Formovanie lekárskej genetiky sa začalo v tridsiatych rokoch minulého storočia. storočia, keď sa začali objavovať fakty potvrdzujúce, že dedičnosť vlastností u ľudí sa riadi rovnakými vzormi ako v iných živých organizmoch.

Úlohou lekárskej genetiky je identifikovať, študovať, predchádzať a liečiť dedičné choroby, ako aj vyvíjať spôsoby, ako predchádzať škodlivým vplyvom environmentálnych faktorov na ľudskú dedičnosť.

Metódy štúdia ľudskej dedičnosti. Pri štúdiu dedičnosti a variability osoby sa používajú tieto metódy: genealogická, dvojčatá, cytogenetická, biochemická, dermatoglyfická, hybridizácia somatické bunky, modelovanie atď.

Genealogická metóda vám umožňuje zistiť rodinné väzby a sledovať dedičnosť normálnych alebo patologických vlastností medzi príbuznými a vzdialení príbuzní v tejto rodine na základe vypracovania rodokmeňa - genealógie. Ak existujú rodokmene, potom pomocou súhrnných údajov pre niekoľko rodín je možné určiť typ dedičnosti znaku - dominantný alebo recesívny, pohlavne viazaný alebo autozomálny, ako aj jeho monogénnosť alebo polygénnosť. Genealogická metóda dokázala dedičnosť mnohých chorôb, ako je cukrovka, schizofrénia, hemofília atď.

Genealogická metóda sa používa na diagnostiku dedičných chorôb a lekárske genetické poradenstvo; umožňuje genetickú profylaxiu (prevencia narodenia chorého dieťaťa) a včasná prevencia dedičné choroby.

Metóda dvojčiat spočíva v štúdiu vývoja vlastností u dvojčiat. Umožňuje určiť úlohu genotypu pri dedičnosti zložitých znakov, ako aj vyhodnotiť vplyv takých faktorov, ako je výchova, vzdelávanie atď.

Je známe, že u ľudí sú dvojčatá identické (monozygotné) a bratské (dizygotné). Identické alebo identické dvojčatá sa vyvinú z jedného vajíčka oplodneného jednou spermiou. Sú vždy rovnakého pohlavia a nápadne sa na seba podobajú, keďže majú rovnaký genotyp. Navyše majú rovnakú krvnú skupinu, rovnaké odtlačky prstov a písmo, dokonca aj rodičia si ich mýlia a nerozoznajú podľa pachu psa. Iba jednovaječné dvojčatá sú 100% úspešné pri transplantácii orgánov, pretože majú rovnakú sadu proteínov a transplantované tkanivá nie sú odmietnuté. Podiel jednovaječných dvojčiat u ľudí je asi 35-38% z ich celkového počtu.

Bratské alebo dvojvaječné dvojčatá sa vyvíjajú z dvoch rôznych vajíčok, ktoré sú súčasne oplodnené rôznymi spermiami. Dvojvaječné dvojčatá môžu byť rovnakého alebo rôzneho pohlavia a z genetického hľadiska nie sú o nič podobné ako obyčajní bratia a sestry.

Štúdium jednovaječných dvojčiat počas ich života, najmä ak žijú v odlišných sociálno-ekonomických a prírodno-klimatických podmienkach, je zaujímavé, pretože rozdiely medzi nimi vo vývoji fyzických a duševných vlastností sa nevysvetľujú rôznymi genotypmi, ale vplyvom podmienok prostredia.

Cytogenetická metóda je založená na mikroskopické vyšetrenie chromozómové štruktúry u zdravých a chorých ľudí. Cytogenetická kontrola sa používa pri diagnostike mnohých dedičných ochorení spojených s aneuploidiou a rôznymi chromozomálnymi prestavbami. Umožňuje tiež študovať starnutie tkanív na základe štúdií vekom podmienenej dynamiky bunkovej štruktúry, stanoviť mutagénny účinok faktorov vonkajšie prostredie na osobu atď.

V posledných rokoch získala cytogenetická metóda veľký význam v súvislosti s možnosťami ľudskej genetickej analýzy, ktoré sa otvorili hybridizáciou somatických buniek v kultúre. Získanie medzidruhových hybridov buniek (napríklad človeka a myši) umožňuje priblížiť sa k riešeniu problémov spojených s nemožnosťou riadeného kríženia, lokalizovať gén na určitom chromozóme, vytvoriť spojovaciu skupinu pre množstvo znakov. , atď. Kombinácia genealogickej metódy s cytogenetickou metódou a tiež s najnovšími metódami genetické inžinierstvo výrazne urýchlil proces génového mapovania u ľudí.

Biochemické metódy na štúdium ľudskej dedičnosti pomáhajú odhaliť množstvo metabolických ochorení (sacharidy, aminokyseliny, lipidy atď.) napríklad pomocou štúdia biologických tekutín (krv, moč, plodová voda) kvalitatívnou alebo kvantitatívnou analýzou. Príčinou týchto ochorení je zmena aktivity niektorých enzýmov.

Pomocou biochemických metód bolo objavených asi 500 molekulárnych chorôb, ktoré sú výsledkom prejavu mutantných génov. Pri rôznych typoch ochorení je možné buď určiť samotný abnormálny proteín-enzým, alebo vytvoriť medziprodukty metabolizmu. Podľa výsledkov biochemické analýzy je možné diagnostikovať ochorenie a určiť spôsoby liečby. Včasná diagnóza a používanie rôznych diét v prvých štádiách postembryonálneho vývoja môže vyliečiť niektoré choroby alebo aspoň zmierniť stav pacientov s defektnými enzýmovými systémami.

Ako každá iná disciplína, aj moderná ľudská genetika využíva metódy príbuzných vied: fyziológie, molekulárna biológia, genetické inžinierstvo, biologické a matematického modelovania Významné miesto v riešení problémov lekárskej genetiky má ontogenetická metóda, ktorá umožňuje uvažovať o vývoji normálnych a patologických znakov v priebehu individuálneho vývoja organizmu.

Dedičné choroby človeka, ich liečba a prevencia. K dnešnému dňu je registrovaných viac ako 2000 dedičných ľudských chorôb a väčšina z nich je spojená s duševnými poruchami. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie sa vďaka využívaniu nových diagnostických metód ročne zaregistrujú v priemere tri nové dedičné ochorenia, ktoré sa vyskytujú v praxi lekára akejkoľvek odbornosti: terapeut, chirurg, neuropatológ, pôrodník-gynekológ, pediater , endokrinológ atď Choroby, ktoré nemajú absolútne nič spoločné s dedičnosťou, prakticky neexistujú. Prietok rôzne choroby(vírusové, bakteriálne, mykózy a dokonca aj poranenia) a zotavenie po nich do istej miery závisí od dedičných imunologických, fyziologických, behaviorálnych a mentálne vlastnosti individuálne.

Podmienečne dedičné choroby možno rozdeliť do troch veľké skupiny: metabolické ochorenia, molekulárne ochorenia, ktoré sú zvyčajne spôsobené génovými mutáciami a chromozomálne ochorenia.

Génové mutácie a metabolické poruchy. Génové mutácie sa môžu prejaviť zvýšením alebo znížením aktivity určitých enzýmov až po ich absenciu. Fenotypicky sa takéto mutácie prejavujú ako dedičné metabolické ochorenia, ktoré sú determinované absenciou alebo nadbytkom produktu zodpovedajúcej biochemickej reakcie.

Génové mutácie sú klasifikované podľa ich fenotypového prejavu, t.j. ako choroby spojené s porušením aminokyselín, sacharidov, lipidov, metabolizmus minerálov, výmena nukleových kyselín.

Príkladom poruchy metabolizmu aminokyselín je albinizmus, relatívne neškodné ochorenie vyskytujúce sa v krajinách západná Európa s frekvenciou 1:25000. Príčinou ochorenia je defekt enzýmu tyrozinázy, v dôsledku čoho je zablokovaná premena tyrozínu na melanín. Albíni majú mliečnu pokožku, veľmi svetlé vlasy a nemajú pigment v dúhovke. Oni majú precitlivenosť slnečnému žiareniu, ktoré ich spôsobuje zápalové ochorenia koža.

Jedna z najčastejších chorôb metabolizmus sacharidov je cukrovka. Toto ochorenie je spojené s nedostatkom hormónu inzulínu, čo vedie k narušeniu tvorby glykogénu a zvýšeniu hladiny glukózy v krvi.

Množstvo patologických znakov (hypertenzia, ateroskleróza, dna atď.) Nie je determinované jedným, ale niekoľkými génmi (fenomén polymerizácie). Ide o ochorenia s dedičnou predispozíciou, ktoré sú viac závislé od podmienok prostredia: za priaznivých podmienok sa takéto ochorenia nemusia prejaviť.

Chromozomálne ochorenia. Tento typ dedičného ochorenia je spojený so zmenou počtu alebo štruktúry chromozómov. Frekvencia chromozomálnych abnormalít u novorodencov je od 0,6 do 1% a v štádiu 8-12 týždňov ich má asi 3% embryí. Medzi spontánnymi potratmi je frekvencia chromozomálnych abnormalít približne 30 %, a skoré dátumy(do dvoch mesiacov) - 50 % a viac.

U ľudí boli opísané všetky typy chromozomálnych a genómových mutácií, vrátane aneuploidie, ktorá môže byť dvojakého typu – monozómia a polyzómia. Monozómia je obzvlášť závažná.

Pre chromozóm X bola opísaná celotelová monozómia. Ide o Shereshevsky-Turnerov syndróm (44 + X), ktorý sa prejavuje u žien, ktoré sa vyznačujú patologickými zmenami postavy (nízky vzrast, krátky krk), poruchami vo vývoji reprodukčného systému (absencia väčšiny ženských sekundárnych sexuálnych charakteristík ), mentálne obmedzenie. Frekvencia výskytu tejto anomálie je 1:4000-5000.

Trizomické ženy (44+XXX) sú spravidla charakterizované poruchami sexuálneho, fyzického a duševného vývoja, hoci u niektorých pacientov sa tieto príznaky nemusia objaviť. Sú známe prípady plodnosti takýchto žien. Frekvencia syndrómu je 1:1000.

Muži s Klinefelterovým syndrómom (44+XXY) sa vyznačujú narušeným vývojom a činnosťou pohlavných žliaz, eunuchoidným typom postavy (užšia ako panva, ramená, ochlpenie a ukladanie tuku na tele podľa ženského typu, ruky a nohy predĺžené v porovnaní k telu). Preto ten vyšší rast. Tieto znaky v kombinácii s určitou mentálnou retardáciou sa objavujú u relatívne normálneho chlapca z obdobia puberty.

Klinefelterov syndróm sa pozoruje pri polyzómii nielen na chromozóme X (XXX XXXY, XXXXY), ale aj na chromozóme Y (XYY. XXYY. XXYYY). Frekvencia syndrómu je 1:1000.

Z autozomálnych ochorení je najviac skúmaná trizómia na 21. chromozóme, čiže Downov syndróm. Podľa rôznych autorov je pôrodnosť detí s Downovým syndrómom 1:500-700 novorodencov a za posledné desaťročia sa frekvencia trizómie-21 zvýšila.

Typické znaky pacientov s Downovým syndrómom: malý nos so širokým plochým chrbtom nosa, šikmé oči s epikantom - previsnutý záhyb nad horné viečko, deformovaný malý ušnice, pootvorené ústa, nízky vzrast, mentálna retardácia. Približne polovica pacientov má ochorenie srdca a veľké cievy.

Existuje priamy vzťah medzi rizikom mať deti s Downovým syndrómom a vekom matky. Zistilo sa, že 22-40% detí s týmto ochorením sa rodí matkám starším ako 40 rokov (2-3% žien v plodnom veku).

Tu sa zvažujú iba niektoré príklady ľudských génových a chromozomálnych chorôb, ktoré však poskytujú určitú predstavu o zložitosti a krehkosti jeho genetickej organizácie.

Hlavným spôsobom prevencie dedičných chorôb je ich prevencia. Na tento účel v mnohých krajinách sveta, vrátane Bieloruska, existuje sieť inštitúcií, ktoré poskytujú medicínske genetické poradenstvo obyvateľstvu. V prvom rade by jej služby mali využívať osoby vstupujúce do manželstva, ktoré majú geneticky znevýhodnených príbuzných.

Genetická konzultácia je povinná pri sobáši príbuzných, osôb starších ako 30-40 rokov, ako aj tých, ktorí pracujú vo výrobe škodlivé podmienky pôrod. Lekári a genetici budú vedieť určiť mieru rizika narodenia geneticky chybného potomka a zabezpečiť kontrolu nad dieťaťom počas jeho vnútromaternicového vývoja. Treba poznamenať, že fajčenie, alkohol a užívanie drog matkou alebo otcom nenarodeného dieťaťa dramaticky zvyšuje pravdepodobnosť, že bude mať dieťa so závažnými dedičnými chorobami.

V prípade narodenia chorého dieťaťa je niekedy možné užívať lieky, diétne a hormonálna liečba. Poliomyelitída môže slúžiť ako jasný príklad potvrdzujúci možnosti medicíny v boji proti dedičným chorobám. Toto ochorenie je charakterizované dedičnou predispozíciou, ale priamou príčinou ochorenia je vírusová infekcia. Vykonanie hromadnej imunizácie proti pôvodcovi choroby umožnilo zachrániť všetky deti, ktoré sú na ňu dedične predisponované. ťažké následky choroby. Diétna a hormonálna liečba sa úspešne využíva pri liečbe fenylketonúrie, diabetes mellitus a iných ochorení.

Význam genetiky pre medicínu a zdravotníctvo

Predmet a úlohy genetiky človeka. Ľudská genetika alebo lekárska genetika študuje javy dedičnosti a variability v rôznych populáciách ľudí, znaky prejavu a vývoja normálnych (fyzických, tvorivých, intelektuálne schopnosti) a patologické znaky, závislosť chorôb od genetickej predurčenia a podmienok životné prostredie vrátane sociálnych podmienok života. Formovanie lekárskej genetiky sa začalo v tridsiatych rokoch minulého storočia. storočia, keď sa začali objavovať fakty potvrdzujúce, že dedičnosť vlastností u ľudí sa riadi rovnakými vzormi ako v iných živých organizmoch.

Úlohou lekárskej genetiky je identifikovať, študovať, predchádzať a liečiť dedičné choroby, ako aj vyvíjať spôsoby, ako predchádzať škodlivým vplyvom environmentálnych faktorov na ľudskú dedičnosť.

Metódy štúdia ľudskej dedičnosti. Pri štúdiu dedičnosti a variability človeka sa používajú tieto metódy: genealogické, dvojčatové, cytogenetické, biochemické, dermatoglyfické, hybridizácia somatických buniek, modelovanie atď.

Genealogická metóda umožňuje zistiť rodinné väzby a sledovať dedičnosť normálnych alebo patologických čŕt medzi blízkymi a vzdialenými príbuznými v tejto rodine na základe zostavenia rodokmeňa - genealógie. Ak existujú rodokmene, potom pomocou súhrnných údajov pre niekoľko rodín je možné určiť typ dedičnosti znaku - dominantný alebo recesívny, pohlavne viazaný alebo autozomálny, ako aj jeho monogénnosť alebo polygénnosť. Genealogická metóda dokázala dedičnosť mnohých chorôb, ako je cukrovka, schizofrénia, hemofília atď.

Genealogická metóda sa používa na diagnostiku dedičných chorôb a lekárske genetické poradenstvo; umožňuje vykonávať genetická profylaxia(prevencia narodenia chorého dieťaťa) a včasná prevencia dedičných chorôb.

Metóda dvojčiat spočíva v štúdiu vývoja vlastností u dvojčiat. Umožňuje určiť úlohu genotypu pri dedičnosti zložitých znakov, ako aj vyhodnotiť vplyv takých faktorov, ako je výchova, vzdelávanie atď.

Je známe, že u ľudí sú dvojčatá identické (monozygotné) a bratské (dizygotné). Identické alebo identické dvojčatá sa vyvinú z jedného vajíčka oplodneného jednou spermiou. Sú vždy rovnakého pohlavia a nápadne sa na seba podobajú, keďže majú rovnaký genotyp. Navyše majú rovnakú krvnú skupinu, rovnaké odtlačky prstov a písmo, dokonca aj rodičia si ich mýlia a nerozoznajú podľa pachu psa. Iba jednovaječné dvojčatá sú 100% úspešné pri transplantácii orgánov, pretože majú rovnakú sadu proteínov a transplantované tkanivá nie sú odmietnuté. Podiel identických dvojčiat u ľudí je asi 35 – 38 % z ich celkového počtu.

Bratské alebo dvojvaječné dvojčatá sa vyvíjajú z dvoch rôznych vajíčok, ktoré sú súčasne oplodnené rôznymi spermiami. Dvojvaječné dvojčatá môžu byť rovnakého alebo rôzneho pohlavia a z genetického hľadiska nie sú o nič podobné ako obyčajní bratia a sestry.

Štúdium jednovaječných dvojčiat počas ich života, najmä ak žijú v odlišných sociálno-ekonomických a prírodno-klimatických podmienkach, je zaujímavé, pretože rozdiely medzi nimi vo vývoji fyzických a duševných vlastností sa nevysvetľujú rôznymi genotypmi, ale vplyvom podmienok prostredia.

Cytogenetická metóda je založená na mikroskopickom vyšetrení štruktúry chromozómov u zdravých a chorých ľudí. Cytogenetická kontrola sa používa pri diagnostike mnohých dedičných ochorení spojených s aneuploidiou a rôznymi chromozomálnymi prestavbami. Umožňuje tiež študovať starnutie tkanív na základe štúdií vekom podmienenej dynamiky bunkovej štruktúry, stanoviť mutagénny účinok environmentálnych faktorov na človeka atď.

IN posledné roky Cytogenetická metóda nadobudla veľký význam v súvislosti s možnosťami ľudskej genetickej analýzy, ktoré sa otvorili hybridizáciou somatických buniek v kultúre. Získanie medzidruhových hybridov buniek (napríklad človeka a myši) umožňuje priblížiť sa k riešeniu problémov spojených s nemožnosťou riadeného kríženia, lokalizovať gén na určitom chromozóme, vytvoriť spojovaciu skupinu pre množstvo znakov. , atď Kombinácia genealogickej metódy s cytogenetickou metódou, a tiež s najnovšie metódy genetické inžinierstvo značne urýchlilo proces mapovania génov u ľudí.

Biochemické metódy na štúdium ľudskej dedičnosti pomáhajú odhaliť množstvo metabolických ochorení (sacharidy, aminokyseliny, lipidy atď.) napríklad pomocou štúdia biologických tekutín (krv, moč, plodová voda) kvalitatívnou alebo kvantitatívnou analýzou. Príčinou týchto ochorení je zmena aktivity niektorých enzýmov.

Pomocou biochemických metód bolo objavených asi 500 molekulárnych chorôb, ktoré sú výsledkom prejavu mutantných génov. Pri rôznych typoch ochorení je možné buď určiť samotný abnormálny proteín-enzým, alebo vytvoriť medziprodukty metabolizmu. Podľa výsledkov biochemických rozborov je možné ochorenie diagnostikovať a určiť spôsoby liečby. Včasná diagnostika a používanie rôznych diét v prvých štádiách postembryonálneho vývoja môže vyliečiť niektoré ochorenia alebo aspoň zmierniť stav pacientov s defektnými enzýmovými systémami.

Ako každá iná disciplína, aj moderná genetika človeka využíva metódy príbuzných vied: fyziológie, molekulárnej biológie, genetického inžinierstva, biologického a matematického modelovania atď. Významné miesto v riešení problémov lekárskej genetiky zaujíma ontogenetická metóda, ktorá nám umožňuje zvážiť vývoj normálnych a patologických znakov v priebehu individuálneho vývoja.

Dedičné choroby človeka, ich liečba a prevencia. K dnešnému dňu bolo zaregistrovaných viac ako 2 000 ľudských dedičných chorôb a väčšina z nich je spojená s mentálne poruchy. Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie sa vďaka využívaniu nových diagnostických metód ročne zaregistrujú v priemere tri nové dedičné ochorenia, ktoré sa vyskytujú v praxi lekára akejkoľvek odbornosti: terapeut, chirurg, neuropatológ, pôrodník-gynekológ, pediater , endokrinológ atď Choroby, ktoré nemajú absolútne nič spoločné s dedičnosťou, prakticky neexistujú. Priebeh rôznych ochorení (vírusové, bakteriálne, mykotické, ba aj úrazy) a rekonvalescencia po nich do určitej miery závisia od dedičných imunologických, fyziologických, behaviorálnych a psychických vlastností jedinca.

Podmienečne dedičné choroby možno rozdeliť do troch veľkých skupín: metabolické choroby, molekulárne choroby, ktoré sú zvyčajne spôsobené génovými mutáciami, a chromozomálne choroby.

Génové mutácie a metabolické poruchy. Génové mutácie sa môžu prejaviť zvýšením alebo znížením aktivity určitých enzýmov až po ich absenciu. Fenotypicky sa takéto mutácie prejavujú ako dedičné metabolické ochorenia, ktoré sú determinované absenciou alebo nadbytkom produktu zodpovedajúcej biochemickej reakcie.

Génové mutácie sú klasifikované podľa ich fenotypového prejavu, t.j. ako choroby spojené s poruchou metabolizmu aminokyselín, sacharidov, lipidov, minerálov a metabolizmu nukleových kyselín.

Príkladom porušenia metabolizmu aminokyselín je albinizmus - relatívne neškodné ochorenie, ktoré sa vyskytuje v západnej Európe s frekvenciou 1:25 000. Príčinou ochorenia je defekt enzýmu tyrozinázy, v dôsledku čoho je zablokovaná premena tyrozínu na melanín. Albíni majú mliečnu pokožku, veľmi svetlé vlasy a nemajú pigment v dúhovke. Majú zvýšenú citlivosť na slnečné žiarenie, čo u nich vyvoláva zápalové ochorenia kože.

Jednou z najčastejších chorôb metabolizmu uhľohydrátov je diabetes mellitus. Toto ochorenie je spojené s nedostatkom hormónu inzulínu, čo vedie k narušeniu tvorby glykogénu a zvýšeniu hladiny glukózy v krvi.

Množstvo patologických znakov (hypertenzia, ateroskleróza, dna atď.) Nie je determinované jedným, ale niekoľkými génmi (fenomén polymerizácie). Ide o ochorenia s dedičnou predispozíciou, ktoré sú viac závislé od podmienok prostredia: za priaznivých podmienok sa takéto ochorenia nemusia prejaviť.

Chromozomálne ochorenia. Tento typ dedičného ochorenia je spojený so zmenou počtu alebo štruktúry chromozómov. Frekvencia chromozomálnych abnormalít u novorodencov je od 0,6 do 1% a v štádiu 8-12 týždňov ich má asi 3% embryí. Medzi spontánnymi potratmi je frekvencia chromozomálnych abnormalít približne 30% a v počiatočných štádiách (do dvoch mesiacov) - 50% a viac.

U ľudí boli opísané všetky typy chromozomálnych a genómových mutácií, vrátane aneuploidie, ktorá môže byť dvojakého typu – monozómia a polyzómia. Monozómia je obzvlášť závažná.

Pre chromozóm X bola opísaná celotelová monozómia. Ide o Shereshevsky-Turnerov syndróm (44 + X), ktorý sa prejavuje u žien, ktoré sa vyznačujú tzv. patologické zmeny telesná stavba (nízky vzrast, krátky krk), poruchy vo vývoji reprodukčného systému (absencia väčšiny ženských sekundárnych pohlavných znakov), mentálne postihnutie. Frekvencia výskytu tejto anomálie je 1:4000-5000.

Trizomické ženy (44 + XXX) sa spravidla vyznačujú narušením sexuálneho, fyzického a duševného vývoja, hoci u niektorých pacientov sa tieto príznaky nemusia objaviť. Sú známe prípady plodnosti takýchto žien. Frekvencia syndrómu je 1:1000.

Muži s Klinefelterovým syndrómom (44+XXY) sa vyznačujú narušeným vývojom a činnosťou pohlavných žliaz, eunuchoidným typom postavy (užšia ako panva, ramená, ochlpenie a ukladanie tuku na tele podľa ženského typu, ruky a nohy predĺžené v porovnaní k telu). Preto ten vyšší rast. Tieto znaky v kombinácii s určitou mentálnou retardáciou sa objavujú u relatívne normálneho chlapca z obdobia puberty.

Klinefelterov syndróm sa pozoruje pri polyzómii nielen na chromozóme X (XXX XXXY, XXXXY), ale aj na chromozóme Y (XYY. XXYY. XXYYY). Frekvencia syndrómu je 1:1000.

Z autozomálnych ochorení sa v najväčšej miere skúmala trizómia na 21. chromozóme, čiže Downov syndróm. Podľa rôznych autorov je pôrodnosť detí s Downovým syndrómom 1:500--700 novorodencov a za posledné desaťročia sa frekvencia trizómie-21 zvýšila.

Typické znaky pacientov s Downovým syndrómom: malý nos so širokým plochým chrbtom nosa, šikmé oči s epikantom - previsnutý záhyb nad horným viečkom, deformované malé ušnice, pootvorené ústa, nízky vzrast, mentálna retardácia. Približne polovica pacientov má ochorenie srdca a veľké cievy.

Existuje priamy vzťah medzi rizikom mať deti s Downovým syndrómom a vekom matky. Zistilo sa, že 22-40% detí s týmto ochorením sa rodí matkám starším ako 40 rokov (2-3% žien v plodnom veku).

Tu sa zvažujú iba niektoré príklady ľudských génových a chromozomálnych chorôb, ktoré však poskytujú určitú predstavu o zložitosti a krehkosti jeho genetickej organizácie.

Hlavným spôsobom prevencie dedičných chorôb je ich prevencia. Na tento účel v mnohých krajinách sveta, vrátane Bieloruska, existuje sieť inštitúcií, ktoré poskytujú medicínske genetické poradenstvo obyvateľstvu. V prvom rade by jej služby mali využívať osoby vstupujúce do manželstva, ktoré majú geneticky znevýhodnených príbuzných.

Genetické poradenstvo je povinné pri sobáši príbuzných, osôb starších ako 30-40 rokov, ako aj tých, ktorí pracujú vo výrobe so škodlivými pracovnými podmienkami. Lekári a genetici budú vedieť určiť mieru rizika narodenia geneticky chybného potomka a zabezpečiť kontrolu nad dieťaťom počas jeho vnútromaternicového vývoja. Treba poznamenať, že fajčenie, alkohol a užívanie drog matkou alebo otcom nenarodeného dieťaťa dramaticky zvyšuje pravdepodobnosť, že bude mať dieťa so závažnými dedičnými chorobami.

V prípade narodenia chorého dieťaťa je niekedy možná jeho medikamentózna, diétna a hormonálna liečba. Poliomyelitída môže slúžiť ako jasný príklad potvrdzujúci možnosti medicíny v boji proti dedičným chorobám. Toto ochorenie je však charakterizované dedičnou predispozíciou priama príčina choroba je vírusová infekcia. Uskutočnenie hromadnej imunizácie proti pôvodcovi choroby umožnilo zachrániť pred ťažkými následkami choroby všetky deti, ktoré sú na ňu dedične predisponované. Diétna a hormonálna liečba sa úspešne využíva pri liečbe fenylketonúrie, diabetes mellitus a iných ochorení.

Úvod

Základ tvorí ľudská genetika a také základné disciplíny ako anatómia, fyziológia, biochémia moderná medicína. Miesto genetiky medzi biologickými vedami a mimoriadny záujem o ňu určuje skutočnosť, že študuje základné vlastnosti organizmov, a to dedičnosť a premenlivosť.

Dedičnosť a variabilita u človeka sú predmetom štúdia genetiky človeka na všetkých úrovniach jej organizácie: molekulárnej, bunkovej, organizačnej, populačnej. Ľudská genetika vďačí za svoj úspech do veľkej miery lekárskej genetike, vede, ktorá študuje úlohu dedičnosti v ľudskej patológii. Aplikovaným odvetvím lekárskej genetiky je klinická genetika, ktorá využíva výdobytky lekárskej genetiky, genetiky človeka a všeobecnej genetiky pri riešení klinických problémov vznikajúcich u ľudí.

Genetika je jednou z najkomplexnejších disciplín moderná prírodná veda. Aby som to hlboko pochopil, vo svojej práci zvážim hlavné etapy vývoja genetiky, typy genetiky, úspechy genetiky v modernej medicíne atď.

1. História vývoja genetiky

Genetika je veda, ktorá študuje zákonitosti dedičnosti a premenlivosti, ako aj biologické mechanizmy, ktoré ich zabezpečujú.

Prvý vedecký krok v skúmaní dedičnosti urobil rakúsky mních Gregor Mendel, ktorý v roku 1866 publikoval článok „Experimenty on Plant Hybrids“, ktorý položil základy modernej genetiky.

Pred objavmi Mendela bola uznaná teória takzvanej fúzovanej dedičnosti. Podstatou tejto teórie bolo, že pri oplodnení sa zmiešali mužský a ženský „začiatok“, „ako farby v pohári vody“, čím vznikol nový organizmus. Mendel ukázal, že dedičné sklony sa nemiešajú, ale prenášajú sa z rodičov na potomkov vo forme diskrétnych (izolovaných) jednotiek. Tieto jednotky, reprezentované u jedincov pármi (alelami), zostávajú oddelené a prechádzajú do ďalších generácií v mužských a ženských gamétach, z ktorých každá obsahuje jednu jednotku z každého páru. V roku 1909 ich dánsky botanik-šľachtiteľ W. Johansen nazval „gény“ a v roku 1912 americký genetik T. G. Morgan ukázal, že sa nachádzajú v chromozómoch.

Oficiálny dátum narodenia genetikov je 1900. Potom boli publikované údaje G. de Vriesa, K. Corrensa a K. Chermaka, ktorí znovuobjavili vzorce dedenia vlastností stanovené G. Mendelom. Prvé desaťročia 20. storočia boli plodné vo vývoji hlavných ustanovení a smerov genetiky. Bol sformulovaný koncept mutácií, populácií a čistých línií organizmov, chromozómová teória dedičnosti, bol objavený zákon homologického radu, získali sa údaje o výskyte dedičných zmien pôsobením röntgenového žiarenia a začal sa vývoj základov genetiky populácií organizmov.

V roku 1953 na medzinár vedecký časopis Bol publikovaný článok od biológov Jamesa Watsona a Francisa Cricka o štruktúre deoxyribonukleovej kyseliny – DNA.

Štruktúra DNA sa ukázala byť úplne nezvyčajná: jej molekuly majú v molekulárnom meradle obrovskú dĺžku a skladajú sa z dvoch vlákien prepletených do dvojitej špirály. Každá z nití sa dá prirovnať k dlhej šnúre korálkov. V proteínoch sú "perličky" aminokyseliny dvadsiatich rôznych typov. DNA má iba štyri typy „guľôčok“ a nazývajú sa nukleotidy. „Korálky“ dvoch vlákien dvojzávitnice DNA sú navzájom prepojené a navzájom si presne zodpovedajú. V DNA je tymín oproti adenínovému nukleotidu a guanín je oproti cytozínu. Pri tejto konštrukcii dvojitej špirály obsahuje každý z reťazcov informácie o štruktúre toho druhého. Keď poznáte štruktúru jedného reťazca, môžete vždy obnoviť ďalší.

Získajú sa dve dvojité špirály - presné kópie ich predchodcu. Táto vlastnosť presnej replikácie je kľúčom k životu na Zemi.

2. Genetika a medicína

2.1 Metódy výskumu

V genetike je hlavnou metódou výskumu genetická analýza, ktorá sa vykonáva na všetkých úrovniach organizácie života (od molekulárnej po populáciu). Podľa účelu štúdie sa „modifikuje“ na metódy privátne – hybridologické, populačné, mutačné, rekombinantné, cytogenetické atď.

Hybridologická metóda umožňuje stanoviť vzory dedičnosti jednotlivých znakov a vlastností organizmu vykonaním série priamych alebo spätných krížení v niekoľkých generáciách. Vzorce dedenia znakov a vlastností u ľudí sa stanovujú pomocou genealogickej metódy (analýza rodokmeňov). Zákony dedičnosti vlastnosti v populáciách sa určujú pomocou populačnej metódy alebo populačnej analýzy.

Cytogenetická metóda, ktorá kombinuje princípy cytologickej a genetickej analýzy, sa využíva pri štúdiu vzorcov materiálnej postupnosti v generáciách jednotlivých buniek a organizmov a „anatómii“ hmotných nositeľov dedičnosti.

Fenogenetická analýza umožňuje študovať pôsobenie génu a expresiu génov v individuálny rozvoj organizmu. Využívajú na to techniky ako transplantácia geneticky odlišných tkanív, bunkových jadier či jednotlivých génov z jednej bunky do druhej, ale aj štúdium chimér – experimentálne získaných mnohobunkových organizmov pozostávajúcich z geneticky odlišných buniek pôvodne patriacich rôznym jedincom.

Mutačná a rekombinačná analýza sa využíva pri štúdiu jemnej organizácie a funkcie genetického materiálu, štruktúry rôznych DNA, ich zmien, mechanizmov fungovania a výmeny génov pri krížení. Intenzívne sa rozvíja metóda molekulárnej genetickej analýzy.

2.2 Lekársky záujem

S rozvojom genetiky, možná aplikácia jeho metódy pri štúdiu predtým nevyliečiteľných chorôb, patológií atď. To začalo priťahovať značný záujem vedcov pôsobiacich v oblasti medicíny. Známych je niekoľko tisíc genetické choroby, ktoré sú takmer 100% závislé od genotypu jedinca. Medzi najstrašnejšie z nich patria: kyslá fibróza pankreasu, fenylketonúria, galaktozémia, rôzne formy kretinizmus, hemoglobinopatie, ako aj Downov, Turnerov, Klinefelterov syndróm. Okrem toho existujú choroby, ktoré závisia od genotypu a prostredia: ischemická choroba diabetes mellitus, reumatoidné ochorenia, peptický vredžalúdka a dvanástnik, veľa onkologické ochorenia, schizofrénia a iné duševné choroby.

Historicky sa záujem medicíny o genetiku formoval spočiatku v súvislosti s pozorovaním dedičných patologických (chorobných) znakov. V druhej polovici 19. storočia anglický biológ F. Galton vyčlenil „ľudskú dedičnosť“ ako samostatný predmet štúdia. Navrhol aj číslo špeciálne metódy genetická analýza: genealogická, dvojčatá, štatistická. Štúdium vzorcov dedičnosti normálnych a patologických znakov stále zaujíma popredné miesto v ľudskej genetike.

2.3 Ľudská genetika

Ľudská genetika je špeciálny odbor genetiky, ktorý študuje znaky dedičnosti vlastností u ľudí, dedičné choroby(lekárska genetika), genetická štruktúra ľudských populácií. Z oblastí genetiky človeka sa najintenzívnejšie rozvíja cytogenetika, biochemická genetika, imunogenetika, genetika vysokého školstva. nervová činnosť fyziologická genetika.

Ľudská genetika je teoretický základ moderná medicína a moderné zdravotníctvo. Delí sa na antropogenetiku, ktorá študuje zákonitosti dedičnosti a variability normálnych znakov. Ľudské telo, demografická genetika (populačná genetika), ekologická genetika (náuka o genetické aspekty vzťah medzi človekom a prostredím) a lekárska genetika, ktorá študuje dedičné patológie (choroby, defekty, deformácie atď.).

Najdôležitejšou oblasťou ľudskej genetiky je lekárska genetika. Lekárska genetika pomáha pochopiť interakciu biologických a environmentálnych faktorov v ľudskej patológii. Niekedy sa nepovažuje za časť ľudskej genetiky, ale za nezávislú oblasť všeobecnej genetiky.

2.4 Lekárska genetika

Lekárska genetika študuje javy dedičnosti a variability v rôznych ľudských populáciách, znaky prejavu a vývoja normálnych (telesných, tvorivých, intelektuálnych schopností) a patologických znakov, závislosť chorôb od genetickej predurčenosti a podmienok prostredia vrátane sociálnych podmienok života. Vyvíja tiež systémy na diagnostiku, liečbu, prevenciu a rehabilitáciu pacientov s dedičnými chorobami a lekárske vyšetrenie ich rodín, študuje úlohu a mechanizmy dedičnej predispozície pri chorobách človeka.

Formovanie lekárskej genetiky sa začalo v tridsiatych rokoch minulého storočia. storočia, keď sa začali objavovať fakty potvrdzujúce, že dedičnosť vlastností u ľudí sa riadi rovnakými vzormi ako v iných živých organizmoch.

Úlohou lekárskej genetiky je identifikovať, študovať, predchádzať a liečiť dedičné choroby, ako aj vyvíjať spôsoby, ako predchádzať vplyvu environmentálnych faktorov na ľudskú dedičnosť.

Hlavnou sekciou lekárskej genetiky je klinická genetika, ktorá študuje etiológiu a patogenézu dedičných chorôb, variabilitu klinické prejavy a priebeh dedičnej patológie a chorôb charakterizovaných dedičnou predispozíciou v závislosti od vplyvu genetické faktory a environmentálnych faktorov a tiež vyvíja metódy na diagnostiku, liečbu a prevenciu týchto chorôb. Klinická genetika zahŕňa neurogenetiku, dermatogenetiku (štúdium dedičných kožných ochorení – genodermatóz), oftalmogenetiku, farmakogenetiku (štúdium dedičných reakcií organizmu na lieky). Lekárska genetika je spojená so všetkými časťami modernej klinickej medicíny a ďalšie oblasti medicíny a zdravotníctva vrátane biochémie, fyziológie, morfológie, bežná patológia, imunológia.

11.1. Metódy ľudskej genetiky

Konvenčné genetické metódy – štúdium potomkov z prísne kontrolovaných, riadených krížení, získavanie mutácií vystavením mutagénnym faktorom – nie sú v genetike človeka použiteľné. Okrem toho existujú určité ťažkosti pri štúdiu ľudskej dedičnosti a variability v dôsledku malého počtu potomkov v rodinách, výmeny generácií po 25-30 rokoch, Vysoké číslo(23 pre ženy a 24 pre mužov)

väzbové skupiny génov. V genetike človeka sa však vyvinuli a úspešne používajú jedinečné metódy výskumu, ktoré spolu dávajú uspokojivý výsledok.

11.1.1. genealogická metóda

Genealogická metóda spočíva v analýze rodokmeňov a umožňuje určiť typ dedičnosti (dominantnú, recesívnu, autozomálnu alebo pohlavne viazanú) vlastnosti, ako aj jej monogénnosť alebo polygénnosť. Na základe získaných informácií sa predpovedá pravdepodobnosť prejavu študovaného znaku u potomstva, čo má veľký význam pre prevenciu dedičných ochorení.

Ryža. 11.1. Konvencie rodokmeňa

Pri autozomálnej dedičnosti je znak charakterizovaný rovnakou pravdepodobnosťou prejavu u oboch pohlaví. Rozlišujte medzi autozomálne dominantnou a autozomálne recesívnou dedičnosťou.

Pri autozomálne dominantnej dedičnosti sa dominantná alela realizuje vo znaku v homozygotnom aj v heterozygotnom stave. Ak má aspoň jeden rodič dominantný znak, tento sa prejavuje s rôznou pravdepodobnosťou vo všetkých nasledujúcich generáciách (obr. 11.2). Dominantné mutácie sa však vyznačujú nízkou penetranciou. V niektorých prípadoch to spôsobuje určité ťažkosti pri určovaní typu dedičstva.

Pri autozomálne recesívnej dedičnosti sa recesívna alela realizuje vo znaku v homozygotnom stave. Recesívne ochorenia u detí sa častejšie vyskytujú v manželstvách medzi fenotypicky normálnymi heterozygotnými rodičmi. U heterozygotných rodičov (Aa x Aa) bude pravdepodobnosť chorých detí (aa) 25 %, rovnaké percento (25 %) bude zdravých (AA), zvyšných 50 % (Aa) bude tiež zdravých, ale budú heterozygotnými nosičmi recesívnej alely.

Dedičnosť spojená s chromozómom X môže byť dominantná a recesívna (častejšie recesívna). Zvážte X-viazanú recesívnu dedičnosť na príklade ľudských chorôb, ako je hemofília (porucha zrážania krvi). Svetoznámy príklad: Kráľovná Viktória, prenášačka hemofílie, bola heterozygotná a mutantný gén odovzdala svojmu synovi Leopoldovi a dvom dcéram. Táto choroba prenikla do množstva kráľovských domov v Európe a dostala sa do Ruska (obr. 11.5).

11.1.2. populačná metóda

Metódy populačnej genetiky sú široko používané v ľudskom výskume. Intrafamiliárna analýza morbidity je neoddeliteľnou súčasťou štúdia dedičnej patológie tak v jednotlivých krajinách, ako aj v relatívne izolovaných skupinách populácie. Štúdium frekvencie génov a genotypov v populáciách je predmetom populačného genetického výskumu. To poskytuje informácie o stupni heterozygotnosti a polymorfizmu ľudských populácií, odhaľuje rozdiely vo frekvenciách alel medzi rôznymi populáciami.

Predpokladá sa, že Hardy-Weinbergov zákon naznačuje, že dedičnosť ako taká nemení frekvenciu alel v populácii. Tento zákon je celkom vhodný na analýzu veľkých populácií, kde dochádza k voľnému kríženiu. Súčet frekvencií alel jedného génu podľa Hardyho-Weinbergovho vzorca p + q = 1 v genofonde populácie je konštantná hodnota. Súčet frekvencií alelových genotypov daného génu p2 + 2pq + q2= 1 je tiež konštantná hodnota. Pri úplnej dominancii, po zistení počtu recesívnych homozygotov v danej populácii (q je počet homozygotných jedincov pre recesívny gén s genotypom aa), stačí vziať druhú odmocninu získanej hodnoty a zistíme frekvencia recesívnej alely a. Frekvencia dominantnej alely A bude p = 1 - q. Po vypočítaní frekvencií alel a a A je možné určiť frekvencie zodpovedajúcich genotypov v populácii (p = AA; 2p# = Aa). Napríklad podľa mnohých vedcov je frekvencia albinizmu (zdedeného ako autozomálne recesívny znak) 1:20 0 * 00 (d). V dôsledku toho bude frekvencia alely a v genofonde q = V1/20 OOO = /141 a potom frekvencia alely A bude p = 1 - p = 1 - Vi4i = 140/i4l. V tomto prípade bude frekvencia heterozygotných nosičov génu albinizmu (2 pq) 2 (140/141) (V141) = V70 alebo 1,4 %.

Štatistická analýza distribúcie jednotlivých dedičných znakov (génov) v ľudských populáciách v rôznych krajinách umožňuje určiť adaptačnú hodnotu konkrétnych genotypov. Po vzniku mutácií sa môžu prenášať na potomkov po mnoho generácií. To vedie k polymorfizmu (genetickej heterogenite) ľudských populácií. Medzi obyvateľstvom Zeme je takmer nemožné (s výnimkou jednovaječných dvojčiat) nájsť geneticky identických ľudí. V heterozygotnom stave obsahujú populácie značný počet recesívnych alel (genetická záťaž), ktoré určujú vývoj rôznych dedičných chorôb. Frekvencia ich výskytu závisí od koncentrácie recesívneho génu v populácii a výrazne stúpa s uzatváraním blízko príbuzných manželstiev.

11.1.3. dvojitá metóda

Táto metóda sa používa v genetike človeka na určenie stupňa dedičnej podmienenosti študovaných znakov. Dvojčatá môžu byť identické (vznikajú v skorých štádiách štiepenia zygoty, keď sa z dvoch alebo menej často z väčšieho počtu blastomér vyvinú plnohodnotné organizmy). Jednovaječné dvojčatá sú geneticky identické. Keď dozrievajú dve alebo menej často viac vajíčok a sú potom oplodnené rôznymi spermiami, vyvinú sa dvojvaječné dvojčatá. Bratské dvojčatá si nie sú podobné o nič viac ako bratia a sestry narodení v rôznych časoch. Frekvencia dvojčiat u ľudí je asi 1 % (*/s identické, /s bratské); prevažná väčšina dvojčiat sú dvojčatá.

Keďže dedičný materiál jednovaječných dvojčiat je rovnaký, rozdiely, ktoré u nich vznikajú, závisia od vplyvu prostredia na génovú expresiu. Porovnanie frekvencie podobnosti pre množstvo charakteristík párov identických a dvojvaječných dvojčiat nám umožňuje posúdiť dôležitosť dedičných a environmentálnych faktorov vo vývoji ľudského fenotypu.

11.1.4. Cytogenetická metóda

Cytogenetická metóda sa používa na štúdium normálneho ľudského karyotypu, ako aj na diagnostiku dedičných ochorení spojených s genómovými a chromozomálnymi mutáciami. 140

Okrem toho sa táto metóda používa pri štúdiu mutagénneho pôsobenia rôznych chemikálií, pesticídov, insekticídov, liekov atď.

Počas delenia buniek v štádiu metafázy majú chromozómy jasnejšiu štruktúru a sú k dispozícii na štúdium. Ľudský diploidný súbor (pozri obrázok 9.2) pozostáva zo 46 chromozómov: 22 párov autozómov a jeden pár pohlavných chromozómov (XX - u žien, XY - u mužov). Zvyčajne sa vyšetrujú ľudské leukocyty periférnej krvi, ktoré sú umiestnené v špeciálnom živnom médiu, kde sa delia. Potom sa pripravia prípravky a analyzuje sa počet a štruktúra chromozómov. Vývoj špeciálnych metód farbenia značne zjednodušil rozpoznávanie všetkých ľudských chromozómov a v spojení s genealogickou metódou a metódami bunkového a genetického inžinierstva umožnil korelovať gény so špecifickými oblasťami chromozómov. Komplexná aplikácia týchto metód je základom mapovania ľudských chromozómov.

Cytologická kontrola je potrebná na diagnostiku chromozomálnych ochorení spojených s aneuploidiou a chromozomálnymi mutáciami. Najčastejšími sú Downova choroba (trizómia na 21. chromozóme), Klinefelterov syndróm (47 XXY), Shershevsky-Turnerov syndróm (45 XO) atď. Strata úseku jedného z homológnych chromozómov 21. páru vedie k tzv. ochorenie krvi - chronická myeloidná leukémia.

Cytologické štúdie interfázových jadier somatických buniek môžu odhaliť takzvané Barrovo teliesko alebo pohlavný chromatín (obr. 11.6). Ukázalo sa, že pohlavný chromatín je normálne prítomný u žien a chýba u mužov. Je výsledkom heterochromatizácie jedného z dvoch X chromozómov u žien (pozri časť 9.6). Keď poznáte túto funkciu, môžete určiť pohlavie

a detekovať abnormálny počet X chromozómov.

11.1.5. Biochemická metóda

Dedičné ochorenia, ktoré sú spôsobené génovými mutáciami, ktoré menia štruktúru alebo rýchlosť syntézy bielkovín, sú zvyčajne sprevádzané porušením metabolizmu uhľohydrátov, bielkovín, lipidov a iných typov. Dedičné metabolické defekty možno diagnostikovať stanovením štruktúry zmeneného proteínu alebo jeho množstva, identifikáciou defektných enzýmov alebo detekciou metabolických medziproduktov v extracelulárnych telesných tekutinách (krv, moč, pot atď.). Napríklad analýza aminokyselinových sekvencií mutovaných hemoglobínových proteínových reťazcov umožnila identifikovať niekoľko dedičných defektov, ktoré sú základom mnohých ochorení – hemoglobinóz. Takže pri kosáčikovitej anémii u ľudí sa abnormálny hemoglobín v dôsledku mutácie líši od normálneho nahradením iba jednej aminokyseliny (kyseliny glutámovej za valín).

V zdravotníckej praxi okrem identifikácie homozygotných nosičov mutantných génov existujú metódy na detekciu heterozygotných nosičov určitých recesívnych génov, čo je dôležité najmä v medicínskom genetickom poradenstve. Takže u fenotypicky normálnych heterozygotov na fenylketonúriu (recesívny mutantný gén; u homozygotov je narušený metabolizmus aminokyseliny fenylalanínu, čo vedie k mentálnej retardácii) sa po užití fenylalanínu zistí jeho zvýšený obsah v krvi. Pri hemofílii môže byť heterozygotný nosič mutantného génu stanovený stanovením aktivity enzýmu zmeneného v dôsledku mutácie.

11.2. Lekárske genetické poradenstvo

Hlavnou úlohou lekárskeho genetického poradenstva je predpovedať pravdepodobnosť výskytu detí s určitou dedičnou anomáliou. Podrobné oboznámenie sa s rodokmeňmi ľudí, použitie rôznych výskumných metód umožňujú genetikom posúdiť mieru rizika narodenia chorých potomkov. Odporúčania uvedené v lekárskych genetických konzultáciách o rozumnosti uzavretia daného manželstva, mať deti, ukončiť tehotenstvo majú za cieľ zabezpečiť, aby ich konzultované osoby mohli vziať do úvahy a dobrovoľne urobiť vhodné rozhodnutie.

Lekári neodporúčajú sobáše medzi blízkymi príbuznými a medzi nositeľmi dedičných chorôb. Manželia sa zvyčajne po narodení svojich detí obracajú na lekárske genetické konzultácie s rôznymi anomáliami a snažia sa zistiť možnosť výskytu dedičných chýb u ďalších detí. V niektorých prípadoch je možné predpovedať pravdepodobnosť druhého zdravého dieťaťa.

V niektorých prípadoch môže lekárske genetické poradenstvo odhaliť prítomnosť takýchto dedičných chorôb, ktorých vývoj do značnej miery závisí od nepriaznivých vplyvov prostredia. Vtedy včasná realizácia preventívnych opatrení môže zabrániť ich fenotypovému vývoju. Takže s genetickou predispozíciou k obezite vyvážená strava, rozvrh práce a odpočinku zabraňuje alebo výrazne znižuje výskyt takejto patológie.

Lekári majú k dispozícii celý arzenál vyššie diskutovaných metód ľudskej genetiky a množstvo ďalších metód, čo umožňuje nielen lepšie pochopiť povahu dedičných chorôb, povahu ich dedičnosti, ale aj predpovedať mieru rizika. narodenia chorých potomkov, ako aj rýchlej diagnostiky a liečby pacientov. Včasné odhalenie fenylketonúrie a podávanie diéty s obmedzením fenylalanínu predchádza poškodeniu centrálneho nervového systému a najzávažnejším príznakom ochorenia.

genealogická metóda spočíva v štúdiu rodokmeňov na základe mendelovských zákonov dedičnosti a pomáha určiť povahu dedičnosti vlastnosti (dominantnú alebo recesívnu). Takto sa určuje dedičnosť individuálnych vlastností človeka: črty tváre, výška, krvná skupina, mentálne a duševné zloženie, ako aj niektoré choroby. Napríklad pri štúdiu genealógie kráľovskej habsburskej dynastie vo viacerých generáciách vyčnievajúci spodný okraj a zahnutý nos. Táto metóda odhalila škodlivé účinky úzko príbuzných manželstiev, ktoré sú obzvlášť zrejmé, keď sú homozygoti pre rovnakú nepriaznivú recesívnu alelu. V príbuzenských manželstvách je pravdepodobnosť, že budú mať deti s dedičnými chorobami a predčasnou dojčenskou úmrtnosťou, desiatky až stokrát vyššia ako priemer.

Zostavil A.A. Medvedev

dvojitá metóda je študovať rozdiely medzi jednovaječnými dvojčatami. Túto metódu poskytuje samotná príroda. Pomáha identifikovať vplyv podmienok prostredia na fenotyp s rovnakými genotypmi. Jednovaječné dvojčatá, ktoré vyrastajú v rovnakých podmienkach, majú nápadnú podobnosť nielen v morfologických črtách, ale aj v mentálnych a intelektuálnych vlastnostiach. Pomocou metódy dvojčiat sa odhalila úloha dedičnosti pri množstve chorôb.

populačná metóda. Populačná genetika študuje genetické rozdiely medzi jednotlivé skupinyľudí (populácií), skúma vzorce geografického rozmiestnenia génov.

Cytogenetická metóda je založená na štúdiu variability a dedičnosti na úrovni buniek a subcelulárnych štruktúr. Pre množstvo závažných ochorení s chromozomálnymi abnormalitami sa zistila súvislosť. Chromozomálne poruchy sa vyskytujú u 7 z každých tisíc novorodencov av polovici všetkých prípadov vedú k úmrtiu embrya (potratu) v prvej tretine tehotenstva. Ak sa dieťa s chromozomálnymi poruchami narodí živé, zvyčajne trpí ťažkými ochoreniami, zaostáva v duševnom a fyzickom vývoji.

Biochemická metóda umožňuje identifikovať mnoho dedičných ľudských chorôb spojených s metabolickými poruchami. Sú známe anomálie sacharidov, aminokyselín, lipidov a iných typov metabolizmu. Takže napríklad diabetes mellitus je spôsobený porušením normálnej činnosti pankreasu - neuvoľňuje potrebné množstvo hormónu inzulínu do krvi, čo vedie k zvýšeniu hladiny cukru v krvi. Táto porucha nie je spôsobená jedinou hrubou chybou v genetickej informácii, ale súhrnom malých chýb, ktoré súhrnne vedú k chorobe alebo k nej predisponujú.

Záver

Mendelove zákony platia pre ľudí. Pri štúdiu ľudskej genetiky však vznikajú určité ťažkosti v dôsledku:

– nemožnosť použitia hlavnej genetickej metódy kontrolného kríženia; - vzácna výmena generácií; - malé potomstvo - veľký počet chromozómov; - neskorá puberta.

Na druhej strane štruktúra a fyziológia človeka boli študované oveľa viac ako u rastlín a zvierat; boli študované mnohé dedičné choroby.

28. Variabilita. Typy variability. variabilita modifikácie.

Typy variability.

Univerzálna vlastnosť živých organizmov nadobudnúť odlišnosti od jedincov iných druhov aj vlastného druhu sa nazýva variabilita. Jednovaječné dvojčatá sú si, samozrejme, veľmi podobné, no vždy sa nájde aspoň jeden krtek, ktorý ich odlišuje. A ak napríklad jedno z dvojčiat má rád kulturistiku a druhé má rád šach, rozdiely v ich fenotype budú veľmi výrazné.

Existujú dva typy variability: modifikácia (fenotypová) a dedičná (genotypová).

variabilita modifikácie.

Všetky znaky živého organizmu sú určené kombináciou génov, ktoré tvoria genotyp tento organizmus.

Gény sú však neustále ovplyvňované vonkajším prostredím a miera prejavu pôsobenia génov môže byť rôzna.

Ak sa vegetatívnym rozmnožovaním získa niekoľko kríkov, napríklad egreše z jedného „rodičovského“ kríka, potom budú genotypy nových kríkov úplne rovnaké.

Ich fenotypy sa však budú nevyhnutne líšiť. Tieto rozdiely v počte a veľkosti listov, dĺžke stoniek atď. budú spôsobené rôznym stupňom vystavenia faktorom prostredia: vlhkosť, svetlo, kvalita pôdy.

Takéto zmeny vlastností organizmu, ktoré neovplyvňujú jeho gény a nemôžu sa preniesť na ďalšie generácie, sa nazývajú modifikácia a tento typ variability sa nazýva modifikácia. Najčastejšie podliehajú modifikáciám kvantitatívne charakteristiky - výška, hmotnosť, plodnosť atď.

Klasickým príkladom modifikačnej variability je variabilita tvaru listov v rastliny zakorenenie hrotu šípu pod vodou. Jeden jednotlivý hrot šípu má tri druhy listov (obr. 65), podľa toho, kde sa list vyvíja: pod vodou, na hladine alebo vo vzduchu. Tieto rozdiely v tvare listov sú určené stupňom ich osvetlenia a súbor génov v bunkách každého listu je rovnaký. Pre rôzne znaky a vlastnosti organizmu je charakteristická väčšia či menšia závislosť od podmienok prostredia. Napríklad u ľudí je farba dúhovky a krvná skupina určená iba zodpovedajúcimi génmi a životné podmienky nemôžu tieto znaky ovplyvniť. Ale výška, hmotnosť, fyzická odolnosť sú veľmi závislé od vonkajších podmienok, napríklad od kvality jedlo , pohybová aktivita a pod. Hranice modifikačnej variability ktoréhokoľvek znaku sa nazývajú reakčná norma. Rýchlosť reakcie je geneticky určená a zdedená.

Variabilita znaku je niekedy veľmi veľká, ale nemôže ísť za hranice reakčnej normy. V niektorých znakoch je reakčná rýchlosť veľmi široká (napríklad strihová vlna oviec, dojivosť kráv), zatiaľ čo iné znaky sa vyznačujú úzkou reakčnou rýchlosťou (farba srsti u králikov).

Z vyššie uvedeného vyplýva veľmi dôležitý záver. Nededí sa vlastná vlastnosť, ale schopnosť prejaviť sa za určitých podmienok, inými slovami, dedí sa norma reakcie organizmu na vonkajšie podmienky.

Môžeme teda uviesť nasledujúce hlavné charakteristiky variability modifikácií:

Zmeny modifikácií sa neprenášajú na potomkov; - zmeny modifikácie sa vyskytujú u mnohých jedincov druhu a závisia od vplyvu prostredia; - modifikačné zmeny sú možné len v medziach reakčnej normy, t.j. v konečnom dôsledku sú určené genotypom.

dedičná variabilita.

Dedičná variabilita je spôsobená zmenami v genetickom materiáli a je základom rozmanitosti živých organizmov, ako aj hlavný dôvod evolučný proces, keďže dodáva materiál pre prirodzený výber.

Dedičná variabilita sa prejavuje v dvoch formách – kombinačnej a mutačnej.

Základom kombinovanej variability je sexuálny proces, ktorého výsledkom je obrovský súbor rôznorodých genotypov.

Každá ľudská bunka obsahuje 23 materských a 23 otcovských chromozómov . Pri tvorbe gamét do každého z nich pripadne len 23 chromozómov a koľko z nich bude od otca a koľko od matky - vec náhody.To je prvý zdroj kombinačnej variability.

Druhým dôvodom je prechod.

Nielenže každá naša bunka nesie chromozómy starých rodičov, určitá časť týchto chromozómov dostala v dôsledku kríženia časť svojich génov z homológnych chromozómov, ktoré predtým patrili inej línii predkov. Takéto chromozómy sa nazývajú rekombinantné. Podieľajú sa na formovaní organizmu novej generácie a vedú k neočakávaným kombináciám znakov, ktoré nemal ani otcovský, ani materský organizmus.

Napokon, tretím dôvodom kombinovanej variability je náhodný charakter stretnutí určitých gamét v procese oplodnenia.

Všetky tri procesy, ktoré sú základom kombinovanej variability, fungujú nezávisle od seba a vytvárajú obrovskú škálu všetkých možných genotypov.

Výskyt zmien v dedičnom materiáli, t.j. v molekulách DNA , sa nazýva mutačná variabilita. Okrem toho môžu nastať zmeny ako v jednotlivých molekulách (chromozómoch), tak aj v počte týchto molekúl. K mutáciám dochádza pod vplyvom rôznych faktorov vonkajšieho a vnútorného prostredia.

Termín „mutácia“ prvýkrát navrhol v roku 1901 holandský vedec G. de Vries, ktorý opísal spontánne mutácie v rastlinách. Mutácie sú zriedkavé, ale vedú k náhlym skokom vo vlastnostiach, ktoré sa dedia z generácie na generáciu.