Metódy štúdia ľudskej dedičnosti. Metódy štúdia dedičnosti u ľudí

1. Genealogické

Genealogickou metódou je analýza rodokmeňov a umožňuje určiť typ dedičstva (dominantné
recesívne, autozomálne alebo pohlavne viazané) znaku, ako aj jeho monogenita alebo polygenicita. Na základe získaných informácií sa predpovedá pravdepodobnosť prejavu študovaného znaku u potomstva, čo má veľký význam pre prevenciu dedičných ochorení.

Ako metóda štúdia ľudskej genetiky sa genealogická metóda používala len od začiatku 20. storočia, kedy sa ukázalo, že analýza rodokmeňov, ktoré možno sledovať od generácie po generáciu niektorých znakov (chorôb), môže nahradiť skutočne nepoužiteľnú hybridnú metódu.

Pri zostavovaní rodokmeňov je zdrojom človek - proband, ktorého rodokmeň je študovaný. Zvyčajne je to buď pacient alebo nosič určitého znaku, ktorého dedičnosť musí byť študovaná.

Proband je osoba, s ktorou sa zostavuje rodokmeň genealogickou analýzou.

Sibs je jedno z detí, ktoré sa narodili tým istým rodičom vo vzťahu k iným deťom (napríklad brat alebo sestra).

2. Dvojča

Táto metóda spočíva v štúdiu vzorov dedičstva postáv v dvojiciach dvojčiat jedno- a dvojčiat. To bolo navrhnuté v roku 1875 Galton spočiatku posúdiť úlohu dedičnosti a životného prostredia vo vývoji ľudských duševných vlastností. V súčasnosti je táto metóda široko používaná pri štúdiu dedičnosti a variability u ľudí, aby sa určila korelačná úloha dedičnosti a prostredia pri tvorbe rôznych znakov, ako normálnych, tak patologických. To vám umožní identifikovať dedičnú povahu črty, určiť penetráciu alely, zhodnotiť účinnosť pôsobenia určitých vonkajších faktorov na tele (drogy, školenia, vzdelávanie).

Podstata metódy spočíva v porovnaní prejavu znaku v rôznych skupinách dvojčiat s prihliadnutím na podobnosti alebo rozdiely v ich genotypoch. monozygotných dvojčatá , vyvíjajú sa z jediného oplodneného vajíčka, sú geneticky identické, pretože majú 100% bežných génov. Preto medzi monozygotnými dvojčatami existuje vysoké percento zhody párov, v ktorom sa znak prejavuje v oboch dvojčatách. Porovnanie monozygotných dvojčiat, vychovávaných v rôznych podmienkach postembryonického obdobia, umožňuje odhaliť znaky, pri ktorých významnú úlohu zohrávajú faktory životného prostredia. Podľa týchto znakov sa pozoruje nesúlad medzi dvojčatami, t.j. rozdiely. Naopak, zachovanie podobnosti medzi dvojčatami, napriek rozdielom v podmienkach ich existencie, naznačuje dedičnú podmienenosť znaku.

3. Populačno-štatistické

Pomocou populačno-štatistickej metódy sa dedičné znaky študujú vo veľkých skupinách obyvateľstva v jednej alebo niekoľkých generáciách. Dôležitým bodom pri použití tejto metódy je štatistické spracovanie získaných údajov. Táto metóda sa môže použiť na výpočet frekvencie výskytu v populácii rôznych alel génu a rôznych genotypov pre tieto alely, na zistenie distribúcie rôznych dedičných znakov, vrátane chorôb, v ňom. Umožňuje štúdium mutačného procesu, úlohy dedičnosti a prostredia pri tvorbe ľudského fenotypového polymorfizmu podľa normálnych znakov, ako aj pri výskyte ochorení, najmä s dedičnou predispozíciou. Táto metóda sa tiež používa na určenie významu genetických faktorov v antropogenéze, najmä pri formovaní rasy.

4. Dermatoglyfické

V roku 1892 F.Galton ako jedna z metód štúdia človeka bola navrhnutá metóda skúmania kožných vzorov hrebenatiek prstov a dlaní, ako aj ohybné brázdy ohybu. Zistil, že tieto vzorce sú individuálnou vlastnosťou človeka a nemenia sa v priebehu života, v súčasnosti sa vrodená podmienenosť kožných vzorov stanovuje, hoci povaha dedičstva nie je úplne pochopená, je pravdepodobné, že znak je dedičný podľa polygénneho typu, pri identifikácii dvojčiat sú dôležité dermatoglyfické štúdie. Štúdium ľudí s chromozomálnymi chorobami odhalilo špecifické zmeny v nich, a to nielen vzory prstov a dlaní, ale aj charakter hlavných ohybových drážok na koži dlaní. Dermatoglyfické zmeny v génových ochoreniach sú menej študované, v podstate sa tieto metódy humánnej genetiky používajú na stanovenie otcovstva.

Vyšetrenie odtlačkov kožného vzoru dlaní a nôh. S existujúcimi individuálnymi rozdielmi v odtlačkoch prstov kvôli osobitostiam vývoja jednotlivca sa rozlišuje niekoľko hlavných tried z nich. Pri mnohých dedičných degeneratívnych ochoreniach nervového systému boli pozorované zvláštne zmeny odtlačkov prstov a palmových vzorov. Typické pre Downovu chorobu je opica (štvorprstová) záhyb, ktorý predstavuje líniu prebiehajúcu cez dlaň v priečnom smere. V súčasnosti sa táto metóda používa hlavne v súdnom lekárstve.

5. Biochemické

Dedičné ochorenia, ktoré sú spôsobené génovými mutáciami, ktoré menia štruktúru alebo rýchlosť syntézy proteínov, sú zvyčajne sprevádzané porušením sacharidov, proteínov, lipidov a iných typov metabolizmu. Dedičné metabolické defekty môžu byť diagnostikované určením štruktúry zmeneného proteínu alebo jeho množstva, identifikáciou defektných enzýmov alebo detekciou intermediárnych metabolických produktov v extracelulárnych telesných tekutinách (krv, moč, pot, atď.). Napríklad analýza aminokyselinových sekvencií mutačne zmenených proteínových reťazcov hemoglobínu odhalila niekoľko dedičných defektov, ktoré sú základom mnohých ochorení? hemoglobinopatie. Teda pri kosáčikovitej anémii u ľudí sa abnormálny hemoglobín v dôsledku mutácie líši od normálnej mutácie nahradením iba jednej aminokyseliny (kyselina glutámová valínom).
V praxi zdravotnej starostlivosti, popri identifikácii homozygotných nosičov mutantných génov, existujú metódy na identifikáciu heterozygotných nosičov určitých recesívnych génov, čo je obzvlášť dôležité pre lekársko-genetické poradenstvo. Fenotypicky normálne heterozygóty pre fenylketonúriu (recesívny mutantný gén; metabolizmus fenylalanínu v aminokyselinách je narušený u homozygotov, čo vedie k mentálnej retardácii) po požití fenylalanínu, jeho zvýšené hladiny v krvi sú detekované. U hemofílie sa môže stanoviť heterozygótny transport mutantného génu určením aktivity enzýmu, ktorý sa zmenil v dôsledku mutácie.

6. Cytogenetika

Cytogenetická metóda sa používa na štúdium normálneho ľudského karyotypu, ako aj na diagnostiku dedičných ochorení spojených s genómovými a chromozomálnymi mutáciami. Okrem toho sa táto metóda používa pri štúdiu mutagénneho pôsobenia rôznych chemikálií, pesticídov, insekticídov, liečiv atď.
Počas obdobia bunkového delenia do štádií metafázy majú chromozómy jasnejšiu štruktúru a sú dostupné pre štúdium. Diploidný súbor osoby sa skladá zo 46 chromozómov: 22 párov autozómov a jeden pár pohlavných chromozómov (XX? U žien, XY? U mužov). Zvyčajne sa skúmajú ľudské leukocyty periférnej krvi, ktoré sa umiestnia do špeciálneho živného média, kde sa rozdelia. Potom pripravte preparáty a analyzujte počet a štruktúru chromozómov. Vývoj špeciálnych metód farbenia výrazne zjednodušil rozpoznávanie všetkých ľudských chromozómov a spolu s genealogickou metódou a metódami bunkového a genetického inžinierstva umožnil koreláciu génov so špecifickými oblasťami chromozómov. Integrovaná aplikácia týchto metód je základom mapovania ľudských chromozómov. Cytologické monitorovanie je nevyhnutné pre diagnostiku chromozomálnych ochorení spojených s ansuploidiou a chromozomálnymi mutáciami. Najbežnejší Downov syndróm (trisomický 21. chromozóm), Klinefelterov syndróm (47 XXY), Shershevsky syndróm? Turner (45 XO) a iné Strata časti jedného z homológnych chromozómov 21. páru vedie k ochoreniu krvi? chronickej myeloidnej leukémie.
Cytologické štúdie medzifázových jadier somatických buniek môžu odhaliť takzvané Barryho telo alebo pohlavný chromatín. Ukázalo sa, že pohlavný chromatín je normálny u žien a chýba u mužov. Je výsledkom heterochromatizácie jedného z dvoch chromozómov X u žien. Ak poznáte túto funkciu, môžete identifikovať pohlavie a identifikovať abnormálny počet chromozómov X.
Detekcia mnohých dedičných ochorení je možná ešte pred narodením dieťaťa. Metóda prenatálnej diagnostiky spočíva v získaní plodovej vody, kde sa nachádzajú bunky plodu av následnom biochemickom a cytologickom stanovení možných dedičných anomálií. To vám umožňuje urobiť diagnózu v skorom tehotenstve a rozhodnúť o jej pokračovaní alebo ukončení.

7. Hybridizácia somatických buniek

Pomocou týchto metód sa študuje dedičnosť a variabilita somatických buniek, čo kompenzuje nemožnosť aplikovať hybridnú analýzu na človeka. Tieto metódy, založené na reprodukcii týchto buniek v umelých podmienkach, analyzujú genetické procesy v jednotlivých bunkách tela a vďaka užitočnosti genetického materiálu ich využívajú na štúdium genetických vzorcov celého organizmu.

Hybridné bunky obsahujúce 2 kompletné genómy zvyčajne delia chromozómy, výhodne jeden z druhov, po delení. Tak sa môžu získať bunky s požadovaným súborom chromozómov, čo umožňuje študovať väzbu génov a ich lokalizáciu v určitých chromozómoch.
Vďaka metódam genetiky somatických buniek je možné študovať mechanizmy primárneho pôsobenia a interakcie génov, reguláciu génovej aktivity. Vývoj týchto metód určil možnosť presnej diagnostiky dedičných ochorení v prenatálnom období.

8. Simulačná metóda

Štúdium ľudských chorôb u zvierat, ktoré môžu trpieť týmito chorobami. Je založený na Vavilovom zákone o homológnej sérii dedičnej variability, napríklad hemofília súvisiaca so sexom, môže byť študovaná na psoch, epilepsii u králikov, cukrovke, svalovej dystrofii u potkanov a štrbine pier a podnebia u myší.
Modely v biológii sa používajú na modelovanie biologických štruktúr, funkcií a procesov na rôznych úrovniach organizácie života: molekulárnej, subcelulárnej, bunkovej, orgánovo-systémovej, organizačnej a populárnej biocenózy. Taktiež je možné modelovať rôzne biologické javy, ako aj životné podmienky jednotlivých jedincov, populácií a ekosystémov.
V biológii sa používajú hlavne tri typy modelov: biologické, fyzikálno-chemické a matematické (logicko-matematické). Biologické modely reprodukujú určité stavy alebo choroby u ľudí alebo zvierat v laboratórnych zvieratách. To umožňuje experimentálne študovať mechanizmy výskytu daného stavu alebo ochorenia, jeho priebeh a výsledok, ovplyvniť jeho priebeh. Príkladmi takýchto modelov sú umelo indukované genetické poruchy, infekčné procesy, intoxikácia, reprodukcia hypertenzných a hypoxických stavov, malígne neoplazmy, hyperfunkcia alebo hypofunkcia určitých orgánov, ako aj neurózy a emocionálne stavy. Vytvoriť biologický model, rôzne metódy ovplyvňovania genetického aparátu, infekcie mikróbmi, zavedenie toxínov, odstránenie jednotlivých orgánov alebo zavedenie ich metabolických produktov (napríklad hormónov), rôzne účinky na centrálny a periférny nervový systém, vylúčenie určitých látok z potravy, v umelo vytvorených biotopoch a mnoho ďalších spôsobov. Biologické modely sú široko používané v genetike, fyziológii a farmakológii.

9. Imunogenetika

Imunologická (sérologická) metóda zahŕňa štúdium séra, ako aj iných biologických substrátov na detekciu protilátok a antigénov.
Existujú sérologické reakcie a imunologické metódy s použitím fyzikálnych a chemických značiek. Sérologické reakcie sú založené na interakcii protilátok s antigénmi a registrácii javov, ktoré ich sprevádzajú (aglutinácia, precipitácia, lýza). V imunologických metódach sa používajú fyzikálne a chemické značky, ktoré sú obsiahnuté vo vytvorenom komplexe antigén-protilátka, čo umožňuje zaznamenávanie tohto komplexu.
Klasická serodiagnóza je založená na detekcii protilátok proti identifikovanému alebo podozrivému patogénu. Pozitívny výsledok reakcie indikuje prítomnosť protilátok proti antigénom patogénu v testovacom sére, negatívny výsledok indikuje neprítomnosť takýchto protilátok.
Sérologické reakcie sú semikvantitatívne a umožňujú stanoviť titer protilátok, t.j. maximálne riedenie testovaného séra, ktoré má stále pozitívny výsledok.
Detekcia protilátok proti pôvodcovi radu infekčných ochorení v testovanom sére nie je dostatočná na diagnostiku, pretože môže odrážať prítomnosť postinfekčnej alebo post-vakcinačnej imunity. Preto študujú spárované sérum - užívané v prvých dňoch ochorenia a po 7-10 dňoch. V tomto prípade sa hodnotí zvýšenie titra protilátok. Diagnostické významné zvýšenie titra protilátok v testovanom sére v porovnaní s počiatočnou hladinou je 4-krát alebo viac. Tento jav sa nazýva sérokonverzia.
Pri exotických infekčných chorobách, ako aj pri hepatitíde, infekcii HIV a niektorých ďalších ochoreniach, samotná skutočnosť, že protilátky sú detegované, indikuje, že pacient je infikovaný a má diagnostickú hodnotu.

Ľudská genetika skúma fenomény dedičnosti a variability ľudských populácií, znaky dedičnosti postáv za normálnych podmienok a ich zmeny pod vplyvom podmienok prostredia.

Človek ako objekt genetickej analýzy, Štúdium ľudskej genetiky je spojené s veľkými ťažkosťami:

Nemožnosť experimentovania.

Jedna z prvých podmienok hybridnej analýzy u ľudí je neuskutočniteľná, pretože experimentálne manželstvá u ľudí sú nemožné. Ľudia sa oženia bez toho, aby sledovali „experimentálne“ ciele.

Komplexný karyotyp - mnoho chromozómov a skupín spojok.

23 párov chromozómov komplikuje genetické a cytologické mapovanie, čo zase znižuje možnosti genetickej analýzy.

Trvanie generačnej zmeny.

Zmena jednej generácie trvá v priemere 30 rokov. V dôsledku toho genetik nemôže pozorovať viac ako jednu alebo dve generácie.

Malý počet potomkov.

Veľkosť rodiny je v súčasnosti taká malá, že neumožňuje analýzu rozdelenia postáv v potomstve v rámci tej istej rodiny.

Nemožnosť vytvoriť rovnaké životné podmienky.

Pre ľudí je pojem „životné prostredie“ širší ako pre zvieratá a rastliny. Okrem takých faktorov, ako je cvičenie, výživa, životné podmienky, klíma, životné prostredie človeka je jeho spoločenským životom a nie je možné ho meniť na žiadosť genetiky.

Hlavné metódy výskumu ľudskej genetiky

I.Klinická a genealogická metóda

Genealógia v najširšom zmysle slova rodokmeň - genealogická metóda - rodokmeňová metóda. Bol zavedený na konci 19. storočia F. Galtonom a je založený na konštrukcii rodokmeňov a sledovaní choroby (alebo zvláštnosti) v rodine alebo rode, pričom označuje typ príbuznosti medzi členmi rodokmeňa. V súčasnosti je najuniverzálnejší a široko používaný pri riešení teoretických a aplikovaných problémov.

Metóda vám umožňuje nastaviť

1) je táto vlastnosť dedičná

2) typ dedičstva a génová penetrácia

3) prevziať genotyp osôb rodokmeňa

4) určiť pravdepodobnosť, že dieťa bude mať skúmanú chorobu

5) intenzita procesu mutácie

6) používané na kompiláciu genetických máp chromozómov

Cieľ genealogickej metódy teda spočíva v objasnení príbuznosti a sledovaní zvláštnosti alebo choroby medzi blízkymi a vzdialenými, priamymi a nepriamymi príbuznými. Technicky sa skladá z nasledujúcich krokov.

Fáza genealogickej analýzy:

1) zber údajov o všetkých príbuzných subjektu (história)

2) budovanie rodokmeňa

3) analýza a závery rodokmeňa

Ťažkosť zberu anamnézy spočíva v tom, že proband by mal poznať väčšinu svojich príbuzných a ich zdravotný stav. Proband je osoba, ktorá požiadala o lekársku genetickú konzultáciu, v súvislosti s ktorou sa stavia rodokmeň a od ktorého sa získavajú informácie týkajúce sa tej istej choroby od príbuzných. Sibs - bratia a sestry probanda.

Typy dedičstva:

1. Autozomálne dominantné

1. pacienti v každej generácii

2. choré dieťa s chorými rodičmi

3. rovnako chorí muži a ženy

4. dedičstvo ide vertikálne a horizontálne

5. Pravdepodobnosť 100%, 75% a 50%.

Tieto príznaky sa objavia len s úplnou nadvládou, takže polydakticky, pehy, kučeravé vlasy, hnedé očné farby atď. Sú u ľudí zdedené, v prípade neúplnej dominancie sa objaví prechodná forma dedičstva. Pri neúplnej penetrácii génu nemusia byť pacienti v každej generácii.

2. Autozomálne recesívne

pacienti nie sú v každej generácii
muži a ženy sú rovnako chorí
dedičstvo je prevažne horizontálne
pravdepodobnosť dedičstva 25, 50 a 100%

Pravdepodobnosť dedičnosti ochorenia tohto typu je najčastejšie 25%, pretože pacienti v dôsledku závažnosti ochorenia buď nežijú do plodného veku alebo sa neoženia. Vrodená fenylketonúria, kosáčikovitá anémia, modré oči atď.

3. X-viazaná recesívna dedičnosť

pacienti nie sú v každej generácii
zdraví rodičia majú choré dieťa
väčšinou sú muži chorí
dedičstvo ide väčšinou horizontálne
pravdepodobnosť dedičstva je 25% všetkých detí a 50% chlapcov

Príklady: hemofília, slepota, dedičná anémia, svalová dystrofia atď.

4. Dominantná väzba Xtyp dedičstva je podobný autozomálne dominantnému, okrem toho, že človek túto vlastnosť odovzdáva všetkým dcéram

Príklad: krivica rezistentná na liečbu vitamínom D, hyposklázia zubnej skloviny, folikulárna hyperkeratóza.

5. Holandrichesky

pacientov vo všetkých generáciách
len muži sú chorí
chorý otec má všetkých svojich synov
100% pravdepodobnosť dedičstva u chlapcov.

Príklady: hypertrichóza ušnice, membrány medzi druhou a treťou nohou na nohách; gén, ktorý určuje vývoj semenníkov. Holandské príznaky nie sú významné v ľudskej dedičnej patológii.

II, Cytogenetická metóda

V súčasnosti zaujíma významné miesto cytogenetická metóda v genetike. Použitie tejto metódy umožňuje študovať morfologickú štruktúru jednotlivých chromozómov a karyotypu ako celku, určiť genetické pohlavie tela a diagnostikovať rôzne chromozomálne ochorenia spojené s porušením počtu chromozómov alebo porušením ich štruktúry. Metóda sa používa na štúdium procesu mutácie a kompilácie genetických máp chromozómov. Najbežnejšou metódou je prenatálna diagnostika chromozomálnych ochorení.

Cytogenetická metóda je založená na mikroskopickom štúdiu karyotypu a zahŕňa nasledujúce kroky:

Kultivácia ľudských buniek (často lymfocytov) na umelých živných médiách

Stimulácia mitózy fytohemaglutinínom (PHA)

Pridanie kolchicínu (ničí vlákna vretenového delenia) na zastavenie mitózy v štádiu metafázy

Liečba buniek hypotonickým roztokom, v dôsledku čoho sú chromozómy rozptýlené a voľne ležia

Farbenie chromozómov

Mikroskopické vyšetrenie (počítačové programy).

Cytologické mapy chromozómov -

Genetické mapy chromozómov, tj schémy opisujúce poradie umiestnenia génov a iných genetických prvkov v chromozóme, ktoré označujú vzdialenosť medzi nimi. Genetická vzdialenosť je určená frekvenciou rekombinácie medzi homológnymi chromozómami (vzdialenosť medzi génmi je priamo úmerná frekvencii kríženia) a je vyjadrená v centimetroch (cM). Jedna centimorganizácia zodpovedá rekombinačnej frekvencii rovnajúcej sa 1% .............. Tieto genetické mapy okrem génového inventára odpovedajú na otázku týkajúcu sa zapojenia génov do tvorby individuálnych znakov organizmu.

Metóda umožňuje detegovať mutácie genómovej (napríklad Downovej choroby) a chromozomálneho (syndrómu mačiek). Chromozomálne aberácie sú označené počtom chromozómov, krátkym alebo dlhým ramenom a nadbytkom (+) alebo nedostatkom (-) genetického materiálu.

III.Dvojitá metóda

Metóda spočíva v skúmaní vzorov dedičnosti postáv v dvojiciach jednovaječných a dizygotných dvojčiat. Umožňuje určiť korelačnú úlohu dedičnosti (genotypu) a prostredia v prejavoch rôznych znakov, normálnych aj patologických. Umožňuje identifikovať dedičnú povahu znaku, určiť penetráciu alely, zhodnotiť účinnosť pôsobenia určitých vonkajších faktorov na telo (drogy, školenia, vzdelávanie).

Metóda spočíva v porovnaní prejavu znaku v rôznych skupinách dvojčiat s prihliadnutím na podobnosti alebo rozdiely v ich genotypoch.

Existujú mono - a dizygotné dvojčatá.

Monozygotné dvojčatá sa vyvíjajú z jedného oplodneného vajíčka. Majú presne rovnaký genotyp, pretože majú 100% spoločných génov. A ak sa líšia vo fenotype, potom je to spôsobené vplyvom faktorov prostredia.

Dizygotné dvojčatá sa vyvíjajú po oplodnení niekoľkých súčasne zrelých vajíčok spermiami. Gemini budú mať odlišný genotyp a ich fenotypové rozdiely budú spôsobené jednak genotypom, jednak faktormi prostredia.

Percento podobnosti skupiny dvojčiat na študovanom znaku sa nazýva konkordancia a percento rozdielu sa nazýva nesúlad. Keďže monozygotné dvojčatá majú rovnaký genotyp, znak sa vyvíja v oboch dvojčatách, ich zhoda je vyššia ako u dizygotných. Porovnanie monozygotných dvojčiat, vychovaných v rôznych podmienkach, umožňuje odhaliť príznaky, pri tvorbe ktorých zásadná úloha patrí k faktorom životného prostredia, podľa týchto príznakov sa pozoruje nesúlad medzi dvojčatami, t.j. rozdiely.

Ak chcete posúdiť, či dedičnosť a prostredie vo vývoji určitého znaku, použite Holzingerov vzorec:

S MZ - S DZ

H = --------------------- x 100 E = 100 - H

H - úloha dedičnosti, E - úloha životného prostredia

Keďže boli vyvinuté teoretické základy dvojitej metódy, postupne sa tvorila špeciálna časť týchto štúdií - metóda kontroly partnerom. Umožňuje vyhodnotiť terapeutický účinok nových farmakologických činidiel pre rôzne spôsoby podávania, preskúmať fázy ich účinku, ukázať rozdiely vo farmakokinetike nových a starých liekov). Táto metóda sa používa na náchylnosť k rôznym chorobám: ochoreniu koronárnych artérií, peptickému vredu, reumatizmu, infekčným ochoreniam, nádorom.

IV, Populačno-štatistická metóda

S jeho pomocou sa dedičné črty študujú vo veľkých populáciách v jednej alebo niekoľkých generáciách, čo vám umožňuje určiť frekvenciu výskytu v alelách rôznych populácií génu a rôznych genotypov pre tieto alely, s cieľom určiť distribúciu rôznych dedičných znakov, vrátane chorôb. To vám umožní študovať proces mutácie, úlohu dedičnosti a životného prostredia pri výskyte chorôb, najmä s dedičnou predispozíciou. Podstatným bodom použitia tejto metódy je štatistické spracovanie údajov získaných na základe Hardy-Weinbergovho zákona genetickej rovnováhy.

Matematickým vyjadrením zákona je vzorec (pA + qa) 2, kde p a q sú frekvencie výskytu alel A a a zodpovedajúceho génu. Zverejnenie tohto vzorca umožňuje vypočítať frekvenciu výskytu ľudí s rôznymi genotypmi a najprv všetkých heterozygótov - nosičov skrytej recesívnej alely: p2 AA + 2pq + q2 aa.

Predtým, ako budeme hovoriť o praktickej aplikácii týchto vzorcov, by sme však mali poznamenať podmienky pre vznik rovnováhy genotypov v populáciách:

1) Prítomnosť panmixie, t.j. náhodný výber manželských párov

2) Nedostatočný prílev alel spôsobený mutačným tlakom

3) Absencia odtoku alel spôsobená selekciou.

4) Rovnaká plodnosť heterozygotov a homozygotov

5) Generácie by sa nemali časovo prekrývať.

6) Veľkosť obyvateľstva by mala byť dostatočne veľká.

Známa genetika poukazuje na to, že hoci tento súbor podmienok nie je možné splniť v žiadnej konkrétnej populácii, vo väčšine prípadov sú výpočty podľa Hardyho-Weinbergovho zákona natoľko realistické, že tento zákon je celkom vhodný na analýzu genetickej štruktúry populácií.

Príklad ........

Napríklad HbS homozygot v Bielorusku prakticky nenastáva a v západoafrických krajinách sa ich frekvencia pohybuje od 25% v Kamerune do 40% v Tanzánii. Štúdium distribúcie génov medzi populáciou rôznych geografických zón (genogeografia) umožňuje vytvoriť centrá pôvodu rôznych etnických skupín a ich migráciu, aby sa určil stupeň rizika dedičných ochorení u niektorých jedincov.

V, Metóda dermatoglyfík a palmoskopie (odtlačky prstov)

V roku 1892 bol Galton navrhnutý ako jedna z metód štúdia ľudskej genetiky. Ide o metódu skúmania vzorov kožných vrások prstov a dlaní, ako aj ohybných brázdy flexor. Tieto vzory sú individuálnou vlastnosťou človeka a nemenia sa počas jeho života, sú obnovené po zraneniach (popáleniny).

Príklad (Galton, Gioconda)

Teraz sa zistilo, že znak je dedený podľa polygénneho typu a matka má veľký vplyv na charakter prstov a dlaňových mechanizmov prostredníctvom mechanizmu cytoplazmatickej dedičnosti.

Metóda je široko používaná v forenznej vede, identifikácii zygosity dvojčiat, vzniku otcovstva. Charakteristické zmeny v týchto vzorcoch sú pozorované pri niektorých chromozomálnych ochoreniach (sm Down, Klinefelter, Sher.-Turner).

VI, Biochemické metódy

Umožňuje študovať dedičné ochorenia spôsobené génovými mutáciami - príčiny metabolických ochorení (fenylketonúria, kosáčikovitá anémia). Použitím tejto metódy bolo opísaných viac ako 1000 vrodených metabolických ochorení a pre mnohé z nich bol identifikovaný defekt primárneho génového produktu. Najbežnejšími z týchto ochorení sú ochorenia spojené s nedostatkom enzýmov, štrukturálnych, transportných alebo iných proteínov.

Metóda je založená na skúmaní aktivity enzýmových systémov: buď aktivitou samotného enzýmu, alebo počtom konečných reakčných produktov katalyzovaných týmto enzýmom.

Defekty enzýmov sa určujú určením obsahu metabolických produktov v krvi a moči, ktoré sú výsledkom fungovania tohto proteínu. Nedostatok konečného produktu, sprevádzaný akumuláciou medziproduktov a vedľajších produktov narušeného metabolizmu, indikuje poruchu enzýmu alebo jeho nedostatok v tele.

Pomocou biochemických záťažových testov možno identifikovať heterozygotné nosiče patologických génov, ako je fenylketonúria. Testovaná osoba sa podáva intravenózne určitým množstvom aminokyseliny fenylalanínu a v pravidelných intervaloch určuje jej koncentráciu v krvi. Ak je osoba homozygotná pre dominantný gén (AA), potom sa koncentrácia fenylalanínu v krvi vracia do kontrolnej úrovne skôr rýchlo a ak je heterozygotná (Aa), potom pokles koncentrácie fenylalanínu ide dvakrát tak pomaly.

Podobne sa vykonávajú testy, ktoré identifikujú citlivosť na diabetes, hypertenziu a iné ochorenia.

VII, Metódy rekombinantnej DNA

Nechajte analyzovať DNA fragmenty, nájsť a izolovať jednotlivé gény a génové segmenty a vytvoriť v nich sekvenciu nukleotidov. Táto metóda zahŕňa spôsob klonovania DNA. Termín „klonovanie“ znamená, že gén bol klonovaný, bol izolovaný špeciálnymi technikami, jeho štruktúra bola študovaná a génové klonovanie tiež znamená, že proteín je známy, ktorého syntéza je kontrolovaná zodpovedajúcim génom. „Genomické knižnice“ a medzinárodné databanky sú vytvárané na základe klonovaných génov a každý špecialista na svete do nich ľahko vstúpi a využije informácie, ktoré tam zhromaždil na výskumné účely. Tieto genomické knižnice sú široko využívané pri implementácii programu „ľudský genóm“. (Zbierka fragmentov DNA z celého genómu)

Vďaka úspechu dosiahnutému v rámci tohto programu bolo možné realisticky zhodnotiť funkciu génov v ľudskom tele. Hoci informácie pre viac ako štvrtinu génov ešte nie sú k dispozícii, pre dve tretiny génov je buď úplne stanovená, alebo môže byť indikovaná zhruba. Taktiež boli získané mimoriadne zaujímavé informácie o zapojení génov do tvorby a fungovania jednotlivých orgánov a tkanív ľudského tela. Ukázalo sa, že najväčší počet génov je nevyhnutný pre tvorbu mozgu a udržanie jeho aktivity, a najmenší pre tvorbu červených krviniek - len 8 génov. Tieto informácie pomôžu pochopiť genetické programy vývoja a fungovania ľudského tela, príčiny rakoviny a starnutia. Identifikácia molekulárnej podstaty chorôb pomôže preniesť na novú úroveň metódy ich včasnej diagnostiky, a tým aj jemnejšie a úspešne bojovať proti chorobám. Metódy, ako je napríklad cielené dodávanie liekov do postihnutých buniek, nahradenie chorých génov zdravými a mnohé ďalšie sa stávajú súčasťou arzenálu modernej medicíny.

VIII, Metódy genetiky somatických buniek

Pomocou týchto metód sa študuje dedičnosť a variabilita somatických buniek, čo do značnej miery kompenzuje nemožnosť použitia hybridnej metódy na ľudí.

Kultúry ľudských somatických buniek sa získavajú z biopsií (periférna krv, koža, nádorové tkanivo, embryonálne tkanivo, bunky z plodovej vody).

V humánnej genetike sa používajú nasledujúce štyri metódy.

1. Jednoduchá kultivácia - bunky vhodné na cytogenetické, biochemické, imunologické a iné štúdie.

2. Klonovanie - získanie potomkov jednej bunky. Umožňuje uskutočniť biochemickú analýzu dedičných procesov v geneticky identických bunkách.

3. Selekcia somatických buniek s použitím umelých médií sa používa na výber mutantných buniek s určitými vlastnosťami, selekciu hybridných buniek. Metóda je široko používaná na štúdium génových mutácií (mechanizmy, spontánna a indukovaná frekvencia).

4. Hybridizácia somatických buniek je založená na fúzii kokultivovaných buniek rôznych typov. So zavedením bunkovej kultúry RNA-bl. Sendai vírus inaktivovaný ultrafialovým žiarením - frekvencia hybridizácie sa výrazne zvyšuje. Heterokaryóny -2 jadrá rôznych buniek v rovnakej cytoplazme. Po mitóze sa vytvoria dve mononukleárne bunky - synkaryóny - skutočná hybridná bunka obsahujúca chromozómy oboch zdrojových buniek. V budúcnosti dochádza k postupnému odstraňovaniu chromozómov organizmu, ktorého bunky majú pomalšiu rýchlosť reprodukcie.

Strata chromozómov je náhodná a preto medzi veľkým počtom hybridov môžete vždy nájsť bunku, ktorá si zachovala jeden ľudský chromozóm.

Použitím vhodného selektívneho systému je možné vybrať bunky s určitou enzymatickou aktivitou a lokalizovať gén tohto enzýmu na špecifickom chromozóme.

Metóda sa používa na štúdium problémov spojených s väzbou a lokalizáciou génov.

Je možné študovať mechanizmy primárneho pôsobenia a interakcie génov, reguláciu génovej aktivity. Metóda umožňuje široko študovať patogenézu dedičných ochorení na biochemickej a bunkovej úrovni.

IX, Tvorba modelov ľudských dedičných ochorení pomocou transgénnych

zvieratá.

Biologické modelovanie dedičných ochorení je veľkou časťou experimentálnej biológie a genetiky. Princíp biologického modelovania génových mutácií je založený na zákone homológnych sérií v dedičných variantoch objavených N.I. Vavilovom. U zvierat existujú mutácie, ktoré spôsobujú rovnaký patologický účinok ako u ľudí (myši, králiky, psy, škrečky, myši). Medzi dedičné anomálie u zvierat existujú také ochorenia, ako je hemofília, achondroplázia, svalová dystrofia, diabetes a mnoho ďalších, ktoré tvoria základ ľudskej dedičnej patológie.

Metódy sú založené na zavedení cudzích génov do zárodočných buniek.

Podobne ako ktorýkoľvek model, mutantné línie transgénnych zvierat nemôžu plne reprodukovať dedičné ochorenie, preto sú určité špecifické fragmenty modelované s cieľom študovať primárny mechanizmus génového pôsobenia, patogenézu ochorenia a princípy jeho liečby.

Základné zákony dedičnosti vytvorené pre živé organizmy sú univerzálne a plne platné pre ľudí. Ako objekt genetického výskumu má však človek svoje výhody a nevýhody.

Pre ľudí nie je možné plánovať umelé manželstvá. Už v roku 1923 N. K. Koltsov (1923) poznamenal, že „... nemôžeme experimentovať, nemôžeme donútiť Nezhdanov, aby sa oženil s Chaliapinom, len aby zistil, aké deti budú mať.“ \\ T Tento problém je však prekonateľný vďaka cielenému odberu veľkého počtu manželských párov, ktoré zodpovedajú cieľom tejto genetickej štúdie.

Veľký počet chromozómov (46) značne komplikuje možnosti genetickej analýzy človeka. Vývoj nových metód práce s DNA (metóda hybridizácie somatických buniek a niektorých ďalších) eliminuje tento problém.

Vzhľadom k malému počtu potomkov (v druhej polovici 20. storočia, väčšina rodín porodila 2-3 deti), nie je možné analyzovať rozdelenie v potomstve jednej rodiny. Vo veľkých populáciách je však možné vybrať rodiny s vlastnosťami, ktoré sú zaujímavé pre výskumníka. Okrem toho v niektorých rodinách boli určité príznaky vysledované v priebehu mnohých generácií av takýchto prípadoch je možná genetická analýza. Iný problém súvisí s trvaním generačnej zmeny v osobe. Jedna generácia trvá v priemere 30 rokov, a preto genetik nemôže pozorovať viac ako jednu alebo dve generácie.

Pre ľudí je charakteristický genotypový a fenotypový polymorfizmus. Prejavy mnohých príznakov a chorôb vo veľkej miere závisia od podmienok prostredia. Treba poznamenať, že pojem "životné prostredie" pre ľudí je širší ako pre rastliny a zvieratá. Spolu s výživou, podnebím a inými abiotickými a biotickými faktormi pre človeka sú sociálne faktory tiež médiom, ktoré je ťažké zmeniť na žiadosť výskumníka. Avšak človek ako genetický objekt je široko študovaný lekármi všetkých špecialít, čo často pomáha stanoviť rôzne dedičné odchýlky.

Takže ľudská genetika má množstvo funkcií:

a) experimentálne manželstvá sú zakázané u ľudí;

b) narodí sa malý počet potomkov;

c) existuje neskorá puberta a dlhšia generačná zmena (25-30 rokov);

d) osoba má komplexný karyotyp (mnoho chromozómov a väzbových skupín);

d) neschopnosť vytvoriť rovnaké životné podmienky štúdie.

Napriek týmto ťažkostiam je dnes ľudská genetika lepšie študovaná ako genetika mnohých iných organizmov.

V súčasnosti sa záujem a pozornosť k štúdiu ľudskej genetiky aktívne zvyšuje. Globálny medzinárodný program "Ľudský genóm" má teda za úlohu študovať ľudský genóm na molekulárnej úrovni. Na jeho riešenie sa používajú všetky najnovšie moderné metódy genetiky a medicíny.

Hlavné metódy štúdia ľudskej dedičnosti:

1. Klinická genealogická metóda.Bola zavedená na konci XIX. Storočia.

Galton a je založený na zostavovaní a analýze rodokmeňov.

Genealogická metóda je metóda štúdia rodokmeňov, pomocou ktorej je možné sledovať rozmiestnenie choroby (črty) v rodine alebo v pohlavných orgánoch, pričom sa uvádza typ príbuznosti medzi členmi rodokmeňa.

Empirické pozorovania rodokmeňov, v ktorých bol zaznamenaný prenos patologických príznakov alebo chorôb, sú známe už dlhú dobu. Využitie analýzy rodiny na štúdium ľudskej patológie v XVIII-XIX storočí. možno považovať za predpoklady na vytvorenie genealogickej metódy. Jeho ďalšie zlepšovanie pokračovalo v línii zostavovania rodokmeňov, a to najmä s ohľadom na metódy štatistickej analýzy dát.

Genealogická metóda sa vzťahuje na najuniverzálnejšie metódy lekárskej genetiky. Táto metóda sa často označuje ako klinické genealogické, pretože ide o štúdium patologických príznakov (chorôb) v rodine pomocou techník klinického vyšetrenia. Široko sa využíva pri riešení teoretických a aplikovaných problémov:

Stanoviť dedičnú povahu znaku;

Pri určovaní typu dedičstva zvláštnosti alebo choroby;

Na stanovenie penetrácie génu;

Pri analýze väzieb génov a mapovania chromozómov;

Pri štúdiu intenzity procesu mutácie;

Pri dešifrovaní mechanizmov interakcie génov.

Genealogická metóda zaujíma osobitné miesto v lekárskom a genetickom poradenstve, ktoré je niekedy rozhodujúce alebo jediná metóda:

Objasniť charakter choroby;

Pri diagnóze dedičnej choroby;

Na diferenciálnu diagnostiku dedičných ochorení;

Pri hodnotení prognózy ochorenia;

Pri výpočte rizika pre potomstvo;

Výber vhodných a odôvodnených metód pre prenatálnu diagnostiku.

V klinicko - genealogickej metóde sa rozlišujú dve po sebe nasledujúce etapy: \\ t

1. zostavenie rodokmeňa a jeho grafický obraz;

2. genetická analýza údajov.

Podrobne zvážte každú z týchto fáz.

Kreslenie rodokmeňa. Zber informácií o rodine začína probandom - jednotlivec, ktorý je predmetom záujmu lekára (výskumníka) na tento konkrétny rodokmeň. Najčastejšie ide o pacienta alebo nositeľa študovaného znaku. Zdraví jedinci sa však môžu z rôznych dôvodov uchádzať o genetické poradenstvo av tomto prípade je lepšie používať termín „poradenstvo“. Deti rovnakého rodičovského páru (bratia a sestry) sa nazývajú súrodenci. Ak súrodenci majú iba jedného spoločného rodiča, nazývajú sa polovičnými súrodencami. Tam sú jeden maternice (obyčajná matka) a polovica-súrodenci (obyčajný otec), polovica súrodenci.

Zvyčajne je rodokmeň zbieraný z jedného alebo viacerých dôvodov. Najčastejšie je pacient alebo konzultant znepokojený určitým ochorením alebo symptómom.

Je potrebné usilovať sa o čo najúplnejšiu kompiláciu rodokmeňov vo vzostupnom, zostupnom a bočnom smere. Táto úloha nie je taká jednoduchá, ako sa na prvý pohľad môže zdať. Čím viac generácií sa rodokmeň zúčastňuje, takže je rozsiahlejšie. To môže viesť k skresleniu získaných informácií a potom k nepresnosti samotného rodokmeňa a záverom na základe jeho analýzy.

Je potrebné zbierať informácie týkajúce sa nielen prítomnosti konkrétnej choroby alebo patologického príznaku v rodine, ale aj informácie o všetkých prípadoch ochorení vyskytujúcich sa medzi členmi rodiny. Je dôležité získať informácie o spontánnych potratoch, mŕtvo narodených deťoch a skorej detskej úmrtnosti. Môžu priamo súvisieť s podstatou problému a zohrávať dôležitú úlohu pri hodnotení prognózy. Vždy by ste mali získať aspoň základné údaje z oboch strán (otcovskej a materskej), aj keď hovoríme o autozomálne dominantnom ochorení zdedenom po jednom z rodičov.

Na analýzu a vizuálnu prezentáciu zozbieraných informácií pomocou grafického zobrazenia rodokmeňa. Na tento účel použite štandardné symboly (obr. 3.3) a techniky. V závislosti od úloh, cieľov a charakteristík rodokmeňa môže kompilátor použiť svoje vlastné označenia s povinným vysvetlením pod obrázkom. Na objasnenie princípov označovania a zostavovania rodokmeňov uvádzame dva príklady (obr.3.4, 3.5). Ako je zrejmé z týchto obrázkov, generácie sú označované rímskymi číslicami zhora nadol. Zvyčajne sú umiestnené vľavo od rodokmeňa. Posledná generácia predkov, pre ktorú sa zhromažďujú informácie, dostáva označenie I generácie. Arabské číslice číslované potomkami jednej generácie (celý riadok) postupne zľava doprava. Bratia a sestry sú zoradení podľa poradia narodenia (od staršieho po mladšieho). Každý člen rodokmeňa má teda svoju vlastnú šifru, napríklad II-3, III-5. V prípadoch, keď manžel nie je vyšetrený na prítomnosť uvažovaného znaku a jeho rodokmeň nie je uvedený, je vhodné ho vôbec nezobrazovať. Všetci jedinci tej istej generácie by mali byť prísne v jednom rade, preto je vhodnejšie nakresliť rodokmeň na linkovanom papieri. Závesné postavy medzi generáciami sú omylom. Ak je rodokmeň veľmi rozsiahly, potom nie sú rôzne generácie usporiadané v horizontálnych radoch, ale sústredne.

Grafické znázornenie rodokmeňa musí byť sprevádzané „rodokmeňom“, ktorý je základným prvkom popisu rodokmeňa a obsahuje:

1) opis zdravotného stavu člena rodokmeňa, informácie, ktoré sú dôležité pre pochopenie povahy dedičstva choroby (znaku) alebo charakteristiky jej klinického prejavu;

2) vek nástupu a povaha priebehu ochorenia u postihnutých;

3) príčina smrti a veku v čase úmrtia člena rodokmeňa;

4) opis metód diagnostiky a identifikácie chorôb, zoznam zdrojov lekárskych a iných informácií.

Pri použití genealogickej metódy je dôležité poznamenať v rodokmeni osobne vyšetrené na prítomnosť znaku (toto môže byť tiež porovnané so získaním informácií z objektívneho zdroja, ako je zdravotná anamnéza) a nepreskúmaných informácií o ktorých sa získava z odpovedí probanda alebo príbuzných, ako aj z dotazníkov.

Musíme sa snažiť získať čo najúplnejší a najobjektívnejší primárny materiál, ktorý je základom štatistickej a genetickej analýzy, a teda aj zárukou správnosti a presnosti výsledných záverov.

Genealogická analýza rodokmeňa.Cieľom genealogickej analýzy je stanoviť genetické vzory.

Prvou úlohou pri analýze rodokmeňa je stanoviť dedičný charakter znaku. Ak sa rovnaká vlastnosť (alebo choroba) vyskytuje niekoľkokrát v rodokmeni, môžete si myslieť o jej dedičnej povahe. Najprv však musíme vylúčiť možnosť fenoskopie (choroba je podobná dedičnej chorobe, pričom príčinou jej vývoja je faktor životného prostredia). Napríklad, ak patogénny faktor pôsobil na ženu počas všetkých tehotenstiev, potom mohla mať niekoľko detí s rovnakými vrodenými anomáliami. Na druhej strane, účinok rovnakých vonkajších faktorov (profesia, domácnosť atď.) Na viacerých členov rodokmeňa môže spôsobiť, že majú podobné choroby. Ak je teda vylúčené pôsobenie podobných vonkajších faktorov a pre zástupcov rôznych generácií je pravdepodobnejšie, že budú vylúčené, potom je možné uvažovať o dedičnej povahe ochorenia.

Po zistení dedičnej povahy ochorenia (znaku) je potrebné určiť typ dedičstva. Na tento účel sa používajú zásady genetickej analýzy a rôzne štatistické metódy spracovania údajov získaných z rodokmeňa.

Je ľahké pochopiť, že vo väčšine prípadov výpočty pomeru počtu chorých a zdravých v jednej konkrétnej rodine môžu dať nesprávnu predstavu o type dedičstva. Je to hlavne kvôli náhodnej povahe dedičnosti rôznych alel. V každej rodine sa pomer chorých a zdravých detí môže výrazne líšiť od teoreticky očakávaných pomerov charakteristických pre určitý typ dedičstva. Povaha rodokmeňa, vlastnosti prenosu choroby (znaku) v generáciách, dodržiavanie ich kritérií pre dedičstvo jedného typu alebo iného nám však umožňujú urobiť určitý záver o type dedičnosti patológie (zvláštnosti) v konkrétnej rodine.

Len monogénne dedičné ochorenia, to znamená ochorenia, ktorých etiologickým faktorom je mutácia jediného génu, podliehajú Mendelovým vzorom dedičnosti. V závislosti od umiestnenia a vlastností génu sa rozlišujú autozomálne dominantné a autozomálne recesívne typy dedičnosti, keď sa gén nachádza v jednom z 22 párov autozómov (non-pohlavné chromozómy), X-viazaných dominantných a recesívnych typov dedičnosti, keď sa gén nachádza v chromozóme X, Y - prepojená (holandská) dedičnosť, keď sa gén nachádza na chromozóme Y, ako aj mitochondriálna (materská alebo cytoplazmatická) dedičnosť, keď sa mutácia vyskytuje v mitochondriálnom genóme.

1.1 Gény v rodine. Kritériá typu dedičnosti

Autozomálne dominantné dedičstvo. Ak je ochorenie spôsobené zriedkavým autozomálne dominantným génom, absolútna väčšina pacientov v populácii sa narodí v manželstve medzi postihnutým a zdravým manželom. V tomto prípade je jeden z rodičov heterozygotný pre autozomálne dominantný gén (Aa) a druhý je homozygotný pre normálnu alelu (aa). V takomto manželstve sú možné nasledujúce varianty genotypov v potomstve: Aa, Aa, aa, aa.

V každom z 50% prípadov teda každé budúce dieťa pravdepodobne dostane alelu A (a teda aj postihnutú) a normálnu alelu od chorého rodiča a bude zdravé. Pomer počtu zdravých detí v potomstve k počtu postihnutých je teda 1: 1 a nezávisí od pohlavia dieťaťa.

Všeobecne sú hlavnými kritériami pre podozrenie na autozomálne dominantné dedičstvo ochorenia:

choroba sa prejavuje v každej generácii bez medzier („vertikálny“ typ);

každé dieťa rodiča s autozomálne dominantným ochorením má 50% riziko dedenia tohto ochorenia;

nedotknuté deti chorých rodičov sú bez mutantného génu a majú zdravé deti;

ochorenia sú dedené mužmi a ženami rovnako často as podobným klinickým obrazom.

V rodokmeňoch uvedených na obr. 3.6, 3.7, je možné vidieť zhodu s kritériami pre autozomálne dominantné dedičstvo. Výnimky z pravidla o prejavoch autozomálne dominantných ochorení v každej generácii sú prípady novej mutácie (sporadické prípady) alebo neúplnej penetrácie (manifestácie) génu.

Sporadické je jediný prípad dedičného dominantného ochorenia v rodine (Obr. 3.8). Môže byť výsledkom mutácie, ktorá sa znovu objavila v zárodočných bunkách jedného zo zdravých rodičov. V prípade neúplného preniknutia do rodokmeňa s autozomálne dominantným typom dedičstva sa vyskytnú prípady vynechania generácie alebo „preskakovania“, t. J. Jedinec bude mať postihnutého predka a postihnutého potomka, pričom bude zdravý (obr. 3.9).

K dnešnému dňu opísal asi 3000 autozomálne dominantných znakov človeka.

Najčastejšie sa stretávame v klinickej praxi po monogenní ochorenie s autozomálne dominantné dedičnosti: familiárna hypercholesterolémia, Marfanov syndróm, neurofibromatóza typu 1 (Reklingha-údená choroba), Ehlers-Danlosův syndróm, myotonická dystrofia, achondroplazii, osteogenesis imperfecta, a ďalšie.

Autozomálne recesívna dedičnosť. Ochorenia s týmto typom dedičnosti sa vyskytujú len u homozygotov, ktoré dostali od každého z rodičov jeden recesívny gén. Nachádza sa v sondách probanda, ale niekedy sa nachádza aj v bočných vetvách rodokmeňa. Charakteristické pre autozomálne recesívne ochorenia je manželstvo Aa x Aa (obaja rodičia sú zdraví, ale sú nositeľmi mutantného génu). Pravdepodobnosť mať choré dieťa v takomto manželstve je 25%. Deti s recesívnymi ochoreniami majú spravidla fenotypicky zdravých rodičov a takéto rodiny možno určiť až po narodení chorého dieťaťa.

V populácii je stretnutie dvoch nosičov zriedkavého autozomálne recesívneho génu zriedkavým javom, ale jeho pravdepodobnosť sa významne zvyšuje v prípade kontroverzných manželov. Preto sa recesívne ochorenia často prejavujú v príbuzných manželstvách.

Nasledujúce príznaky sú charakteristické pre zriedkavé autozomálne recesívne ochorenia:

rodičia chorého dieťaťa sú zvyčajne zdraví a sú heterozygotnými nositeľmi patologickej alely;

chlapci a dievčatá sú chorí rovnako často;

opakované riziko vzniku dieťaťa s autozomálne recesívnym ochorením je 25%;

existuje „horizontálna“ distribúcia pacientov, to znamená, že pacienti sa častejšie nachádzajú v rámci potomstva jedného rodičovského páru;

dochádza k nárastu frekvencie chorých detí v príbuzných manželstvách, a čím menej často sa vyskytujú autozomálne recesívne ochorenia, tým častejšie pacienti pochádzajú z dedičných manželstiev;

oženil dvoch postihnutých rodičov, všetky deti budú choré.

Príklady rodokmeňov s autozomálne recesívnou dedičnosťou sú znázornené na obr. 3.10, 3.11.

V manželstve postihnutého jedinca a heterozygotného nosiča tej istej mutantnej alely bude riziko pre budúce deti 50%, ako pri autozomálne dominantnom spôsobe dedičnosti namiesto 25%, ako by to malo byť s typickou autozomálne recesívnou dedičnosťou. Preto sa tento variant autozomálne recesívnej dedičnosti nazýva pseudo-dominancia (Obr. 3.12).

Rodokmeň, kde sú všetky deti choré v manželstve dvoch postihnutých rodičov, je znázornený na obr. 3.13.

Doteraz je známych viac ako 1 600 autozomálne recesívnych ochorení. Autozomálne recesívny typ dedí prevažnú väčšinu dedičných metabolických ochorení (fermentopatia). Najčastejšie a klinicky významné ochorenia s autozomálne recesívnym spôsobom dedičnosti sú: cystická fibróza (cystická fibróza pankreasu), fenylketonúria, adrenogénny syndróm, mnoho foriem poškodenia sluchu alebo zraku, mukopolysacharidóza, glykogenóza.

Dedičnosť spojená s chromozómom X. Gény lokalizované v pohlavných chromozómoch sú rozdielne rozdelené u mužov a žien. V klinickej genetike majú ochorenia spojené s X-významom praktický význam, to znamená, keď je patologický gén umiestnený na chromozóme X.

Distribúcia znaku viazaného na X závisí od distribúcie chromozómu X nesúceho abnormálny gén. Vzhľadom na to, že ženy majú dva chromozómy X a muži majú jednu, žena, ktorá má zdedenú patologickú alelu, bude heterozygotná a muž bude hemizygotný. To určuje hlavné rozdiely vo frekvencii a závažnosti poškodenia rôznych pohlaví s X-viazanou dedičnosťou, dominantnou aj recesívnou.

Dominantné X-viazané dedičstvo. Ochorenia s dominantnou dedičnosťou X-väzby sú 2-krát častejšie u žien ako u mužov. Hlavnou charakteristikou dominantného dedičstva X-viazaného je, že chorí muži odovzdávajú abnormálny gén (alebo chorobu) všetkým svojim dcéram a neprenášajú ho na svojich synov. Pacientka prenáša dominantný gén spojený s X na polovicu svojich detí bez ohľadu na pohlavie.

Hlavné znaky dominantného typu X-viazaného dedičstva sú nasledovné (Obr. 3.14):

ochorenie sa vyskytuje u mužov a žien, ale u žien približne dvakrát častejšie;

chorý človek prenáša mutantnú alelu na všetky dcéry a neprenáša na svojich synov, pretože títo prijímajú od otca chromozóm Y;

choré ženy prenášajú mutantnú alelu na 50% svojich detí bez ohľadu na pohlavie;

ženy v prípade ochorenia trpia menej vážne (sú to heterozygoti) ako muži (čo sú hemizygoty).

Extrémnym stupňom nerovnomernosti lézie pohlavia v tomto type dedičnosti je existencia chorôb, ktoré postihujú len samice jedincov, zatiaľ čo muži, ktorí zdedia patologickú alelu, zomrú aj v maternici. Takéto zriedkavé ochorenia sa označujú ako dominantné ochorenia viazané na X s letálnym účinkom na mužské plody (napr. Syndróm inkontinencie pigmentov, hypofýza fokálnej kože) (Obr. 3.15).

Medzi ochorenia charakterizované dominantnou dedičnosťou X-viazaného dedičstva patrí rachitída rezistentná na vitamín D (krivica, ktorá nie je prístupná liečbe obvyklými dávkami vitamínu D), rotor-spinálny syndróm a iné ochorenia.

Recesívna X-viazaná dedičnosť. Recesívne ochorenie viazané na X (alebo symptóm) sa vždy prejavuje u mužov, ktorí majú zodpovedajúci gén a u žien len v prípadoch homozygotného stavu (ktorý je extrémne zriedkavý).

Hlavné znaky X-viazanej recesívnej dedičnosti sú nasledovné (Obr. 3.16, 3.17):

ochorenie sa vyskytuje hlavne u mužov;

príznak (choroba) sa prenáša z chorého otca cez jeho fenotypicky zdravé dcéry na polovicu jeho vnúčat;

choroba sa nikdy neprenáša z otca na syna;

subklinické príznaky patológie sú niekedy zistené u nosičov;

50% dcér bude chorých, 50% dcér bude nositeľom; 50% synov bude tiež chorých a 50% synov bude zdravých (na choroby, ktoré neznižujú reprodukčnú schopnosť chorých mužov).

Závažné klinické príznaky X-viazaných recesívnych ochorení u žien možno tiež pozorovať, ak kombinujú tento monogénny defekt s chromozómovou patológiou, najmä so syndrómom Shereshevsky-Turner, keď žena nemá jeden z dvoch chromozómov X, ako aj počas náhodnej inaktivácie. X chromozómy nesúce normálnu alelu vo väčšine buniek tela.

Y-viazané alebo holandské dedičstvo. Dlho sa predpokladalo, že chromozóm Y obsahuje iba geneticky neaktívne oblasti. V súčasnosti chromozóm Y lokalizoval asi 20 génov, vrátane génov určujúcich vývoj semenníkov, zodpovedných za spermatogenézu, kontrolu rýchlosti rastu, určovanie rastu vlasov u ucha, stredných prstov rúk a niektorých ďalších. Charakter, ktorého gény sú umiestnené na chromozóme Y, prechádza z otca na všetkých chlapcov a len chlapcov. Patologické mutácie, ktoré spôsobujú zhoršenú tvorbu semenníkov alebo spermatogenézu, nie sú dedičné v dôsledku sterility ich nosičov. Príklad rodokmeňa s Y-viazaným typom dedičnosti (chlpatosť ucha) je znázornený na obr. 3.18. „- Mitochondriálna alebo cytoplazmatická dedičnosť. Mitochondriálny genóm je prezentovaný ako kruhová molekula DNA obsahujúca 16 569 tisíc párov báz. Doteraz existuje množstvo mutácií mitochondriálnej DNA, ktoré spôsobujú rôzne ochorenia.

Keďže mitochondrie sú dedené dieťaťom od matky s cytoplazmou oocytov (len v zrelých spermiách

4 mitochondrií), potom bude mitochondriálny typ dedičstva charakterizovaný dvoma hlavnými znakmi (Obr. 3.19):

choroba sa prenáša len z matky na všetky deti bez ohľadu na pohlavie dieťaťa;

chorí otcovia neprenášajú chorobu ani na svojich synov, ani na ich dcéry - všetky deti budú zdravé a prenos choroby sa zastaví.

Podľa tohto typu sa dedí leberova atrofia zrakového nervu, mitochondriálna mioencefalopatia, Kearns-Sayreov syndróm a niektoré ďalšie ochorenia. V súčasnosti je opísaných asi 30 rôznych ochorení, v ktorých sú detegované mutácie mitochondriálnej DNA. Mitochondriálne gény kódujú v bunkách rôzne enzýmy respiračného reťazca. Podieľajú sa tak na energetických procesoch, kde vykonávajú pomerne všestranné funkcie a sú exprimované v mnohých tkanivách, najmä v nervovom a svalovom systéme, čo vysvetľuje rôzne klinické prejavy hereditárnych mitochondriálnych ochorení: myopatia, kŕče, oftalmoplegia a poruchy srdcového rytmu, ako aj poruchy srdcového rytmu. poškodenie pečene a obličiek.

Otestujte otázky a úlohy

1. Aké otázky možno riešiť pomocou klinicko-genealogickej metódy?

2. Uveďte štádiá klinickej genealogickej metódy.

3. Čo znamenajú pojmy „proband“, „sibs“, „súvisiace manželstvo“?

4. Uveďte kritériá pre autozomálne dominantné dedičstvo a uveďte príklady chorôb.

5. Čo je sporadický prípad?

6. Uveďte kritériá pre autozomálne recesívny typ dedičnosti a pomenujte choroby, ktoré tento typ zdedil.

7. Čo znamená pseudo-dominancia?

8. Opíšte rozdiely medzi X-viazanými dominantnými a X-viazanými recesívnymi typmi dedičnosti?

9. Aká je charakteristika mitochondriálneho dedičstva?

10. Aké sú kritériá pre holandský typ dedičstva?

11. Uveďte základné princípy genealógie, typy genealogických schém, symboly.

12. Vymenujte vlastnosti: a) autozomálne dominantné dedičstvo; b) autozomálne recesívne dedičstvo; c) dedičstvo spojené s pohlavím.

13. Určite charakter dedičstva (dominantného alebo recesívneho) autozomálneho znaku, zapíšte genotypy všetkých členov rodokmeňa nižšie.

Je známe, že dna je dedená autozomálne dominantným spôsobom. Podľa niektorých informácií je penetrácia tohto génu u mužov 20% a u žien rovná 0. Aký je výskyt dny v rodine, kde sú obaja rodičia heterozygotní? Aká je pravdepodobnosť dna u detí v prípade, že jeden z rodičov je heterozygotný a druhý je homozygotný pre analyzovaný znak?

15. Určite typ dedičnosti autozomálneho znaku (dominantného alebo recesívneho), uveďte genotypy všetkých členov rodokmeňa:

16. Človek trpiaci farebnou slepotou a hluchotou, si vzal ženu, normálnu zrak a dobrý sluch. Narodili sa - hluchý daltonický syn a daltonická dcéra s normálnym sluchom. Určite pravdepodobnosť, že dcéra v tejto rodine bude mať obe anomálie, ak je známe, že slepota a hluchota sú prenášané ako recesívne znaky, ale farebná slepota je spojená s chromozómom X a hluchota je autozomálny symptóm.

17. Hypertrichóza (nadmerná filozofia) sa prenáša chromozómom Y a polydakticky (šesť-šachta) je dominantným autozomálnym znakom. V rodine, kde mal otec hyperrichózu a matka mala polydakticky, sa narodila dcéra, normálna pre oba príznaky. Aká je pravdepodobnosť, že ďalšie dieťa v tejto rodine bude bez oboch anomálií?

Pravá žena s hnedými očami a normálnou krvou sa oženila s modrookým mužom s pravou rukou s hemofíliou. Mali modrookú dcéru s ľavou rukou s hemofíliou. Aká je pravdepodobnosť, že ďalšie dieťa v tejto rodine bude ľavák, ktorý trpí hemofíliou? Je známe, že hnedé oči a pravá ruka sú dominantnými príznakmi a hemofília je recesívna X-spojená vlastnosť. Aká farba očí je možná u chorých detí?

19. Arachnodactyly (pavúk) je dedičná ako dominantný autozomálny znak s penetráciou 30%. Ľavosť - recesívny autozomálny symptóm s úplnou penetranciou. Určite pravdepodobnosť výskytu dieťaťa s dvomi anomáliami v rodine, v ktorom sú obidvaja rodičia heterozygotní pre oba páry znakov. 10. Analyzujte a určte charakter dedičstva znaku podľa nižšie uvedeného rodokmenu:

Symptóm je spojený s podlahou. V ktorom z pohlavných chromozómov je lokalizovaný gén? Uveďte jeho dominanciu alebo recesiu.

20. Proband trpí nočnou slepotou. Jeho dvaja bratia sú tiež chorí. V súlade so svojím otcom, proband netušil nočnú slepotu. Matka probanda chorá. Jej dve sestry a dvaja bratia sú zdraví; ich deti sú tiež zdravé. Babička z matky bola chorá, starý otec je zdravý; sestra babičky je chorá a brat je zdravý. Dedko (otec babičky), jeho sestra a brat, ako aj pradedo a jeho brat, ktorí mali chorú dcéru a dvoch chorých synov, boli tiež chorí. Probandova žena, jej rodičia a príbuzní sú zdraví. Určite pravdepodobnosť narodenia chorých detí v rodine probanda.

21. Manželia s normálnym videním majú štyri deti: dve dcéry a dvoch synov. Prvá dcéra má normálne videnie; má troch synov, z ktorých dvaja sú slepí. Druhá dcéra a jej päť synov má normálne videnie. Prvý syn trpí farebnou slepotou a jeho dve dcéry a dvaja synovia vidia normálne. Druhý syn a jeho štyria synovia majú normálne videnie. Aké sú genotypy starých rodičov, ich detí a vnúčat? Vytvorte rodokmeň tejto rodiny.

22. Penetrácia schizofrénie u heterozygotov je 20%, u homozygotov - 100%. Muž trpiaci periodickými exacerbáciami schizofrénie si vezme zdravú ženu. Je známe, že príbuzní ženy nemali takúto patológiu. Babička jej manžela bola chorá, ale jeho rodičia sú zdraví. Aká je predpoveď pre túto rodinu? 14. Zdravé dievča vo veku 22 rokov, z ktorého jeden z rodičov má cukrovku, sa obracia na genetické poradenstvo pre predpovedanie o sebe ao budúcich deťoch. Vykonajte túto predpoveď. Maximálna penetrácia diabetes mellitus (20%) sa dosahuje so zvýšením priemernej dĺžky života. Zvážte znamenie ako dominantné.

2 Cytogenetická metóda. Hlavné indikácie pre cytogenetické štúdie sú: \\ t

1) prenatálna diagnostika pohlavia plodu v rodinách, zaťažená chorobami spojenými s chromozómom X;

2) nediferencovaná oligofrénia (demencia);

3) obvyklé potraty a mŕtve narodeniny;

4) viacpočetné vrodené chyby u dieťaťa;

5) neplodnosť u mužov;

6) porušenie menštruačného cyklu (primárna amenorea);

7) prenatálna diagnostika vo veku matky nad 35 rokov. Materiály pre patogenetický výskum môžu byť: periférne krvinky (lymfocyty); kožné fibroblasty; bunky získané amniocentézou alebo choriovou biopsiou; bunky potratov, mŕtvo narodené, atď.

Základom metódy je mikroskopické štúdium ľudských chromozómov. Cytogenetické štúdie sa široko používajú od začiatku 20. rokov. XX storočia. študovať morfológiu a počítanie ľudských chromozómov, kultiváciu leukocytov na získanie metafázových platní.

Vývoj modernej ľudskej cytogenetiky je spojený s názvami cytologikov D. Tia a A. Levana. V roku 1956 boli prví, ktorí zistili, že človek má 46, a nie 48, ako sa predtým myslelo, chromozómy. Táto udalosť znamenala začiatok širokej štúdie ľudských mitotických a meiotických chromozómov.

V roku 1959 francúzski vedci D. Lejeune, R. Turpen a M. Gautier stanovili chromozomálnu povahu Downovej choroby. V nasledujúcich rokoch boli popísané mnohé spoločné chromozomálne ochorenia u ľudí. Cytogenetika sa stala najdôležitejšou časťou praktickej medicíny. V súčasnej dobe qi

táto genetická metóda sa používa na diagnostiku chromozomálnych ochorení, kompiláciu genetických máp chromozómov, štúdium procesu mutácií atď.

V roku 1960 bola vyvinutá prvá medzinárodná klasifikácia ľudských chromozómov v Denveri (USA). Bola založená na veľkosti chromozómov a polohe primárneho pásu - centromere. Všetky chromozómy sú rozdelené na metacentrické, submetacentrické a akrocentrické vo forme a rozdelené do 7 skupín označených latinskými písmenami A, B, C, B, E, F a G. Každý pár chromozómov je označený sekvenčným číslom od 1 do 23, pohlavné chromozómy sú oddelene rozlíšené X a Y (obr. 3) U žien existujú dva chromozómy X, u mužov chromozómy X a Y. X-chromozóm u žien sa nelíši od autozómov skupiny C; Akrocentrický chromozóm Y, podobný chromozómom skupiny C, nemá žiadne satelity. Dĺžka krátkeho ramena sa môže značne líšiť. Autozómy skupín C a B obsahujú vo svojich oblastiach krátkych ramien nukleolar organizátora.

V roku 1971 sa na 1. pražskej Konferencii genetikov, okrem Denverovej klasifikácie, prezentovali aj metódy diferenciálneho farbenia chromozómov, vďaka ktorým každý chromozóm získa svoj vlastný unikátny vzor, ktorý pomáha pri presnej identifikácii.

Základné informácie o morfológii ľudských chromozómov boli získané ich štúdiom v metafázach mitózy a metafáze meiózy. Je dôležité, aby bol počet deliacich sa buniek dostatočne vysoký. Najvýznamnejšia cytogenetická práca bola vykonaná na lymfocytoch periférnej krvi, pretože kultivácia lymfocytov počas 2-3 dní v prítomnosti fytohemaglutinínu nám umožňuje získať mnoho metafázových platní pre chromozomálnu analýzu.

Jednovrstvové metafázové platne so samostatnými chromozómami sa podrobia cytogenetickej analýze. Na to sa deliace bunky ošetrujú kolchicínom a niektorými ďalšími chemickými látkami (hypotonický fyziologický roztok, metanol-kyselina octová atď.).

Dôležitým krokom pri cytogenetickej analýze je farba získaných preparátov. Vykonáva sa jednoduchými, diferenciálnymi a fluorescenčnými metódami.

Jednoduché farbenie poskytuje skupinovú identifikáciu chromozómov. Používa sa na kvantitatívne stanovenie chromozomálnych abnormalít pri určovaní mutagenity média (účinky žiarenia, chemických mutagénov atď.). Pri tomto type farbenia boli objavené mnohé chromozomálne ochorenia, ako aj chromozómové aberácie, ktoré spôsobili spontánne potraty, vrodené malformácie, karcinogenézu atď.

V 70. rokoch. XX storočia. V lekárskej praxi sa začali používať metódy diferenciálneho farbenia, ktoré odhaľujú štrukturálnu heterogenitu chromozómov v dĺžke, ktorá je vyjadrená formou striedania svetlých a tmavých pásov (eu- a heterochromatické oblasti). Je potrebné poznamenať, že dĺžka a vzor pásov sú špecifické pre každý chromozóm.

Diferenciálne farbenie chromozómov sa môže uskutočňovať viacerými spôsobmi. Spočiatku sa použil acrichiniptifluorescenčný alkylačný prostriedok (spôsob C).

Jeho pôsobenie je založené na schopnosti chromozómov metafázy diferencovať pripojenie fluorochrómov. Po zafarbení Akrikinom získajú segmenty žiarivú žiarivku. Vzor každého chromozómu je špecifický počtom, veľkosťou a polohou rôznych fluorescenčných segmentov, čo zaisťuje identifikáciu všetkých chromozómov. Použitím tejto metódy farbenia je možné identifikovať chromatín s vyšším obsahom párov, pretože sú viac fluorescenčné. Špecifickou výhodou metódy Q je, že umožňuje aj v jadre medzifázy identifikovať chromozóm Y jasným svetlom. Na zobrazenie týchto liekov pomocou fluorescenčného mikroskopu.

Neskôr sa vyvinula metóda farbenia chromozómov bez fluorescenčných farbív - G-farbenie (Giemsa dye). Po preinkubácii vo fyziologickom roztoku sa chromozómy ošetria proteázou. Výsledkom je, že chromozómy majú segmentovaný vzhľad v dôsledku striedania tmavých a svetlých plôch. Mechanizmus tvorby segmentov ešte nie je jasný. Predpokladá sa, že farebné segmenty sú heterochromatické oblasti s opakovanými sekvenciami DNA a nezafarbené segmenty sú euchromatické oblasti s kódujúcimi sekvenciami DNA.

Druhy diferenciálneho farbenia podľa metódy Gyms sú R-farbenie a C-farbenie. Tieto odrody diferenciálneho farbenia sa získajú s určitou zmenou času a podmienok inkubácie prípravkov farbených Giemsovou metódou. V prvom prípade bude distribúcia zafarbených a nezafarbených segmentov opakom toho, čo sa pozoruje pri farbení G a Q. Na R-farbených chromozómoch zostávajú heterochromatické oblasti (centromery, centromerické a intersticiálne) jasné. V prípade C-farbenia sú identifikované oblasti štrukturálneho alebo voliteľného heterochromatínu. V ľudských chromozómoch sa tieto oblasti nachádzajú v blízkosti centromerických miest av chromozóme Y v distálnej polovici dlhého ramena. Najväčšie bloky C-chromatínu sa nachádzajú v oblasti sekundárnych zúžení autozómov 1.9 a 16, ako aj v Y-chromozóme. Y chromozóm a autozóm 2 majú najmenšie centromerické bloky, pričom jedným zo znakov ľudských chromozómov je asynchrónna replikácia v dĺžke. Každý chromozóm má skoré a neskoré miesta replikácie. Na identifikáciu replikačnej sekvencie sa použije 5-brómdeoxyuridín - tymínový analóg. Časti, ktoré obsahovali, sú slabo zafarbené. 5-Brómdeoxyuridín sa tiež používa na diferenciálne farbenie sesterských chromatidov, ak sa podáva počas celého bunkového cyklu. V tomto prípade novo vytvorený chromatid zapne tento analóg tymínu a bude mierne zafarbený, zatiaľ čo druhý (starý) sa intenzívne zafarbí. Táto metóda vám umožňuje identifikovať oblasti sesterských chromatidových výmen (SCO).

Pri vystavení rôznym mutagénnym faktorom sa počet CXO zvyšuje, preto je táto metóda prospešná pre štúdium procesu mutácie u ľudí.

Pokroky v ľudskej molekulárnej cytogenetike nám umožňujú vyvinúť nové metódy pre štúdium chromozómov. Treba poznamenať metódu fluorescenčnej in situ hybridizácie (metóda FISH), ktorá dáva FISH možnosť preskúmať širokú škálu problémov od lokalizácie génu až po dekódovanie komplexných preskupení medzi niekoľkými chromozómami. Spôsob môže byť tiež použitý na diagnostiku aneuploidie v jadrách medzifázy.

Kombinácia cytogenetických a molekulárno-genetických metód v ľudskej genetike teda umožňuje takmer neobmedzené možnosti diagnostiky chromozomálnych abnormalít.

Otázky a úlohy

1. Definujte nasledujúce termíny: chromozóm, chromatid, chromatín, chromomér, karyotyp.

2. Aký je rozdiel medzi euchromatínom a heterochromatínom? Typy chromatínu. Odôvodnite odpoveď.

3. V akých štádiách mitózy sú chromozómy jasne viditeľné? Prečo?

4. Opíšte normálny karyotyp v súlade s Denverovou klasifikáciou.

5. Opíšte metódy diferenciálneho farbenia chromozómov a ich úlohu vo vývoji ľudskej cytogenetiky.

6. Aká je praktická hodnota štúdia pohlavného chromatínu

3. Genetika somatických buniek. Študuje dedičnosť a variabilitu somatických buniek. Vzhľadom k tomu, že tieto bunky obsahujú celé množstvo genetickej informácie, môžu byť tiež použité na štúdium genetických vlastností celého organizmu. Genetika somatických buniek umožnila zahrnúť ľudí do skupiny experimentálnych objektov.

Ľudské somatické bunky na genetický výskum sa získavajú z bioptického materiálu (intravitálna excízia tkanív alebo orgánov) a pitiev (kúsky tkaniva alebo orgánov z mŕtvol). Najčastejšie sa používajú bunkové kultúry fibroblastov a lymfoidných buniek.

V súčasnosti sa používajú nasledujúce metódy somatickej genetiky (ľudské bunky:

1) jednoduchá kultivácia;

2) hybridizácia;

3) klonovanie;

4) výber.

APLIKÁCIA - rozmnožovanie buniek na živných médiách za účelom ich získania v dostatočnom množstve pre cytogenetické, biochemické, imunologické a iné výskumné metódy.

Hybridizácia somatických buniek je fúzia buniek dvoch rôznych typov. Hybridizácia sa môže uskutočniť medzi bunkami získanými z rôznych ľudí, ako aj ľudskými bunkami s bunkami myši, potkana, čínskeho škrečka, morčaťa, opice, kurčaťa. Spontánna (ľubovoľná) fúzia sa vyskytuje zriedka, preto sa Sendai vírus pridáva do zmiešanej kultúry alebo častejšie. Keď sa bunky zlúčia, vytvorí sa heterokaryón (hybridná bunka s dvoma jadrami rôznych kliešťov buniek). Potom sa jadrá tejto bunky môžu zlúčiť a vytvoriť synkarion (z gréčtiny. Syn - spolu).

Obzvlášť zaujímavé sú hybridné ľudské-myšacie bunky, pretože v nasledujúcich deleniach majú tendenciu strácať mnoho ľudských chromozómov. Po asi 30 generáciách môžete nájsť bunky obsahujúce len jeden alebo dva páry ľudských chromozómov. Ak v hybridnej bunke nie je chromozóm a syntetizujú sa žiadne proteíny, je možné predpokladať, že gény určujúce syntézu týchto proteínov sú lokalizované v danom chromozóme. Táto metóda vám umožňuje vytvoriť väzbové skupiny a pomocou chromozomálnych preskupení (nedostatok a translokácie) určiť sekvenciu umiestnenia génov a vytvoriť genetické mapy ľudských chromozómov.

4. Klonovanie je produkcia potomkov jedinej bunky (klonu) z celkovej bunkovej hmoty. Všetky bunky budú mať rovnaký genotyp. Jedným z príkladov klonovacej metódy je produkcia hybridómov (z Lat. Hibrida- - zmes gréckeho a oma-tumoru). Hybridóm je bunkový hybrid produkovaný fúziou normálneho lymfocytu a nádorovej bunky.

Chov (od lat. Selectio - selekcia, selekcia) - výber buniek s vopred určenými vlastnosťami pri kultivácii na selektívnom živnom médiu. Ak napríklad používate živné médium bez laktózy (ale s pridaním iných cukrov), potom z veľkého počtu buniek umiestnených v ňom môže byť niekoľko, ktoré môžu existovať bez laktózy. V budúcnosti bude možné získať klon týchto buniek.

5. Spôsob dermatoglyfík. Je to štúdium papilárnych vzorov prstov, dlaní a nôh na určenie zygosity dvojčiat, diagnostika určitých genomických a chromozomálnych mutácií (napríklad Downov syndróm, Patau a ďalšie); pre osobnú identifikáciu vo forenznej vede, otcovstvo v súdnom lekárstve.

6. Dvojitá metóda. Toto je metóda skúmania genetických vzorov na dvojčatách. To vám umožní posúdiť relatívnu úlohu (podiel) genetických a environmentálnych faktorov vo vývoji konkrétneho znaku alebo choroby.

Prvýkrát ho navrhol F. Galjun v roku 1875. Dvojitá metóda umožňuje určiť prínos genetických (dedičných) a environmentálnych faktorov (klíma, výživa, odborná príprava, vzdelávanie atď.) K rozvoju špecifických znakov alebo chorôb u ľudí.

Pri použití dvojitej metódy sa porovnávajú: monozygotné (identické) dvojčatá s dizygotnými; partnerov v monozygotných pároch medzi sebou; analýza dvojkovej vzorky so všeobecnou populáciou.

Monozygotné dvojčatá (MB) sú tvorené z jednej zygoty, rozdelenej do dvoch (alebo viacerých) častí drviaceho štádia. Z genetického hľadiska sú identické, to znamená, že majú rovnaké genotypy. Monozygotné dvojčatá sú vždy rovnakého pohlavia (obr. 2).

Osobitnou skupinou medzi MB sú neobvyklé typy dvojčiat: dvojhlavé (spravidla neživotaschopné), kaspofág ("siamské dvojčatá"). Narodil sa v roku 1811 v Siame (teraz Thajsko), siamské dvojčatá Chang a Eng žili 63 rokov. Boli vydaní za dvojčatá; Chang vyrobil 10 a Eng vyrobil 12 detí. Chang zomrel na zápal priedušiek a Eng zomrel o 2 hodiny neskôr. Tie boli spolu spojené tkanivovým pásom asi 10 cm širokým, neskôr sa zistilo, že tento pás je tvorený pečeňovým tkanivom a sú spojené dve pečene. Akýkoľvek chirurgický pokus rozdeliť bratov v tom čase by sotva bol úspešný. Odpojené sú aj zložitejšie väzby medzi dvojčatami.

Dizygotné dvojčatá (DB) sa vyvíjajú, ak sú dve vajíčka oplodnené súčasne, oplodnené dvoma spermiami.

Prirodzene, dizygotné dvojčatá majú rôzne genotypy. Sú si navzájom podobné ako bratia a sestry, pretože majú približne 50% identických génov. Celková frekvencia narodenia dvojčiat je približne 1%; z toho približne 1/3 sú v monozygotných dvojčatách. Je známe, že počet narodených monozygotných dvojčiat je podobný v rôznych populáciách, zatiaľ čo u dizygotných dvojčiat sa toto číslo výrazne líši. Napríklad v USA sa dizygotní dvojčatá rodia častejšie u černochov ako u bielych. V Európe je frekvencia dizygotných dvojčiat 8 na 1000 narodených. V niektorých populáciách sú však viac. Najnižšiu frekvenciu narodenia dvojčiat, ktorá je vo väčšom počte populácií Mongoloidov, je pozorovaná v Japonsku. Treba poznamenať, že frekvencia vrodených deformácií v dvojčatách je spravidla vyššia ako u jedincov narodených v rodine.

Predpokladá sa, že viac detí je geneticky determinovaných. To však platí len pre dizygotné dvojčatá. Faktory ovplyvňujúce frekvenciu narodenia dvojčiat sú v súčasnosti málo študované. Existujú údaje, ktoré ukazujú, že pravdepodobnosť vzniku dysygotných dvojčiat sa zvyšuje so zvyšujúcim sa vekom matky, ako aj sériovým číslom narodenia. Vplyv materského veku je pravdepodobne vysvetlený zvýšením hladín gonadotropínu, čo vedie k zvýšeniu poliovulácie. Existujú dôkazy o poklese frekvencie narodenia dvojčiat v priemyselných krajinách.

Dvojitá metóda zahŕňa diagnostiku zygozity dvojčiat. V súčasnosti sa na jeho vytvorenie používajú tieto metódy:

1) Polysymptomatická metóda spočíva v porovnaní dvojice dvojčiat podľa vonkajších znakov (tvar obočia, nosa, pier, uší, uší, farby vlasov, očí atď.). Napriek zrejmej výhodnosti je táto metóda do určitej miery subjektívna a môže spôsobiť chyby;

2) imunogenetická metóda je zložitejšia a je založená na analýze krvných skupín, sérových proteínov, leukocytových antigénov, citlivosti na fenyltiokarbamid atď. Ak sa tieto dvojčatá nelíšia týmito príznakmi, považujú sa za monozygotné;

3) spoľahlivým kritériom pre dvojitú zygositu je prežitie kusov kože. Bolo zistené, že u dizygotných dvojčiat takýto transplantát vždy končí odmietnutím, zatiaľ čo u monozygotných párov je vysoký výskyt transplantácií;

4) metóda dermatoglyfík spočíva v štúdiu papilárnych vzorov prstov, dlaní a nôh. Tieto príznaky sú prísne individuálne a nemenia sa počas života človeka. Nie je náhodou, že tieto ukazovatele sa používajú v forenznej vede a forenznej medicíne na identifikáciu osoby a vytvorenie otcovstva. Podobnosť dermatoglyfických indexov u monozygotných dvojčiat je výrazne vyššia ako u dizygotných.

Dvojitá metóda tiež zahŕňa porovnanie skupín mono- a dizygotných dvojčiat na skúmanom znaku. Ak sa v oboch dvojčatách toho istého páru nájde nejaké znamenie, potom sa nazýva konkordant, ak sa v jednom z nich dvojica dvojčiat nazýva nesúhlas (zhoda je stupeň podobnosti, nesúlad je stupeň rozdielu).

Pri porovnávaní mono- a dizygotných dvojčiat určujú súčinnosť párového koeficientu, čo indikuje podiel dvojíc párov, v ktorých sa skúmaný znak prejavil u oboch partnerov. Faktor zhody je vyjadrený v zlomkoch jednotky alebo v percentách a je určený

podľa vzorca: K = C / (C + D)

kde C je počet párov konkord

D - počet nesúladných párov.

Porovnanie zhody párov v mono- a dizygotných dvojčatách poskytuje odpoveď o korelačnej úlohe dedičnosti a prostredia pri vývoji konkrétneho znaku alebo choroby. Súčasne sa predpokladá, že stupeň zhody je signifikantne vyšší u monozygotných ako u dizygotných dvojčiat, ak dedičné faktory hrajú dominantnú úlohu vo vývoji znaku (pozri tabuľku 1).

Tabuľka 1. Zhoda niektorých znakov osoby v identických (OB) a dvojitých (DB) dvojčatách

Známky	Zhoda,%
	O	DB
normálne
Krvný typ
Farba očí	99,5
Farba vlasov
Papilárne vzory
patologický
konská noha
"Králičie pery"
Vrodená dislokácia bedra
Paralytická poliomyelitída
Bronchiálna astma		4,8
osýpky
parotitis
tuberkulóza
záškrt
epilepsie
schizofrénie
vysoký tlak
reumatizmus	20,3	6,1

Ak je hodnota koeficientu zhody u monozygotných a dizygotných dvojčiat približne blízka, potom sa domnievajú, že vývoj znaku je determinovaný najmä negenetickými faktormi, t.j. podmienkami prostredia.

Ak sa na vývoji znaku podieľajú genetické aj negenetické faktory, monozygotné dvojčatá budú mať určité rozdiely medzi pármi. To zníži rozdiely medzi mono - a dizygotnými dvojčatami v stupni zhody. V tomto prípade sa predpokladá, že existuje genetická predispozícia pre vývoj znaku. Na kvantitatívne hodnotenie úlohy dedičnosti a životného prostredia pri vývoji zvláštnosti sa používajú rôzne vzorce. Najčastejšie sa používa koeficient dedičnosti, ktorý sa vypočíta podľa vzorca:

Н = КМБ - КДБ: 100 - КДБ (v percentách);

Н = КМБ - КДБ: 1 - КДБ (v podielových listoch),

kde H je koeficient dedičnosti,

K - koeficient zhody párov

v skupine monozygotných alebo dizygotných dvojčiat.

V závislosti od hodnoty H sa posudzuje vplyv genetických a environmentálnych faktorov na vývoj znaku. Ak je napríklad hodnota H blízka nule, predpokladá sa, že vývoj znaku je spôsobený iba faktormi životného prostredia. Keď je hodnota H od 1 do 0,7, dominantné faktory vo vývoji znaku alebo choroby sú dedičné faktory; priemerná hodnota H od 0,4 do 0,7 naznačuje, že znak sa vyvíja pod vplyvom faktorov prostredia v prítomnosti genetickej predispozície.

Zoberme si niekoľko príkladov. Ako už bolo uvedené, krvné skupiny u ľudí sú úplne determinované genotypom a nemenia sa vplyvom prostredia. Koeficient dedičnosti je 100%. Podľa niektorých morfologických znakov (tvar nosa, obočia, pier a uší, farba očí, vlasov a kože) sú monozygotné dvojčatá zhodné v 97-100% a závratné (v závislosti od črty) - v 70-20% prípadov. Zhoda MB v zmysle výskytu schizofrénie je 70% av DB - 13%. Potom H = (70 - 13): (100 - 13) - 0,65 alebo 65%. V tomto prípade prevažujú genetické faktory, ale významnú úlohu zohrávajú environmentálne podmienky.

Pomocou dvojitej metódy sa zistila hodnota genotypu a prostredia v patogenéze mnohých infekčných ochorení. V prípade osýpok a čierneho kašľa sú teda prvoradé infekčné faktory av prípade infekcie tuberkulózou má genotyp významný vplyv. Štúdie zamerané na dvojčatá pomôžu odpovedať na otázky, ako je vplyv dedičných a environmentálnych faktorov na priemernú dĺžku života, vývoj nadania, citlivosť na drogy atď.

V súčasnosti sa dvojitá metóda v humánnej genetike používa v kombinácii s inými metódami genetickej analýzy.

Otázky a úlohy

1. Aké sú rozdiely medzi monozygotnými a dizygotnými dvojčatami?

2. Uveďte hlavné metódy diagnózy mono- a di-gotiky.

3. Použite dvojitú metódu na analýzu alternatívnych znakov.

4. Uveďte príklady zhody dvojčiat pri niektorých infekčných a polyfaktoriálnych chorobách.

7.Biochemické metódy. Umožňujú identifikovať zmeny v metabolizme, aby sa objasnila diagnóza ochorenia, heterozygotný stav nosiča. Napríklad heterozygotné nosiče recesívnej alely fenylketonúrie reagujú na podávanie fenylalanínu silnejším zvýšením koncentrácie aminokyseliny v plazme ako normálne homozygoti. Táto metóda sa používa v lekárskom genetickom poradenstve na určenie pravdepodobnosti, že dieťa má dedičné ochorenie.

Choroby založené na metabolických poruchách predstavujú významnú časť dedičnej patológie (fenylketonúria, galaktozémia, alkaptonúria atď.).

Je možné predpokladať, že pacient má vrodenú poruchu výmeny podľa nasledujúcich kritérií:

1) mentálna retardácia, izolovaná alebo v kombinácii s patológiou iných orgánov;

2) porušenie duševného stavu;

3) zhoršený fyzický vývoj;

4) záchvaty, svalové hypo alebo hypertenzia, porucha chôdze a koordinácia pohybov, žltačka, hypo alebo hyperpigmentácia;

5) neznášanlivosť určitých potravín a liekov, poruchy trávenia, atď.

8. Populačno-štatistická metóda.

Jedným z dôležitých trendov v modernej genetike je populačná genetika. Štúdia genetickej štruktúry populácií, ich genofondu, interakcie faktorov zodpovedných za konštantnosť a zmenu genetickej štruktúry populácií. Populácia v genetike je súbor voľne páriacich jedincov rovnakého druhu, ktorí zaberajú špecifický arial a majú spoločný genofond v mnohých generáciách. Genofond je celá sada génov nachádzajúcich sa u jedincov danej populácie.

V medicínskej genetike sa populačno-štatistická metóda využíva pri štúdiu dedičných ochorení populácie, frekvencie normálnych a patologických génov, genotypov a fenotypov v populáciách rôznych lokalít, krajín a miest. Okrem toho táto metóda skúma modely šírenia dedičných ochorení v populáciách rôznej štruktúry a schopnosť predpovedať ich frekvenciu v nasledujúcich generáciách.

Populačno-štatistická metóda sa používa na štúdium:

Frekvencia génov v populácii, vrátane frekvencie dedičných ochorení;

Vzory procesu mutácie;

Úloha dedičnosti a prostredia pri výskyte chorôb s dedičnou predispozíciou;

Vplyv dedičných a environmentálnych faktorov na tvorbu ľudského fenotypového polymorfizmu v mnohých smeroch atď.

Použitie populačno-štatistickej metódy zahŕňa správny výber populácie, zber materiálu a štatistickú analýzu získaných výsledkov.

Metóda je založená na pravidelnosti založenej v roku 1908 anglickým matematikom J. Hardym a nemeckým lekárom V. Weinbergom pre ideálnu populáciu. Vzor, ktorý objavili, sa nazýva Hardy-Weinbergov zákon.

Pre ideálnu populáciu sú charakteristické nasledujúce znaky: veľká veľkosť populácie, voľný prechod (panmixia) organizmov, nedostatok selekcie a proces mutácie a absencia migrácií do a z populácie. Ak ide o ideálnu populáciu, frekvenčný pomer dominantných homozygotov (AA), heterozygotov (Aa) a recesívnych homozygotov (aa) zostáva konštantný od generácie k generácii, ak tieto rovnováhy nenarušia žiadne evolučné faktory. Toto je základný význam Hardy-Weinbergovho zákona. Keď sa zmení ktorýkoľvek z týchto rovnovážnych podmienok, pomer počtu genotypov v populácii je narušený. Tieto stavy zahŕňajú súvisiace manželstvá, mutácie, posun génov, výber, migráciu a ďalšie faktory. To však neznižuje význam Hardyho-Weinbergovho zákona. Je základom pri zvažovaní genetických transformácií vyskytujúcich sa v prirodzených a umelo vytvorených populáciách rastlín, zvierat a ľudí.

Pomer počtu rôznych genotypov a fenotypov v panmiktickej populácii je určený Newtonovým binomickým vzorcom:

(p + q) 2 = p2 + 2pq + q2; (p + q) 2 = 1

kde p je frekvencia dominantnej alely A;

q je frekvencia recesívnej alely a;

p2 - frekvencia genotypu AA (homozygoti pre dominantnú alelu);

q 2 - frekvencia genotypu aa (homozygoti pre recesívnu alelu).

V súlade s Hardy-Weinbergovým zákonom je frekvencia dominantných homozygotov (AA) rovná štvorcu pravdepodobnosti výskytu dominantnej alely, frekvencia heterozygotov (Aa) je zdvojeným produktom pravdepodobnosti výskytu dominantných a recesívnych alel. Frekvencia výskytu recesívnych homozygotov (aa) je rovná štvorcu pravdepodobnosti recesívnej alely.

Populačno-štatistická metóda teda umožňuje v ľudskej populácii vypočítať frekvenciu normálnych a patologických heterozygotných génov, dominantných a recesívnych homozygotov, ako aj frekvenciu normálnych a patologických fenotypov, t.j. určiť genetickú štruktúru populácie.

Dôležitým faktorom ovplyvňujúcim frekvenciu alel v malých populáciách a v izolátoch sú geneticky automatické procesy alebo drift génov. Tento jav bol opísaný v 30. rokoch. N. P. Dubinin a D. D. Romashev (ZSSR), S. Wright a R. Fisher (USA). Je vyjadrená v náhodných zmenách - frekvencia alel, ktoré nesúvisia s ich selektívnou hodnotou a pôsobením prirodzeného výberu. V dôsledku driftu génu môžu byť adaptívne alely eliminované z populácie a menej adaptívne a dokonca patologické (z náhodných dôvodov) môžu pretrvávať a dosahovať vysoké koncentrácie. V dôsledku toho sa v populácii môže vyskytnúť rýchly a prudký nárast frekvencií zriedkavých alel.

Geneticko-automatické procesy sa najintenzívnejšie vyskytujú pri nerovnomernej reprodukcii jednotlivcov v populácii. Výkyvy v počte obyvateľov sú často pozorované u hmyzu, hlodavcov a iných zvierat vo forme tzv. „Vln života“. V niektorých priaznivých rokoch sa ich počet výrazne zvyšuje a potom prudko klesá. Dôvodom môže byť vývoj chorôb, nedostatok potravy, nižšie teploty atď. V dôsledku poklesu veľkosti populácie alebo v izolovaných populáciách sa heterozygozita znižuje a genetická homogenita populácie sa zvyšuje.

Príkladom účinku driftu génu v ľudských populáciách je „účinok predkov“. Pozoruje sa, či sa štruktúra populácie vytvára pod vplyvom alel obmedzeného počtu rodín. V takýchto populáciách sa často pozoruje vysoká frekvencia abnormálneho génu, ktorý je zachovaný ako výsledok náhodného driftu génu. Je možné, že výsledkom driftu génu je rozdielna frekvencia Rh-negatívnych ľudí v Európe (14%) av Japonsku (1%), nerovnomerné šírenie dedičných ochorení v rôznych populáciách sveta. Napríklad v niektorých populáciách vo Švédsku je gén juvenilnej amarotickej idiocie široko distribuovaný v Južnej Afrike - gén porfýrie, vo Švajčiarsku - gén dedičnej hluchoty atď.

Úzko súvisiace manželstvá (inbreeding) významne ovplyvňujú genotypové zloženie populácie. Takéto manželstvá sa najčastejšie robia medzi neterou a strýkom, bratrancom bratranca a sestrou. Úzko súvisiace manželstvá sú v mnohých krajinách zakázané. Dôvodom je vysoká pravdepodobnosť, že deti majú dedičnú patológiu. Príbuzní, ktorí majú spoločný pôvod, môžu byť nositeľmi rovnakého recesívneho patologického génu, a ak sú dvaja zdraví heterozygoti zosobášení, pravdepodobnosť výskytu chorého dieťaťa je vysoká.

Nové gény môžu vstúpiť do populácie ako výsledok migrácie (tok génov), keď sa jednotlivci z jednej populácie presťahujú do inej skupiny a prechádzajú so zástupcami tejto populácie. Skutočné populácie sú zriedkavo úplne izolované. Vždy existuje určitý pohyb jednotlivcov z jednej populácie do druhej. Môže byť nielen aktívna, ale aj pasívna (prenos semien vtákmi). Niekedy osoba úmyselne mieša populácie. Napríklad, na Sibíri, aby sa zlepšili miestne guľôčky, sa barguzínové guľôčky vyrábajú v ich populáciách s veľmi tmavým sfarbením kožušiny, ktoré sú cennejšie v kožušinovom priemysle. To vedie k zmene frekvencie alel v hlavnej populácii a medzi „prisťahovalcami“. V miestnych populáciách sa frekvencia alel môže líšiť, ak majú starodávatelia a cudzinci rozdielne počiatočné frekvencie alel. Podobné procesy sa vyskytujú v ľudských populáciách.

V USA, potomstvo zo zmiešaných manželstiev medzi bielymi a čiernymi patrí k černošskej populácii. Podľa F. Ayala a J. Kiger (1988) je frekvencia alely kontrolujúcej Rh faktor v bielej populácii 0,028. V afrických kmeňoch, z ktorých pochádza moderná černošská populácia, sa frekvencia tejto alely rovná 0,630. Predkovia moderných černochov Spojených štátov boli vyvezení z Afriky pred 300 rokmi (asi 10 generácií). Frekvencia alely v modernej populácii černochov v Amerike je 0,446. To znamená, že tok génov z bielej na černošskú populáciu sa pohyboval rýchlosťou 3,6% na generáciu. Ako výsledok, po 10 generáciách, podiel génov afrických predkov je teraz 0,694 z celkového počtu génov modernej černošskej populácie USA. Asi 30% génov amerických negrov pochádza z bielej populácie. Je zrejmé, že tok génov medzi populáciou bielej a černošskej populácie bol významný.

Nakoniec treba stručne preskúmať, ako mutačný proces a výber ovplyvňujú genetickú štruktúru populácií. Mutácie ako faktor vývoja poskytujú prílev nových alel v populácii. Pri zmene genotypu sa mutácie delia na gén (alebo bod), intrachromozomálne a interchromozomálne, genómové (zmena počtu chromozómov). Génové mutácie môžu byť priame (A) a reverzné (A). Frekvencia priamych mutácií je oveľa vyššia ako opačná. Rovnaké gény môžu mnohokrát mutovať. Okrem toho sa rovnaký gén môže zmeniť na niekoľko alelických stavov, čím sa vytvorí rad viacnásobných alel (Aal, a2, a3, a). Štúdia frekvencie mutácií, ktoré spôsobujú takéto závažné ochorenia u ľudí, ako je hemofília, retinoblastóm, xerodermový pigment atď., Naznačuje, že frekvencia výskytu patologických mutácií jedného génu je približne 1-2 na 100 tisíc gamét na generáciu. Vzhľadom na celkový počet génov u ľudí (približne 100 tisíc) je celková mutabilita značným množstvom. Frekvencia mutácií sa môže významne zvýšiť s účinkom určitých fyzikálnych a chemických faktorov (mutagénov) na organizmus. Chemické mutagény sa nachádzajú medzi priemyselnými jedmi, insekticídmi, herbicídmi, potravinárskymi prísadami a liečivami. Väčšina karcinogénov má tiež mutagénne účinky. Okrem toho mnohé biologické faktory, ako sú vírusy a živé vakcíny, ako aj histamín a steroidné hormóny produkované u ľudí, môžu indukovať mutácie. Silné mutagény sú rôzne typy žiarenia (röntgenové lúče a γ-lúče, β-častice, neutróny atď.), Ktoré môžu spôsobiť mutácie génu a chromozómov u ľudí, čo dokazujú dôsledky havárie jadrovej elektrárne v Černobyle.

Faktory, ktoré porušujú konštantnosť genetickej štruktúry populácie, zahŕňajú prirodzený výber, ktorý spôsobuje zmenu smeru v genofondu elimináciou populácie menej adaptovaných jedincov alebo znížením ich plodnosti. Zvážte vplyv selekcie na príklad dominantnej patológie - achondroplázie (trpaslík). Táto choroba je dobre študovaná v dánskych populáciách. Pacienti majú zníženú vitalitu a umierajú v detstve, t.j. sú eliminovaní prirodzeným výberom z populácie. Prežívajúci trpaslíci majú menšiu pravdepodobnosť, že sa oženia a majú málo detí. Analýza ukazuje, že asi 20% génov achondroplázie sa neprenáša z rodičov na deti a 80% týchto génov sa vylučuje z populácie. Z týchto údajov vyplýva, že achondroplázia nemá významný vplyv na štruktúru populácie.

Väčšina mutantných genotypov má nízku selektívnu hodnotu a podlieha selekcii. Podľa V. Makkyusika (1968), asi 15% plodov zomrie pred pôrodom, 3% detí zomrie pred dosiahnutím puberty, 20% zomrie pred manželstvom, v 10% prípadov manželstvo zostáva neplodné.

Avšak nie každý mutantný gén znižuje selektívne

1. Genealogická metóda 2. Dvojitá metóda 3. Metóda dermatoglyfík 4. Cytogenetická metóda 5. Metóda hybridizácie somatických buniek 6. Entogenetická metóda 7. Populačno-štatistická metóda 8. Metóda modelovania 9. Imunologická metóda. Biochemická metóda.

Genealogická metóda: alebo štúdium rodokmeňov umožňuje sledovanie znaku v rodine alebo rode, pričom označuje typ príbuzenstva medzi členmi rodokmeňa. V lekárskej genetike sa táto metóda bežne označuje ako klinická a genealogická, pretože ide o pozorovanie patologických príznakov pomocou techník klinického vyšetrenia. Genealogická metóda sa vzťahuje na najuniverzálnejšie metódy v ľudskej genetike. Široko sa využíva pri riešení teoretických a praktických problémov, podstata genealogickej metódy spočíva v objasnení príbuznosti a sledovaní črty medzi blízkymi a vzdialenými priamymi a nepriamymi príbuznými. Technicky sa skladá z dvoch etáp: kompilácie rodokmeňov a genealogickej analýzy.

Metóda dvojitého štúdia: Štúdium dvojčiat - jedna z hlavných metód ľudskej genetiky. Existujú identické dvojčatá, pochádzajúce z jediného vajíčka oplodneného jednou spermatickou bunkou. Vznikajú v dôsledku separácie zygótov na dve geneticky identické a vždy rovnaké pohlavné embryá. Geneticky sa líšia ako bratia a sestry tých istých rodičov.

Pomocou dvojitej metódy je možné študovať:

1) Úloha dedičnosti a prostredia pri tvorbe fyziologických a patologických znakov organizmu. Najmä štúdium dedičného prenosu určitých chorôb ľuďmi. Štúdium expresivity a penetrácie génov, ktoré spôsobujú dedičné ochorenia.

2) Špecifické faktory, ktoré zvyšujú alebo oslabujú vplyv vonkajšieho prostredia.

3) Korelácia funkcií a funkcií.

Dermatoglyfická metóda: eto je veda, ktorá študuje dedičnú podmienenosť vzorov, ktoré tvoria kožné línie na končeky prstov, dlane a podrážky osoby.

Ukázalo sa, že každý národ, každá rasa, každý človek má svoje vlastné vzory a sú prísne individuálne na dlaniach. F. Galton na to najprv upozornil, ktorý navrhol, aby britská kriminálna polícia identifikovala zločincov odtlačkami prstov. Dermatoglyfické štúdie sú dôležité v forenznej vede, pri určovaní zygosity dvojčiat, pri diagnostike mnohých dedičných ochorení, ako aj v niektorých prípadoch kontroverzného otcovstva.

Cytogenetická metóda: Táto metóda umožňuje použitie mikroskopu na vyšetrenie štruktúry bunky - chromozómu. Pomocou metódy mikroskopie sa študoval karyotyp ľudského tela (chromozómový súbor telesných buniek). Bolo zistené, že mnohé ochorenia a vývojové chyby sú spojené s porušením počtu chromozómov a ich štruktúry. Táto metóda tiež umožňuje študovať vplyv mutagénov na zloženie a štruktúru chromozómov.

Hybridizácia somatických buniek: Hybridné bunky majú určité vlastnosti, ktoré umožňujú určiť lokalizáciu génu alebo génovej väzby. Strata ľudských chromozómov z niektorých typov hybridných buniek umožňuje získať klony s neprítomnosťou špecifického chromozómu. Najčastejšie používané hybridy ľudských somatických buniek sú myši.

Ontogenetická metóda: Umožňuje študovať vzory prejavov akéhokoľvek znaku alebo choroby v procese individuálneho vývoja. Existuje niekoľko období ľudského rozvoja. Antenatálny (vývoj pred narodením) a postnatálny.

Populačno-štatistická výskumná metóda: Je to metóda matematického výpočtu rôznych génov a zodpovedajúcich znakov v určitých populáciách. Teoretickým základom tejto metódy je Hardy-Weinbergov zákon.

Simulačná metóda Vavilovov homológny rad (geneticky blízke druhy a rody majú podobnú sériu dedičnej variability) umožňuje extrapoláciu experimentálnych údajov na človeka s určitými obmedzeniami.

Metóda imunologického výskumu Táto metóda je založená na štúdiu antigénneho zloženia buniek a telesných tekutín ľudského tela - krvi, slín, žalúdočnej šťavy atď. Najbežnejšími antigénmi sú krvné bunky: červené krvinky, biele krvinky, krvné doštičky, ako aj krvné proteíny. Rôzne typy erytrocytových antigénov tvoria systémy krvných skupín.

Biochemická metóda: Umožňuje na jednej strane študovať množstvo DNA v ľudských bunkách v zdraví a chorobe, na druhej strane - určiť dedičné metabolické defekty. prp fenylketanúria

Skúšobný lístok číslo 32

1. Faktory mikroevolúcie. Základné vývojové faktory:

- Proces mutácie (Konštantná variabilita mutácií a kombinácie na kríženiach dávajú nové kombinácie génov v genofonde, čo nevyhnutne spôsobuje dedičné zmeny v populácii. Proces mutácie neustále zvyšuje genetickú heterogenitu populácie v dôsledku pretrvávania recesívnych mutácií v heterozygotoch. Ale samotný proces mutácie bez účasti iných faktorov evolúcie nemôže nasmerovať zmenu prirodzenej populácie. Je len dodávateľom elementárneho evolučného materiálu.

-Populačné vlny. Gene drift ( Populačné vlny sú periodické výkyvy v počte jednotlivcov v populácii. Dôvody týchto fluktuácií môžu byť rôzne abiotické a biotické faktory prostredia. S výrazným znížením veľkosti populácie (sezónne výkyvy, zníženie zdrojov) môžu byť zriedkavé genotypy medzi niekoľkými prežívajúcimi jedincami. Ak sa v budúcnosti tieto osoby obnovia, povedie to k náhodnej zmene frekvencie génov v genofondu. Preto sú populačné vlny dodávateľom evolučného materiálu. Ak je populácia malá, v dôsledku náhodných udalostí, niektorí jedinci, bez ohľadu na ich genetickú konštitúciu, môžu opustiť alebo neopustiť potomstvo, v dôsledku čoho sa frekvencia niektorých génov môže dramaticky meniť v priebehu jednej generácie. Náhodná zmena frekvencie génov v génovom súbore populácie sa nazýva drift génu.

-izolácia (v dôsledku vzniku rôznych faktorov, ktoré bránia voľnému prechodu. Reprodukcia prebieha hlavne v rámci izolátu, prestáva sa vymieňať genetická informácia s inými skupinami. To prispieva ku konsolidácii počiatočnej fázy zmeny genofondu samostatnej skupiny, jej vzniku ako nezávislého genetického systému. Existujú priestorové a biologické izolácie.

Priestorová izolácia je spojená s geograficky (vodné bariéry, pohoria, miesta nevhodné pre život) a environmentálne (presídľovanie v rôznych ekologických výklenkoch) faktory separácie obyvateľstva. Hodnota priestorovej izolácie závisí od veľkosti individuálnej aktivity jedincov tohto druhu.

Biologická izolácia môže zahŕňať vzorce správania, zmeny v štruktúre a fyziologickej aktivite, načasovanie reprodukcie a množstvo ďalších faktorov, ktoré interferujú s párením. Po oplodnení sú možné porušenia konjugácie chromozómov a rad ďalších zmien, čo vedie k vývoju úplne alebo čiastočne sterilných hybridov, ako aj hybridov so zníženou životaschopnosťou, pričom evolučný význam rôznych foriem izolácie spočíva v tom, že posilňuje a zlepšuje genetické rozdiely medzi populáciami.

Zmeny v frekvenciách génov spôsobené evolučnými faktormi diskutovanými vyššie sú náhodné, nesmerové a ani ich kombinované pôsobenie nevedie k trvalo udržateľnej implementácii smerového procesu evolúcie. Hlavným faktorom je prirodzený výber. .-Prirodzený výber (Darwinov princíp prirodzeného výberu je základom evolučnej teórie. Prirodzený výber je smerová hybná sila vývoja organického sveta. V súčasnosti sa prirodzený výber doplnil o nové fakty, ktoré sa rozšírili a prehĺbili. Prirodzený výber by sa mal chápať ako selektívne prežitie a možnosť opustenia samostatných potomkov. Biologická hodnota jedinca, ktorý dal potomstvo, je určená príspevkom jeho genotypu ku genofondu populácie. Jeho objektmi sú fenotypy jednotlivých jedincov. Fenotyp organizmu je tvorený na základe implementácie informácií genotypu v určitých podmienkach prostredia.

Použitie tejto metódy je možné v prípade, keď sú známi priami príbuzní - predkovia vlastníka dedičného znaku ( probanda) o materskej a otcovskej línii v sérii generácií alebo potomkov probandu aj v niekoľkých generáciách. Pri zostavovaní rodokmeňov v genetike sa používa špecifická notácia. Po zostavení rodokmeňa sa analyzuje, aby sa zistil charakter dedičstva študovaného znaku.

Konvencie používané pri zostavovaní rodokmeňov:
1 - muža; 2 - žena; 3 - pohlavie nie je objasnené; 4 - vlastník študovaného znaku; 5 - heterozygotný nosič skúmaného recesívneho génu; 6 - manželstvo; 7 - manželstvo muža s dvoma ženami; 8 - súvisiace manželstvo; 9 - rodičia, deti a poradie ich narodenia; 10 - dizygotné dvojčatá; 11 - monozygotné dvojčatá.

Kvôli genealogickej metóde boli určené typy dedičnosti mnohých znakov u ľudí. Pri autozomálne dominantnom type, polydakticky (zvýšený počet prstov), schopnosť zvinúť jazyk do trubice, brachydakticky (krátke boky kvôli neprítomnosti dvoch falangov na prstoch), pehy, skoré plešatosti, akrobatické prsty, rázštep rtu, rozštep podnebia, oči šedého zákalu, sú dedičné krehkosť kostí a mnoho ďalších. Albinizmus, červené vlasy, náchylnosť na poliomyelitídu, diabetes mellitus, vrodená hluchota a iné príznaky sú dedičné ako autozomálne recesívne.

Dominantnou vlastnosťou je schopnosť zvinúť jazyk do trubice (1) a jeho recesívnej alely - absencia tejto schopnosti (2).
3 - rodokmeň na polydaktyly (autozomálne dominantné dedičstvo).

Mnohé príznaky sú vrodené pohlavne: X-viazaná dedičnosť - hemofília, farebná slepota; Y-viazaný - hyperrichóza okraja ušnice, pracky na nohách. Existuje množstvo génov lokalizovaných v homológnych oblastiach chromozómov X a Y, napríklad všeobecná farebná slepota.

Použitie genealogickej metódy ukázalo, že u príbuzného manželstva sa v porovnaní s neprepojenou pravdepodobnosťou signifikantne zvyšuje pravdepodobnosť výskytu deformít, mŕtvo narodených detí a skorej úmrtnosti potomstva. V príbuzných manželstvách je pravdepodobnejšie, že sa recesívne gény stanú homozygotnými, takže sa vyvinú určité anomálie. Príkladom je dedičstvo hemofílie v kráľovských domoch Európy.

- hemofilné; - nosička.

dvojča

Táto metóda sa používa v ľudskej genetike na určenie stupňa dedičnej závislosti študovaných znakov. Blíženci môžu byť identickí (tvorili sa v skorých štádiách drvenia zygotov, keď sa z dvoch alebo menej z väčšieho počtu blastomérov vyvíjajú vysoko kvalitné organizmy). Identické dvojčatá sú geneticky identické. Keď je viac alebo viac vajíčok oplodnených rôznymi spermiami a potom oplodnených rôznymi spermiami, vyvíjajú sa dvojčatá. Bratské dvojčatá sú si navzájom podobné ako bratia a sestry narodené v rôznych časoch. Frekvencia výskytu dvojčiat u ľudí je asi 1% (1/3 identického, 2/3 bratského); prevažná väčšina dvojčiat sú dvojčatá.
Keďže dedičný materiál identických dvojčiat je rovnaký, rozdiely, ktoré z nich vyplývajú, závisia od vplyvu prostredia na expresiu génu. Porovnanie frekvencie podobnosti v rade príznakov párov dvojčiat a dvojčiat nám umožňuje odhadnúť hodnotu dedičných a environmentálnych faktorov vo vývoji ľudského fenotypu.

Dvojčatá sa nazývajú súčasne narodené deti. Stávajú sa monozygotných (identické) a dizygotická (Bratský).

Monozygotné dvojčatá sa vyvíjajú z jednej zygoty (1), ktorá bola v štádiu drvenia rozdelená na dve (alebo viac) častí. Preto sú tieto dvojčatá geneticky identické a vždy rovnakého pohlavia. Monozygotné dvojčatá sa vyznačujú vysokým stupňom podobnosti ( zhodou) v mnohých smeroch.

Dizygotné dvojčatá sa vyvíjajú z dvoch alebo viacerých vajcovaných a oplodnených vajíčok s rôznymi spermiami (2). Preto majú rozdielne genotypy a môžu byť jednotliví aj rôzni. Na rozdiel od monozygotných, dizygotných dvojčiat sa vyznačuje nesúladom - odlišnosťou v mnohých smeroch. Údaje o zhode dvojčiat z niektorých dôvodov sú uvedené v tabuľke.

Známky	Zhoda,%
Známky	Monozygotné dvojčatá	Dizygotné dvojčatá
normálne
Krvný typ (AB0)	100	46
Farba očí	99,5	28
Farba vlasov	97	23
patologický
konská noha	32	3
"Králičie pery"	33	5
Bronchiálna astma	19	4,8
osýpky	98	94
tuberkulóza	37	15
epilepsie	67	3
schizofrénie	70	13

Ako je zrejmé z tabuľky, stupeň zhody monozygotných dvojčiat vo všetkých vyššie uvedených charakteristikách je výrazne vyšší ako u dysygotných, ale nie je absolútny. Nesúlad monozygotných dvojčiat vzniká spravidla v dôsledku porušenia vnútromaternicového vývinu jedného z nich alebo pod vplyvom vonkajšieho prostredia, ak bol iný.

Vďaka dvojitej metóde sa zistila dedičná predispozícia človeka k viacerým chorobám: schizofrénia, epilepsia, diabetes a iné.

Pozorovania monozygotných dvojčiat poskytujú materiál na objasnenie úlohy dedičnosti a životného prostredia vo vývoji znakov. Vonkajšie prostredie navyše znamená nielen fyzikálne faktory prostredia, ale aj sociálne podmienky.

P a štatistické

Metódy populačnej genetiky sú široko používané v humánnych štúdiách. Analýza vnútropodnikovej morbidity je neoddeliteľná od štúdie dedičnej patológie, a to 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 heterozygozity a polymorfizmu ľudských populácií, odhaľuje rozdiely v frekvenciách alel medzi rôznymi populáciami.
Považuje sa za Hardyho zákon? Weinberg naznačuje, že dedičstvo ako také nemení frekvenciu alel v populácii. Tento zákon je celkom vhodný na analýzu veľkých populácií, kde je voľný prechod. Súčet frekvencií alel jedného génu, podľa vzorca Hardyho? Weinberg p + q = 1, v génovom súbore populácie je konštantná hodnota. Súčet frekvencií genotypov alel daného génu p2 + 2pq + q2 = 1 je tiež konštantná hodnota. S plnou dominanciou, stanovením počtu recesívnych homozygotov (q2? Počet homozygotných jedincov recesívnym génom s genotypom aa) v tejto danej populácii postačí extrahovať druhú odmocninu získanej hodnoty a nájdeme frekvenciu recesívnej alely A. Frekvencia dominantnej alely A bude p = 1 - q Vypočítaním frekvencií alel a a A môžete určiť frekvencie zodpovedajúcich genotypov v populácii (p2 = AA; 2pq = Aa), napríklad podľa počtu vedcov je frekvencia albinizmu (dedená ako autozomálne recesívna vlastnosť) 1 : 20 000 ( Preto frekvencia alely a v génovom poolu bude q2 = l / 20000 = / l4l a potom bude frekvencia alely A

p = 1-q. p = 1. p = 1-1 / 141 = 140/141.

V tomto prípade bude frekvencia heterozygotných nosičov génu albinizmu (2pq) 2 (140/141) x (1/141) = 1/70 alebo 1,4%.
Štatistická analýza distribúcie jednotlivých dedičných znakov (génov) v populáciách ľudí v rôznych krajinách nám umožňuje stanoviť adaptívnu hodnotu špecifických genotypov. Akonáhle vzniknú, mutácie môžu byť prenášané na potomstvo po mnoho generácií. To vedie k polymorfizmu (genetická heterogenita) ľudských populácií. Medzi populáciami Zeme je takmer nemožné (s výnimkou identických dvojičiek) nájsť geneticky identických ľudí. Významný počet recesívnych alel (genetická záťaž), ktoré spôsobujú rozvoj rôznych dedičných ochorení, je v heterozygotnom stave v populáciách. Frekvencia ich výskytu závisí od koncentrácie recesívneho génu v populácii a výrazne sa zvyšuje pri vstupe do príbuzných manželstiev.

Dermotoglifichesky

V roku 1892 F.Galton ako jedna z metód štúdia človeka bola navrhnutá metóda skúmania kožných vzorov hrebenatiek prstov a dlaní, ako aj ohybné brázdy ohybu. Zistil, že tieto vzorce sú individuálnou vlastnosťou človeka a nemenia sa počas života.V súčasnosti sa vrodená podmienenosť kožných vzorov zaviedla, aj keď povaha dedičnosti nebola definitívne objasnená, pravdepodobne je táto vlastnosť dedičná podľa polygénneho typu, pri identifikácii dvojčiat sú dôležité dermatoglyfické štúdie. Štúdium ľudí s chromozomálnymi chorobami odhalilo špecifické zmeny v nich, a to nielen vzory prstov a dlaní, ale aj charakter hlavných ohybových drážok na koži dlaní. Dermatoglyfické zmeny v génových ochoreniach sú menej študované, v podstate sa tieto metódy humánnej genetiky používajú na stanovenie otcovstva.

Vyšetrenie odtlačkov kožného vzoru dlaní a nôh. S existujúcimi individuálnymi rozdielmi v odtlačkoch prstov kvôli osobitostiam vývoja jednotlivca sa rozlišuje niekoľko hlavných tried z nich.Pri mnohých dedičných degeneratívnych ochoreniach nervového systému boli pozorované zvláštne zmeny odtlačkov prstov a palmových vzorov.Typické pre Downovu chorobu je opica (štvorprstová) záhyb, ktorý predstavuje líniu prebiehajúcu cez dlaň v priečnom smere.V súčasnosti sa táto metóda používa hlavne v súdnom lekárstvee.

biochemické

cytogenetická

Hybridizácia somatických buniek

V genetických štúdiách u ľudí sa používajú tieto techniky:

kultivácia - umožňuje získať dostatočné množstvo genetického materiálu pre rôzne štúdie;
klonovanie - získanie potomkov jednej bunky;
selekcia somatických buniek s použitím umelých médií sa používa na výber buniek s vlastnosťami, ktoré sú zaujímavé pre výskumníka;
hybridizácia somatických buniek je založená na fúzii kokultivovaných buniek rôznych typov.

Vďaka metódam genetiky somatických buniek je možné študovať mechanizmy primárneho pôsobenia a interakcie génov, reguláciu aktivity génu. Vývoj týchto metód určil možnosť presnej diagnostiky dedičných ochorení v prenatálnom období.

Genetika somatických buniek študuje dedičnosť a variabilitu somatických buniek, t. bunky tela, nie genitálie. Somatické bunky majú celý súbor genetických informácií, môžu študovať genetické vlastnosti celého organizmu.

Ľudské somatické bunky sa získavajú pre genetické štúdie z materiálu biopsia (intravitálna excízia tkanív alebo orgánov), keď sa odoberie malý kúsok tkaniva na vyšetrenie. Toto sa spravidla vykonáva počas operácií, keď je potrebné stanoviť, či daná formácia, napríklad nádor, má malígnu alebo benígnu povahu.

V súčasnosti sa používajú nasledujúce metódy genetiky somatických buniek : jednoduchá kultivácia, hybridizácia, klonovanie a výber. Jednoduchá kultivácia - toto je množenie buniek na živných médiách, aby sa získali v dostatočnom množstve na cytogenetické, biochemické, imunologické a iné metódy.

na hybridizácia somatických buniek Môžete krížiť bunky pochádzajúce z rôznych ľudí, ako aj ľudské bunky s bunkami myší, potkanov, morčiat, opíc a iných zvierat. Takéto štúdie umožňujú vytvoriť väzbové skupiny a pomocou chromozomálnych preskupení identifikovať sekvenciu umiestnenia génov a vytvoriť genetické mapy ľudských chromozómov.

klonovanie - to je dostať potomstvo jednej bunky (klon). Všetky bunky ako výsledok klonovania budú rovnakého genotypu.

výber - toto je výber buniek s vopred určenými vlastnosťami. Potom sa kultivácia a rozmnožovanie týchto buniek na špeciálnom živnom médiu. Napríklad, môžete použiť živné médium bez laktózy, ale s pridaním ďalších cukrov, a z veľkého počtu buniek umiestnených v ňom, môže byť niekoľko, ktoré môžu žiť v neprítomnosti laktózy. Potom sa z takýchto buniek získa klon.

Simulačná metóda

Modely v biológii sa používajú na modelovanie biologických štruktúr, funkcií a procesov na rôznych úrovniach organizácie života: molekulárnej, subcelulárnej, bunkovej, orgánovo-systémovej, organizačnej a populárnej biocenózy. Taktiež je možné modelovať rôzne biologické javy, ako aj životné podmienky jednotlivých jedincov, populácií a ekosystémov.

V biológii sa používajú hlavne tri typy modelov: biologické, fyzikálno-chemické a matematické (logicko-matematické). Biologické modely reprodukujú určité stavy alebo choroby u ľudí alebo zvierat v laboratórnych zvieratách. To umožňuje experimentálne študovať mechanizmy výskytu daného stavu alebo ochorenia, jeho priebeh a výsledok, ovplyvniť jeho priebeh. Príkladmi takýchto modelov sú umelo indukované genetické poruchy, infekčné procesy, intoxikácia, reprodukcia hypertenzných a hypoxických stavov, malígne neoplazmy, hyperfunkcia alebo hypofunkcia určitých orgánov, ako aj neurózy a emocionálne stavy. Vytvoriť biologický model, rôzne metódy ovplyvňovania genetického aparátu, infekcie mikróbmi, zavedenie toxínov, odstránenie jednotlivých orgánov alebo zavedenie ich metabolických produktov (napríklad hormónov), rôzne účinky na centrálny a periférny nervový systém, vylúčenie určitých látok z potravy, v umelo vytvorených biotopoch a mnoho ďalších spôsobov. Biologické modely sú široko používané v genetike, fyziológii a farmakológii.

Metóda modelovania v biológii je prostriedkom na vytvorenie všetkých hlbších a komplexnejších vzťahov medzi biologickou teóriou a skúsenosťou. V poslednom storočí sa experimentálna metóda v biológii začala rozbiehať do určitých hraníc a ukázalo sa, že celá séria štúdií nebola možná bez modelovania. Ak sa pozrieme na niektoré príklady obmedzení rozsahu experimentu, budú to hlavne: (19 с15)

Experimenty sa môžu uskutočňovať len na existujúcich zariadeniach (nemožnosť rozšírenia experimentu na oblasť minulosti);

Intervencia v biologických systémoch je niekedy takého charakteru, že nie je možné určiť dôvody zmien, ktoré sa objavili (v dôsledku zásahu alebo z iných dôvodov);

Niektoré teoreticky možné experimenty nie sú možné z dôvodu nízkej úrovne vývoja experimentálnej technológie;

Veľká skupina experimentov týkajúcich sa ľudského experimentovania by mala byť odmietnutá z morálnych a etických dôvodov.

Ale modelovanie je široko používané v oblasti biológie, nielen preto, že môže nahradiť experiment. Má veľkú nezávislú hodnotu, ktorá je vyjadrená podľa množstva autorov (19, 20, 21) v rade výhod:

1. Pomocou simulačnej metódy na jednom súbore údajov môžete vyvinúť niekoľko rôznych modelov, interpretovať fenomén v štúdii rôznymi spôsobmi a vybrať z nich najviac plodné pre teoretickú interpretáciu;

2. V procese budovania modelu môžete urobiť rôzne dodatky k skúmanej hypotéze a získať jej zjednodušenie;

3. V prípade zložitých matematických modelov možno použiť počítače;

4. možnosť vykonávania modelových experimentov (syntéza aminokyselín podľa Millera) (19 с152).

To všetko jasne ukazuje, že modelovanie vykonáva nezávislé funkcie v biológii a stáva sa čoraz potrebnejším krokom v procese vytvárania teórie. Modelovanie si však zachováva svoju heuristickú hodnotu len vtedy, keď sa berú do úvahy limity použitia akéhokoľvek modelu.

imunogenicity

Imunogenetická metóda zahŕňa sérologické metódy, imunoelektroforézu atď., Ktoré sa používajú na štúdium krvných skupín, proteínov a sérových enzýmov tkanív. Môže sa použiť na stanovenie imunologickej inkompatibility, identifikácie imunodeficiencie, mozaiky dvojčiat atď.
Dôležitou súčasťou lekárskej genetiky je imunogenetika, najmä genetika krvných skupín. V súčasnosti existuje mnoho hlavných systémov krvných skupín. Z nich sú najviac študované systémy AB0 a Rhesus, napríklad krvný systém Rhesus. V ľudskom genotype je dominantný gén, ktorý určuje tvorbu špeciálneho proteínu nazývanéhorh faktor, Osoba, ktorá je homozygotná (Rh + Rh +) alebo heterozygotná (Rh + rh–) pre túto vlastnosť, je Rh-pozitívna, t.j. má tento proteín v krvi. A v prípade homozygotnosti pre recesívnu alelu (rh - rh -) absentuje Rh faktor v krvi. A ak vstúpi do krvi takejto osoby (počas krvnej transfúzie alebo tehotenstva), v jeho tele sa vyvinie ochranná reakcia - ako na akýkoľvek cudzí proteín, a vytvoria sa špecifické protilátky. Štatistiky ukazujú, že medzi Európanmi je približne 85% ľudí Rh pozitívnych a iba 15% je Rh-negatívnych.

V manželstvách Rh-negatívnych žien (rh - rh - genotyp) s Rh - pozitívnymi homozygotnými mužmi (Rh + Rh + genotyp) v dôsledku dominancie Rh - pozitívneho plodu (Rh + rh - genotyp) je Rh - pozitívny a uvoľňuje Rh faktor proti ktorému v tele. matky produkujú protilátky, ktoré zase ničia fetálny hematopoetický systém. V dôsledku toho telo matky aj telo plodu trpia počas tehotenstva.

Podobná situácia sa môže vyskytnúť aj v manželstve Rh-negatívnej ženy s Rh-pozitívnym človekom heterozygotným pre tento znak (genotyp Rh + rh–). V tomto prípade je však pravdepodobnosť konfliktu Rh polovičná, pretože plod môže byť Rh-negatívny (rh - rh - genotyp) a potom nie je v rozpore s telom matky.

Okrem pravdepodobnosti samotného konfliktu Rhesus, ktorý je určený výlučne genotypmi rodičov, je dôležitý aj stupeň závažnosti vyvíjajúcej sa reakcie. V niektorých prípadoch sa konflikt Rhesus vyskytuje takmer nepostrehnuteľne, v iných môže spôsobiť smrť dieťaťa. Zvyčajne sú pozorované závažnejšie následky počas druhého a nasledujúcich tehotenstiev.

V súčasnej dobe, na liečbu žltačky novorodencov, spôsobené Rh-konflikt, po narodení, je vykonaná plná krvná transfúzia na dieťa.

Súvisiace články:
Ročná daň z automobilov Že každý majiteľ vozidla, ... Metódy štúdia dedičnosti u ľudí 1. Genealogická Genealogická metóda je analyzovať ... Polievka z karfiolovej pyré so zeleninou a smotanou Dnes na našich stránkach je recept na smotanu karfiolovej polievky so smotanou a ... \\ t