Основы генетики

1. Основы генетики

Зав.кафедрой нормальной физиологии
к.м.н. доцент – Частоедова Ирина
Александровна

2. ПЛАН ЛЕКЦИИ

История развития
Предмет и задачи медицинской
генетики, основные понятия
Методы исследования

3. Медицинская генетика

Медицинская генетика раздел генетики
человека, посвященный изучению роли
наследственных факторов в патологии
человека на всех основных уровнях
организации жизни — от
популяционного до молекулярногенетического.

4. Доменделевский период

В. М. Флоринский (1834 – 1899) – акушергинеколог и педиатр. Автор книги
«Усовершенствование и вырождение
человеческого рода» (1865). Основатель
первого Сибирского учебного заведения –
университета в г. Томске.
Ф. Гальтон (1822 – 1911) – один из
основоположников генетики человека и
евгенетики. Основные труды:
«Наследственный талант и характер» (1865),
«Очерки по евгенетике» (1909),
«Наследственный гений: исследование его
законов и следствий» (1869)

5.

6.

7.

8.

9. Менделевский период с 1865 г.

Открытие Г. Менделем (1865)
дискретности (делимости)
наследственных факторов и
разработкой
гибридологического метода,
изучением наследственности,
т. е. правил скрещивания
организмов и учета признаков
в потомстве.

10.

11.

12.

13.

14.

Следующим шагом было установление
химической природы хромосомных
генов.
Советский генетик Н.К. Кольцов одним
из первых развил представление об их
макромолекулярной природе (1927 г.),
а Н.В. Тимофеев-Ресовский с
соавторами в середине 30-х гг. 20 в.
вычислил примерный объем гена.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34. Предмет генетики

Медицинская генетика изучает
закономерности наследования и
изменчивости признаков относительно
патологии человека, а именно:
причины возникновения наследственных
заболеваний человека;
характер их наследования в семьях;
распространение в популяциях;
специфические процессы на клеточном и
молекулярном уровнях.

35. Генетика исследует два биологических механизма: - наследственность - изменчивость

36. Наследственность свойство родителей передавать свои признаки и особенности развития следующему поколению

37. Наследственность обеспечивает:

Преемственность свойств организма
Передача соответствующего типа
развития организма
Сохранение вида

38. Единица наследственности - ген

Ген определяет какой-либо
элементарный признак
Гены находятся в хромосомах

39. Хромосомы

Схема строения хромосомы в
метафазе митоза. 1 — хроматида; 2 —
центромера; 3 — короткое плечо; 4 —
длинное плечо.

40.

41.

42. Изменчивость

Изменение наследственных задатков,
то есть генов, а также изменение их
проявления в процессе развития
организма

43. Виды изменчивости:

Генотипическая – передается по
наследству – представлена в виде
мутаций (хромосомных и генных)
Фенотипическая – не передается по
наследству

44. Изменчивость обеспечивает:

Становление нового вида
Появление новых признаков

45. Основные понятия генетики

Ген — функционально неделимая единица генетического материала,
участок молекулы ДНК, кодирующий первичную структуру
полипептида, молекулы транспортной или рибосомной РНК. В широком
смысле ген — участок ДНК, определяющий возможность развития
отдельного элементарного признака.
Генотип — совокупность генов организма.
Фенотип — совокупность всех внешних и внутренних признаков
организма.
Локус — местоположение гена в хромосоме.
Аллельные гены — гены, расположенные в идентичных локусах
гомологичных хромосом.

46. Основные понятия генетики

Гомозигота — организм, имеющий аллельные гены одной
молекулярной формы.
Гетерозигота — организм, имеющий аллельные гены
разной молекулярной формы; в этом случае один из генов
является доминантным, другой — рецессивным.
Рецессивный ген — аллель, определяющий развитие
признака только в гомозиготном состоянии; такой признак
будет называться рецессивным.
Доминантный ген — аллель, определяющий развитие
признака не только в гомозиготном, но и в гетерозиготном
состоянии; такой признак будет называться доминантным.

47. Кариотип человека- диплоидный набор хромосом соматической клетки

48.

49. В половых клетках гаплоидный набор хромосом

Именно X и Y
хромосомы определяют
будущий пол ребенка

50. Методы медицинской генетики:

Приемных детей
Близнецовый метод
Генеалогический метод
Цитогенетический метод
Популяционно-статистический
Биохимические методы
Метод дерматоглифики
Молекулярно-цитогенетические и
молекулярно-биологические методы

51. Метод приемных детей

Метод приемных детей позволяет выяснить, что
больше влияет на развитие признака - генетические
задатки или определенное воздействие среды.
В основе метода лежит сравнение сходства приемных
детей с родителями биологическими и теми, которые их
воспитывали.
Сходство с биологическими родителями трактуется как
свидетельство генетических влияний, сходство с
приемными - как показатель влияния общей среды.

52. Схема метода

53. Генеалогический метод

Пробандчеловек, с
которого
начинается
генетическое
обследование
семьи и
составление
родословной
Составление
родословной

54. Генеалогический метод (метод анализа родословных)

потомок брачной пары называется сиблингом, родные
братья и сестры – сибсами, кузены – двоюродными
сибсами и т.д.
При близкородственных браках высока вероятность К
обнаружения у супругов одного и того же неблагоприятного
аллеля или хромосомной аберрации
приведем значения К [X–Y] для некоторых пар
родственников при моногамии:
К [родители–потомки]=К [сибсы]=1/2;
К [дед–внук]=К [дядя–племянник]=1/4;
К [двоюродные сибсы]= К [прадед–правнук]=1/8;
К [троюродные сибсы]=1/32;

55. Аутосомно-доминантный тип наследования

Полидактилия
Возможность свернуть
язык в трубочку
Брахидактилия
(короткопалость)

56.

57.

58.

59.

60.

61.

62.

63.

64.

65.

66. Наследование, сцепленное с полом

X-сцепленное рецессивное
наследование – гемофилия,
дальтонизм
X-сцепленное доминантное
наследование – коричневая
эмаль зубов
Y- сцепленное наследование –
гипертрихоз (повышенное
оволосение ушной раковины),
перепонки между пальцами

67. Наследование гемофилии

68.

69. Близнецовый метод

Монозиготные (однояйцевые)
Дизиготные (разнояйцевые)

70. Близнецовый метод

Монозиготные близнецы
характеризуются большой
степенью сходства
(конкордантностью) по многим
признакам

71. Близнецовый метод

72. Близнецовый метод

Наследуемость – это вклад генетических
факторов в изменчивость признака.
Наследуемость выражается в долях единицы
или процентах.
Для вычисления наследуемости признаков
сравнивают степень сходства или различия по
ряду признаков у близнецов разного типа.

73. Степень различия (дискордантность) по ряду нейтральных признаков у близнецов

Признаки, контролируемые
небольшим числом генов
Частота (вероятность) появления
различий, %
Наследуемость, %
однояйцевые
разнояйцевые
Цвет глаз
0,5
72
99
Форма ушей
2,0
80
98
Цвет волос
3,0
77
96
Папиллярные линии
8,0
60
87
<1%
≈ 55 %
95 %
Биохимические признаки
0,0
от 0 до 100
Цвет кожи
0,0
55
Форма волос
0,0
21
Форма бровей
0,0
49
Форма носа
0,0
66
Форма губ
0,0
35
среднее
100 %

74. Степень сходства (конкордантность) по ряду заболеваний у близнецов  

Степень сходства (конкордантность) по
ряду заболеваний у близнецов
Признаки,
контролируемые
большим числом генов и
зависящие от
негенетических
факторов
Частота (вероятность)
появления сходства, %
однояйцевые разнояйцевые
Наследуемость,
%
Умственная отсталость
97
37
95
Шизофрения
69
10
66
Сахарный диабет
65
18
57
Эпилепсия
67
30
53
среднее
≈ 70 %
≈ 20 %
≈ 65 %
68
28
56 %
Преступность (?)

75. Разновидности близнецового метода

1) Классический близнецовый метод
2) Метод контрольного близнеца
3) Метод близнецовых семей
4) Исследование близнецов как пары
5) Сопоставление близнецов с не близнецами
6) Метод разлученных близнецов

76. Цитогенетический метод

Основан на изучении
хромосом человека в
норме и при
патологии
Позволяет выявить
группу болезней,
связанных либо с
изменением числа
хромосом, либо с
изменениями их
структуры

77. Цитогенетический метод

47 XXY синдром Клайнфельтера
45 XO-синдром ШерешевскогоТернера
47 21,21,21 - синдром Дауна

78.

79. Синдром Клайнфельтера

Высокий рост
Часто умственная
отсталость
Недоразвитие
половых желез

80. Синдром Шерешевского-Тернера

Замедление полового
созревания,
недоразвитие половых
желез, бесплодие
Малый рост,
диспропорциональное
тело
Шея короткая со
складками
Монголоидный разрез
глаз

81.

82. Цитогенетический метод

Синдром Дауна – одна из самых
частых хромосомных болезней
(1:774). Развивается в
результате трисомии по 21
хромосоме.
Болезнь легко диагностируется
по характерным признакам:
укороченные конечности,
маленький череп, плоское,
широкое переносье, узкие
глазные щели с косым разрезом,
наличие складки верхнего века,
умственная отсталость.

83.

Риск рождения
ребёнка с синдром
Дауна и другими
численными
хромосомными
аномалиями растёт
с возрастом
матери.

84. Популяционно-статистический

Сущность метода заключается в изучении (с помощью
методов вариационной статистики) частот генов и генотипов в
различных популяционных группах, что дает необходимую
информацию о частоте гетерозиготности и степени
полиморфизма у человека.
В частности, в гетерозиготном состоянии в популяциях
находится значительное количество рецессивных аллелей,
что обуславливает развитие различных наследственных
заболеваний, частота которых зависит от концентрации
рецессивного гена в популяции и значительно повышается
при заключении близкородственных браков.
Мутации могут передаваться потомству во многих
поколениях, что приводит к генетической гетерогенности,
лежащей в основе полиморфизма популяций.

85.

86. БИОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Эти методы помогают обнаружить целый ряд заболеваний с
нарушениями обмена веществ (энзимопатии). Исследованию
подлежат кровь, моча, ликвор, пунктаты костного мозга,
амниотическая жидкость, сперма, пот, волосы, ногти, кал и др.
Разработаны простые качественные биохимические тесты
для экспресс-диагностики гипотиреоза, муковисцидоза, для
выявления нарушений обмена билирубина, болезни ТеяСакса, гепатолентикулярной дегенерации.

87.

88. МЕТОД ДЕРМАТОГЛИФИКИ

Сущность метода состоит в анализе кожных узоров (рисунков)
на ладонях и стопах. Метод наиболее информативен при
хромосомных синдромах, когда выявляются дистальный
осевой трирадиус, избыток дуг на пальцах, отсутствие
дистальной межфаланговой складки, радиальные петли на I,
IV и V пальцах, четырехпальцевая (обезьянья) складка (при
болезни Дауна на коже ладоней у ребенка отмечается в 4060% случаев).

89. МОЛЕКУЛЯРНО-ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ И МОЛЕКУЛЯРНО-БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Это большая и разнообразная группа методов исследования
молекулярной структуры ДНК, основные дифференциальнодиагностические тесты, необходимость разработки которых
обусловлена генетической природой наследственных
заболеваний, их выраженным клиническим полиморфизмом, а
также существованием генокопий и фенокопий.
Особое место в этой группе занимают методы ДНКдиагностики (зондовой). Они позволяют диагностировать
заболевание на уровне первичного молекулярного дефекта патологического гена.

90.

91. Трудности изучения генетики человека

Невозможность проведения прямых
экспериментов и направленных скрещиваний
Позднее половое созревание
Малочисленность потомства
Невозможность создания одинаковых
условий для потомства от разных браков
Большое число хромосом