда рецессивные гомозиготы (аа). Брак между альбиносом и неальбиносом не дает детей-альбиносов, т.к. носители рецессивного аллеля (а) встречаются редко. В браке между альбиносом и неальбиносом дети-альбиносы могут родиться только тогда, когда неальбинос является гетерозиготой, причем среди детей соотношение между альбиносами и неальбиносами будет 1:1. В браках между альбиносами дети всегда альбиносы.

Генные мутации могут приводить к различным нарушениям углеводного обмена: неусвоение молочного сахара (галактоземия), неусвоение фруктозы (фруктозурия) вследствие дефекта соответствующих ферментов. При поступлении с пищей этих углеводов развиваются тяжелые обменные расстройства, задержка физического развития, умственная отсталость.

Одно из наиболее распространенных заболеваний углеводного обмена - сахарный диабет. Причиной является недостаточность гормона инсулина или изменение восприимчивости тканей к этому гормону. При этом снижен процесс образования гликогена, уровень глюкозы в крови повышен и часть ее выводится с мочой.

Расстройства липидного обмена сопровождаются увеличением концентрации липидов в сыворотке крови (что играет важную роль в развитии атеросклероза), понижением концентрации липидов или отложением этих веществ в клетках различных тканей, где в норме этого не наблюдается: в нервных клетках, в селезенке, печени.

Встречаются генетически обусловленные расстройства минерального обмена калия, кальция, фосфора, ионов металлов - расстройство обмена меди. Соединения меди играют большую роль в обменных процессах, Медь входит в состав многих ферментов, их недостаток приводит к тяжелым нарушениям как на клеточном, так и на организменном уровне.

Генокопии и фенокопии в патологии человека.

Рад сходных по фенотипическому проявлению признаков, в том числе и патологических, может вызываться различными неаллельными генами. Такое явление называется генокопией. Генокопии обуславливают генетическую неоднородность ряда заболеваний. Примером генокопии служат различные виды гемофилии, различные формы талассемии -заболевания, сопровождающегося распадом эритроцитов, желтухой, увеличением селезенки.



Гемофилия - наиболее известная из генных Х-сцепленных болезней - несвертываемость крови на воздухе, детерминируется рецессивным геном, характеризуется довольно высокой смертностью, особенно в детском возрасте.

Гемофилией (Г) страдают мужчины, причем матери последних - здоровые женщины, но носители рецессивного гена Г. Если мужчины-гемофилики вступают в брак со здоровыми женщинами, то их сыновья наследуют хромосому Y, свободную от этого гена; они здоровы, не носят гена Г, что касается дочерей мужчин-Г, то все они внешне здоровые, будут гетерозиготами, т.е. носителями гена Г. Сыновья последних в 50% унаследуют ген Г (гетерозиготными окажутся и 50% дочерей матери-Г)- Поскольку у мальчиков нет второй Х-хромосомы, то рецессивный мутантный ген Г проявляет свое действие и дети страдают Г. У девочек - две хромосомы X, на второй хромосоме X локализован доминантный (нормальный) ген, поэтому унаследованный рецессивный ген не обнаруживает своего действия - девочки не болеют Г. Таким образом, в рассмотренном случае 50% мальчиков будут поражены Г и 50% девочек окажутся гетерозиготными носителями гена Г.

Гемофилией могут страдать и женщины. Описаны случаи, когда девочки рождаются от родителей, один из которых является Г (отел) , другой - гетерозиготным носителем (мать), Однако это встречается очень редко.

Дальтонизм -"цветовая слепота" - интересный пример наследования генов, сцепленных с Х-хромосомой. Отец передает Х-хромосому всем дочерям, но ни одному из сыновей, а мать передает одну из ее двух Х-хромосом всем детям. В связи с этим сыновья матери-дальтоника тоже дальтоники, причем независимо от состояния зрения отца. Если отец имеет N зрение, то N зрение наследуют все его дочери от этого брака, хотя они и будут гетерозиготными носительницами. В браке последних с мужчинами, зрение которых N, родятся девочки с N зрением, а мальчики - дальтоники и с N зрением в соотношении 1:1. Девочка-дальтоник может родиться лишь в браке мужчины-дальтоника с женщиной-дальтоником или гетерозиготной носительницей.

В патологии человека большую роль играют фенокопии, сходные по проявлению с генетически обусловленными изменениями. Так, если мать во время беременности болела коревой краснухой, то у ребенка часто бывает врожденное уродство - расщелина губы и неба - признак развивается при отсутствии мутантного гена, определяющего данную аномалию. Признак не будет наследоваться.

Организм матери представляет собой среду, в которой развивается плод, и неблагоприятное воздействие факторов (физических, химических, биологических) может вызвать нарушения на этапе реализации генетической информации при нормальном генотипе.

Причиной фенокопий - врожденных пороков развития (уродств) могут быть и другие заболевания (сифилис). Фенокопии могут развиваться в разные периоды жизни под влиянием различных повреждающих факторов. Так, у человека бывают судорожные припадки, напоминающие наследственно обусловленную эпилепсию, однако причиной их может быть воспалительный процесс в мозге или опухоль. При недостатке йода в окружающей среде развиваются проявления кретинизма, напоминающие наследственные.

Существование гено- и фенокопий усложняет постановку диагноза. Врач должен иметь в виду, что некоторые сходные заболевания могут иметь как наследственную так и ненаследственную природу. Анализ и установление природы заболевания составляют важнейшую задачу для прогноза в отношении возможности рождения в будущем здорового ребенка.

Наследование резус-фактора,

В 1940 г. у макак-резус из эритроцитов был выделен антиген, получивший название резус-фактора (Rh-фактора). В дальнейшем он был обнаружен и у людей 85% людей являются резус-положительными (Rh+), а 15% - резус-отрицательными (Rh-) он отсутствует.

В норме у лиц с Rh- группой крови не вырабатываются антитела к резус-фактору, но они могут начать образовываться в результате переливания Rh+ крови как защищая реакция против инородного антигена.

Наследование резус-фактора обусловлено тремя парами генов - С, D, К, тесно сцепленных между собой.

Резус-положительный фактор обусловлен доминантными генами. При браке женщины, имеющей Rh- группу крови, с мужчиной, у которого Rh+, если он гомозиготен, все дети окажутся Rh+ ; если он гетерозиготен, следует ожидать расщепления по этому признаку в отношении 1:1.

Когда у женщины с Rh- фактором ребенок наследует Rh+ фактор, первая беременность может закончиться вполне благополучно. Но если в кровяное русло матери попадает кровь плода (через небольшие трещины в плаценте), то в крови женщины появятся антитела к Rh+ фактору. При повторной беременности эти антитела проникают в кровь плода и вызывают разрушение эритроцитов, имеющих антиген Rh+. С каждой новой беременностью, несовместимой по антигенам, количество антител к Rh+ -фактору в теле матери нарастал. Иногда погибают недоношенные эмбрионы, наблюдаются мертворождения. В связи с проникновением антител в кровеносное русло ребенка у него развивается гемолитическая болезнь, что приводит к разрушению эритроцитов. Спасти новорожденного может лишь немедленное переливание крови с полной ее заменой.

До переливания крови необходимо исследование ее по Rh фактору. Переливание несовместимой по этому фактору крови девочкам и женщинам абсолютно недопустимо, т.к. может повлечь за собой бесплодие.

Евгеника.

Термин (гр. - хороший род) впервые предложил Ф.Гальтон в 1869 г, в книге "Наследственность таланта", он выделял ее как особую науку о изучении человеческого рода. Гальтон считал необходимым не только избавление от патологических генов, но, главным образом, повышение количества "хороших генов", называемых им "генами талантливости", "генами гениальности", С этой целью, по его мнению, необходимо предоставлять условия для размножения таких индивидуумов и введение ограничительных законов в системе браков.

Сам Гальтон в своих работах не высказывался за антигуманные методы улучшения человеческой природы, однако его ошибочные исходные положения были использованы в дальнейшем.

В первые десятилетия XX в., когда происходит становление генетики и расширение генетических исследований, в том числе и генетики человека, внимание привлекают и евгенические идеи Гальтона. В 20-е годы в этом направлении были проведены исследования и советских ученых (Н.Кольцова, Ю.Филипченко). Они не поддерживали методов насильственного законодательного улучшения природы человека и отрицали биологические манипуляции с людьми как средство улучшения общества.

Ученые проводили работы по генетическому исследованию одаренности, изучали родословные выдающихся личностей - А.Пушкина, Л.Толстого, А.Горького, они правильно ставили в своих работах вопрос о роли социальной среды в реализации индивидуальных особенностей.

Однако с самого начала евгеника была скомпрометирована и вульгаризована в ряде стран, где начали проводить евгенические мероприятия в виде государственных законов. Так, во многих штатах США были приняты законы по ограничению нежелательных браков и стерилизации преступников. Эти законы начали практически осуществлять. Проводились аналогичные эксперименты и в Англии. Однако массовый протест общественности вынудил через несколько лет отказаться от этих попыток.

Описанные мероприятия не только антигуманны, но и не имеют научного обоснования. Данные популяционной генетики в дальнейшем убедительно показали всю беспочвенность таких евгенических подходов, предполагающих снижение наследственных заболеваний путем стерилизации больных.

В Германии евгеническое движение формировалось как реакционное направление "расовой гигиены". Начиная с 1933 г. она была взята на вооружение нацистами как теоретическое "обоснование" человеконенавистнической политики геноцида. Передовые генетики всегда выступали против использования евгеники в политических целях, и в резолюции генетического конгресса (1939 г.) было записано требование о предоставлении всем людям равных и полных возможностей для развития независимо от расы и нации. Реакционеры и расисты нередко пытались использовать евгенику для подтверждения ложных представлений о якобы имеющейся неполноценности отдельных рас.

В современной науке многие проблемы евгеники, особенно борьба с наследственными заболеваниями, решаются в рамках генетики человека, в том числе медицинской генетики.

Евгеника - теория о наследственном здоровье человека и путях его улучшения.



Генетические основы хромосомных болезней.

Хромосомные болезни - это обширная группа наследственных патологических состояний, причиной которых являются изменения количества хромосом (геномные мутации) или нарушение их структуры (хромосомные мутации).

Существует очень много аномалий карнотита. Хромосомные аберрации, а также изменения количества хромосом могут возникать на разных этапах. Если они имеются в гаметах родителей, то аналогичная аномалия будет наблюдаться во всех клетках развивающегося организма (организм является полным мутантом).

Аномалии, связанные с нарушением количества и структуры хромосом, могут быть разделены на две группы: аномалии аутосом и аномалии половых хромосом.


следующая страница >>