Генетика. Лекция 1

1. ГЕНЕТИКА 遗传学

Лекция №1
Alla Naimushina
Professor of the Department of Biology

2.

• Генетика изучает
наследование
нормальных и
патологических
признаков, зависимость
заболеваний от
генетической
предрасположенности и
факторов среды
遗传学研究
正常和病理特征的遗 疾
病与遗传易感性和环境
因素的关系

3.

4.

5.

Наследственность — это способность передавать
признаки из поколения в поколение.
遺傳是將性狀代代相傳的能力。
Изменчивость — способность приобретать в
процессе индивидуального развития новые
признаки.
變異性是在個體發展過程中獲得新特徵的
能力。

6.

.
3 уровня организации
генетического материала:
遗传物质的 3 个组织层次
Генный 基因
Хромосомный 染色体
Геномный 基因组

7.

8.

.
Генный 基因
ген 基因
элементарная функциональная единица
генетического аппарата, определяющая
возможность развития отдельного признака
клетки или организма данного вида
基因装置的一个基本功能单元 它决定了某一物种
的细胞或生物体的某一特定性状的发展可能性

9.

基因一词来自希腊语 意思为“生”。是
指携带有遗传信息的DNA序列
是控制
性状的基本遗传单位亦即一段具有功
能性的DNA序列。
基因通过指导蛋白质的合
成来表达自己所携带的遗传信息
从而控制生物个体的性状表现。

10.

.
Хромосомный 染色体
Хромосомы – органоиды ядра, представляющие собой
конденсированный хроматин и появляющиеся в клетке
во время митоза или мейоза.
Соматические клетки содержат диплоидный, двойной
2n набор хромосом.
Половые клетки – гаплоидный, одинарный 1n.
染色體是細胞核的細胞器 是濃縮的染色質 在有絲分裂或
減數分裂期間出現在細胞中。
體細胞包含一組二倍體雙 2n 染色體。
生殖細胞是單倍體 單個 1n。

11.

Кариотип – формы и размер хромосом
核型
Полный набор хромосом, присущий клеткам данного
биологического вида (видовой кариотип)
特定生物物种细胞中固有的整套染色体 物种核型

12. Кариотип женщины с синдромом Тернера

13.

Полный набор хромосом данного организма
(индивидуальный кариотип)
特定生物的整套染色体 个体核型
Визуальное представление полного
хромосомного набора (кариограмма)
完整染色体组的可视化表示 核仁图

14.

Денверская классификация
хромосом 染色体分类
идентификация хромосом по
их величине и форме плеч
通过染色体的大小和肩部形状识
别染色体
1 – равноплечая (метацентрическая)
хромосома;
2 – неравноплечая (субметацентрическая)
хромосома;
3 – резко неравноплечая (акроцентрическая)
хромосома;
4 – одноплечая (телоцентрическая) хромосома;
5 – спутничная хромосома;
6 – хроматиды;
7 – центромера;
8 – теломеры;
9 – спутники;
10 – ядрышковые организаторы;
11 – гомологичные хромосомы.

15.

16.

Парижская
классификация хромосом
идентификация
хромосом, при которой
установлена четкая
дифференцировка по их
длине на окрашенном
участке и неокрашенном
巴黎染色体分类
鉴定染色切片和未染色切片上长度明显不同的染色体

17. The Human Genome Project, HGP

THE HUMAN GENOME
PROJECT, HGP
1990-2003

18.

.
Геномный 基因组
Геном
基因組
совокупность наследственного материала,
заключенного в клетке организма,
содержит биологическую информацию,
необходимую для построения и
поддержания организма
生物细胞中遗传物质的总和 包含构建和维持
生物体所需的生物信息

19.

.
Геномный 基因组

20.

Compared to its predecessors, the Telomere-to-Telomere CHM13 genome adds nearly 200
million base pairs of sequence, corrects thousands of structural errors, and unlocks the most
complex regions of the human genome for clinical and functional study. We show how this
reference universally improves read mapping and variant calling for 3202 and 17 globally
diverse samples sequenced with short and long reads, respectively. We identify hundreds of
thousands of variants per sample in previously unresolved regions, showcasing the promise of
the T2T-CHM13 reference for evolutionary and biomedical discovery. Simultaneously, this
reference eliminates tens of thousands of spurious variants per sample, including reduction of
false positives in 269 medically relevant genes by up to a factor of 12. Because of these
improvements in variant discovery coupled with population and functional genomic resources,
T2T-CHM13 is positioned to replace GRCh38 as the prevailing reference for human genetics.
Aganezov S, Yan SM, Soto DC, Kirsche M, Zarate S, Avdeyev P, Taylor DJ,
Shafin K, Shumate A, Xiao C, Wagner J, McDaniel J, Olson ND, Sauria MEG,
Vollger MR, Rhie A, Meredith M, Martin S, Lee J, Koren S, Rosenfeld JA, Paten
B, Layer R, Chin CS, Sedlazeck FJ, Hansen NF, Miller DE, Phillippy AM, Miga
KH, McCoy RC, Dennis MY, Zook JM, Schatz MC. A complete reference
genome improves analysis of human genetic variation. Science. 2022
Apr;376(6588):eabl3533. doi: 10.1126/science.abl3533. Epub 2022 Apr 1.
PMID: 35357935; PMCID: PMC9336181.

21.

Генотип 基因型
совокупность наследственных факторов организма в
отношении одного или нескольких признаков
生物体在 一 个或多个性状方面的遗传因子的总和
Фенотип 表型
совокупность внешних и внутренних признаков
организма, ведущую роль в формировании которого
играет наследственная информация, заключенная в
генотипе
生物体的 一 系列外部和内部特征 基因型中的遗传信息在这
些特征的形成中起着主导作用

22. Хромосомные мутации

23. NB!

• Общее число хромосом не меняется.
• Наблюдаются перестройки хромосом,
видимые при микроскопии.
• Молекулярно-генетическое
исследование.

24. Мышечная дистрофия Дюшена

• 1:3500
• 1:5000
• Короткое плечо Х-хромосомы Хр21
• Делеция, дупликация или точечная мутация
гена, отвечающего за синтез белка
миодистрофина

25. DMD

26. Геномные мутации

27. Синдром Дауна

• Трисомия по 21 хромосоме
• Кариотип – 47 хромосом

28.

29.

30. Синдром «кошачьего крика»

Кариотип 46 XX / ХУ
5р-

31. Синдром Патау

• Трисомия по 13 паре хромосом (13+)
• Кариотип 47 ХХ или ХУ в равной степени
• 1:7000 или 1:14000
• Не доживают до 1 года, множественные аномалии
развития

32.

Пренатальная
диагностика синдрома
Патау / Колбасин Л.Н.,
Новикова М.В.,
Потапова Н.Е. и др. //
Вестник СурГУ.
2010, №3, С. 101-106.
Плоский череп на УЗИ

33.

Пренатальная
диагностика синдрома
Патау / Колбасин Л.Н.,
Новикова М.В.,
Потапова Н.Е. и др. //
Вестник СурГУ.
2010, №3, С. 101-106.

34. Синдром Эдвардса

• Трисомия по 18 хромосоме (18+)
• Кариотип 47, ХХ или XY
• 1:5000 или 1:7000
• Девочки в 3 раза чаще
• Множественные пороки развития
несовместимы с жизнью, погибают в первые 3
месяца более 60%

35.

36.

37. Синдром Клайфельтерна

• В мужской популяции с частотой
0,2 %
• На каждые 500 новорождённых
мальчиков приходится 1 ребёнок с
данной патологией

38.

39.

Мужской гипогонадизм
Бесплодие
Эректильная дисфункция
Гинекомастии
Примерно у половины больных на
протяжении всей жизни этот
синдром остаётся
нераспознанным

40. Синдром Шерешевского-Тернера

• Моносомия по Х-хромосоме впервые описана
в 1925 году
• 45,Х
• Аномалии физического развития и половой
инфантилизм, ССЗ
• 1:1500 1:5000

41.

42.

43.

https://youtu.be/FQG3yEV9sa0
Women and Girls with Turner Syndrome

44.

45. Методы генетического исследования

46. Близнецовый метод исследования Т. Гальтона (1876)

47.

Конкордантность – большая степень сходства
по многим признакам у монозиготных близнецов.
Дискордантность – не сходство по многим
признакам, характерно для дизиготных
близнецов.

48.

49.

-у человека большое количество хромосом;
- невозможно экспериментальное скрещивание;
- поздно наступает половая зрелость;
- малое число потомков в каждой семье;
- невозможно уравнивание условий жизни для
потомства.

50. Цитогенетический метод исследования

51. Метод определения полового хроматина

52.

53. Биохимический метод исследования

• Фенилкетонурия
• 3-5 день у доношенных
• 7 недоношенных
• Забор капиллярной крови
• 2,2 мг

54. Пренатальная диагностика

• 1. Прямая – непосредственная идентификация
мутаций в определённом гене.
• 2. Непрямая (косвенная) – маркирование
мутантного гена.
• Амниоцентез (забор околоплодной
жидкости)
• 13-14 неделе беременности (ранняя)
• 16-20 недель (поздняя)

55. Эффективность ПД (у плода)

• Точность клинического диагноза
• Своевременное обследование семьи высокого
риска
• Правильность оценки риска больного ребёнка
• Выбор оптимального срока ПД
• Возможность получения материала плода
• Формулирование четких рекомендаций по
ведению беременности при установлении
диагноза

56. Пренатальная диагностика

• Муковисцедоз (кистозный фиброз
поджелудочной железы)
• Миодистрофия Дюшена-Беккера
• Гемофилия А
• Фенилкетонурия
• Врожденная гиперплазия коры надпочечников
• Спинальная мышечная атрофия
• Миотоническая дистрофия Гофмана-Баттона
• Хорея Гентингтона

57.

58.

2. Наследование признаков, сцепленных с полом
Мужчина получает Х-хромосому от
матери. Половые хромосомы человека
имеют небольшие гомологичные
участки, несущие одинаковые гены
(например, ген общей цветовой
слепоты), это участки конъюгации.
Но большинство генов, сцепленных с Х-хромосомой, отсутствуют в У-хромосоме,
поэтому эти гены (даже рецессивные) будут проявляться фенотипически, так как они
представлены в генотипе в единственном числе. Гены, находящиеся в одном
экземпляре в зиготе называются гемизиготными.

59.

2. Наследование признаков, сцепленных с полом
Х-хромосома человека содержит ряд
генов, рецессивные аллели которых
определяют развитие тяжелых
аномалий (гемофилия, дальтонизм).
Эти аномалии чаще встречаются у
мужчин, хотя носителем этих аномалий
чаще бывает женщина.
У большинства организмов генетически активна только Х-хромосома, в то время
как Y-хромосома практически инертна, так как не содержит генов, определяющих
признаков организма. У человека лишь некоторые гены, не являющиеся жизненно
важными, локализованы в Y-хромосоме (например, гипертрихоз — повышенная
волосатость ушной раковины).

60.

2. Наследование признаков, сцепленных с полом
Гены, локализованные в Y-хромосоме,
наследуются особым образом — только
от отца к сыну. Мать передает и сыну и
дочери только Х-хромосому.
От кого сын может унаследовать
дальтонизм?
От матери.
Гемофилию?
От матери.
Гипертрихоз?
От отца.
Какие гемизиготные гены изображены на рисунке?
Гены гемофилии, дальтонизма, гипертрихоза.
Какие гены называются гемизиготными?
Гены, находящиеся в одном экземпляре в зиготе.

61.

• Х-сцепленный доминантный
темная эмаль зубов, рахит
• Х-сцепленный рецессивный
гемофилия, дальтонизм
• У-сцепленное
гипертрихоз (повышенное оволосенеие ушной
раковины), перепонки между пальцами

62.

•Аутосомно-доминантный тип
ахондроплазия, болезнь Гентингтона, катаракта,
синдром Марфана, полидактилия
•Аутосомно-рецессивный тип
альбинизм, фенилкетонурия, галактоземия,
серповидно-клеточная анемия