Lääketieteellisen genetiikan muodostuminen alkoi 1930-luvulla. XX vuosisadalla, jolloin alkoi ilmestyä tosiasioita, jotka vahvistavat, että ominaisuuksien periytyminen ihmisissä noudattaa samoja malleja kuin muissa elävissä organismeissa.

Lääketieteellisen genetiikan tehtävänä on tunnistaa, tutkia, ehkäistä ja hoitaa perinnöllisiä sairauksia sekä kehittää tapoja ehkäistä ympäristötekijöiden haitallisia vaikutuksia ihmisen perinnöllisyyteen.

Menetelmät ihmisen perinnöllisyyden tutkimiseksi. Tutkittaessa henkilön perinnöllisyyttä ja vaihtelua käytetään seuraavia menetelmiä: genealoginen, kaksois-, sytogeneettinen, biokemiallinen, dermatoglyfinen, hybridisaatio somaattiset solut, mallinnus jne.

Sukututkimusmenetelmän avulla voit selvittää perhesiteet ja jäljittää normaalien tai patologisten ominaisuuksien periytymistä sukulaisten ja kaukaiset sukulaiset tässä perheessä sukutaulun laatimisen perusteella - sukututkimus. Jos on olemassa sukutauluja, useiden perheiden yhteenvetotietojen avulla on mahdollista määrittää ominaisuuden periytymistyyppi - hallitseva vai resessiivinen, sukupuolisidonnainen tai autosomaalinen, samoin kuin sen monogeenisyys tai polygeenisyys. Sukututkimusmenetelmä on osoittanut monien sairauksien, kuten diabeteksen, skitsofrenian, hemofilian jne., periytyvän.

Sukututkimusmenetelmää käytetään perinnöllisten sairauksien diagnosoinnissa ja lääketieteellisessä geneettisessä neuvonnassa; se mahdollistaa geneettisen ennaltaehkäisyn (sairaan lapsen syntymän ehkäisemisen) ja varhainen ehkäisy perinnölliset sairaudet.

Kaksosmenetelmä koostuu kaksosten ominaisuuksien kehittymisen tutkimisesta. Sen avulla voit määrittää genotyypin roolin monimutkaisten ominaisuuksien periytymisessä sekä arvioida tällaisten tekijöiden, kuten kasvatuksen, koulutuksen jne., vaikutusta.

Tiedetään, että ihmisillä kaksoset ovat identtisiä (monotsygoottisia) ja veljellisiä (dizygoottisia). Identtiset tai identtiset kaksoset kehittyvät yhdestä munasolusta, jonka yksi siittiö on hedelmöittänyt. Ne ovat aina samaa sukupuolta ja hämmästyttävän samanlaisia ​​keskenään, koska heillä on sama genotyyppi. Lisäksi heillä on sama veriryhmä, samat sormenjäljet ​​ja käsiala, jopa heidän vanhempansa sekoittavat heidät eivätkä erota heitä koiran hajusta. Vain identtiset kaksoset onnistuvat 100-prosenttisesti elinsiirroissa, koska heillä on sama proteiinisarja ja siirrettyjä kudoksia ei hylätä. Identtisten kaksosten osuus ihmisissä on noin 35-38 % heidän kokonaismäärästään.

Veljes- tai kaksitsygoottiset kaksoset kehittyvät kahdesta eri munasta, jotka eri siittiöt hedelmöittävät samanaikaisesti. Kaksitsygoottiset kaksoset voivat olla samaa tai eri sukupuolta, eivätkä geneettisestä näkökulmasta ole sen samankaltaisempia kuin tavalliset veljet ja sisaret.

Identtisten kaksosten tutkiminen koko elämänsä ajan, varsinkin jos he elävät erilaisissa sosioekonomisissa ja ilmastollisissa olosuhteissa, on mielenkiintoista, koska erot heidän välillään fyysisten ja henkisten ominaisuuksien kehityksessä eivät selity eri genotyypeillä, vaan ympäristön vaikutuksilla. ehdot.

Sytogeneettinen menetelmä perustuu mikroskooppinen tutkimus kromosomirakenteet terveillä ja sairailla ihmisillä. Sytogeneettistä kontrollia käytetään useiden perinnöllisten sairauksien diagnosoinnissa, jotka liittyvät aneuploidiaan ja erilaisiin kromosomaalisiin uudelleenjärjestelyihin. Se mahdollistaa myös kudosten ikääntymisen tutkimisen solurakenteen ikääntymiseen liittyvän dynamiikan tutkimusten perusteella, tekijöiden mutageenisen vaikutuksen selvittämisen. ulkoinen ympäristö per henkilö jne.

Viime vuosina sytogeneettinen menetelmä on vahvistunut hyvin tärkeä ihmisen geneettisen analyysin mahdollisuuksien yhteydessä, jotka avautuivat somaattisten solujen hybridisaatio viljelmässä. Interspesifisten solujen hybridien (esimerkiksi ihmisen ja hiiren) saaminen mahdollistaa ongelmien ratkaisemisen, jotka liittyvät suunnattujen risteytysten mahdottomuuteen, paikallistaa geeni tiettyyn kromosomiin, muodostaa kytkentäryhmän useille hahmoille. jne. Sukututkimusmenetelmän yhdistäminen sytogeneettiseen menetelmään ja myös uusimpiin menetelmiin geenitekniikka nopeuttanut merkittävästi geenikartoitusprosessia ihmisissä.

Biokemialliset menetelmät ihmisen perinnöllisyyden tutkimiseksi auttavat havaitsemaan useita aineenvaihduntasairauksia (hiilihydraatti, aminohappo, lipidi jne.) käyttämällä esimerkiksi biologisten nesteiden (veri, virtsa, lapsivesi) tutkimusta kvalitatiivisella tai kvantitatiivisella analyysillä. Näiden sairauksien syynä on muutos tiettyjen entsyymien toiminnassa.

Biokemiallisten menetelmien avulla on löydetty noin 500 molekyylisairautta, jotka ovat seurausta mutanttigeenien ilmentymisestä. Erityyppisillä sairauksilla on mahdollista joko määrittää epänormaali proteiinientsyymi itse tai muodostaa aineenvaihduntatuotteita. Tulosten perusteella biokemialliset analyysit on mahdollista diagnosoida sairaus ja määrittää hoitomenetelmät. Varhainen diagnoosi ja erilaisten ruokavalioiden käyttö sikiön jälkeisen kehityksen alkuvaiheissa voi parantaa joitakin sairauksia tai ainakin lievittää potilaiden tilaa, joilla on viallinen entsyymijärjestelmä.

Kuten kaikki muutkin tieteenalat, nykyaikainen ihmisen genetiikka käyttää läheisten tieteiden menetelmiä: fysiologiaa, molekyylibiologia, geenitekniikka, biologiset ja matemaattinen mallinnus jne. Merkittävä paikka lääketieteellisen genetiikan ongelmien ratkaisemisessa on ontogeneettisellä menetelmällä, joka mahdollistaa normaalien ja patologisten ominaisuuksien kehittymisen tarkastelun organismin yksilöllisen kehityksen aikana.

Ihmisen perinnölliset sairaudet, niiden hoito ja ehkäisy. Tähän mennessä ihmisillä on rekisteröity yli 2 000 perinnöllistä sairautta, joista suurin osa liittyy mielenterveysongelmiin. Maailman terveysjärjestön mukaan uusien diagnostisten menetelmien käytön ansiosta rekisteröidään vuosittain keskimäärin kolme uutta perinnöllistä sairautta, joita esiintyy minkä tahansa erikoisalan lääkärin työssä: terapeutti, kirurgi, neuropatologi, synnytyslääkäri-gynekologi, lastenlääkäri , endokrinologi jne. Sairauksia, joilla ei ole mitään tekemistä perinnöllisyyden kanssa, ei käytännössä ole olemassa. Virtaus erilaisia ​​sairauksia(virus-, bakteeri-, mykoosit ja jopa vammat) ja toipuminen niiden jälkeen riippuu tavalla tai toisella perinnöllisistä immunologisista, fysiologisista, käyttäytymis- ja henkisiä ominaisuuksia yksilöllinen.

Ehdollisesti perinnölliset sairaudet voidaan jakaa kolmeen suuria ryhmiä: aineenvaihduntataudit, molekyylisairaudet, jotka yleensä johtuvat geenimutaatioista, ja kromosomitaudit.

Geenimutaatiot ja aineenvaihduntahäiriöt. Geenimutaatiot voivat ilmetä tiettyjen entsyymien aktiivisuuden lisääntymisenä tai vähenemisenä niiden puuttumiseen asti. Fenotyyppisesti tällaiset mutaatiot ilmenevät perinnöllisinä aineenvaihduntasairauksina, jotka määräytyvät vastaavan biokemiallisen reaktion tuotteen puuttumisesta tai ylimäärästä.

Geenimutaatiot luokitellaan niiden fenotyyppisen ilmentymisen mukaan eli sairauksiksi, jotka liittyvät aminohappo-, hiilihydraatti-, lipidien, mineraaliaineenvaihdunta, nukleiinihappojen vaihto.

Esimerkki aminohappoaineenvaihduntahäiriöstä on albinismi, suhteellisen vaaraton sairaus, jota tavataan maissa Länsi-Eurooppa taajuudella 1:25000. Taudin syynä on tyrosinaasientsyymin vika, jonka seurauksena tyrosiinin muuttuminen melaniiniksi estyy. Albiinoilla on maitomainen iho, erittäin vaaleat hiukset, eikä iiriksessä ole pigmenttiä. Heillä on yliherkkyys niitä aiheuttavalle auringonvalolle tulehdukselliset sairaudet iho.

Yksi yleisimmistä sairauksista hiilihydraattiaineenvaihduntaa On diabetes. Tämä sairaus liittyy hormonin insuliinin puutteeseen, mikä johtaa häiriöihin glykogeenin muodostumisessa ja veren glukoosipitoisuuden nousuun.

Useita patologisia merkkejä (hypertensio, ateroskleroosi, kihti jne.) eivät määrää yksi, vaan useat geenit (polymeroitumisilmiö). Nämä ovat sairauksia, joilla on perinnöllinen taipumus ja jotka ovat enemmän riippuvaisia ​​ympäristöolosuhteista: suotuisissa olosuhteissa tällaiset sairaudet eivät välttämättä ilmene.

Kromosomitaudit. Tämän tyyppinen perinnöllinen sairaus liittyy muutokseen kromosomien lukumäärässä tai rakenteessa. Kromosomipoikkeavuuksien esiintymistiheys vastasyntyneillä on 0,6-1%, ja 8-12 viikon vaiheessa niitä on noin 3%:lla alkioista. Spontaaneista keskenmenoista kromosomipoikkeavuuksien esiintymistiheys on noin 30 % ja aikaiset päivämäärät(enintään kaksi kuukautta) - 50% ja enemmän.

Ihmisillä on kuvattu kaiken tyyppisiä kromosomi- ja genomimutaatioita, mukaan lukien aneuploidia, joka voi olla kahta tyyppiä - monosomia ja polysomia. Monosomia on erityisen vakava.

Koko kehon monosomia on kuvattu X-kromosomille. Tämä on Shereshevsky-Turnerin oireyhtymä (44 + X), joka ilmenee naisilla, joille on ominaista patologiset muutokset kehossa (lyhyt kasvu, lyhyt kaula), lisääntymisjärjestelmän kehityksen häiriöt (useimpien naisten toissijaisten seksuaalisten ominaisuuksien puuttuminen). ), henkinen rajoitus. Tämän poikkeaman esiintymistiheys on 1:4000-5000.

Trisomisille naisille (44+XXX) on pääsääntöisesti tunnusomaista seksuaalisen, fyysisen ja henkisen kehityksen häiriöt, vaikka joillakin potilailla näitä merkkejä ei välttämättä esiinny. Tällaisten naisten hedelmällisyystapaukset tunnetaan. Oireyhtymän esiintymistiheys on 1:1000.

Klinefelterin oireyhtymää (44+XXY) sairastaville miehille on ominaista sukurauhasten kehitys ja toimintahäiriö, eunukoidinen vartalotyyppi (kapeampi kuin lantio, hartiat, vartalon karvat ja rasvakerrostuminen vartalolle naistyypin mukaan, kädet ja jalat pidentyneet verrattuna kehoon). Siksi korkeampi kasvu. Nämä merkit yhdistettynä johonkin henkiseen jälkeenjääneisyyteen ilmenevät suhteellisen normaalilla pojalla murrosiästä lähtien.

Klinefelterin oireyhtymää havaitaan polysomian yhteydessä ei vain X-kromosomissa (XXX XXXY, XXXXY), vaan myös Y-kromosomissa (XYY. XXYY. XXYYY). Oireyhtymän esiintymistiheys on 1:1000.

Autosomaalisista sairauksista eniten tutkittu on 21. kromosomin trisomia eli Downin oireyhtymä. Eri kirjoittajien mukaan Downin syndroomaa sairastavien lasten syntyvyys on 1:500-700 vastasyntynyttä, ja viime vuosikymmeninä trisomia-21 esiintymistiheys on lisääntynyt.

Tyypillisiä oireita Downin oireyhtymää sairastaville potilaille: pieni nenä, jossa on leveä litteä nenäselkä, vinot silmät, joissa on epicanthus - ulkoneva laskos ylempi silmäluomen, epämuodostunut pieni korvarenkaat, puoliavoin suu, lyhytkasvuinen, kehitysvammaisuus. Noin puolella potilaista on sydänsairaus ja suuria verisuonia.

Downin syndroomaa sairastavien lasten riskin ja äidin iän välillä on suora yhteys. On todettu, että 22-40 % tätä tautia sairastavista lapsista syntyy yli 40-vuotiaille äideille (2-3 % hedelmällisessä iässä olevista naisista).

Tässä tarkastellaan vain joitain esimerkkejä ihmisen geeneistä ja kromosomisairauksista, jotka kuitenkin antavat tietyn käsityksen sen geneettisen organisaation monimutkaisuudesta ja hauraudesta.

Tärkein keino ehkäistä perinnöllisiä sairauksia on niiden ehkäisy. Tätä tarkoitusta varten monissa maailman maissa, mukaan lukien Valko-Venäjä, on olemassa laitosverkosto, joka tarjoaa lääketieteellistä geneettistä neuvontaa väestölle. Ensinnäkin sen palveluita tulisi käyttää avioliittoon solmivien henkilöiden, joilla on geneettisesti heikommassa asemassa olevia sukulaisia.

Geneettinen konsultaatio on pakollinen sukulaisten, yli 30-40-vuotiaiden sekä tuotannossa työskentelevien avioliitossa. haitalliset olosuhteet työvoimaa. Lääkärit ja geneetikot pystyvät määrittämään geneettisesti viallisten jälkeläisten syntymisriskin ja varmistamaan lapsen hallinnan sen kohdunsisäisen kehityksen aikana. On huomattava, että syntymättömän lapsen äidin tai isän tupakointi, alkoholin ja huumeiden käyttö lisää dramaattisesti todennäköisyyttä saada vauva, jolla on vakavia perinnöllisiä vaivoja.

Sairaan lapsen syntyessä on joskus mahdollista ottaa lääkkeitä, ruokavaliota ja hormonaalinen hoito. Poliomyeliitti voi toimia selkeänä esimerkkinä, joka vahvistaa lääketieteen mahdollisuudet taistelussa perinnöllisiä sairauksia vastaan. Tälle taudille on ominaista perinnöllinen taipumus, mutta taudin suora syy on virusinfektio. Massaimmunisointi taudin aiheuttajaa vastaan ​​mahdollisti kaikkien siihen perinnöllisesti taipuneiden lasten pelastamisen. vakavia seurauksia sairaudet. Ruokavalio- ja hormonihoitoa on käytetty menestyksekkäästi fenyyliketonurian, diabetes mellituksen ja muiden sairauksien hoidossa.

Genetiikan merkitys lääketieteen ja terveydenhuollon kannalta

Ihmisgenetiikan aihe ja tehtävät. Ihmisgenetiikka eli lääketieteellinen genetiikka tutkii perinnöllisyyden ja vaihtelun ilmiöitä eri ihmispopulaatioissa, normaalin (fyysisen, luovan, älylliset kyvyt) ja patologiset merkit, sairauksien riippuvuus geneettisestä ennaltamääräyksestä ja tiloista ympäristöön mukaan lukien elämän sosiaaliset olosuhteet. Lääketieteellisen genetiikan muodostuminen alkoi 1930-luvulla. XX vuosisadalla, jolloin alkoi ilmestyä tosiasioita, jotka vahvistavat, että ominaisuuksien periytyminen ihmisissä noudattaa samoja malleja kuin muissa elävissä organismeissa.

Lääketieteellisen genetiikan tehtävänä on tunnistaa, tutkia, ehkäistä ja hoitaa perinnöllisiä sairauksia sekä kehittää tapoja ehkäistä ympäristötekijöiden haitallisia vaikutuksia ihmisen perinnöllisyyteen.

Menetelmät ihmisen perinnöllisyyden tutkimiseksi. Tutkittaessa henkilön perinnöllisyyttä ja vaihtelevuutta käytetään seuraavia menetelmiä: genealoginen, kaksois-, sytogeneettinen, biokemiallinen, dermatoglyfinen, somaattisten solujen hybridisaatio, mallintaminen jne.

Sukututkimusmenetelmän avulla voit selvittää perhesiteet ja jäljittää normaalien tai patologisten ominaisuuksien periytymisen lähi- ja kaukaisten sukulaisten keskuudessa sukutaulun - sukututkimuksen - perusteella. Jos on olemassa sukutauluja, useiden perheiden yhteenvetotietojen avulla on mahdollista määrittää ominaisuuden periytymistyyppi - hallitseva vai resessiivinen, sukupuolisidonnainen tai autosomaalinen, samoin kuin sen monogeenisyys tai polygeenisyys. Sukututkimusmenetelmä on osoittanut monien sairauksien, kuten diabeteksen, skitsofrenian, hemofilian jne., periytyvän.

Sukututkimusmenetelmää käytetään perinnöllisten sairauksien diagnosoinnissa ja lääketieteellisessä geneettisessä neuvonnassa; se mahdollistaa suorittamisen geneettinen profylaksi(sairaan lapsen syntymän ehkäisy) ja perinnöllisten sairauksien varhainen ehkäisy.

Kaksosmenetelmä koostuu kaksosten ominaisuuksien kehittymisen tutkimisesta. Sen avulla voit määrittää genotyypin roolin monimutkaisten ominaisuuksien periytymisessä sekä arvioida tällaisten tekijöiden, kuten kasvatuksen, koulutuksen jne., vaikutusta.

Tiedetään, että ihmisillä kaksoset ovat identtisiä (monotsygoottisia) ja veljellisiä (dizygoottisia). Identtiset tai identtiset kaksoset kehittyvät yhdestä munasolusta, jonka yksi siittiö on hedelmöittänyt. Ne ovat aina samaa sukupuolta ja hämmästyttävän samanlaisia ​​keskenään, koska heillä on sama genotyyppi. Lisäksi heillä on sama veriryhmä, samat sormenjäljet ​​ja käsiala, jopa heidän vanhempansa sekoittavat heidät eivätkä erota heitä koiran hajusta. Vain identtiset kaksoset onnistuvat 100-prosenttisesti elinsiirroissa, koska heillä on sama proteiinisarja ja siirrettyjä kudoksia ei hylätä. Identtisten kaksosten osuus ihmisistä on noin 35-38 % heidän kokonaismäärästään.

Veljes- tai kaksitsygoottiset kaksoset kehittyvät kahdesta eri munasta, jotka eri siittiöt hedelmöittävät samanaikaisesti. Kaksitsygoottiset kaksoset voivat olla samaa tai eri sukupuolta, eivätkä geneettisestä näkökulmasta ole sen samankaltaisempia kuin tavalliset veljet ja sisaret.

Identtisten kaksosten tutkiminen koko elämänsä ajan, varsinkin jos he elävät erilaisissa sosioekonomisissa ja ilmastollisissa olosuhteissa, on mielenkiintoista, koska erot heidän välillään fyysisten ja henkisten ominaisuuksien kehityksessä eivät selity eri genotyypeillä, vaan ympäristön vaikutuksilla. ehdot.

Sytogeneettinen menetelmä perustuu terveiden ja sairaiden ihmisten kromosomien rakenteen mikroskooppiseen tutkimukseen. Sytogeneettistä kontrollia käytetään useiden perinnöllisten sairauksien diagnosoinnissa, jotka liittyvät aneuploidiaan ja erilaisiin kromosomaalisiin uudelleenjärjestelyihin. Se mahdollistaa myös kudosten ikääntymisen tutkimisen solurakenteen ikääntymiseen liittyvän dynamiikan tutkimusten perusteella, ympäristötekijöiden mutageenisten vaikutusten selvittämisen ihmisiin jne.

SISÄÄN viime vuodet Sytogeneettinen menetelmä on saavuttanut suuren merkityksen ihmisen geneettisen analyysin mahdollisuuksien yhteydessä, jotka avautuivat somaattisten solujen hybridisaatio viljelmässä. Interspesifisten solujen hybridien (esimerkiksi ihmisen ja hiiren) saaminen mahdollistaa ongelmien ratkaisemisen, jotka liittyvät suunnattujen risteytysten mahdottomuuteen, paikallistaa geeni tiettyyn kromosomiin, muodostaa kytkentäryhmän useille hahmoille. , jne. Sukututkimusmenetelmän yhdistäminen sytogeneettiseen menetelmään ja myös uusimmat menetelmät geenitekniikka on nopeuttanut suuresti geenien kartoitusprosessia ihmisissä.

Biokemialliset menetelmät ihmisen perinnöllisyyden tutkimiseksi auttavat havaitsemaan useita aineenvaihduntasairauksia (hiilihydraatti, aminohappo, lipidi jne.) käyttämällä esimerkiksi biologisten nesteiden (veri, virtsa, lapsivesi) tutkimusta kvalitatiivisella tai kvantitatiivisella analyysillä. Näiden sairauksien syynä on muutos tiettyjen entsyymien toiminnassa.

Biokemiallisten menetelmien avulla on löydetty noin 500 molekyylisairautta, jotka ovat seurausta mutanttigeenien ilmentymisestä. Erityyppisillä sairauksilla on mahdollista joko määrittää epänormaali proteiinientsyymi itse tai muodostaa aineenvaihduntatuotteita. Biokemiallisten analyysien tulosten perusteella on mahdollista diagnosoida sairaus ja määrittää hoitomenetelmät. Varhainen diagnoosi ja erilaisten ruokavalioiden käyttö sikiön jälkeisen kehityksen alkuvaiheessa voivat parantaa joitakin sairauksia tai ainakin lievittää viallisten entsyymijärjestelmien tilaa.

Kuten kaikki muutkin tieteenalat, nykyaikainen ihmisen genetiikka käyttää lähitieteiden menetelmiä: fysiologiaa, molekyylibiologiaa, geenitekniikkaa, biologista ja matemaattista mallintamista jne. Merkittävä paikka lääketieteellisen genetiikan ongelmien ratkaisemisessa on ontogeneettisellä menetelmällä, jonka avulla voimme tarkastella normaalien ja patologisten oireiden kehittymistä yksilön kehityksen aikana.

Ihmisen perinnölliset sairaudet, niiden hoito ja ehkäisy. Tähän mennessä on rekisteröity yli 2 tuhatta ihmisen perinnöllistä sairautta, ja suurin osa niistä liittyy mielenterveyshäiriöt. Maailman terveysjärjestön mukaan uusien diagnostisten menetelmien käytön ansiosta rekisteröidään vuosittain keskimäärin kolme uutta perinnöllistä sairautta, joita esiintyy minkä tahansa erikoisalan lääkärin työssä: terapeutti, kirurgi, neuropatologi, synnytyslääkäri-gynekologi, lastenlääkäri , endokrinologi jne. Sairauksia, joilla ei ole mitään tekemistä perinnöllisyyden kanssa, ei käytännössä ole olemassa. Erilaisten sairauksien (virus-, bakteeri-, sieni-infektiot ja jopa vammat) eteneminen ja niiden jälkeinen toipuminen riippuvat jossain määrin yksilön perinnöllisistä immunologisista, fysiologisista, käyttäytymis- ja henkisistä ominaisuuksista.

Ehdollisesti perinnölliset sairaudet voidaan jakaa kolmeen suureen ryhmään: aineenvaihduntataudit, molekyylisairaudet, jotka yleensä johtuvat geenimutaatioista, ja kromosomitaudit.

Geenimutaatiot ja aineenvaihduntahäiriöt. Geenimutaatiot voivat ilmetä tiettyjen entsyymien aktiivisuuden lisääntymisenä tai vähenemisenä niiden puuttumiseen asti. Fenotyyppisesti tällaiset mutaatiot ilmenevät perinnöllisinä aineenvaihduntasairauksina, jotka määräytyvät vastaavan biokemiallisen reaktion tuotteen puuttumisesta tai ylimäärästä.

Geenimutaatiot luokitellaan fenotyyppisen ilmenemismuotonsa mukaan eli sairauksiksi, jotka liittyvät heikentyneeseen aminohappo-, hiilihydraatti-, lipidi-, mineraali- ja nukleiinihappoaineenvaihduntaan.

Esimerkki aminohappoaineenvaihdunnan rikkomisesta on albinismi - suhteellisen vaaraton sairaus, jota esiintyy Länsi-Euroopassa taajuudella 1:25 000. Taudin syynä on tyrosinaasientsyymin vika, jonka seurauksena tyrosiinin muuttuminen melaniiniksi estyy. Albiinoilla on maitomainen iho, erittäin vaaleat hiukset, eikä iiriksessä ole pigmenttiä. Heillä on lisääntynyt herkkyys auringonvalolle, mikä aiheuttaa niissä tulehduksellisia ihosairauksia.

Yksi yleisimmistä hiilihydraattiaineenvaihdunnan sairauksista on diabetes mellitus. Tämä sairaus liittyy hormonin insuliinin puutteeseen, mikä johtaa häiriöihin glykogeenin muodostumisessa ja veren glukoosipitoisuuden nousuun.

Useita patologisia merkkejä (hypertensio, ateroskleroosi, kihti jne.) eivät määrää yksi, vaan useat geenit (polymeroitumisilmiö). Nämä ovat sairauksia, joilla on perinnöllinen taipumus ja jotka ovat enemmän riippuvaisia ​​ympäristöolosuhteista: suotuisissa olosuhteissa tällaiset sairaudet eivät välttämättä ilmene.

Kromosomitaudit. Tämän tyyppinen perinnöllinen sairaus liittyy muutokseen kromosomien lukumäärässä tai rakenteessa. Kromosomipoikkeavuuksien esiintymistiheys vastasyntyneillä on 0,6-1%, ja 8-12 viikon vaiheessa niitä on noin 3%:lla alkioista. Spontaanien keskenmenon joukossa kromosomipoikkeavuuksien esiintymistiheys on noin 30%, ja alkuvaiheessa (enintään kaksi kuukautta) - 50% ja enemmän.

Ihmisillä on kuvattu kaiken tyyppisiä kromosomi- ja genomimutaatioita, mukaan lukien aneuploidia, joka voi olla kahta tyyppiä - monosomia ja polysomia. Monosomia on erityisen vakava.

Koko kehon monosomia on kuvattu X-kromosomille. Tämä on Shereshevsky-Turnerin oireyhtymä (44 + X), joka ilmenee naisilla, joille on ominaista patologisia muutoksia ruumiinrakenne (lyhyt kasvu, lyhyt kaula), lisääntymisjärjestelmän kehityksen häiriöt (useimpien naisten toissijaisten seksuaalisten ominaisuuksien puuttuminen), henkinen vamma. Tämän poikkeaman esiintymistiheys on 1:4000-5000.

Trisomisille naisille (44+XXX) on pääsääntöisesti tunnusomaista seksuaalisen, fyysisen ja henkisen kehityksen häiriöt, vaikka joillakin potilailla näitä merkkejä ei välttämättä esiinny. Tällaisten naisten hedelmällisyystapaukset tunnetaan. Oireyhtymän esiintymistiheys on 1:1000.

Klinefelterin oireyhtymää (44+XXY) sairastaville miehille on ominaista sukurauhasten kehitys ja toimintahäiriö, eunukoidinen vartalotyyppi (kapeampi kuin lantio, hartiat, vartalon karvat ja rasvakerrostuminen vartalolle naistyypin mukaan, kädet ja jalat pidentyneet verrattuna kehoon). Siksi korkeampi kasvu. Nämä merkit yhdistettynä johonkin henkiseen jälkeenjääneisyyteen ilmenevät suhteellisen normaalilla pojalla murrosiästä lähtien.

Klinefelterin oireyhtymää havaitaan polysomian yhteydessä ei vain X-kromosomissa (XXX XXXY, XXXXY), vaan myös Y-kromosomissa (XYY. XXYY. XXYYY). Oireyhtymän esiintymistiheys on 1:1000.

Autosomaalisista sairauksista eniten on tutkittu 21. kromosomin trisomiaa eli Downin oireyhtymää. Eri kirjoittajien mukaan Downin syndroomaa sairastavien lasten syntyvyys on 1:500-700 vastasyntynyttä, ja viime vuosikymmeninä trisomia-21 esiintymistiheys on lisääntynyt.

Tyypillisiä oireita Downin oireyhtymää sairastaville potilaille: pieni nenä, jossa on leveä litteä nenäselkä, vinot silmät, joissa on epikantus - yli ulottuva poimu yläluomella, epämuodostuneet pienet korvarenkaat, puoliavoin suu, lyhyt kasvu, henkinen jälkeenjääneisyys. Noin puolella potilaista on sydänsairaus ja suuria verisuonia.

Downin syndroomaa sairastavien lasten riskin ja äidin iän välillä on suora yhteys. On todettu, että 22-40 % tätä tautia sairastavista lapsista syntyy yli 40-vuotiaille äideille (2-3 % hedelmällisessä iässä olevista naisista).

Tässä tarkastellaan vain joitain esimerkkejä ihmisen geeneistä ja kromosomisairauksista, jotka kuitenkin antavat tietyn käsityksen sen geneettisen organisaation monimutkaisuudesta ja hauraudesta.

Tärkein keino ehkäistä perinnöllisiä sairauksia on niiden ehkäisy. Tätä tarkoitusta varten monissa maailman maissa, mukaan lukien Valko-Venäjä, on olemassa laitosverkosto, joka tarjoaa lääketieteellistä geneettistä neuvontaa väestölle. Ensinnäkin sen palveluita tulisi käyttää avioliittoon solmivien henkilöiden, joilla on geneettisesti heikommassa asemassa olevia sukulaisia.

Geenineuvonta on pakollista avioliitossa omaisille, yli 30-40-vuotiaille sekä tuotannossa työskenteleville haitallisissa työoloissa. Lääkärit ja geneetikot pystyvät määrittämään geneettisesti viallisten jälkeläisten syntymisriskin ja varmistamaan lapsen hallinnan sen kohdunsisäisen kehityksen aikana. On huomattava, että syntymättömän lapsen äidin tai isän tupakointi, alkoholin ja huumeiden käyttö lisää dramaattisesti todennäköisyyttä saada vauva, jolla on vakavia perinnöllisiä vaivoja.

Sairaan lapsen syntyessä joskus sen lääkitys, ruokavalio ja hormonihoito ovat mahdollisia. Poliomyeliitti voi toimia selkeänä esimerkkinä, joka vahvistaa lääketieteen mahdollisuudet taistelussa perinnöllisiä sairauksia vastaan. Tälle taudille on kuitenkin ominaista perinnöllinen taipumus suora syy tauti on virusinfektio. Massaimmunisaation suorittaminen taudin aiheuttajaa vastaan ​​mahdollisti sen, että kaikki lapset, jotka ovat perinnöllisesti alttiita sille, pelastettiin taudin vakavilta seurauksilta. Ruokavalio- ja hormonihoitoa on käytetty menestyksekkäästi fenyyliketonurian, diabetes mellituksen ja muiden sairauksien hoidossa.

Johdanto

Ihmisgenetiikka ja sellaiset perustieteenalat kuten anatomia, fysiologia ja biokemia muodostavat perustan nykyaikainen lääketiede. Genetiikan paikka biologisten tieteiden joukossa ja erityinen kiinnostus sitä kohtaan määräytyy sen perusteella, että se tutkii organismien perusominaisuuksia eli perinnöllisyyttä ja vaihtelevuutta.

Ihmisen perinnöllisyys ja vaihtelevuus ovat ihmisen genetiikan tutkimuksen kohteena sen organisaation kaikilla tasoilla: molekyyli-, solu-, organismi-, populaatio-. Ihmisgenetiikka on menestyksensä velkaa suurelta osin lääketieteelliselle genetiikalle, tieteelle, joka tutkii perinnöllisyyden roolia ihmisen patologiassa. Lääketieteellisen genetiikan soveltava ala on kliininen genetiikka, joka hyödyntää lääketieteellisen genetiikan, ihmisgenetiikan ja yleisgenetiikan saavutuksia ihmisissä ilmenevien kliinisten ongelmien ratkaisemisessa.

Genetiikka on yksi monimutkaisimmista tieteenaloista moderni luonnontiede. Ymmärtääkseni sitä syvällisesti tarkastelen työssäni genetiikan kehityksen päävaiheita, genetiikan tyyppejä, genetiikan saavutuksia modernissa lääketieteessä jne.

1. Genetiikan kehityksen historia

Genetiikka on tiede, joka tutkii perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden lakeja sekä niitä tuottavia biologisia mekanismeja.

Ensimmäisen tieteellisen askeleen perinnöllisyyden tutkimuksessa teki itävaltalainen munkki Gregor Mendel, joka julkaisi vuonna 1866 artikkelin "Kasvihybridejä koskevat kokeet", joka loi perustan nykyaikaiselle geneettiselle tutkimukselle.

Ennen Mendelin löytöjä niin sanotun fuusioidun perinnöllisyyden teoria tunnustettiin. Tämän teorian ydin oli, että hedelmöityksen aikana miehen ja naisen "alku" sekoitettiin "kuin maalit vesilasissa", mikä synnytti uuden organismin. Mendel osoitti, että perinnölliset taipumukset eivät sekoitu, vaan ne välittyvät vanhemmilta jälkeläisille erillisten (eristettyjen) yksiköiden muodossa. Nämä yksiköt, joita edustavat yksilöt pareilla (alleeleilla), pysyvät erillisinä ja siirtyvät seuraaville sukupolville uros- ja naarassukusoluissa, joista jokainen sisältää yhden yksikön jokaisesta parista. Vuonna 1909 tanskalainen kasvitieteilijä-kasvattaja W. Johansen kutsui niitä "geeneiksi", ja vuonna 1912 amerikkalainen geneetikko T. G. Morgan osoitti, että ne sijaitsevat kromosomeissa.

Geneetikkojen virallinen syntymäaika on 1900. Sitten julkaistiin G. de Vriesin, K. Corrensin ja K. Chermakin tiedot, jotka löysivät uudelleen G. Mendelin määrittämät piirteiden periytymismallit. 1900-luvun ensimmäiset vuosikymmenet olivat hedelmällisiä genetiikan päämääräysten ja -suuntausten kehittämisessä. Mutaatioiden, populaatioiden ja puhtaiden organismien linjojen käsite muotoiltiin, kromosomiteoria perinnöllisyys, homologisten sarjan laki löydettiin, saatiin tietoa perinnöllisten muutosten esiintymisestä röntgensäteiden vaikutuksesta ja aloitettiin organismien populaatioiden genetiikan perusteiden kehittäminen.

Vuonna 1953 kansainvälisessä kilpailussa tieteellinen lehti Biologien James Watsonin ja Francis Crickin artikkeli julkaistiin deoksiribonukleiinihapon - DNA:n - rakenteesta.

DNA:n rakenne osoittautui täysin epätavalliseksi: sen molekyylit ovat molekyylimittakaavassa valtavan pituisia ja koostuvat kahdesta säikeestä, jotka on kudottu yhteen kaksoiskierteeksi. Jokaista lankaa voidaan verrata pitkään helminauhaan. Proteiineissa "helmet" ovat kahdenkymmenen eri tyyppisiä aminohappoja. DNA:ssa on vain neljä tyyppiä "helmiä", ja niitä kutsutaan nukleotideiksi. DNA-kaksoiskierteen kahden juosteen "helmet" ovat yhteydessä toisiinsa ja vastaavat tiukasti toisiaan. DNA:ssa tymiini on adeniininukleotidia vastapäätä ja guaniini vastapäätä sytosiinia. Tällä kaksoiskierteen rakenteella jokainen ketju sisältää tietoa toisen rakenteesta. Kun tiedät yhden ketjun rakenteen, voit aina palauttaa toisen.

Saadaan kaksi kaksoiskierrettä - tarkat kopiot edeltäjästään. Tämä ominaisuus toistaa itseään tarkasti on avain elämään maan päällä.

2. Genetiikka ja lääketiede

2.1 Tutkimusmenetelmät

Genetiikassa pääasiallinen tutkimusmenetelmä on geneettinen analyysi, jota tehdään kaikilla elämisen organisoinnin tasoilla (molekyylistä populaatioon). Tutkimuksen tarkoituksesta riippuen se "muunnetaan" yksityisiksi menetelmiksi - hybridologinen, populaatio, mutaatio, rekombinaatio, sytogeneettinen jne.

Hybridologinen menetelmä mahdollistaa organismin yksittäisten piirteiden ja ominaisuuksien periytymismallien määrittämisen suorittamalla sarja suoria tai takaisinristeyksiä useiden sukupolvien aikana. Ominaisuuksien ja ominaisuuksien periytymismallit ihmisillä määritetään genealogisella menetelmällä (sukutaulujen analyysi). Ominaisuuden periytymislait populaatioissa määritetään populaatiomenetelmällä eli populaatioanalyysillä.

Sytogeneettistä menetelmää, jossa yhdistyvät sytologisen ja geneettisen analyysin periaatteet, käytetään yksittäisten solujen ja organismien sukupolvien materiaalin peräkkäismallien ja perinnöllisyyden kantajien "anatomian" tutkimiseen.

Fenogeneettinen analyysi mahdollistaa geenin toiminnan ja geenien ilmentymisen tutkimisen yksilöllinen kehitys organismi. Tätä varten he käyttävät tekniikoita, kuten geneettisesti erilaisten kudosten, soluytimien tai yksittäisten geenien siirtämistä solusta toiseen, sekä kimeerien tutkimusta - kokeellisesti saatuja monisoluisia organismeja, jotka koostuvat geneettisesti erilaisista soluista, jotka alun perin kuuluivat eri yksilöille.

Mutaatio- ja rekombinaatioanalyysillä tutkitaan geneettisen materiaalin hienoorganisaatiota ja toimintaa, erilaisten DNA:n rakennetta, niiden muutoksia, toimintamekanismeja ja geenien vaihtoa risteytyksen aikana. Molekyyligeneettisen analyysin menetelmää kehitetään intensiivisesti.

2.2 Lääketieteellinen kiinnostus

Genetiikan kehittyessä mahdollinen sovellus sen menetelmät aiemmin parantumattomien sairauksien, patologioiden jne. tutkimuksessa. Se alkoi herättää huomattavaa kiinnostusta lääketieteen alalla työskentelevien tiedemiesten keskuudessa. Tunnetaan useita tuhansia geneettisiä sairauksia, jotka ovat lähes 100 % riippuvaisia ​​yksilön genotyypistä. Kaikkein kauheimpia niistä ovat: haiman happofibroosi, fenyyliketonuria, galaktosemia, useita muotoja kretinismi, hemoglobinopatiat sekä Downin, Turnerin ja Klinefelterin oireyhtymät. Lisäksi on sairauksia, jotka riippuvat sekä genotyypistä että ympäristöstä: iskeeminen sairaus, diabetes mellitus, nivelreumataudit, mahahaava vatsa ja pohjukaissuoli, monia onkologiset sairaudet, skitsofrenia ja muut mielisairaudet.

Historiallisesti lääketieteen kiinnostus genetiikkaa kohtaan muodostui alun perin perinnöllisten patologisten (sairauden) ominaisuuksien havaintojen yhteydessä. Englantilainen biologi F. Galton valitsi 1800-luvun jälkipuoliskolla "ihmisen perinnöllisyyden" itsenäiseksi tutkimusaiheeksi. Hän ehdotti myös numeroa erityisiä menetelmiä geneettinen analyysi: genealoginen, kaksois-, tilastollinen. Normaalien ja patologisten piirteiden periytymismallien tutkiminen on edelleen johtavassa asemassa ihmisen genetiikassa.

2.3 Ihmisgenetiikka

Ihmisgenetiikka on erityinen genetiikan haara, joka tutkii ominaisuuksien periytymisen piirteitä ihmisissä, perinnölliset sairaudet(lääketieteellinen genetiikka), ihmispopulaatioiden geneettinen rakenne. Ihmisgenetiikan osa-alueista voimakkaimmin kehittyvät sytogenetiikka, biokemiallinen genetiikka, immunogenetiikka ja korkeakoulugenetiikka. hermostunut toiminta, fysiologinen genetiikka.

Ihmisgenetiikka on teoreettinen perusta nykyaikainen lääketiede ja moderni terveydenhuolto. Se on jaettu antropogenetiikkaan, joka tutkii normaalien ominaisuuksien perinnöllisyyttä ja vaihtelua. ihmiskehon, demografinen genetiikka (populaatiogenetiikka), ekologinen genetiikka (oppi geneettisiä näkökohtia ihmisen ja ympäristön välinen suhde) ja lääketieteellinen genetiikka, joka tutkii perinnöllisiä patologioita (taudit, puutteet, epämuodostumat jne.).

Ihmisgenetiikan tärkein osa-alue on lääketieteellinen genetiikka. Lääketieteellinen genetiikka auttaa ymmärtämään biologisten ja ympäristötekijöiden vuorovaikutusta ihmisen patologiassa. Joskus sitä ei pidetä ihmisen genetiikan osana, vaan itsenäisenä yleisgenetiikan alueena.

2.4 Lääketieteellinen genetiikka

Lääketieteellinen genetiikka tutkii perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden ilmiöitä eri ihmispopulaatioissa, normaalien (fyysisten, luovien, älyllisten kykyjen) ja patologisten oireiden ilmentymisen ja kehityksen piirteitä, sairauksien riippuvuutta geneettisestä ennaltamääräyksestä ja ympäristöolosuhteista, mukaan lukien sosiaaliset olosuhteet. elämää. Se myös kehittää järjestelmiä perinnöllisten sairauksien diagnosointiin, hoitoon, ennaltaehkäisyyn ja kuntoutukseen sekä heidän perheidensä lääkärintarkastukseen, tutkii perinnöllisen alttiuden roolia ja mekanismeja ihmisten sairauksiin.

Lääketieteellisen genetiikan muodostuminen alkoi 1930-luvulla. XX vuosisadalla, jolloin alkoi ilmestyä tosiasioita, jotka vahvistavat, että ominaisuuksien periytyminen ihmisissä noudattaa samoja malleja kuin muissa elävissä organismeissa.

Lääketieteellisen genetiikan tehtävänä on tunnistaa, tutkia, ehkäistä ja hoitaa perinnöllisiä sairauksia sekä kehittää tapoja ehkäistä ympäristötekijöiden vaikutusta ihmisen perinnöllisyyteen.

Lääketieteellisen genetiikan pääosa on kliininen genetiikka, joka tutkii perinnöllisten sairauksien etiologiaa ja patogeneesiä, vaihtelua kliiniset ilmentymät ja perinnöllisen patologian ja sairauksien kulku, joille on ominaista perinnöllinen taipumus vaikutuksesta riippuen geneettisiä tekijöitä ja ympäristötekijät sekä kehittää menetelmiä näiden sairauksien diagnosointiin, hoitoon ja ehkäisyyn. Kliiniseen genetiikkaan kuuluvat neurogenetiikka, dermatogenetiikka (perinnöllisten ihosairauksien tutkiminen - genodermatoosit), oftalmogenetiikka, farmakogenetiikka (kehon perinnöllisten reaktioiden tutkiminen lääkkeet). Lääketieteellinen genetiikka liittyy kaikkiin modernin osiin kliininen lääke ja muut lääketieteen ja terveydenhuollon alat, mukaan lukien biokemia, fysiologia, morfologia, yleinen patologia, immunologia.

11.1. Ihmisgenetiikan menetelmät

Perinteiset geneettiset menetelmät - tiukasti kontrolloiduista, suunnatuista risteyyksistä saatujen jälkeläisten tutkimus, mutaatioiden saaminen altistumalla mutageenisille tekijöille - eivät sovellu ihmisen genetiikkaan. Lisäksi ihmisen perinnöllisyyden ja vaihtelevuuden tutkimuksessa on tiettyjä vaikeuksia, jotka johtuvat jälkeläisten pienestä määrästä perheissä, sukupolvenvaihdoksesta 25-30 vuoden kuluttua, suuri numero(23 naisille ja 24 miehille)

geenien kytkentäryhmiä. Ihmisgenetiikassa on kuitenkin kehitetty ja menestyksekkäästi käytetty ainutlaatuisia tutkimusmenetelmiä, jotka yhdessä antavat tyydyttävän tuloksen.

11.1.1. sukututkimusmenetelmä

Sukututkimusmenetelmä koostuu sukutaulujen analyysistä, ja sen avulla voit määrittää piirteen periytymistyypin (dominoiva, resessiivinen, autosomaalinen tai sukupuolisidonnainen) sekä sen monogeenisyyden tai polygeenisyyden. Saatujen tietojen perusteella ennustetaan tutkitun ominaisuuden ilmenemisen todennäköisyys jälkeläisissä, millä on suuri merkitys perinnöllisten sairauksien ehkäisyssä.

Riisi. 11.1. Sukutaulusopimukset

Autosomaalisella perinnöllä ominaisuudelle on ominaista yhtä suuri ilmentymistodennäköisyys molemmilla sukupuolilla. Tee ero autosomaalisen dominantin ja autosomaalisen resessiivisen periytymisen välillä.

Autosomaalisessa dominantissa perinnössä hallitseva alleeli toteutuu ominaisuudessa sekä homotsygoottisessa että heterotsygoottisessa tilassa. Jos ainakin yhdellä vanhemmalla on hallitseva piirre, jälkimmäinen ilmenee eri todennäköisyydellä kaikissa myöhemmissä sukupolvissa (kuva 11.2). Dominanteille mutaatioille on kuitenkin ominaista alhainen penetranssi. Joissakin tapauksissa tämä aiheuttaa tiettyjä vaikeuksia perinnön tyypin määrittämisessä.

Autosomaalisessa resessiivisessä perinnössä resessiivinen alleeli toteutuu ominaisuudessa homotsygoottisessa tilassa. Lasten resessiiviset sairaudet ovat yleisempiä avioliitoissa fenotyyppisesti normaalien heterotsygoottisten vanhempien välillä. Heterotsygoottisilla vanhemmilla (Aa x Aa) todennäköisyys saada sairaita lapsia (aa) on 25 %, sama prosenttiosuus (25 %) on terveitä (AA), loput 50 % (Aa) ovat myös terveitä, mutta ovat resessiivisen alleelin heterotsygoottisia kantajia.

X-kromosomiin liittyvä perintö voi olla hallitsevaa ja resessiivistä (useammin resessiivistä). Harkitse X-kytkettyä resessiivistä periytymistä käyttämällä esimerkkiä ihmisen sairauksista, kuten hemofilia (veren hyytymishäiriö). Maailmankuulu esimerkki: Kuningatar Victoria, hemofilian kantaja, oli heterotsygootti ja välitti mutanttigeenin pojalleen Leopoldille ja kahdelle tyttärelleen. Tämä tauti levisi useisiin kuninkaallisiin taloihin Euroopassa ja tuli Venäjälle (kuva 11.5).

11.1.2. populaatiomenetelmä

Populaatiogenetiikan menetelmiä käytetään laajalti ihmistutkimuksessa. Perheensisäinen sairastuvuusanalyysi on erottamaton perinnöllisen patologian tutkimuksesta sekä yksittäisissä maissa että suhteellisen eristyneissä väestöryhmissä. Populaatioiden geneettisen tutkimuksen kohteena on geenien ja genotyyppien esiintymistiheys populaatioissa. Tämä antaa tietoa ihmispopulaatioiden heterotsygoottisuuden ja polymorfismin asteesta, paljastaa erot alleelifrekvensseissä eri populaatioiden välillä.

Hardy-Weinbergin lain uskotaan osoittavan, että perinnöllisyys sellaisenaan ei muuta alleelien esiintymistiheyttä populaatiossa. Tämä laki soveltuu hyvin suurten populaatioiden analysointiin, joissa on vapaa ylitys. Yhden geenin alleelitaajuuksien summa Hardy-Weinbergin kaavan p + q = 1 mukaan populaation geenipoolissa on vakioarvo. Tietyn geenin alleeligenotyyppitaajuuksien summa p2 + 2pq + q2= 1 on myös vakioarvo. Täydellisellä dominanssilla, kun on selvitetty resessiivisten homotsygoottien lukumäärä tietyssä populaatiossa (q on homotsygoottisten yksilöiden lukumäärä resessiiviselle geenille, jonka genotyyppi on aa), riittää, että otetaan neliöjuuri saadusta arvosta, ja löydämme resessiivisen alleelin taajuus a. Dominoivan alleelin A taajuus on p = 1 - q. Kun näin on laskettu alleelien a ja A esiintymistiheydet, on mahdollista määrittää vastaavien genotyyppien esiintymistiheydet populaatiossa (p = AA; 2p# = Aa). Esimerkiksi useiden tutkijoiden mukaan albinismin esiintymistiheys (peritty autosomaalisena resessiivisenä ominaisuutena) on 1:20 0 * 00 (e). Näin ollen alleelitaajuus a geenipoolissa on q = V1/20 OOO = /141 ja sitten alleelitaajuus A on p = 1 - p = 1 - Vi4i = 140/i4l. Tässä tapauksessa albinismigeenin heterotsygoottisten kantajien esiintymistiheys (2 pq) on 2(140/141) (V141) = V70 eli 1,4 %.

Yksittäisten perinnöllisten ominaisuuksien (geenien) jakautumisen tilastollinen analyysi eri maiden ihmispopulaatioissa mahdollistaa tiettyjen genotyyppien adaptiivisen arvon määrittämisen. Kun mutaatiot ovat syntyneet, ne voivat siirtyä jälkeläisille useiden sukupolvien ajan. Tämä johtaa ihmispopulaatioiden polymorfismiin (geneettiseen heterogeenisyyteen). Maan väestöstä on lähes mahdotonta (lukuun ottamatta identtisiä kaksosia) löytää geneettisesti identtisiä ihmisiä. Heterotsygoottisessa tilassa populaatiot sisältävät huomattavan määrän resessiivisiä alleeleja (geneettinen kuormitus), jotka määräävät erilaisten perinnöllisten sairauksien kehittymisen. Niiden esiintymistiheys riippuu resessiivisen geenin pitoisuudesta populaatiossa ja lisääntyy merkittävästi läheisten avioliittojen solmimisen myötä.

11.1.3. kaksoismenetelmä

Tätä menetelmää käytetään ihmisen genetiikassa tutkittujen ominaisuuksien perinnöllisen ehdollisuuden asteen määrittämiseen. Kaksoset voivat olla identtisiä (ne muodostuvat tsygootin pilkkomisen alkuvaiheessa, kun täysimittaiset organismit kehittyvät kahdesta tai harvemmin suuremmasta määrästä blastomeereja). Identtiset kaksoset ovat geneettisesti identtisiä. Kun kaksi tai harvemmin useampi munasolu kypsyy ja ne hedelmöitetään eri siittiöillä, kehittyvät kaksoset. Kaksoset eivät ole samankaltaisia ​​toistensa kanssa kuin eri aikoina syntyneet veljet ja sisaret. Kaksosten esiintymistiheys ihmisillä on noin 1 % (*/s identtinen, /s veljellinen); suurin osa kaksosista on kaksosia.

Koska identtisten kaksosten perinnöllinen materiaali on sama, niissä syntyvät erot riippuvat ympäristön vaikutuksesta geenien ilmentymiseen. Samankaltaisuuden tiheyden vertailu identtisten ja veljesten kaksosten parien useiden ominaisuuksien osalta antaa meille mahdollisuuden arvioida perinnöllisten ja ympäristötekijöiden merkitystä ihmisen fenotyypin kehityksessä.

11.1.4. Sytogeneettinen menetelmä

Sytogeneettistä menetelmää käytetään ihmisen normaalin karyotyypin tutkimiseen sekä genomi- ja kromosomimutaatioihin liittyvien perinnöllisten sairauksien diagnosoinnissa. 140

Lisäksi tätä menetelmää käytetään erilaisten kemikaalien, torjunta-aineiden, hyönteismyrkkyjen, lääkkeiden jne. mutageenisen vaikutuksen tutkimuksessa.

Solunjakautumisen aikana metafaasivaiheessa kromosomeilla on selkeämpi rakenne ja ne ovat tutkittavissa. Ihmisen diploidisarja (katso kuva 9.2) koostuu 46 kromosomista: 22 parista autosomeja ja yhdestä sukupuolikromosomiparista (XX - naisilla, XY - miehillä). Yleensä tutkitaan ihmisen perifeerisen veren leukosyytit, jotka asetetaan erityiseen ravintoalustaan, jossa ne jakautuvat. Sitten valmistetaan valmisteet ja analysoidaan kromosomien lukumäärä ja rakenne. Erikoisvärjäysmenetelmien kehittäminen on yksinkertaistanut suuresti ihmisen kaikkien kromosomien tunnistamista, ja yhdessä genealogisen menetelmän ja solu- ja geenitekniikan menetelmien kanssa se on mahdollistanut geenien korreloinnin tiettyjen kromosomien alueiden kanssa. Näiden menetelmien monimutkainen soveltaminen on ihmisen kromosomien kartoituksen taustalla.

Sytologinen valvonta on välttämätöntä aneuploidiaan ja kromosomimutaatioihin liittyvien kromosomisairauksien diagnosoimiseksi. Yleisimmät ovat Downin tauti (trisomia 21. kromosomissa), Klinefelterin oireyhtymä (47 XXY), Shershevsky-Turnerin oireyhtymä (45 XO) jne. Yhden homologisen kromosomin osan katoaminen 21. parissa johtaa verisairaus - krooninen myelooinen leukemia.

Somaattisten solujen interfaasisten ytimien sytologiset tutkimukset voivat paljastaa ns. Barr-kappaleen eli sukupuolikromatiinin (kuva 11.6). Kävi ilmi, että sukupuolikromatiinia on normaalisti naisilla ja puuttuu miehillä. Se on seurausta naisten toisen kahdesta X-kromosomista heterokromatisoitumisesta (ks. kohta 9.6). Kun tiedät tämän ominaisuuden, voit tunnistaa sukupuolen

ja havaita epänormaali määrä X-kromosomeja.

11.1.5. Biokemiallinen menetelmä

Perinnöllisiin sairauksiin, jotka johtuvat geenimutaatioista, jotka muuttavat proteiinisynteesin rakennetta tai nopeutta, liittyy yleensä hiilihydraattien, proteiinien, lipidien ja muun tyyppisten aineenvaihdunnan häiriöitä. Perinnölliset aineenvaihduntahäiriöt voidaan diagnosoida määrittämällä muuttuneen proteiinin rakenne tai määrä, tunnistamalla vialliset entsyymit tai havaitsemalla aineenvaihdunnan välituotteet solunulkoisista kehon nesteistä (veri, virtsa, hiki jne.). Esimerkiksi mutatoituneiden hemoglobiiniproteiiniketjujen aminohapposekvenssien analyysi teki mahdolliseksi tunnistaa useita perinnöllisiä vikoja, jotka ovat useiden sairauksien - hemoglobinoosien - taustalla. Joten ihmisten sirppisoluanemiassa mutaation aiheuttama epänormaali hemoglobiini eroaa normaalista korvaamalla vain yhden aminohapon (glutamiinihappo valiinilla).

Terveydenhuollossa on mutanttigeenien homotsygoottisten kantajien tunnistamisen lisäksi menetelmiä tiettyjen resessiivisten geenien heterotsygoottisten kantajien havaitsemiseen, mikä on erityisen tärkeää lääketieteellisessä geneettisessä neuvonnassa. Joten fenotyyppisesti normaaleissa fenyyliketonurian heterotsygooteissa (resessiivinen mutanttigeeni; homotsygooteissa aminohapon fenyylialaniinin aineenvaihdunta on häiriintynyt, mikä johtaa henkiseen jälkeenjääneisyyteen), fenyylialaniinin ottamisen jälkeen havaitaan sen lisääntynyt pitoisuus veressä. Hemofiliassa mutanttigeenin heterotsygoottinen kantaminen voidaan todeta määrittämällä mutaation seurauksena muuttuneen entsyymin aktiivisuus.

11.2. Lääketieteellinen geneettinen neuvonta

Lääketieteellisen geneettisen neuvonnan päätehtävänä on ennustaa lasten todennäköisyyttä tietystä perinnöllisestä poikkeavuudesta. Yksityiskohtainen tutustuminen ihmisten sukuluetteloihin, erilaisten tutkimusmenetelmien käyttö antavat geneetikille mahdollisuuden arvioida sairaiden jälkeläisten syntymisriskin astetta. Lääkärin geneettisissä konsultaatioissa annetut suositukset tietyn avioliiton solmimisen, lasten saamisen ja raskauden keskeyttämisen kohtuullisuudesta tähtäävät siihen, että konsultoitavat voivat ottaa ne huomioon ja tehdä vapaaehtoisesti asianmukaisen päätöksen.

Lääkärit eivät suosittele avioliittoja lähisukulaisten ja perinnöllisten sairauksien kantajien välillä. Puolisot kääntyvät yleensä lääketieteellisiin geneettisiin konsultaatioihin lastensa syntymän jälkeen, joilla on erilaisia ​​​​poikkeavuuksia, ja pyrkivät selvittämään perinnöllisten vikojen mahdollisuutta tulevissa lapsissa. Joissakin tapauksissa on mahdollista ennustaa toisen terveen lapsen saamisen todennäköisyys.

Joissakin tapauksissa lääketieteellinen geneettinen neuvonta voi paljastaa tällaisten perinnöllisten sairauksien esiintymisen, joiden kehittyminen riippuu suurelta osin ympäristön haitallisista vaikutuksista. Silloin ennaltaehkäisevien toimenpiteiden oikea-aikainen täytäntöönpano voi estää niiden fenotyyppisen kehityksen. Joten, jos geneettinen taipumus liikalihavuuteen, tasapainoinen ruokavalio, työ- ja lepoaikataulu estävät tai vähentävät merkittävästi tällaisen patologian esiintymistä.

Lääkäreillä on käytössään koko edellä käsiteltyjen ihmisen genetiikan menetelmien arsenaali ja joukko muita menetelmiä, joiden avulla voidaan paitsi ymmärtää paremmin perinnöllisten sairauksien luonnetta, niiden perinnöllisyyttä, myös ennustaa riskin astetta. sairaiden jälkeläisten syntymästä sekä diagnosoida ja hoitaa potilaita nopeasti. Fenyyliketonurian varhainen havaitseminen ja fenyylialaniinirajoitteisen ruokavalion noudattaminen ehkäisee keskushermoston vaurioitumista ja taudin vakavimpia oireita.

sukututkimusmenetelmä Se koostuu Mendelin perintölakeihin perustuvien sukutaulujen tutkimisesta ja auttaa määrittämään piirteen periytymisen luonteen (dominoiva tai resessiivinen). Näin määritetään henkilön yksilöllisten ominaisuuksien periytyvyys: kasvonpiirteet, pituus, veriryhmä, henkinen ja henkinen rakenne sekä jotkut sairaudet. Esimerkiksi tutkiessaan kuninkaallisen Habsburgien dynastian sukututkimusta useiden sukupolvien ajan esiin työntyvä alahuuli ja koukussa nenä. Tämä menetelmä paljasti läheisten avioliittojen haitalliset vaikutukset, jotka ovat erityisen ilmeisiä homotsygoottisina saman epäsuotuisan resessiivisen alleelin suhteen. Perinnöllisissä avioliitoissa todennäköisyys saada lapsia, joilla on perinnöllisiä sairauksia ja varhainen lapsikuolleisuus, on kymmeniä ja jopa satoja kertoja keskimääräistä suurempi.

Kokoanut A.A. Medvedev

kaksoismenetelmä on tutkia identtisten kaksosten välisiä eroja. Tämä menetelmä on luonnon itsensä tarjoama. Se auttaa tunnistamaan ympäristöolosuhteiden vaikutuksen fenotyyppiin, jolla on samat genotyypit. Samoissa olosuhteissa kasvavilla identtisillä kaksosilla on silmiinpistävää samankaltaisuutta paitsi morfologisissa ominaisuuksissa, myös henkisissä ja älyllisissä ominaisuuksissa. Kaksoismenetelmällä paljastettiin perinnöllisyyden rooli useissa sairauksissa.

populaatiomenetelmä. Populaatiogenetiikka tutkii geneettisiä eroja yksittäisiä ryhmiä ihmiset (populaatiot), tutkii geenien maantieteellisen jakautumisen malleja.

Sytogeneettinen menetelmä perustuu vaihtelevuuden ja perinnöllisyyden tutkimukseen solujen ja subsellulaaristen rakenteiden tasolla. Yhteys on löydetty useille vakaville sairauksille, joihin liittyy kromosomipoikkeavuuksia. Kromosomihäiriöitä esiintyy 7:llä tuhannesta vastasyntyneestä, ja ne johtavat myös alkion kuolemaan (keskenmenoon) raskauden ensimmäisellä kolmanneksella puolessa tapauksista. Jos kromosomihäiriöistä kärsivä lapsi syntyy elävänä, hän kärsii yleensä vakavista vaivoista, jää jälkeen henkisessä ja fyysisessä kehityksessä.

Biokemiallinen menetelmä avulla voit tunnistaa monia perinnöllisiä ihmisen sairauksia, jotka liittyvät aineenvaihduntahäiriöihin. Hiilihydraattien, aminohappojen, lipidien ja muuntyyppisten aineenvaihdunnan poikkeavuuksia tunnetaan. Joten esimerkiksi diabetes mellitus johtuu haiman normaalin toiminnan rikkomisesta - se ei vapauta tarvittavaa määrää insuliinihormonia vereen, mikä johtaa verensokerin nousuun. Tämä häiriö ei johdu yhdestä ainoasta vakavasta geneettisen tiedon virheestä, vaan joukosta pieniä virheitä, jotka yhdessä johtavat sairauteen tai altistavat sille.

Johtopäätös

Mendelin lait pätevät ihmisiin. Ihmisgenetiikkaa tutkittaessa ilmenee kuitenkin tiettyjä vaikeuksia, jotka johtuvat:

– mahdottomuus käyttää pääasiallista geneettistä kontrolliristeytysmenetelmää; - harvinainen sukupolvenvaihdos; - pienet jälkeläiset - suuri määrä kromosomeja; - myöhäinen murrosikä.

Toisaalta ihmisen rakennetta ja fysiologiaa on tutkittu paljon kattavammin kuin kasveilla ja eläimillä; monia perinnöllisiä sairauksia on tutkittu.

28. Vaihtuvuus. Vaihtuvuuden tyypit. modifikaatiovaihtelu.

Vaihtuvuuden tyypit.

Elävien universaali ominaisuus eliöt erojen hankkimista sekä muiden lajien että oman lajin yksilöistä kutsutaan vaihteluksi. Tietenkin identtiset kaksoset ovat hyvin samankaltaisia, mutta aina on ainakin yksi myyrä, joka erottaa heidät. Ja jos esimerkiksi toinen kaksosista rakastaa kehonrakennusta ja toinen shakista, erot heidän fenotyypinsa ovat erittäin selkeitä.

Vaihtuvuutta on kahta tyyppiä: modifikaatio (fenotyyppinen) ja perinnöllinen (genotyyppinen).

modifikaatiovaihtelu.

Kaikki elävän organismin merkit määräytyvät muodostavien geenien yhdistelmästä genotyyppi tämä organismi.

Ulkoinen ympäristö vaikuttaa kuitenkin jatkuvasti geeneihin, ja geenien toiminnan ilmentymisaste voi olla erilainen.

Jos vegetatiivisella lisäämisellä saadaan useita pensaita, esimerkiksi karviaisia ​​yhdestä, ”vanhempi”-pensaasta, niin uusien pensaiden genotyypit ovat täsmälleen samat.

Niiden fenotyypit ovat kuitenkin välttämättä erilaisia. Nämä erot lehtien lukumäärässä ja koossa, varsien pituudessa jne. johtuvat vaihtelevasta altistumisesta ympäristötekijöille: kosteudelle, valolle, maaperän laadulle.

Sellaisia ​​muutoksia organismin ominaisuuksissa, jotka eivät vaikuta sen geeneihin ja joita ei voida siirtää seuraaville sukupolville, kutsutaan modifiaatioksi, ja tällaista vaihtelua kutsutaan modifiaatioksi. Useimmiten kvantitatiivisia ominaisuuksia muutetaan - pituus, paino, hedelmällisyys jne.

Klassinen esimerkki modifikaatiovaihteluista on lehtien muodon vaihtelu kasvit nuolenpää juurtuu veden alle. Yhdessä yksittäisessä nuolenpäässä on kolmenlaisia ​​lehtiä (kuva 65) riippuen siitä, missä lehti kehittyy: veden alla, pinnalla tai ilmassa. Nämä lehtien muodon erot määräytyvät niiden valaistuksen asteen mukaan, ja jokaisen lehden solujen geenisarja on sama. Organismin erilaisille merkeille ja ominaisuuksille on ominaista suurempi tai pienempi riippuvuus ympäristöolosuhteista. Esimerkiksi ihmisellä iiriksen värin ja veriryhmän määräävät vain vastaavat geenit, eivätkä elinolosuhteet voi vaikuttaa näihin merkkeihin. Mutta pituus, paino, fyysinen kestävyys riippuvat suuresti ulkoisista olosuhteista, esimerkiksi laadusta ravitsemus , fyysinen aktiivisuus jne. Minkä tahansa ominaisuuden modifikaatiovaihtelurajoja kutsutaan reaktionormiksi. Reaktionopeus määräytyy geneettisesti ja periytyy.

Ominaisuuden vaihtelevuus on joskus hyvin suuri, mutta se ei voi ylittää reaktionormin rajoja. Joissakin ominaisuuksissa reaktionopeus on erittäin laaja (esimerkiksi lampaiden villan leikkaaminen, lehmien maitotuotot), kun taas toisille piirteille on ominaista kapea reaktionopeus (kanin karvan väri).

Yllä olevasta seuraa erittäin tärkeä johtopäätös. Itse ominaisuus ei periydy, vaan kyky ilmentää tämä piirre tietyissä olosuhteissa, toisin sanoen kehon reaktio ulkoisiin olosuhteisiin periytyy.

Joten voimme luetella seuraavat modifikaatiovaihteluiden pääominaisuudet:

Muutosmuutoksia ei siirretä jälkeläisille; - modifikaatiomuutoksia esiintyy monissa lajin yksilöissä ja ne riippuvat ympäristön vaikutuksista; - modifikaatiomuutokset ovat mahdollisia vain reaktionormin rajoissa, eli ne määräytyvät lopulta genotyypin mukaan.

perinnöllinen vaihtelu.

Perinnöllinen vaihtelevuus johtuu geneettisen materiaalin muutoksista ja on perusta elävien organismien monimuotoisuudelle sekä pääsyy evoluutioprosessi, koska se toimittaa materiaalia luonnonvalintaan.

Perinnöllinen vaihtelevuus ilmenee kahdessa muodossa - kombinatiivisessa ja mutaatiossa.

Kombinatiivisen vaihtelevuuden perusta on seksuaalinen prosessi, joka johtaa valtavaan joukkoon erilaisia ​​genotyyppejä.

Jokainen ihmissolu sisältää 23 äidin ja 23 isän solua kromosomit . Sukusolujen muodostumisen aikana kuhunkin niistä putoaa vain 23 kromosomia, ja kuinka monta niistä tulee isältä ja kuinka monta äidiltä _ sattumanvaraista.Tämä on ensimmäinen kombinatiivisen vaihtelun lähde.

Toinen syy on ylittäminen.

Sen lisäksi, että jokainen solumme kantaa isovanhempien kromosomeja, tietty osa näistä kromosomeista sai risteytyksen seurauksena osan geeneistään homologisista kromosomeista, jotka aiemmin kuuluivat toiseen esivanhempien linjaan. Tällaisia ​​kromosomeja kutsutaan rekombinanteiksi. Osallistuessaan uuden sukupolven organismin muodostumiseen ne johtavat odottamattomiin piirteiden yhdistelmiin, joita ei isän eikä äidin organismilla ollut.

Lopuksi kolmas syy kombinatiiviseen vaihteluun on tiettyjen sukusolujen kohtaamisten satunnaisuus hedelmöitysprosessissa.

Kaikki kolme kombinatiivisen vaihtelevuuden taustalla olevaa prosessia toimivat toisistaan ​​riippumatta luoden valtavan valikoiman kaikkia mahdollisia genotyyppejä.

Muutosten esiintyminen perinnöllisissä aineissa, eli molekyyleissä DNA , kutsutaan mutaatiovaihteluksi. Lisäksi muutoksia voi tapahtua sekä yksittäisissä molekyyleissä (kromosomeissa) että näiden molekyylien lukumäärässä. Mutaatiot tapahtuvat ulkoisen ja sisäisen ympäristön eri tekijöiden vaikutuksesta.

Termiä "mutaatio" ehdotti ensimmäisen kerran vuonna 1901 hollantilainen tiedemies G. de Vries, joka kuvasi spontaaneja mutaatioita kasveissa. Mutaatiot ovat harvinaisia, mutta johtavat äkillisiin ominaisuuksien hyppyihin, jotka siirtyvät sukupolvelta toiselle.