Методы изучения наследственности

Лекция №5

Методы изучения наследственности

I. Особенности изучения наследственности человека как специфического объекта генетического анализа

1. Наследственность человека подчиняется тем же биологическим закономерностям.

2. У человека встречаются доминирующие и рецессивные признаки.

3. В формировании фенотипического признака человека также участвуют наследственность и среда.

 

Наследственность человека изучает антропогенетика (греч. «антропос» - человек). Части антропогенетики занимаются изучением наследственных болезней, нормальных и патологических свойств крови наряду с _________ патогенных микроорганизмов и продуцентов антибиотиков – входит в состав медицинской генетики. Наследственные заболевания занимают одно из первых мест. Болезней, не имеющих отношение к наследственности, вообще не существует. Течение и развитие заболевания зависит от наследственных, иммунологических, биохимических, физиологических, психологических, поведенческих особенностей индивидуума.

Наследственность человека трудно поддается изучению:

· Относительно одинаковые продолжительности жизни объекта и исследователя.

· Поздно наступающая половая зрелость.

· Сравнительно малое число потомков.

· Большое число хромосом и сравнительно большое число генов.

· Гибридологический анализ не применим для человека. Н.П. Кольцов образно сказал в свое время, что, изучая наследование свойств голоса, нельзя насильно женить Шаляпина на Неждановой.

· Невозможность полностью уровнять условия жизни людей.

· Отсутствие родословных записей (за редким исключением).

Однако существуют разнообразные методы изучения наследственности человека.

 

 

Виды наследования.

Особенности родословных при аутосомно – доминантном наследовании

Аутосомно – доминантный ген вызывает заболевание. Больные рождаются в браках между пораженным и здоровым супругом.

Р Один родитель гетерозиготный (Аа), второй гомозиготный (аа)

F Аа аа – дети, таким образом, каждый будущий ребенок вне зависимости от пола имеет 50% вероятность получить от больного родителя как аллель А и быть пораженным, так и нормальную аллель а и быть здоровым.

Итак, соотношение больных и здоровых в потомстве 1: 1., независимо от пола ребенка. Заболевание проявляется в каждом поколении независимо от пола ребенка (вертикальный тип).

Каждый ребенок родителя, больного аутосомно – доминантным заболеванием имеет 50% риск унаследования его.

  Непораженные дети свободны от мутантного гена и имеют здоровых детей. Болеют мужчины и женщины одинаково.

 

Исключения:

1. Спорадический - единственный случай наследования заболевания в семье - следствие мутации вновь возникшей в зародышевых клетках одного из здоровых родителей.

2. Неполная пенетрантность (проявляемость генов) – случай пропуска поколения (индивид сам здоров – поражен предок, поражен потомок (Нейрофиброматоз, синдром Морфана)).

 

Аутосомно – рецессивный тип наследования

Заболевания с этим типом наследования проявляется у гомозигот, которые получили по одному рецессивному признаку от родителей, которые являются носителями аутосомно – рецессивного гена.

Аа х Аа – здоровы, но являются носителями

АА, Аа, Аа, аа

Вероятность рождения больного ребенка 25%. Она возрастает в случает кровного родства супругов.

1. Родители, как правило, здоровы (носители аутосомно – рецессивного гена).

2. Мальчики и девочки заболевают одинаково часто.

3. Повторный риск рождения здорового ребенка 25%.

4. Отмечается «горизонтальное распределение» (в пределах одного потомства одной родительской пары).

5. В браке двух пораженных родителей все дели больны.

В браке пораженного индивида и гетерозиготного носителя риск будущих детей – 50% - псевдодоминирование.

Известно более 1600 заболеваний: фенилкетонурия, адрено - генитальный синдром, нарушены слух и зрение.

 

 

 

 

Нетипичная родословная с аутосомно – рецессивным типом. Брак носительницы и больного индивида (псевдодоминирование).

 

 

Близнецовый метод

Позволяет оценить роль среды и генотипа на формирование фенотипа Среда влияет однозначно. 2 вида близнецов:

1. Однояйцевые близнецы (25%) → из одной яйцеклетки → оплодотворяет 1 сперматозоид → сибсы → однополые

2. Разнояйцевые близнецы (75%) → из 2-х яйцеклеток → оплодотворяют 2 сперматозоида → сибсы → однополые или разнополые

Изучают идентичность близнецов друг другу. Однояйцевые более идентичны друг другу.

кровь, слюна – 100%

дактилоскопия – 81 %

форма волос – 99, 5%

сахарный диабет – 42%, а у разнояйцевых 12%

гипертония 32% (у разнояйцевых 10%)

 

Биохимический метод

Позволяет обнаружить ряд заболеваний обмена веществ при исследовании биологических жидкостей (кровь, моча, пот, плазма, эритроциты, лейкоциты, лимфоциты и др.)

1. Массовые программы (просеивающие) → фенилкетонурия, муковисцедоз, врожденный гипотиреоз и др.

2. Селективные программы - когда есть подозрение на наличие наследственного заболевания.

Фенилкетонурия: кровь у новорожденного берут на 3-5 день. Кровь высушивают на хроматографе или на фильтровой бумаге, затем отправляют в лабораторию, где проверяют количество фенил аланина. Если повышен – есть заболевания (умственная отсталость).

Врожденный гипотиреоз (задержка умственного развития, отставание в росте, отечность кожных покровов, развитие зоба). Кровь берут после 3-го дня жизни и смотрят, не понижен ли тироксин. ТТГ повышенного содержания тиреотропного гормона гипофиза.

Массовые просеивающие программы не только для новорожденных, но и для взрослого (если в группах населения или популяциях распространены заболевания; Кипр, Сицилия – заболевания крови).

Селективная диагностическая программа – проверка биохимических аномалий у пациентов, у которых подозревают генные наследственные болезни. 

 

Цитогенетический метод

Основан на изучении строения и функций хромосом. Суть метода заключается в микроскопическом анализе хромосом, позволяющим выявить числовые и структурные изменения хромосом.

Применяется как диагностический тест при выраженных хромосомных синдромах (группа признаков, объединенных общим патологическим состоянием), трисомиях (2n+1), полисомиях, моносомиях (2n-1), при тяжелых психологических расстройствах, спонтанных абортах, когда клинически заболевание трудно определить.

Кариотипирование

Кариотипы рассматриваются в стадию метафазы, когда хромосомы располагаются в одной плоскости (метафазная пластинка).

Синдром Дауна 47хх(ху) + 21. Хромосомы окрашивают плотным или равномерным окрашиванием – рутинная окраска (азур – эозин, краситель Гимза). 

Этот метод позволяет: подсчитать хромосомы, определить групповую принадлежность, но индивидуально идентифицировать невозможно.

Поэтому применяются методы дифференциального окрашивания и благодаря специфическому линейному рисунку можно дифференцировать хромосомы.

(GТG) – G метод с применением трипсина

(QFQ) – Q метод с применением акрихина. 

Для описания кариотипа человек и его изменений применяется специфические символы и универсальная схема:

1) Описание кариотипа. Общее число хромосом в клетке, затем ставиться запятая и обозначается набор половых хромосом, в случае патологии ставиться запятая и обозначается хромосомная аномалия. 46, хх – нормальный кариотип; 46, хх, +21 – индивидуальный полиморфизм (индивидуальные особенности строения хромосом). 46, хх9gh+ - увеличение гетерохроматинового участка в длинном плече хромосомы 9 женщины; 46ху15ps+pat – мужчиной унаследовано от отца, увеличены спутники на хромосомы 15.

2) Определение хроматина. Наряду с изучением митотических хромосом, полученную информацию получают при наблюдении интерфазных клеток. Мужчин и женщин различают по наличию в интерфазном ядре так называемого тельца Бара или полового хроматина. Он есть только у женщин. Идентификация полового хроматина в клетках соскоба слизистой оболочки рта широко применяется для определения генетического пола (спортивная медицина).

Метод дерматоглифики

Дерматоглифика – наука, которая занимается изучением признаков здоровья на коже ладонной стороны кистей и стоп человека.

Установленная наследственная обусловленность узоров. На характер пальцевого и ладонного узоров большое внимание оказывает мать через механизм цитоплазматической наследственности.

Дерматоглифические исследования важны:

1) при идентификации зиготности близнецов (из 10 пар пальцев не больше 7 имеют сходные узоры – однояйцевость, если 4-5 – в пользу разнояйцевости близнецов)

2) изучение людей с хромосомными болезнями выявило изменение не только рисунков пальцев, но и характера основных борозд на кожи ладоней (синдром Дауна, синдром Клайнфельтера, синдром Шершерского – Тернера). Метод дерматоглифики используется в диагностике этих заболеваний.

Менее изучены дерматоглифические изменения при генных болезнях. Однако описаны специфические отклонения этих показателей при шизофрении, миастении, лимфоидной лейкемии.

Этот метод применяется с целью установления отцовства.

 

Иммуногенетический метод

Он основывается на анализе групп крови, белков сыворотки крови, лейкоцитарных антигенов и так далее.

Если у обоих близнецов по этим признакам различий нет, их считают монозиготными.

 

Закон Харди – Вайнберга

При наличии альтернативных форм (аллелей) в популяции при условии свободного скрещивания, при равной вероятности встречи _____________, при одинаковой жизнеспособности генотипов, первоначальное отношение аллелей, независимо от абсолютной исходной частоты сохраняется во всех последующих поколениях (частота генов не меняется).

Фонд гамет отцов: p (спер.) + q (спер.)

Фонд гамет матерей: p (яйц.) + q (яйц.)

Частота зигот: (p (спер.) + q (спер.)) х (p (яйц.) + q (яйц.))

              р ² + 2рq+q² =1

                    (АА) р ² + (Аа) 2рq+(аа) q² =1

 

Пример: Нужно определить количество гетерозиготных носителей в населении. В случае аутосомно – рецессивной патологии, при которой выявление гетерозиготных носителей представляет сложную диагностическую процедуру. На основании законов Менделя выпишем генотипы:

АА – здоровые гомозиготные по нормальному доминантному аллелю

Аа – здоровые гетерозиготные носители

аа – больные аутосомно – рецессивным заболеванием

Заболевание встречается 1: 10000 - q²

Частота заболеваний q = q² = 1/10.000 = 0, 01

                                  p = 1-q = 0, 99

Число гетерозигот (АА) в популяции, рассчитываем частоту генотипа АА (2pq)

2pq = 2x0, 99x0, 01 = 0, 0198

Потомство обследованных индивидов в выборке (25.000 чел.)

25.000х0, 0198 = 495 чел.

 

Лекция №5

Методы изучения наследственности

123Следующая ⇒

Поделиться: