Oblikovanje medicinske genetike se je začelo v tridesetih letih prejšnjega stoletja. XX. stoletja, ko so se začela pojavljati dejstva, ki potrjujejo, da dedovanje lastnosti pri ljudeh poteka po enakih vzorcih kot pri drugih živih organizmih.

Naloga medicinske genetike je odkrivanje, preučevanje, preprečevanje in zdravljenje dednih bolezni ter razvijanje načinov za preprečevanje škodljivih vplivov okoljskih dejavnikov na človeško dednost.

Metode za preučevanje človeške dednosti. Pri proučevanju dednosti in variabilnosti osebe se uporabljajo naslednje metode: genealoška, ​​dvojna, citogenetska, biokemijska, dermatoglifska, hibridizacijska. somatske celice, manekenstvo itd.

Genealoška metoda vam omogoča, da ugotovite družinske vezi in izslediti dedovanje normalnih ali patoloških lastnosti med sorodniki in daljni sorodniki v tej družini na podlagi izdelave rodovnika – rodoslovja. Če obstajajo rodovniki, je mogoče z uporabo povzetkov podatkov za več družin določiti vrsto dedovanja lastnosti - dominantno ali recesivno, spolno povezano ali avtosomno, pa tudi njeno monogenost ali poligenost. Genealoška metoda je dokazala dedovanje številnih bolezni, kot so sladkorna bolezen, shizofrenija, hemofilija itd.

Genealoška metoda se uporablja za diagnostiko dednih bolezni in medicinsko genetsko svetovanje; omogoča genetsko profilakso (preprečitev rojstva bolnega otroka) in zgodnja preventiva dedne bolezni.

Metoda dvojčkov je sestavljena iz preučevanja razvoja lastnosti pri dvojčkih. Omogoča vam, da določite vlogo genotipa pri dedovanju kompleksnih lastnosti, pa tudi ocenite vpliv dejavnikov, kot so vzgoja, usposabljanje itd.

Znano je, da so pri ljudeh dvojčki enojajčni (monozigotni) in dvojajčni (dizigotni). Enojajčni ali enojajčni dvojčki se razvijejo iz enega jajčeca, oplojenega z eno semenčico. Vedno so istospolni in med seboj osupljivo podobni, saj imajo enak genotip. Poleg tega imata isto krvno skupino, enake prstne odtise in pisavo, tudi starši ju zamenjujejo in ne ločijo po vonju psa. Samo enojajčni dvojčki so 100% uspešni pri presaditvi organov, saj imajo enak nabor beljakovin in se presajena tkiva ne zavrnejo. Delež enojajčnih dvojčkov pri ljudeh je približno 35-38% njihovega skupnega števila.

Dvojajčni ali dvojajčni dvojčki se razvijejo iz dveh različnih jajčec, ki sta istočasno oplojeni z različnimi semenčicami. Dizigotni dvojčki so lahko istospolnega ali različnospolnega, z genetskega vidika pa si niso nič bolj podobni kot navadni bratje in sestre.

Preučevanje enojajčnih dvojčkov skozi vse življenje, zlasti če živijo v različnih socialno-ekonomskih in naravno-klimatskih razmerah, je zanimivo, ker razlike med njimi v razvoju fizičnih in duševnih lastnosti ne pojasnjujejo različni genotipi, temveč vpliv okoljskih razmer.

Citogenetska metoda temelji na mikroskopski pregled strukture kromosomov pri zdravih in bolnih ljudeh. Citogenetski nadzor se uporablja pri diagnostiki številnih dednih bolezni, povezanih z anevploidijo in različnimi kromosomskimi preureditvami. Omogoča tudi preučevanje staranja tkiva na podlagi študij starostne dinamike celične strukture, ugotavljanje mutagenega učinka dejavnikov zunanje okolje na osebo itd.

V zadnjih letih je pridobila citogenetska metoda velik pomen v povezavi z možnostmi človeške genetske analize, ki jih je odprla hibridizacija somatskih celic v kulturi. Pridobivanje medvrstnih hibridov celic (na primer človeka in miši) omogoča veliko bližje reševanju težav, povezanih z nezmožnostjo usmerjenih križanj, lokalizacijo gena na določenem kromosomu, vzpostavitev vezne skupine za številne znake. , itd. Kombinacija genealoške metode s citogenetsko metodo in tudi z najnovejšimi metodami. genski inženiring znatno pospešil proces preslikave genov pri ljudeh.

Biokemične metode za preučevanje človeške dednosti pomagajo odkriti številne presnovne bolezni (ogljikove hidrate, aminokisline, lipide itd.), Na primer s pomočjo študije bioloških tekočin (kri, urina, amnijske tekočine) s kvalitativno ali kvantitativno analizo. Vzrok teh bolezni je sprememba aktivnosti nekaterih encimov.

S pomočjo biokemijskih metod je bilo odkritih okoli 500 molekularnih bolezni, ki so posledica manifestacije mutiranih genov. Pri različnih vrstah bolezni je mogoče določiti sam nenormalni beljakovinski encim ali določiti vmesne presnovne produkte. Glede na rezultate biokemijske analize je mogoče diagnosticirati bolezen in določiti metode zdravljenja. Zgodnja diagnoza in uporaba različnih diet v prvih fazah postembrionalnega razvoja lahko pozdravi nekatere bolezni ali vsaj olajša stanje bolnikov z okvarjenim encimskim sistemom.

Kot katera koli druga disciplina tudi sodobna humana genetika uporablja metode sorodnih ved: fiziologije, molekularna biologija, genski inženiring, biološka in matematično modeliranje itd. Pomembno mesto pri reševanju problemov medicinske genetike zavzema ontogenetska metoda, ki omogoča upoštevanje razvoja normalnih in patoloških znakov v individualnem razvoju organizma.

Človeške dedne bolezni, njihovo zdravljenje in preprečevanje. Do danes je registriranih več kot 2000 dednih bolezni ljudi, večina pa jih je povezanih z duševnimi motnjami. Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije se zaradi uporabe novih diagnostičnih metod vsako leto v povprečju registrirajo tri nove dedne bolezni, ki se pojavijo v praksi zdravnika katere koli specialnosti: terapevta, kirurga, nevropatologa, porodničarja-ginekologa, pediatra. , endokrinolog itd. Bolezni, ki nimajo prav nobene zveze z dednostjo, praktično ne obstajajo. Tok razne bolezni(virusne, bakterijske, mikoze in celo poškodbe) in okrevanje po njih so tako ali drugače odvisni od dednih imunoloških, fizioloških, vedenjskih in duševne značilnosti posameznika.

Pogojno dedne bolezni lahko razdelimo na tri velike skupine: presnovne bolezni, molekularne bolezni, ki so običajno posledica genskih mutacij, in kromosomske bolezni.

Genske mutacije in presnovne motnje. Genske mutacije se lahko izrazijo v povečanju ali zmanjšanju aktivnosti določenih encimov, vse do njihove odsotnosti. Fenotipsko se takšne mutacije kažejo kot dedne presnovne bolezni, ki jih določa odsotnost ali presežek produkta ustrezne biokemične reakcije.

Genske mutacije so razvrščene glede na njihovo fenotipsko manifestacijo, to je kot bolezni, povezane s kršitvijo aminokislin, ogljikovih hidratov, lipidov, metabolizem mineralov, izmenjava nukleinskih kislin.

Primer presnovne motnje aminokislin je albinizem, razmeroma nenevarna bolezen, ki jo najdemo v državah Zahodna Evropa s frekvenco 1:25000. Vzrok bolezni je okvara encima tirozinaze, zaradi česar je pretvorba tirozina v melanin blokirana. Albini imajo mlečno kožo, zelo svetle lase in nimajo pigmenta v šarenici. Imajo preobčutljivost na sončno svetlobo, ki jih povzroča vnetne bolezni kožo.

Ena najpogostejših bolezni presnova ogljikovih hidratov je diabetes. Ta bolezen je povezana s pomanjkanjem hormona insulina, kar povzroči motnje v tvorbi glikogena in zvišanje ravni glukoze v krvi.

Številni patološki znaki (hipertenzija, ateroskleroza, protin itd.) Ne določajo en, temveč več genov (pojav polimerizacije). To so bolezni z dedno nagnjenostjo, ki so bolj odvisne od okoljskih razmer: v ugodnih razmerah se takšne bolezni morda ne manifestirajo.

Kromosomske bolezni. Ta vrsta dedne bolezni je povezana s spremembo števila ali strukture kromosomov. Pogostnost kromosomskih nepravilnosti pri novorojenčkih je od 0,6 do 1%, v fazi 8-12 tednov pa jih ima približno 3% zarodkov. Med spontanimi splavi je pogostost kromosomskih nepravilnosti približno 30 % in zgodnji datumi(do dveh mesecev) - 50% in več.

Pri ljudeh so opisane vse vrste kromosomskih in genomskih mutacij, vključno z anevploidijo, ki je lahko dveh vrst - monosomija in polisomija. Monosomija je še posebej huda.

Monosomija celega telesa je bila opisana za kromosom X. To je Shereshevsky-Turnerjev sindrom (44 + X), ki se kaže pri ženskah, za katere so značilne patološke spremembe v telesu (nizka rast, kratek vrat), motnje v razvoju reproduktivnega sistema (odsotnost večine ženskih sekundarnih spolnih značilnosti). ), duševna omejitev. Pogostnost pojavljanja te anomalije je 1:4000-5000.

Trisomične ženske (44 + XXX) se praviloma razlikujejo po motnjah spolnega, telesnega in duševnega razvoja, čeprav se pri nekaterih bolnikih ti znaki morda ne pojavijo. Znani so primeri plodnosti takih žensk. Pogostnost sindroma je 1:1000.

Za moške s Klinefelterjevim sindromom (44+XXY) je značilen moten razvoj in aktivnost spolnih žlez, evnuhoidni tip telesa (ožja od medenice, ramena, poraščenost in odlaganje maščobe po telesu po ženskem tipu, roke in noge so v primerjavi s podaljšanimi). na telo). Zato višja rast. Ti znaki, skupaj z nekaj duševne zaostalosti, se pojavijo pri relativno normalnem dečku od pubertete.

Klinefelterjev sindrom opazimo s polisomijo ne le na kromosomu X (XXX XXXY, XXXXY), temveč tudi na kromosomu Y (XYY. XXYY. XXYYY). Pogostnost sindroma je 1:1000.

Od avtosomnih bolezni je najbolj raziskana trisomija na 21. kromosomu ali Downov sindrom. Po različnih avtorjih je rodnost otrok z Downovim sindromom 1:500-700 novorojenčkov, v zadnjih desetletjih pa se je pogostnost trisomije-21 povečala.

Tipični znaki bolnikov z Downovim sindromom: majhen nos s širokim ravnim nosnim mostom, poševne oči z epikantusom - previsno gubo zgornja veka, deformirana majhna ušesne školjke, napol odprta usta, nizka rast, duševna zaostalost. Približno polovica bolnikov ima bolezni srca in velikih žil.

Obstaja neposredna povezava med tveganjem za rojstvo otrok z Downovim sindromom in starostjo matere. Ugotovljeno je bilo, da se 22-40% otrok s to boleznijo rodi materam, starejšim od 40 let (2-3% žensk v rodni dobi).

Tukaj so obravnavani le nekateri primeri človeških genskih in kromosomskih bolezni, ki pa dajejo določeno predstavo o kompleksnosti in krhkosti njegove genetske organizacije.

Glavni način preprečevanja dednih bolezni je njihovo preprečevanje. V ta namen v mnogih državah sveta, vključno z Belorusijo, obstaja mreža ustanov, ki zagotavljajo medicinsko genetsko svetovanje prebivalstvu. Prvič, njegove storitve bi morale uporabljati osebe, ki sklenejo zakonsko zvezo in imajo genetsko prikrajšane sorodnike.

Genetski posvet je obvezen ob poroki sorodnikov, oseb, starejših od 30-40 let, pa tudi tistih, ki delajo v proizvodnji z škodljive razmere porod. Zdravniki in genetiki bodo lahko določili stopnjo tveganja rojstva genetsko okvarjenih potomcev in zagotovili nadzor nad otrokom med njegovim intrauterinim razvojem. Treba je opozoriti, da kajenje, uživanje alkohola in drog s strani matere ali očeta nerojenega otroka dramatično povečajo verjetnost, da bodo imeli otroka s hudimi dednimi boleznimi.

V primeru rojstva bolnega otroka je včasih mogoče jemati zdravila, dieto in hormonsko zdravljenje. Poliomielitis je lahko jasen primer, ki potrjuje možnosti medicine v boju proti dednim boleznim. Za to bolezen je značilna dedna nagnjenost, vendar je neposredni vzrok bolezni virusna infekcija. Izvajanje množične imunizacije proti povzročitelju bolezni je omogočilo, da so vsi otroci, dedno nagnjeni k njej, rešili pred hude posledice bolezni. Dietno in hormonsko zdravljenje se uspešno uporablja pri zdravljenju fenilketonurije, sladkorne bolezni in drugih bolezni.

Pomen genetike za medicino in zdravstvo

Predmet in naloge humane genetike. Človeška genetika ali medicinska genetika preučuje pojave dednosti in variabilnosti v različnih populacijah ljudi, značilnosti manifestacije in razvoja normalnih (fizičnih, ustvarjalnih, intelektualne sposobnosti) in patološki znaki, odvisnost bolezni od genetske predestinacije in stanj okolju, vključno z družbenimi življenjskimi pogoji. Oblikovanje medicinske genetike se je začelo v tridesetih letih prejšnjega stoletja. XX. stoletja, ko so se začela pojavljati dejstva, ki potrjujejo, da dedovanje lastnosti pri ljudeh poteka po enakih vzorcih kot pri drugih živih organizmih.

Naloga medicinske genetike je odkrivanje, preučevanje, preprečevanje in zdravljenje dednih bolezni ter razvijanje načinov za preprečevanje škodljivih vplivov okoljskih dejavnikov na človeško dednost.

Metode za preučevanje človeške dednosti. Pri preučevanju dednosti in variabilnosti osebe se uporabljajo naslednje metode: genealoška, ​​dvojna, citogenetska, biokemijska, dermatoglifska, hibridizacija somatskih celic, modeliranje itd.

Genealoška metoda vam omogoča, da ugotovite družinske vezi in izsledite dedovanje normalnih ali patoloških lastnosti med bližnjimi in daljnimi sorodniki v tej družini na podlagi sestave rodovnika - genealogije. Če obstajajo rodovniki, je mogoče z uporabo povzetkov podatkov za več družin določiti vrsto dedovanja lastnosti - dominantno ali recesivno, spolno povezano ali avtosomno, pa tudi njeno monogenost ali poligenost. Genealoška metoda je dokazala dedovanje številnih bolezni, kot so sladkorna bolezen, shizofrenija, hemofilija itd.

Genealoška metoda se uporablja za diagnostiko dednih bolezni in medicinsko genetsko svetovanje; omogoča izvedbo genetska profilaksa(preprečevanje rojstva bolnega otroka) in zgodnje preprečevanje dednih bolezni.

Metoda dvojčkov je sestavljena iz preučevanja razvoja lastnosti pri dvojčkih. Omogoča vam, da določite vlogo genotipa pri dedovanju kompleksnih lastnosti, pa tudi ocenite vpliv dejavnikov, kot so vzgoja, usposabljanje itd.

Znano je, da so pri ljudeh dvojčki enojajčni (monozigotni) in dvojajčni (dizigotni). Enojajčni ali enojajčni dvojčki se razvijejo iz enega jajčeca, oplojenega z eno semenčico. Vedno so istospolni in med seboj osupljivo podobni, saj imajo enak genotip. Poleg tega imata isto krvno skupino, enake prstne odtise in pisavo, tudi starši ju zamenjujejo in ne ločijo po vonju psa. Samo enojajčni dvojčki so 100% uspešni pri presaditvi organov, saj imajo enak nabor beljakovin in se presajena tkiva ne zavrnejo. Delež enojajčnih dvojčkov pri ljudeh je približno 35--38% njihovega skupnega števila.

Dvojajčni ali dvojajčni dvojčki se razvijejo iz dveh različnih jajčec, ki sta istočasno oplojeni z različnimi semenčicami. Dizigotni dvojčki so lahko istospolnega ali različnospolnega, z genetskega vidika pa si niso nič bolj podobni kot navadni bratje in sestre.

Preučevanje enojajčnih dvojčkov skozi vse življenje, zlasti če živijo v različnih socialno-ekonomskih in naravno-klimatskih razmerah, je zanimivo, ker razlike med njimi v razvoju fizičnih in duševnih lastnosti ne pojasnjujejo različni genotipi, temveč vpliv okoljskih razmer.

Citogenetska metoda temelji na mikroskopskem pregledu strukture kromosomov pri zdravih in bolnih ljudeh. Citogenetski nadzor se uporablja pri diagnostiki številnih dednih bolezni, povezanih z anevploidijo in različnimi kromosomskimi preureditvami. Omogoča tudi preučevanje staranja tkiv na podlagi študij starostne dinamike celične strukture, ugotavljanje mutagenega učinka okoljskih dejavnikov na človeka itd.

IN Zadnja leta Citogenetska metoda je pridobila velik pomen v povezavi z možnostmi genetske analize človeka, ki se je odprla s hibridizacijo somatskih celic v kulturi. Pridobivanje medvrstnih hibridov celic (na primer človeka in miši) omogoča veliko bližje reševanju težav, povezanih z nezmožnostjo usmerjenih križanj, lokalizacijo gena na določenem kromosomu, vzpostavitev vezne skupine za številne znake. , itd. Kombinacija genealoške metode s citogenetsko metodo in tudi s najnovejše metode genski inženiring je močno pospešil proces kartiranja genov pri ljudeh.

Biokemične metode za preučevanje človeške dednosti pomagajo odkriti številne presnovne bolezni (ogljikove hidrate, aminokisline, lipide itd.), Na primer s pomočjo študije bioloških tekočin (kri, urina, amnijske tekočine) s kvalitativno ali kvantitativno analizo. Vzrok teh bolezni je sprememba aktivnosti nekaterih encimov.

S pomočjo biokemijskih metod je bilo odkritih okoli 500 molekularnih bolezni, ki so posledica manifestacije mutiranih genov. Pri različnih vrstah bolezni je mogoče določiti sam nenormalni beljakovinski encim ali določiti vmesne presnovne produkte. Glede na rezultate biokemičnih analiz je mogoče diagnosticirati bolezen in določiti metode zdravljenja. Zgodnja diagnoza in uporaba različnih diet v prvih fazah postembrionalnega razvoja lahko pozdravi nekatere bolezni ali vsaj olajša stanje bolnikov z okvarjenim encimskim sistemom.

Kot katera koli druga veda tudi sodobna humana genetika uporablja metode sorodnih ved: fiziologije, molekularne biologije, genskega inženiringa, biološkega in matematičnega modeliranja itd. Pomembno mesto pri reševanju problemov medicinske genetike zavzema ontogenetska metoda, ki nam omogoča upoštevati razvoj normalnih in patoloških lastnosti v teku individualnega razvoja.

Človeške dedne bolezni, njihovo zdravljenje in preprečevanje. Do danes je bilo registriranih več kot 2 tisoč človeških dednih bolezni, večina pa jih je povezana z duševne motnje. Po podatkih Svetovne zdravstvene organizacije se zaradi uporabe novih diagnostičnih metod vsako leto v povprečju registrirajo tri nove dedne bolezni, ki se pojavijo v praksi zdravnika katere koli specialnosti: terapevta, kirurga, nevropatologa, porodničarja-ginekologa, pediatra. , endokrinolog itd. Bolezni, ki nimajo prav nobene zveze z dednostjo, praktično ne obstajajo. Potek različnih bolezni (virusnih, bakterijskih, glivičnih okužb in celo poškodb) in okrevanje po njih so v določeni meri odvisni od dednih imunoloških, fizioloških, vedenjskih in duševnih značilnosti posameznika.

Pogojno dedne bolezni lahko razdelimo v tri velike skupine: presnovne bolezni, molekularne bolezni, ki so običajno posledica genskih mutacij, in kromosomske bolezni.

Genske mutacije in presnovne motnje. Genske mutacije se lahko izrazijo v povečanju ali zmanjšanju aktivnosti določenih encimov, vse do njihove odsotnosti. Fenotipsko se takšne mutacije kažejo kot dedne presnovne bolezni, ki jih določa odsotnost ali presežek produkta ustrezne biokemične reakcije.

Genske mutacije so razvrščene glede na njihovo fenotipsko manifestacijo, to je kot bolezni, povezane z moteno presnovo aminokislin, ogljikovih hidratov, lipidov, mineralov in presnovo nukleinskih kislin.

Primer kršitve metabolizma aminokislin je albinizem, relativno neškodljiva bolezen, ki se v zahodni Evropi pojavlja s frekvenco 1:25.000. Vzrok bolezni je okvara encima tirozinaze, zaradi česar je pretvorba tirozina v melanin blokirana. Albini imajo mlečno kožo, zelo svetle lase in nimajo pigmenta v šarenici. Imajo povečano občutljivost na sončno svetlobo, kar pri njih povzroča vnetna obolenja kože.

Ena najpogostejših bolezni presnove ogljikovih hidratov je diabetes mellitus. Ta bolezen je povezana s pomanjkanjem hormona insulina, kar povzroči motnje v tvorbi glikogena in zvišanje ravni glukoze v krvi.

Številni patološki znaki (hipertenzija, ateroskleroza, protin itd.) Ne določajo en, temveč več genov (pojav polimerizacije). To so bolezni z dedno nagnjenostjo, ki so bolj odvisne od okoljskih razmer: v ugodnih razmerah se takšne bolezni morda ne manifestirajo.

Kromosomske bolezni. Ta vrsta dedne bolezni je povezana s spremembo števila ali strukture kromosomov. Pogostnost kromosomskih nepravilnosti pri novorojenčkih je od 0,6 do 1%, v fazi 8-12 tednov pa jih ima približno 3% zarodkov. Med spontanimi splavi je pogostost kromosomskih nepravilnosti približno 30%, v zgodnjih fazah (do dveh mesecev) - 50% in več.

Pri ljudeh so opisane vse vrste kromosomskih in genomskih mutacij, vključno z anevploidijo, ki je lahko dveh vrst - monosomija in polisomija. Monosomija je še posebej huda.

Monosomija celega telesa je bila opisana za kromosom X. To je Shereshevsky-Turnerjev sindrom (44 + X), ki se kaže pri ženskah, za katere je značilna patološke spremembe postava (nizka rast, kratek vrat), motnje v razvoju reproduktivnega sistema (odsotnost večine ženskih sekundarnih spolnih značilnosti), duševna prizadetost. Pogostnost pojavljanja te anomalije je 1:4000-5000.

Trisomične ženske (44 + XXX) se praviloma razlikujejo po motnjah spolnega, telesnega in duševnega razvoja, čeprav se pri nekaterih bolnikih ti znaki morda ne pojavijo. Znani so primeri plodnosti takih žensk. Pogostnost sindroma je 1:1000.

Za moške s Klinefelterjevim sindromom (44+XXY) je značilen moten razvoj in aktivnost spolnih žlez, evnuhoidni tip telesa (ožja od medenice, ramena, poraščenost in odlaganje maščobe po telesu po ženskem tipu, roke in noge so v primerjavi s podaljšanimi). na telo). Zato višja rast. Ti znaki, skupaj z nekaj duševne zaostalosti, se pojavijo pri relativno normalnem dečku od pubertete.

Klinefelterjev sindrom opazimo s polisomijo ne le na kromosomu X (XXX XXXY, XXXXY), temveč tudi na kromosomu Y (XYY. XXYY. XXYYY). Pogostnost sindroma je 1:1000.

Od avtosomnih bolezni je v največji meri raziskana trisomija na 21. kromosomu oziroma Downov sindrom. Po različnih avtorjih je rodnost otrok z Downovim sindromom 1:500-700 novorojenčkov, v zadnjih desetletjih pa se je pogostost trisomije-21 povečala.

Tipični znaki bolnikov z Downovim sindromom: majhen nos s širokim ravnim nosom, poševne oči z epikantusom - previsno gubo nad zgornjo veko, deformirane majhne ušesne školjke, napol odprta usta, nizka rast, duševna zaostalost. Približno polovica bolnikov ima bolezni srca in velikih žil.

Obstaja neposredna povezava med tveganjem za rojstvo otrok z Downovim sindromom in starostjo matere. Ugotovljeno je bilo, da se 22-40% otrok s to boleznijo rodi materam, starejšim od 40 let (2-3% žensk v rodni dobi).

Tukaj so obravnavani le nekateri primeri človeških genskih in kromosomskih bolezni, ki pa dajejo določeno predstavo o kompleksnosti in krhkosti njegove genetske organizacije.

Glavni način preprečevanja dednih bolezni je njihovo preprečevanje. V ta namen v mnogih državah sveta, vključno z Belorusijo, obstaja mreža ustanov, ki zagotavljajo medicinsko genetsko svetovanje prebivalstvu. Prvič, njegove storitve bi morale uporabljati osebe, ki sklenejo zakonsko zvezo in imajo genetsko prikrajšane sorodnike.

Genetsko svetovanje je obvezno ob poroki sorodnikov, oseb, starejših od 30-40 let, pa tudi tistih, ki delajo v proizvodnji s škodljivimi delovnimi pogoji. Zdravniki in genetiki bodo lahko določili stopnjo tveganja rojstva genetsko okvarjenih potomcev in zagotovili nadzor nad otrokom med njegovim intrauterinim razvojem. Treba je opozoriti, da kajenje, uživanje alkohola in drog s strani matere ali očeta nerojenega otroka dramatično povečajo verjetnost, da bodo imeli otroka s hudimi dednimi boleznimi.

V primeru rojstva bolnega otroka je včasih možno njegovo zdravljenje z zdravili, dieto in hormoni. Poliomielitis je lahko jasen primer, ki potrjuje možnosti medicine v boju proti dednim boleznim. Za to bolezen pa je značilna dedna nagnjenost neposredni vzrok bolezen je virusna okužba. Izvajanje množične imunizacije proti povzročitelju bolezni je omogočilo, da so vsi otroci, ki so k njej dedno nagnjeni, rešili hudih posledic bolezni. Dietno in hormonsko zdravljenje se uspešno uporablja pri zdravljenju fenilketonurije, sladkorne bolezni in drugih bolezni.

Uvod

Osnova so človeška genetika in temeljne discipline, kot so anatomija, fiziologija, biokemija sodobna medicina. Mesto genetike med biološkimi znanostmi in posebno zanimanje zanjo določata dejstvo, da proučuje osnovne lastnosti organizmov, namreč dednost in variabilnost.

Dednost in variabilnost pri človeku sta predmet proučevanja človeške genetike na vseh ravneh njene organizacije: molekularni, celični, organizmski, populacijski. Humana genetika svoj uspeh v veliki meri dolguje medicinski genetiki, vedi, ki proučuje vlogo dednosti v človeški patologiji. Aplikativna veja medicinske genetike je klinična genetika, ki uporablja dosežke medicinske genetike, humane genetike in splošne genetike pri reševanju kliničnih problemov, ki se pojavljajo pri ljudeh.

Genetika je ena najkompleksnejših disciplin moderno naravoslovje. Da bi ga poglobljeno razumel, bom v svojem delu obravnaval glavne faze razvoja genetike, vrste genetike, dosežke genetike v sodobni medicini itd.

1. Zgodovina razvoja genetike

Genetika je veda, ki preučuje zakonitosti dednosti in variabilnosti ter biološke mehanizme, ki ju zagotavljajo.

Prvi znanstveni korak v proučevanju dednosti je naredil avstrijski menih Gregor Mendel, ki je leta 1866 objavil članek »Poskusi o rastlinskih hibridih«, s katerim je postavil temelje moderne genetike.

Pred Mendelovim odkritjem je bila priznana teorija tako imenovane spojene dednosti. Bistvo te teorije je bilo, da sta se med oploditvijo moški in ženski »začetek« pomešala, »kot barve v kozarcu vode«, kar je povzročilo nastanek novega organizma. Mendel je pokazal, da se dedna nagnjenja ne mešajo, temveč prenašajo od staršev na potomce v obliki diskretnih (izoliranih) enot. Te enote, ki so pri posameznikih predstavljene s pari (aleli), ostanejo ločene in se prenesejo na naslednje generacije v moških in ženskih gametah, od katerih vsaka vsebuje eno enoto iz vsakega para. Leta 1909 jih je danski botanik-žlahtnitelj W. Johansen poimenoval "geni", leta 1912 pa je ameriški genetik T. G. Morgan pokazal, da se nahajajo v kromosomih.

Uradni datum rojstva genetikov je 1900. Nato so bili objavljeni podatki G. de Vriesa, K. Corrensa in K. Chermaka, ki so ponovno odkrili vzorce dedovanja lastnosti, ki jih je določil G. Mendel. Prva desetletja 20. stoletja so bila plodna pri razvoju glavnih določb in smeri genetike. Koncept mutacij, populacij in čistih linij organizmov je bil oblikovan, kromosomska teorija dednosti je bil odkrit zakon homoloških serij, pridobljeni so bili podatki o pojavu dednih sprememb pod vplivom rentgenskih žarkov in začel se je razvoj temeljev genetike populacij organizmov.

Leta 1953 je na mednar znanstvena revija Objavljen je bil članek biologov Jamesa Watsona in Francisa Cricka o strukturi deoksiribonukleinske kisline – DNK.

Struktura DNK se je izkazala za povsem nenavadno: njene molekule imajo ogromno dolžino v molekularnem merilu in so sestavljene iz dveh verig, ki sta skupaj tkani v dvojno vijačnico. Vsako od niti lahko primerjamo z dolgim ​​nizom kroglic. V beljakovinah so "kroglice" aminokisline dvajsetih različnih vrst. DNK ima samo štiri vrste "kroglic" in imenujemo jih nukleotidi. "Kroglice" dveh verig dvojne vijačnice DNK so medsebojno povezane in strogo ustrezajo druga drugi. V DNK je timin nasproti adenin nukleotida, gvanin pa nasproti citozina. Pri tej konstrukciji dvojne vijačnice vsaka od verig vsebuje informacije o strukturi druge. Če poznate strukturo ene verige, lahko vedno obnovite drugo.

Dobita se dve dvojni vijačnici - natančni kopiji njihovega predhodnika. Ta lastnost natančnega razmnoževanja je ključna za življenje na Zemlji.

2. Genetika in medicina

2.1 Raziskovalne metode

V genetiki je glavna metoda raziskovanja genetska analiza, ki se izvaja na vseh ravneh organizacije živega (od molekularne do populacijske). Glede na namen študije se "modificira" v zasebne metode - hibridološke, populacijske, mutacijske, rekombinacijske, citogenetske itd.

Hibridološka metoda omogoča ugotavljanje vzorcev dedovanja posameznih lastnosti in lastnosti organizma z izvajanjem niza neposrednih ali povratnih križanj v več generacijah. Vzorce dedovanja lastnosti in lastnosti pri človeku ugotavljamo z genealoško metodo (analiza rodovnikov). Zakonitosti dedovanja lastnosti v populacijah ugotavljamo s populacijsko metodo oziroma populacijsko analizo.

Citogenetska metoda, ki združuje principe citološke in genetske analize, se uporablja pri proučevanju vzorcev materialnega nasledstva v generacijah posameznih celic in organizmov ter »anatomije« materialnih nosilcev dednosti.

Fenogenetska analiza omogoča proučevanje delovanja gena in izražanja genov v individualni razvoj organizem. Za to uporabljajo tehnike, kot je presaditev genetsko različnih tkiv, celičnih jeder ali posameznih genov iz ene celice v drugo, pa tudi preučevanje himer – eksperimentalno pridobljenih večceličnih organizmov, sestavljenih iz genetsko različnih celic, ki izvirno pripadajo različnim posameznikom.

Mutacijska in rekombinacijska analiza se uporablja pri preučevanju fine organizacije in delovanja genskega materiala, strukture različnih DNK, njihovih sprememb, mehanizmov delovanja in izmenjave genov med križanjem. Metoda molekularne genetske analize se intenzivno razvija.

2.2 Medicinski interes

Z razvojem genetike, možna uporaba njegove metode pri preučevanju prej neozdravljivih bolezni, patologij itd. To je začelo pritegniti precejšnje zanimanje znanstvenikov, ki delajo na področju medicine. Znanih je več tisoč genetske bolezni, ki so skoraj 100% odvisne od genotipa posameznika. Najhujši med njimi so: kisla fibroza trebušne slinavke, fenilketonurija, galaktozemija, različne oblike kretenizem, hemoglobinopatije, pa tudi Downov, Turnerjev, Klinefelterjev sindrom. Poleg tega obstajajo bolezni, ki so odvisne od genotipa in okolja: ishemična bolezen, diabetes mellitus, revmatoidne bolezni, peptični ulkusželodec in dvanajstniku, veliko onkološke bolezni shizofrenija in druge duševne bolezni.

Zgodovinsko gledano se je zanimanje medicine za genetiko najprej oblikovalo v povezavi z opazovanjem dednih patoloških (bolezni) lastnosti. V drugi polovici 19. stoletja je angleški biolog F. Galton izpostavil »človeško dednost« kot samostojen predmet proučevanja. Predlagal je tudi številko posebne metode genetska analiza: genealoška, ​​dvojna, statistična. Preučevanje vzorcev dedovanja normalnih in patoloških lastnosti še vedno zavzema vodilno mesto v človeški genetiki.

2.3 Človeška genetika

Človeška genetika je posebna veja genetike, ki preučuje značilnosti dedovanja lastnosti pri človeku, dedne bolezni(medicinska genetika), genetska struktura človeških populacij. Od področij humane genetike se najintenzivneje razvijajo citogenetika, biokemijska genetika, imunogenetika, genetika visokega šolstva. živčna dejavnost, fiziološka genetika.

Človeška genetika je teoretična osnova sodobna medicina in sodobno zdravstvo. Delimo jo na antropogenetiko, ki proučuje vzorce dednosti in variabilnosti normalnih lastnosti. Človeško telo, demografska genetika (populacijska genetika), ekološka genetika (doktrina o genetski vidiki odnos med človekom in okoljem) in medicinska genetika, ki proučuje dedne patologije (bolezni, okvare, deformacije itd.).

Najpomembnejše področje človeške genetike je medicinska genetika. Medicinska genetika pomaga razumeti interakcijo bioloških in okoljskih dejavnikov pri človeški patologiji. Včasih se ne obravnava kot del človeške genetike, temveč kot neodvisno področje splošne genetike.

2.4 Medicinska genetika

Medicinska genetika proučuje pojave dednosti in variabilnosti v različnih človeških populacijah, značilnosti manifestacije in razvoja normalnih (fizičnih, ustvarjalnih, intelektualnih sposobnosti) in patoloških znakov, odvisnost bolezni od genetske predodločenosti in pogojev okolja, vključno s socialnimi pogoji življenja. življenje. Razvija tudi sisteme za diagnostiko, zdravljenje, preventivo in rehabilitacijo bolnikov z dednimi boleznimi ter zdravstveni pregled njihovih družin, proučuje vlogo in mehanizme dedne nagnjenosti pri boleznih človeka.

Oblikovanje medicinske genetike se je začelo v tridesetih letih prejšnjega stoletja. XX. stoletja, ko so se začela pojavljati dejstva, ki potrjujejo, da dedovanje lastnosti pri ljudeh poteka po enakih vzorcih kot pri drugih živih organizmih.

Naloga medicinske genetike je odkrivanje, preučevanje, preprečevanje in zdravljenje dednih bolezni ter razvijanje načinov za preprečevanje vpliva okoljskih dejavnikov na človekovo dednost.

Glavni del medicinske genetike je klinična genetika, ki preučuje etiologijo in patogenezo dednih bolezni, variabilnost klinične manifestacije in potek dedne patologije in bolezni, za katere je značilna dedna nagnjenost, odvisno od vpliva genetski dejavniki in okoljskih dejavnikov ter razvija metode za diagnosticiranje, zdravljenje in preprečevanje teh bolezni. Klinična genetika vključuje nevrogenetiko, dermatogenetiko (preučuje dedne kožne bolezni - genodermatoze), oftalmogenetiko, farmakogenetiko (preučuje dedne odzive telesa na zdravila). Medicinska genetika je povezana z vsemi deli sodobnega časa klinična medicina in druga področja medicine in zdravstva, vključno z biokemijo, fiziologijo, morfologijo, pogosta patologija, imunologija.

11.1. Metode človeške genetike

Konvencionalne genetske metode - preučevanje potomcev iz strogo nadzorovanih, usmerjenih križanj, pridobivanje mutacij z izpostavljenostjo mutagenim dejavnikom - niso uporabne v človeški genetiki. Poleg tega obstajajo določene težave pri preučevanju človeške dednosti in variabilnosti zaradi majhnega števila potomcev v družinah, menjave generacij po 25-30 letih, veliko število(23 za ženske in 24 za moške)

vezne skupine genov. So pa v človeški genetiki razvite in uspešno uporabljene edinstvene raziskovalne metode, ki skupaj dajejo zadovoljiv rezultat.

11.1.1. genealoška metoda

Genealoška metoda je sestavljena iz analize rodovnikov in vam omogoča, da določite vrsto dedovanja (dominantno, recesivno, avtosomno ali spolno povezano) lastnosti, pa tudi njeno monogenost ali poligenost. Na podlagi pridobljenih informacij se predvidi verjetnost manifestacije proučevane lastnosti pri potomcih, kar je velikega pomena za preprečevanje dednih bolezni.

riž. 11.1. Rodovniške konvencije

Pri avtosomnem dedovanju je značilnost enaka verjetnost manifestacije pri obeh spolih. Razlikovati med avtosomno dominantno in avtosomno recesivno dediščino.

Pri avtosomno dominantnem dedovanju se dominantni alel realizira v lastnosti tako v homozigotnem kot v heterozigotnem stanju. Če ima vsaj en starš prevladujočo lastnost, se slednja manifestira z različno verjetnostjo v vseh naslednjih generacijah (slika 11.2). Vendar pa je za dominantne mutacije značilna nizka penetracija. V nekaterih primerih to povzroča določene težave pri določanju vrste dedovanja.

Pri avtosomno recesivnem dedovanju se recesivni alel realizira v lastnosti v homozigotnem stanju. Recesivne bolezni pri otrocih so pogostejše v zakonih med fenotipsko normalnimi heterozigotnimi starši. Pri heterozigotnih starših (Aa x Aa) bo verjetnost, da bodo imeli bolne otroke (aa), 25 %, enak odstotek (25 %) bo zdravih (AA), preostalih 50 % (Aa) bo prav tako zdravih, vendar bodo heterozigotni nosilci recesivnega alela.

Dedovanje, vezano na kromosom X, je lahko dominantno in recesivno (pogosteje recesivno). Razmislite o X-vezani recesivni dediščini na primeru človeških bolezni, kot je hemofilija (motnja strjevanja krvi). Svetovno znan primer: kraljica Viktorija, prenašalka hemofilije, je bila heterozigotna in je mutirani gen prenesla na svojega sina Leopolda in dve hčerki. Ta bolezen je prodrla v številne kraljeve hiše v Evropi in prišla v Rusijo (slika 11.5).

11.1.2. populacijska metoda

Metode populacijske genetike se pogosto uporabljajo v raziskavah na ljudeh. Intrafamiliarna analiza obolevnosti je neločljiva od študija dedne patologije tako v posameznih državah kot v relativno izoliranih skupinah prebivalstva. Preučevanje pogostnosti genov in genotipov v populacijah je predmet populacijsko genetskih raziskav. To zagotavlja informacije o stopnji heterozigotnosti in polimorfizma človeških populacij, razkriva razlike v frekvencah alelov med različnimi populacijami.

Menijo, da Hardy-Weinbergov zakon kaže, da dedovanje kot tako ne spremeni pogostosti alelov v populaciji. Ta zakon je zelo primeren za analizo velikih populacij, kjer obstaja prosto križanje. Vsota frekvenc alelov enega gena, po Hardy-Weinbergovi formuli p + q = 1, v genskem skladu populacije je konstantna vrednost. Konstantna vrednost je tudi vsota frekvenc genotipov alelov danega gena p2 + 2pq + q2= 1. S popolno prevlado, ko ugotovimo število recesivnih homozigotov v določeni populaciji (q je število homozigotnih osebkov za recesivni gen z genotipom aa), je dovolj, da vzamemo kvadratni koren dobljene vrednosti in našli bomo pogostnost recesivnega alela a. Frekvenca dominantnega alela A bo p = 1 - q. Po tako izračunanih frekvencah alelov a in A je mogoče določiti frekvence pripadajočih genotipov v populaciji (p = AA; 2p# = Aa). Na primer, po mnenju številnih znanstvenikov je pogostost albinizma (podedovana kot avtosomno recesivna lastnost) 1:20 0 * 00 (e). Posledično bo frekvenca alela a v genskem skladu q = V1/20 OOO = /141 in potem bo frekvenca alela A p = 1 - p = 1 - Vi4i = 140/i4l. V tem primeru bo pogostnost heterozigotnih nosilcev gena za albinizem (2 pq) 2(140/141) (V141) = V70 ali 1,4 %.

Statistična analiza porazdelitve posameznih dednih lastnosti (genov) v človeških populacijah v različnih državah omogoča ugotavljanje prilagoditvene vrednosti posameznih genotipov. Ko se mutacije enkrat pojavijo, se lahko prenašajo na potomce več generacij. To vodi v polimorfizem (genetsko heterogenost) človeških populacij. Med prebivalci Zemlje je skoraj nemogoče (z izjemo enojajčnih dvojčkov) najti genetsko enake ljudi. V heterozigotnem stanju populacije vsebujejo znatno število recesivnih alelov (genetska obremenitev), ki določajo razvoj različnih dednih bolezni. Pogostost njihovega pojava je odvisna od koncentracije recesivnega gena v populaciji in se znatno poveča s sklenitvijo tesno povezanih zakonov.

11.1.3. dvojna metoda

Ta metoda se uporablja v človeški genetiki za ugotavljanje stopnje dedne pogojenosti proučevanih lastnosti. Dvojčki so lahko enojajčni (nastanejo v zgodnjih fazah cepitve zigote, ko se iz dveh ali redkeje iz večjega števila blastomerov razvijejo polnopravni organizmi). Enojajčni dvojčki so genetsko enaki. Ko dozorita dve ali redkeje več jajčec in se nato oplodita z različnimi semenčicami, se razvijeta dvojajčna dvojčka. Dvojajčni dvojčki si niso nič bolj podobni kot bratje in sestre, rojeni v različnih časih. Pogostnost dvojčkov pri ljudeh je približno 1 % (*/s enojajčnih, /s dvojnih); velika večina dvojčkov je dvojčkov.

Ker je dedni material enojajčnih dvojčkov enak, so razlike, ki nastanejo pri njih, odvisne od vpliva okolja na izražanje genov. Primerjava pogostosti podobnosti za številne značilnosti parov enojajčnih in dvojajčnih dvojčkov nam omogoča, da ocenimo pomen dednih in okoljskih dejavnikov pri razvoju človeškega fenotipa.

11.1.4. Citogenetska metoda

Citogenetska metoda se uporablja za preučevanje normalnega človeškega kariotipa, pa tudi pri diagnozi dednih bolezni, povezanih z genomskimi in kromosomskimi mutacijami. 140

Poleg tega se ta metoda uporablja pri proučevanju mutagenega delovanja različnih kemikalij, pesticidov, insekticidov, zdravil itd.

Med delitvijo celic v fazi metafaze imajo kromosomi jasnejšo strukturo in so na voljo za študij. Človeški diploidni niz (glej sliko 9.2) je sestavljen iz 46 kromosomov: 22 parov avtosomov in en par spolnih kromosomov (XX - pri ženskah, XY - pri moških). Običajno se pregledajo levkociti periferne krvi človeka, ki se dajo v poseben hranilni medij, kjer se delijo. Nato pripravimo preparate in analiziramo število in strukturo kromosomov. Razvoj posebnih metod barvanja je močno poenostavil prepoznavanje vseh človeških kromosomov, v povezavi z genealoško metodo ter metodami celičnega in genskega inženiringa pa omogočil korelacijo genov s specifičnimi regijami kromosomov. Kompleksna uporaba teh metod je osnova kartiranja človeških kromosomov.

Citološka kontrola je potrebna za diagnozo kromosomskih bolezni, povezanih z anevploidijo in kromosomskimi mutacijami. Najpogostejši so Downova bolezen (trisomija na 21. kromosomu), Klinefelterjev sindrom (47 XXY), Shershevsky-Turnerjev sindrom (45 XO) itd. Izguba dela enega od homolognih kromosomov 21. para vodi do krvna bolezen - kronična mieloična levkemija.

Citološke študije interfaznih jeder somatskih celic lahko razkrijejo tako imenovano Barrovo telo ali spolni kromatin (slika 11.6). Izkazalo se je, da je spolni kromatin normalno prisoten pri ženskah in odsoten pri moških. Je posledica heterokromatizacije enega od dveh kromosomov X pri ženskah (glejte poglavje 9.6). Če poznate to funkcijo, lahko določite spol

in zazna nenormalno število X kromosomov.

11.1.5. Biokemijska metoda

Dedne bolezni, ki jih povzročajo genske mutacije, ki spreminjajo strukturo ali hitrost sinteze beljakovin, običajno spremljajo motnje presnove ogljikovih hidratov, beljakovin, lipidov in drugih vrst. Dedne presnovne okvare lahko diagnosticiramo z določitvijo strukture spremenjenega proteina ali njegove količine, z identifikacijo okvarjenih encimov ali z odkrivanjem presnovnih intermediatov v zunajceličnih telesnih tekočinah (kri, urin, znoj itd.). Na primer, analiza aminokislinskih zaporedij mutiranih beljakovinskih verig hemoglobina je omogočila identifikacijo več dednih napak, ki so osnova številnih bolezni - hemoglobinoz. Tako se pri anemiji srpastih celic pri ljudeh nenormalni hemoglobin zaradi mutacije razlikuje od normalnega z zamenjavo samo ene aminokisline (glutaminske kisline z valinom).

V zdravstveni praksi poleg prepoznavanja homozigotnih nosilcev mutantnih genov obstajajo metode za odkrivanje heterozigotnih nosilcev določenih recesivnih genov, kar je še posebej pomembno v medicinskem genetskem svetovanju. Torej, pri fenotipsko normalnih heterozigotih za fenilketonurijo (recesivni mutantni gen; pri homozigotih je presnova aminokisline fenilalanin motena, kar vodi v duševno zaostalost) po jemanju fenilalanina odkrijejo njegovo povečano vsebnost v krvi. Pri hemofiliji lahko heterozigotno prenašalstvo mutantnega gena ugotovimo z določitvijo aktivnosti encima, spremenjenega zaradi mutacije.

11.2. Medicinsko genetsko svetovanje

Glavne naloge medicinsko genetskega svetovanja so napovedovanje verjetnosti otrok z določeno dedno nepravilnostjo. Podroben seznanitev z genealogijo ljudi, uporaba različnih raziskovalnih metod omogoča genetiku, da oceni stopnjo tveganja rojstva obolelih potomcev. Priporočila v medicinsko genetskih posvetih o smiselnosti sklenitve zakonske zveze, rojstva otrok, prekinitve nosečnosti so namenjena temu, da jih posvetovane osebe upoštevajo in se prostovoljno ustrezno odločijo.

Zdravniki ne priporočajo porok med bližnjimi sorodniki in med nosilci dednih bolezni. Zakonca se po rojstvu otrok z različnimi anomalijami običajno obrnejo na medicinsko genetsko posvetovanje in poskušajo ugotoviti možnost pojava dednih napak pri naslednjih otrocih. V nekaterih primerih je mogoče predvideti verjetnost drugega zdravega otroka.

V nekaterih primerih lahko medicinsko genetsko svetovanje razkrije prisotnost takih dednih bolezni, katerih razvoj je v veliki meri odvisen od škodljivih vplivov okolja. Potem lahko pravočasno izvajanje preventivnih ukrepov prepreči njihov fenotipski razvoj. Torej, z genetsko nagnjenostjo k debelosti, uravnotežena prehrana, urnik dela in počitka preprečujejo ali znatno zmanjšajo pojav takšne patologije.

Zdravniki imajo na voljo celoten arzenal zgoraj obravnavanih metod človeške genetike in številne druge metode, ki omogočajo ne le boljše razumevanje narave dednih bolezni, narave njihovega dedovanja, temveč tudi napovedovanje stopnje tveganja. rojstva obolelih potomcev, pa tudi hitro diagnosticiranje in zdravljenje bolnikov. Zgodnje odkrivanje fenilketonurije in dieta z omejenim vnosom fenilalanina prepreči poškodbe centralnega živčnega sistema in najhujše simptome bolezni.

genealoška metoda sestoji iz preučevanja rodovnikov na podlagi Mendelovih zakonov dedovanja in pomaga ugotoviti naravo dedovanja lastnosti (dominantna ali recesivna). Tako se ugotavlja dedovanje posameznih lastnosti osebe: poteze obraza, višina, krvna skupina, duševna in duševna zgradba, pa tudi nekatere bolezni. Na primer, ko preučujemo genealogijo kraljeve habsburške dinastije v več generacijah, štrleči spodnja ustnica in kljukast nos. Ta metoda je razkrila škodljive učinke tesno povezanih zakonov, ki so še posebej očitni pri homozigotih za isti neugodni recesivni alel. V sorodstvenih zakonih je verjetnost rojstva otrok z dednimi boleznimi in zgodnje umrljivosti dojenčkov več deset in celo stokrat višja od povprečja.

Sestavil A.A. Medvedjev

dvojna metoda je preučevanje razlik med enojajčnimi dvojčki. To metodo zagotavlja narava sama. Pomaga ugotoviti vpliv okoljskih pogojev na fenotip pri enakih genotipih. Ker odraščajo v enakih razmerah, imajo enojajčni dvojčki osupljivo podobnost ne le v morfoloških značilnostih, temveč tudi v duševnih in intelektualnih značilnostih. Z dvojno metodo so razkrili vlogo dednosti pri številnih boleznih.

populacijska metoda. Populacijska genetika proučuje genetske razlike med posamezne skupine ljudi (populacij), raziskuje vzorce geografske porazdelitve genov.

Citogenetska metoda temelji na preučevanju variabilnosti in dednosti na ravni celic in podceličnih struktur. Ugotovljena je bila povezava številnih resnih bolezni s kromosomskimi nepravilnostmi. Kromosomske motnje se pojavijo pri 7 od tisoč novorojenčkov, v polovici primerov pa povzročijo tudi odmrtje zarodka (splav) v prvi tretjini nosečnosti. Če se otrok s kromosomsko motnjo rodi živ, ima običajno hude bolezni, zaostaja v duševnem in telesnem razvoju.

Biokemijska metoda vam omogoča prepoznavanje številnih dednih človeških bolezni, povezanih s presnovnimi motnjami. Znane so anomalije presnove ogljikovih hidratov, aminokislin, lipidov in drugih vrst. Tako je na primer sladkorna bolezen posledica kršitve normalne aktivnosti trebušne slinavke - ne sprošča potrebne količine hormona insulina v kri, kar povzroči zvišanje krvnega sladkorja. Te motnje ne povzroča ena velika napaka v genetskih informacijah, ampak zbirka majhnih napak, ki skupaj vodijo do bolezni ali so nagnjene k njej.

Zaključek

Mendelovi zakoni veljajo za ljudi. Vendar pa pri preučevanju človeške genetike nastanejo določene težave zaradi:

– nezmožnost uporabe glavne genetske metode kontrolnih križanj; - redka menjava generacij; - majhni potomci - veliko število kromosomov; - pozna puberteta.

Po drugi strani sta zgradba in fiziologija človeka raziskani veliko bolj v celoti kot pri rastlinah in živalih; raziskanih je bilo veliko dednih bolezni.

28. Variabilnost. Vrste variabilnosti. variabilnost modifikacije.

Vrste variabilnosti.

Univerzalna last živega organizmi pridobivanje razlik od osebkov drugih vrst in lastne vrste se imenuje variabilnost. Seveda sta si enojajčna dvojčka zelo podobna, a vedno obstaja vsaj en madež, ki ju razlikuje. In če je na primer eden od dvojčkov navdušen nad bodybuildingom, drugi pa šahom, bodo razlike v njihovem fenotipu zelo izrazite.

Obstajata dve vrsti variabilnosti: modifikacija (fenotipska) in dedna (genotipska).

variabilnost modifikacije.

Vsi znaki živega organizma so določeni s kombinacijo genov, ki sestavljajo genotip ta organizem.

Vendar pa na gene nenehno vpliva zunanje okolje, stopnja manifestacije delovanja genov pa je lahko različna.

Če z vegetativnim razmnoževanjem pridobimo več grmov, na primer kosmulje iz enega, "starševskega" grma, bodo genotipi novih grmov popolnoma enaki.

Vendar se bodo njihovi fenotipi nujno razlikovali. Te razlike v številu in velikosti listov, dolžini stebel itd. bodo nastale zaradi različnih stopenj izpostavljenosti okoljskim dejavnikom: vlažnosti, svetlobi, kakovosti tal.

Takšne spremembe v lastnostih organizma, ki ne vplivajo na njegove gene in se ne morejo prenesti na naslednje generacije, imenujemo modifikacija, tovrstno variabilnost pa modifikacija. Najpogosteje so kvantitativne lastnosti predmet sprememb - višina, teža, plodnost itd.

Klasičen primer modifikacijske variabilnosti je variabilnost v obliki listov rastline ukoreninjenje puščice pod vodo. Ena posamezna puščica ima tri vrste listov (slika 65), odvisno od tega, kje se list razvije: pod vodo, na gladini ali v zraku. Te razlike v obliki listov so določene s stopnjo njihove osvetlitve, nabor genov v celicah vsakega lista pa je enak. Za različne znake in lastnosti organizma je značilna večja ali manjša odvisnost od okoljskih razmer. Na primer, pri ljudeh barvo šarenice in krvno skupino določajo le ustrezni geni, življenjski pogoji pa na te znake ne morejo vplivati. Toda višina, teža, fizična vzdržljivost so zelo odvisni od zunanjih pogojev, na primer od kakovosti prehrana , telesna aktivnost itd. Meje variabilnosti modifikacije katere koli lastnosti se imenujejo norma reakcije. Hitrost reakcije je genetsko pogojena in podedovana.

Variabilnost lastnosti je včasih zelo velika, vendar ne more preseči meja reakcijske norme. Pri nekaterih lastnostih je stopnja reakcije zelo široka (na primer striženje volne pri ovcah, mlečnost krav), za druge pa je značilna ozka hitrost reakcije (barva dlake pri kuncih).

Iz navedenega izhaja zelo pomembna ugotovitev. Ne podeduje se sama lastnost, temveč sposobnost manifestiranja te lastnosti pod določenimi pogoji, z drugimi besedami, podeduje se norma reakcije telesa na zunanje razmere.

Tako lahko naštejemo naslednje glavne značilnosti spremenljivosti modifikacije:

Spremembe modifikacije se ne prenesejo na potomce; - modifikacijske spremembe se pojavljajo pri številnih osebkih vrste in so odvisne od vpliva okolja; - modifikacijske spremembe so možne le v mejah reakcijske norme, tj. končno jih določa genotip.

dedna variabilnost.

Dedna variabilnost je posledica sprememb v genetskem materialu in je osnova pestrosti živih organizmov ter glavni razlog evolucijski proces, saj daje material za naravno selekcijo.

Dedna variabilnost se kaže v dveh oblikah - kombinacijski in mutacijski.

Osnova kombinacijske variabilnosti je spolni proces, ki ima za posledico ogromen nabor raznolikih genotipov.

Vsaka človeška celica vsebuje 23 materinih in 23 očetovih kromosomi . Med nastankom gamete bo v vsako od njih padlo le 23 kromosomov, koliko jih bo od očeta in koliko od matere, je stvar naključja.To je prvi vir kombinacijske variabilnosti.

Drugi razlog je prehod.

Ne samo, da vsaka naša celica nosi kromosome starih staršev, določen del teh kromosomov je zaradi križanja prejel del svojih genov iz homolognih kromosomov, ki so prej pripadali drugi liniji prednikov. Takšni kromosomi se imenujejo rekombinantni. Sodelujejo pri oblikovanju organizma nove generacije in vodijo do nepričakovanih kombinacij lastnosti, ki jih ni imel niti očetov niti materin organizem.

Nazadnje, tretji razlog za kombinacijsko variabilnost je naključna narava srečanj nekaterih gamet v procesu oploditve.

Vsi trije procesi, na katerih temelji kombinativna variabilnost, delujejo neodvisno drug od drugega in ustvarjajo ogromno različnih možnih genotipov.

Pojav sprememb v dednem materialu, tj. v molekulah DNK , se imenuje mutacijska variabilnost. Poleg tega lahko pride do sprememb tako v posameznih molekulah (kromosomih) kot v številu teh molekul. Mutacije se pojavijo pod vplivom različnih dejavnikov zunanjega in notranjega okolja.

Izraz "mutacija" je leta 1901 prvič predlagal nizozemski znanstvenik G. de Vries, ki je opisal spontane mutacije v rastlinah. Mutacije so redke, vendar vodijo do nenadnih skokov v lastnostih, ki se prenašajo iz generacije v generacijo.