уровень

. Аллелофонд. Аллелофонд популяции. Аллелофонд популяции – это совокупность аллелей в популяции. Если рассматриваются два аллеля одного гена: А и а, то структурааллелофонда описывается уравнением: p_A + q_a = 1. В этомуравнениисимволом p_A обозначается относительная частота аллеля А, символом q_a – относительная частота аллеля а. Популяции, в которых структура аллелофонда остается относительно постоянной в течениедлительноговремени,называются стационарными.

. Выполнение закона Харди–Вайнберга в природных популяциях. В ряде случаев (например, в случае полного доминирования) при описании структуры генофонда природных популяций приходится допустить, что они обладают чертами идеальных популяций. Сравнительная характеристика идеальных и природных популяций Идеальная популяция
1. Численность популяции бесконечно большая, и случайная элиминация (гибель) части особей не влияет на структуру популяции2. Отсутствует половая дифференцировка, женские и мужские гаметы равноценны (например, при гомоталличной изогамии у водорослей) 3. Наличие панмиксии – свободного скрещивания; существование гаметного резервуара; равновероятность встречи гамет и образования зигот независимо от генотипа и возраста родителей4. В популяции отсутствуют мутации5. В популяции отсутствует естественный отбор6. Популяция изолирована от других популяций этого вида Природные популяции 1. Популяция состоит из конечного числа особей2. Существуют различные типы половой дифференцировки, различные способы воспроизведения и различные системы скрещивания3.Существует изберательность при образовании брачных пар,при встрече гамет и образования зигот4. Мутации происходят всегда5Всегда существует дифферинциальное воспроизведение генотипов,включающее дифференциальное выживание и дифференциальный успех в размножении6Существуют миграции- поток генов В большинстве изученных популяциях отклонения от перечисленных условий обычно не влияют на выполнение закона Харди-Вайнберга. Это означает, что:– численность природных популяций достаточно большая;– женские и мужские гаметы равноценны; самцы и самки в равной степени передают свои аллели потомкам);– большинство генов не влияет на образование брачных пар;– мутации происходят достаточно редко;– естественный отбор не оказывает заметного влияния на частоту большинства аллелей;– популяции в достаточной степени изолированы друг от друга.
Если же закон Харди-Вайнберга не выполняется, то по отклонениям от расчетных величин можно установить эффект ограниченной численности, различие между самками и самцами при передаче аллелей потомкам, отсутствие свободного скрещивания, наличие мутаций, действие естественного отбора, наличие миграционных связей между популяциями. В реальных исследованиях всегда существуют отклонения эмпирических, или фактических абсолютных частот (N _факт или N _ф) от расчетных, или теоретических (N _расч, N _теор или N _т). Поэтому возникает вопрос: закономерны эти отклонения или случайны, иными словами достоверны или недостоверны? Для ответа на этот вопрос нужно знать фактические частоты доминантныхгомозигот и гетерозигот. Поэтому в популяционно-генетических исследованиях выявление гетерозигот играет очень важную роль.

. Генетика человека – теоретическая основа современной медицины. В генетике основным методом исследования является генетический анализ, который проводится на всех уровнях организации живого (от молекулярного до популяционного). В зависимости от цели исследования "видоизменяется" в частные методы - гибридологический, популяционный, мутационный, рекомбинационный, цитогенетический и др.Гибридологический метод позволяет установить закономерности наследования отдельных признаков и свойств организма путем проведения серии прямых или возвратных скрещиваний в ряде поколений. Закономерности наследования признаков и свойств у человека устанавливают, используя генеалогический метод (анализ родословных). Законы наследования признака в популяциях определяют с помощью популяционного метода, или популяционного анализа.Цитогенетический метод, объединивший принципы цитологического и генетического анализа, применяют при изучении закономерностей материальной преемственности в поколениях отдельных клеток и организмов и "анатомии" материальных носителей наследственности.Феногенетический анализ позволяет изучать действие гена и проявления генов в индивидуальном развитии организма. Для этого используют такие приемы, как пересадка генетически различных тканей, клеточных ядер или отдельных генов из одной клетки в другую, а также исследование так химер - экспериментально полученных многоклеточных организмов, состоящих из генетически различных клеток, исходно принадлежащих разным индивидуумам.Мутационный и рекомбинационный анализ используют при изучении тонкой организации и функции генетического материала, структуры различных ДНК, их изменений, механизмов функционирования и обмена генами при скрещивании. Интенсивно развивается метод молекулярного генетического анализа.С развитием генетики стало возможным применение её методов в исследовании неизлечимых ранее болезней, патологий и т.д. Что начало привлекать немалый интерес со стороны ученых, работающих в области медицины. Известно несколько тысяч генетических заболеваний, которые почти на 100% зависят от генотипа особи. К наиболее страшным из них относятся: кислотный фиброз поджелудочной железы, фенилкетонурия, галактоземия, различные формы кретинизма, гемоглобинопатии, а также синдромы Дауна, Тернера, Кляйнфельтера. Кроме того, существуют заболевания, которые зависят и от генотипа, и от среды: ишемическая болезнь, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, многие онкологические заболевания, шизофрения и другие заболевания психики.Исторически интерес медицины к генетике формировался первоначально в связи с наблюдениями за наследуемыми патологическими (болезненными) признаками. Во второй половине 19-го века английский биолог Ф.Гальтон выделил как самостоятельный предмет исследования «наследственность человека». Он же предложил ряд специальных методов генетического анализа: генеалогический, близнецовый, статистический. Изучение закономерностей наследования нормальных и патологических признаков и сейчас занимает ведущее место в генетике человека.

. Действие закона Харди-Вайнберга при неполном доминировании. Рассмотрим действие закона Харди-Вайнберга при неполном доминировании на примере наследования окраски шерсти у лис. Известно, что основное влияние на окраску шерсти у лисиц оказывает ген А, который существует в виде двух основных аллелей: А и а. Каждому возможному генотипу соответствует определенный фенотип: АА – рыжие, Аа – сиводушки, аа – черно-бурые (или серебристые)На заготовительных пунктах пушнины в течение многих лет (в России с XVIII века) ведется учет сданных шкурок. Откроем книгу учета сданных шкурок лис на одном из заготовительных пунктов Северо-Востока России и выберем произвольно 100 идущих подряд записей. Подсчитаем число шкурок с различной окраской. Предположим, что получены следующие результаты: рыжие (АА) – 81 шкурка, сиводушки (Аа) – 18 шкурок, черно-бурые (аа) – 1 шкурка. Подсчитаем число (абсолютную частоту) доминантных аллелей А, учитывая, что каждая лиса – диплоидный организм. Рыжие лисы несут по 2 аллеля А, их 81 особь, всего 2 А Ч81=162 А. Сиводушки несут по 1 аллелю А, их 18 особей, всего 1 А Ч18=18 А. Общая сумма доминантных аллелей N_А = 162 + 18 = 180. Аналогичным образом подсчитаем число рецессивных аллелей а: у черно-бурых лис 2 а Ч1=2 а, у сиводушек 1 а Ч18=18 а, общая сумма рецессивных аллелей N_а = 2 + 18 = 20. Общее число всех аллелей гена А = N_A + N_a =180 + 20 = 200. Мы проанализировали 100 особей, у каждой по 2 аллеля, общая сумма аллелей равна 2 Ч 100 = 200. Число аллелей, подсчитанных по каждому гено/фенотипу, и число аллелей, подсчитанных по общему количеству особей, в любом случае равно 200, значит, расчеты проведены правильно. Найдем относительную частоту (или долю) аллеля А по отношению к общему количеству аллелей: р_А = N_A: (N_A + N_a) = 180: 200 = 0,9
Аналогично найдем относительную частоту (или долю) аллеля а: q_a = N_a: (N_A + N_a) = 20: 200 = 0,1Сумма относительных частот аллелей в популяции описывается соотношением: р_А + q_a = 0,9 + 0,1 = 1
Приведенное уравнение является количественным описанием аллелофонда данной популяции, отражает его структуру. Поскольку в книге учета особи представлены случайным образом, и выборка в 100 особей достаточно большая, то полученные результаты можно обобщить (экстраполировать) на всю популяцию. Рассмотрим изменение структуры аллелофонда (то есть частот всех аллелей) и генофонда (то есть частот всех генотипов) данной популяции при чередовании поколений. Все самцы и самки дают аллели А и а в соотношении 0,9 А: 0,1 а. В этом отличие генетики популяций от классической генетики. При рассмотрении законов Менделя изначально задавалось соотношение 1 А: 1 а, поскольку родители всегда были гомозиготны: АА и аа.
Для нахождения относительных частот генотипов составим решетку Пеннета. При этом учтем, что вероятность встречи аллелей в зиготе равна произведению вероятностей нахождения каждого аллеля.Сравнивая полученный результат с первоначальным состоянием популяции, видим, что структура аллелофонда и генофонда не изменились. Таким образом, в рассмотренной популяции лис закон Харди-Вайнберга выполняется с идеальной точностью.
. Действие закона Х арди-Вайнберга при полном доминировании. Рассмотрим действие закона Харди-Вайнберга при полном доминировании на примере наследования окраски шерсти у кошек.Известно, что черная окраска шерсти у кошек определяется генотипом аа. При этом черная окраска может быть или сплошной, или частичной. Генотипы АА и Аа обусловливают все остальное разнообразие типов окраски, но черный цвет при этом полностью отсутствует. Предположим, что в одной из городских популяций кошек на о. Сахалин из 100 просмотренных животных полную или частичную черную окраску имели 36 животных.Прямой расчет структуры аллелофонда популяции в этом случае невозможен из-за полного доминирования: гомозиготы АА и гетерозиготы Аа фенотипически неразличимы. Согласно уравнению Харди-Вайнберга частота черных кошек составляет q ² _аа. Тогда можно рассчитать частоты аллелей: q ² _aa = 36/100 = 0,36; q_a = 0,36 ^–1/2 =0,6; p_A = 1 – 0,6 = 0,4Таким образом, структура аллелофонда данной популяции описывается соотношением: р _А + q _a = 0,4 + 0,6 = 1. Частота рецессивногоаллеля оказалась выше, чем частота доминантного.Рассчитаем частоты генотипов: р ² _АА = 0,4² = 0,16; 2 pq _Аа = 2 ´ 0,4 ´ 0,6 = 0,48; q ² _aa = 0,6² = 0,36Однако проверить правильность расчетов в данном случае невозможно, поскольку неизвестны фактические частоты доминантных гомозигот и гетерозигот.

. Закон Харди – Вайнберга - основа математических построений генетики популяций и современной В основе популяционно-статистического метода лежит закон Харди — Вайнберга (Hardy, Weinberg, 1908), или закон генетической стабильности популяций. Смысл этого закона заключается в том, что при определенных условиях соотношение частот доминантных и рецессивных аллелей генов, сложившееся в генофонде панмиксической популяции (где свободно скрещиваются особи), сохраняется неизменным в ряду поколений. При этом соотношение генотипов в популяции следующее: число доминантных гомозигот определяется квадратом вероятности встречаемости доминантного аллеля,, число гетерозигот — удвоенным произведением вероятностей встречаемоети доминантного и рецессивного аллелей и число рецессивных гомозигот — квадратом вероятности рецессивного аллел.Установленная закономерность справедлива для «идеальной» популяции, которая характеризуется:
- неограниченно большим числом особей, что обеспечивает возможность свободного скрещивания;-отсутствием мутационного процесса;- отсутствием оттока какого-либо аллеля из генофонда популяции за счет естественного отбора.
Популяций, отвечающих полностью требованиям закона Харди — Вайнберга, в природе не существует. В каждой естественной популяции, в том числе и в популяциях человека, происходят мутационный процесс, естественный отбор и миграционные процессы. Однако изменение частот аллелей под действием эволюционных факторов осуществляется в популяциях очень медленно.
Популяционно-генетический метод может применяться при исследованиях частот встречаемости интересующих генов в популяции, в том числе наследственных патологий, для выяснения роли наследственных и средовых факторов в возникновении болезней и фенотипического полиморфизма (в норме я при патологиях) и т.д. При выполнении такого рода исследований необходимо четко ограничить выбранную популяцию, выбрать конкретный признак, а также установить предполагаемую численность выборки. Накопление статистического материала осуществляется путем сбора и изучения документации, анкетирования и бесед.

. Практическое значение закона Харди – Вайнберга в селекции. В селекции – позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (природных популяций, а также сортов и пород народной селекции), поскольку разные сорта и породы характеризуются собственными аллелофондами, которые могут быть рассчитаны с помощью закона Харди-Вайнберга. Если в исходном материале выявлена высокая частота требуемого аллеля, то можно ожидать быстрого получения желаемого результата при отборе. Если же частота требуемого аллеля низка, то нужно или искать другой исходный материал, или вводить требуемый аллель из других популяций (сортов и пород).

. Равновесие Харди – Вайнберга в реальных популяциях. На реальные популяции в той или иной степени действуют факторы, небезразличные для поддержания равновесия Харди — Вайнберга по каким-либо генетическим маркерам. В популяциях многих видов растений или животных распространены такие явления как инбридинг и самооплодотворение — в таких случаях происходит уменьшение доли или полное исчезновение класса гетерозигот (например — см. [3]). В случаесверхдоминирования наоборот, доли классов гомозигот будут меньше расчётных.

. Сравнительная характеристика идеальных и природных популяций. Идеальная популяция – это абстрактное понятие, которое широко используется в моделировании микроэволюционных процессов. При описании систем скрещивания в идеальной популяции широко используется понятие панмиксии – случайного свободного скрещивания, при котором вероятность встречи гамет не зависит ни от генотипа, ни от возраста скрещивающихся особей. Если исключить половой отбор, то к панмиктической популяции применима концепция гаметного резервуара, согласно которой в популяции в период размножения формируется гаметный резервуар (генный пул), включающий банк женских гамет и банк мужских гамет. Если члены популяции равноудалены друг от друга, то встреча гамет и формирование зигот происходят случайным образом. (Подробнее понятие идеальной популяции будет рассмотрено ниже.)

. Человек как объект генетических исследований. Основные закономерности наследственности и изменчивости живых организмов были открыты благодаря разработке и применению гибридологического метода генетического анализа, основоположником которого является Г. Мендель. Наиболее удобными объектами, широко используемыми генетиками для гибридизации и последующего анализа потомства, стали горох, дрозофила, дрожжи, некоторые бактерии и другие виды, легко скрещивающиеся в искусственных условиях. Отличительной особенностью этих видов является достаточно высокая плодовитость, позволяющая применять статистический подход при анализе потомства. Короткий жизненный цикл и быстрая смена поколений позволяют исследователям в относительно небольшие промежутки времени наблюдать передачу признаков в последовательном ряду многих поколений. Немаловажной характеристикой видов, используемых в генетических экспериментах, является также небольшое число групп сцепления в их геномах и умеренное модифицирование признаков под влиянием окружающей среды.С точки зрения приведенных выше характеристик видов, удобных для применения гибридологического метода генетического анализа, человек как вид обладает целым рядом особенностей, не позволяющих применять этот метод для изучения его наследственности и изменчивости. Во-первых, у человека не может быть произведено искусственного направленного скрещивания в интересах исследователя. Во-вторых, низкая плодовитость делает невозможным применение статистического подхода при оценке немногочисленного потомства одной пары родителей. В-третьих, редкая смена поколений, происходящая в среднем через 25 лет, при значительной продолжительности жизни дает возможность одному исследователю наблюдать не более 3—4 последовательных поколений. Наконец, изучение генетики человека затрудняется наличием в его геноме большого числа групп сцепления генов (23 у женщин и 24 у мужчин), а также высокой степенью фенотипического полиморфизма, связанного с влиянием среды.Все перечисленные особенности человека делают невозможным применение для изучения его наследственности и изменчивости классического гибридологического метода генетического анализа, с помощью которого были открыты все основные закономерности наследования признаков и установлены законы наследственности. Однако генетиками разработаны приемы, позволяющие изучать наследование и изменчивость признаков у человека, несмотря на перечисленные выше ограничения.Невозможность направленного скрещивания, проводимого в интересах исследования, и малочисленность потомства, получаемого от каждой родительской пары, компенсируются подбором в популяции семей с интересующим генетика признаком в количестве, достаточном для проведения статистического анализа потомства. Ограниченность числа поколений, которые может наблюдать один генетик, компенсируется возможностью подбора и регистрации последовательных поколений семей с интересующим признаком многими поколениями исследователей. Существенно облегчается генетический анализ у человека благодаря высокой степени изученности его фенотипа методами морфологии, физиологии,биохимии, иммунологии, клиники. Большие перспективы в изучении наследственности и изменчивости у человека открываются в связи с применением ранее используемых и новых методов генетических исследований.

.Возникновение наследственных заболеваний. Возникновение наследственных болезней обусловлено, как правило, наследственно закрепленными изменениями генетического кода, называемыми мутациями.Мутации могут вызываться как факторами окружающей среды (ионизирующая радиация, некоторые биологически активные химические соединения), так и возникать естественно под влиянием внутренних условий в клетке и в организме в целом.Исследования в области молекулярной генетики и биохимии показывают, что процессы обмена веществ в клетке находятся под двойным контролем. С одной стороны, это нервная и эндокринная регуляция, обеспечивающая согласование обменных процессов с условиями среды, окружающей клетку, с другой — сложная система генетического контроля засинтезом ферментных белков. С точки зрения мед. генетики и наследственной патологии можно допустить, что мутация гена сопровождается нарушением синтеза фермента независимо от того, на каком участке белковой молекулы возникает дефект. Выявлены следующие варианты нарушений синтеза ферментов: 1) полная блокада (выключение) синтеза фермента; 2) снижение активности фермента; 3) нарушение других систем или биохимических реакций, от которых зависит активность фермента.

. Врожденные и наследственные заболевания. Врожденные заболевания – заболевания, возникающие внутриутробно (пренатально), в период родов (интернатально) и существующие к моменту рождения. Врожденные заболевания могут быть наследственными и ненаследственными, причем более распространены ненаследственные врожденные заболевания. Синдром Дауна - врожденное заболевание, характеризующееся определенными физическими признаками, умственной отсталостью и проблемами с обучаемостью. Отставание в развитии проявляется по-своему у каждого ребенка, и при рождении невозможно предсказать степень его тяжести.
Чем старше мать, тем выше у нее риск родить ребенка с синдромом Дауна. Причина этой связи до сих пор неизвестна Наследственные заболевания – обязательно сопровождаются поражением генетического аппарата, передаются по наследству. Большая часть наследственных заболеваний проявляется сразу после рождения и является врожденной патологией.Таким образом, не все врожденные заболевания наследственные и есть часть наследственных болезней, не являющихся врожденными. Фенилкетонурия — тяжелое наследственное заболевание, в основе которого лежит нарушение метаболизма фенилаланина — аминокислоты, входящей в состав почти всех белков, причиной чего является недостаток или отсутствие фермента фенилал анин-4-гидроксил азы в печени.В результате накапливается фенилаланин, который не может превратиться в тирозин, зато превращается в фенилпировиноградную, фенил молочную и фенил уксусную кислоты.

.Генетические(наследственные)заболевания. Наследственные, генетические заболевания, как правило, обусловлены нарушениями в процессах передачи, хранения и реализации генетической информации. Наследственные заболевания представляют собой определенные дефекты, происходящие на клеточном уровне и передающиеся по наследству, через поколение или несколько, посредством гамет. Некоторые генетические заболевания. Синдром Дауна (или трисомия 21) — хромосомное заболевание, характеризующееся умственной отсталостью и нарушением физического развития. Возникает заболевание вследствие наличия третьей хромосомы в 21-й паре (всего человек имеет 23 пары хромосом). Это самое распространенное генетическое заболевание, встречающееся примерно у одного из 700 новорожденных. Частота синдрома Дауна возрастает у детей, рожденных женщинами старше 35 лет. Больные этой болезнью имеют особый облик и страдают умственной и физической отсталостью.

. Доноры генома.Проблемы при поиске доноров. Проект «Геном человека» завершался минимум трижды. Первый раз это случилось в июне 2000 года, когда президент США Билл Клинтон и премьер-министр Великобритании Тони Блэр объявили, что расшифровка генома в целом закончена, но пока в черновом варианте. Второй раз

. Искусственный отбор.Основные методы(формы)отбора. Искусственный отбор -, отбор человеком из поколения в поколение животных и растений, обладающих определенными признаками, для дальнейшего разведения. Искусственный отбор - основной фактор возникновения и эволюции домашних животных и культурных растений. В селекции используют две основные формы отбора. При массовом искусственном отборе сохраняются особи с желательными для породы или сорта признаками, а остальные выбраковываются. Такой отбор по внешним признакам (фенотипу) может повторяться, т. к. наследственная устойчивость (однородность) при этом не достигается. При индивидуальном искусственном отборе особи отбираются не только по наличию желаемых признаков, но и по способности передавать их потомству, т. е. в этом случае отбор идёт и по генотипу. При индивидуальном отборе используют различные типы скрещиваний, в т. ч. и инбридинг,

.Наследственные болезни,их распространенность в человеческих популяциях. Наследственные болезни многочисленны (известно свыше 6000) и разнообразны по проявлениям. Тип наследования лежит в основе классификации моногенных наследственных болезней. Для значительной части наследственных болезней тип наследования установлен — патологические признаки, также как и нормальные, могут наследоваться аутосомно-доминантно, аутосомно-рецессивно и сцепленно с полом (Х-сцепленный доминантный, Х-сцепленный рецессивный и Y-сцепленный типы наследования). Термин «аутосомный» указывает на то, что мутантный ген локализован в аутосоме, «Х-сцепленный» — в половой Х-хромосоме, а «Y-сцепленный» — в половой Y-хромосоме. Выделение доминантного и рецессивного типов наследования существенно с медицинской точки зрения, так как при доминантном типе наследования клиническое проявление болезни обнаруживается у гомо- и гетерозигот, а при рецессивном — только у гомозигот, т. е. значительно реже. Основные методы, с помощью которых устанавливается тот или иной тип наследования, — клинико-генеалогический, базирующийся на анализе родословных, и более точный сегрегационный анализ, объектом которого, как правило, являются так называемые ядерные семьи (т. е. родители и дети).К наиболее часто встречающимся (частота 0,5-0,1 на 1000 человек) наследственным болезням с аутосомно-доминантным типом наследования относятся нейрофиброматоз, поликистоз почек (взрослый тип), несовершенный дентиногенез, хорея Гентингтона, сфероцитоз, одна из форм детской тугоухости и некоторые другие. При анализе родословных, в которых прослеживается этот тип наследования, выявляется, что один из родителей, как правило, болен; вероятность развития болезни у детей 50%; оба пола поражаются одинаково часто; наблюдается «вертикальная» передача наследственной болезни в ряду поколений. Примером довольно распространенных (по крайней мере в европейских популяциях) наследственных болезней с аутосомно-рецессивным типом наследования являются муковисцидоз, фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, врожденная нейросенсорная тугоухость. При этом типе наследования родители в абсолютном большинстве случаев здоровы, но являются гетерозиготными носителями мутантного гена; вероятность рождения больного ребенка составляет 25%; оба пола поражаются с одинаковой частотой; родители больных детей часто оказываются кровными родственниками. Рецессивные наследственные болезни, сцепленные с X-хромосомой (например,миопатия Дюшенна, гемофилия А и В, ихтиоз), как правило, проявляются у мальчиков. Если мать является гетерозиготной носительницей мутантного гена, то вероятность рождения больного мальчика у нее составляет 50%. Девочки практически здоровы, но половина из них являются носителями мутантного гена. Больной отец не передает болезнь сыновьям, но все его дочери — гетерозиготные носительницы мутантного гeнa. Наследственные болезни с доминантным типом наследования, сцепленного с X-хромосомой, весьма редки

. Наследственные болезни,их распространенность в человеческих популяциях. Наследственные болезни многочисленны (известно свыше 6000) и разнообразны по проявлениям. Тип наследования лежит в основе классификации моногенных наследственных болезней. Для значительной части наследственных болезней тип наследования установлен — патологические признаки, также как и нормальные, могут наследоваться аутосомно-доминантно, аутосомно-рецессивно и сцепленно с полом (Х-сцепленный доминантный, Х-сцепленный рецессивный и Y-сцепленный типы наследования). Термин «аутосомный» указывает на то, что мутантный ген локализован в аутосоме, «Х-сцепленный» — в половой Х-хромосоме, а «Y-сцепленный» — в половой Y-хромосоме. Выделение доминантного и рецессивного типов наследования существенно с медицинской точки зрения, так как при доминантном типе наследования клиническое проявление болезни обнаруживается у гомо- и гетерозигот, а при рецессивном — только у гомозигот, т. е. значительно реже. Основные методы, с помощью которых устанавливается тот или иной тип наследования, — клинико-генеалогический, базирующийся на анализе родословных, и более точный сегрегационный анализ, объектом которого, как правило, являются так называемые ядерные семьи (т. е. родители и дети).К наиболее часто встречающимся (частота 0,5-0,1 на 1000 человек) наследственным болезням с аутосомно-доминантным типом наследования относятся нейрофиброматоз, поликистоз почек (взрослый тип), несовершенный дентиногенез, хорея Гентингтона, сфероцитоз, одна из форм детской тугоухости и некоторые другие. При анализе родословных, в которых прослеживается этот тип наследования, выявляется, что один из родителей, как правило, болен; вероятность развития болезни у детей 50%; оба пола поражаются одинаково часто; наблюдается «вертикальная» передача наследственной болезни в ряду поколений. Примером довольно распространенных (по крайней мере в европейских популяциях) наследственных болезней с аутосомно-рецессивным типом наследования являются муковисцидоз, фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, врожденная нейросенсорная тугоухость. При этом типе наследования родители в абсолютном большинстве случаев здоровы, но являются гетерозиготными носителями мутантного гена; вероятность рождения больного ребенка составляет 25%; оба пола поражаются с одинаковой частотой; родители больных детей часто оказываются кровными родственниками. Рецессивные наследственные болезни, сцепленные с X-хромосомой (например,миопатия Дюшенна, гемофилия А и В, ихтиоз), как правило, проявляются у мальчиков. Если мать является гетерозиготной носительницей мутантного гена, то вероятность рождения больного мальчика у нее составляет 50%. Девочки практически здоровы, но половина из них являются носителями мутантного гена. Больной отец не передает болезнь сыновьям, но все его дочери — гетерозиготные носительницы мутантного гeнa. Наследственные болезни с доминантным типом наследования, сцепленного с X-хромосомой, весьма редки

. Программа«Геном человека». Геном — это совокупность генов. Полагают, что у человека их около 10 тысяч. А информации в них зашифровано на 2000 атомов по 50 страниц в каждом. Расшифровка генома начинается с создания «атласа» генов, набора их карт. Первую такую карту разработали в 1992 г. группы Д. Коэна и лауреата Нобелевской премии Ж. Дос-се. А ее окончательный вариант вышел из лаборатории французского профессора Ж. Вайсенбаха весной 1996 г.Профессор Вайсенбах составил карту генов. При клонировании, т.е. выращивании их на микроорганизмах — бактериях, грибах, выделял фрагменты ДНК. При этом он получил последовательность нуклеотидов одной цепочки ДНК, из которой состоят хромосомы. Таким образом, им было локализовано 223 гена и выявлено 30 мутаций, ответственных за 200 заболеваний, в том числе гипертония, диабет, глухота, слепота, злокачественные опухоли.Благодаря карте генома на самых ранних стадиях беременности можно определять и изучать генетический код плода, предупреждая рождение тяжело больного ребенка. Еще один этап работ — генная терапия, т.е. коррекция патологии измененного гена.Каждый день страницы печати заполняют сенсационные сообщения: «американские и финские ученые обнаружили ген, который вызывает редкую форму эпилепсии», «итальянские ученые открыли ранее неизвестный ген «гигантизма», «швейцарский эмбриолог вырастил у мушек-дрозофил глаза совсем не там, где им положено быть» и т.д. и т.п. Настоящий бум: от сортировки гороха Менделем в монастырском огороде до генома, изучением которого занимаются во многих странах, прошло не многим более ста лет!Активно участвуют в программе «Геном человека» и российские ученые из Института молекулярной биологии РАН, Института общей генетики РАН и др.

. Разделы селекции Н.И.Вавилову. Н.И.Вавилов выделил следующие разделы селекции:1)учение об исходном сортовом,видовом и родовом потенциалах;2)учение о наследственной изменчивости(закономерности в изменчивости,учение о мутациях);3)учение о роли среды в выявлении сортовых признаков(влияние отдельных факторов среды,учение о стадиях в развитии растений применительно к селекции);4)теория гибридизации как в пределах близких форм,так и отдаленных видов;5)теория селекционного процесса(самоопылители,перекрестноопылители,веетативно и апогамно размножающиеся растения);6)чение об основных направлениях в селекционной работе,таких,как селекция на иммунитет на физиологические св-ва(холодкостойкость,засухоустойчивоть,фотопереодизм),селекция на технические кач-ва,хим.состав;7)частная селекция растений,животных и микроорганизмов.

. Современные методы селекции. Основными методами современной селекции является искусственный отбор и гибридизация. Искусственный отбор - это выбор человеком наиболее ценных в хозяйственном отношении животных, растений, микроорганизмов для получения от них потомства с желательными признаками. Применяют две основные формы искусственного отбора - массовую и индивидуальную.Гибридизацией называют скрещивание животных, принадлежащих к разным видам. Получаемое потомство называют гибридами. К гибридизации как методу разведения относится скрещивание гибридов с гибридами разного и одинакового происхождения.

. Теоретическая основа селекция. Теоретической основой селекции является генетика -наука о законах наследственности и изменчивости организмов и методах управления ими. Она изучает закономерности наследования признаков и свойств родительских форм, разрабатывает методы и приемы управления наследственностью. Применяя их на практике при выведении новых сортов растений и пород животных, человек получает нужные формы организмов, а также управляет их индивидуальным развитие монтогенезом.
Основы современной генетики заложил чешский ученый Г. Мендель, который в 1865 году установил принцип дискретности, или прерывности, наследовании признаков и свойств организмов.В опытах с горохом исследователь показал, что признаки родительских растений при скрещивании не уничтожаются и не смешиваются, а передаются потомству либо в форме, характерной для одного из родителей, либо в промежуточной форме, вновь проявляясь в последующих поколениях в определенных количественных соотношениях. Его опыты доказали также, что существуют материальные носители наследственности, в последствии названные генами. Они особые для каждого организма.

. Учение о современной селекции. Учение о современной селекции было нашим выдающимся соотечественником – агрономом, ботаником, географом, путешественником, всемирно признанным авторитетом в области генетики, селекции, растениеводства, иммунитета растений, крупным организатором сельскохозяйственной и биологической науки в нашей стране – Николаем Ивановичем Вавиловым (1887–1943). Многие хозяйственно-полезные признаки являются генотипически сложными, обусловленными совместным действием многих генов и генных комплексов. Необходимо выявить эти гены, установить характер взаимодействия между ними, иначе селекция может вестись вслепую. Поэтому Н.И. Вавилов утверждал, что именно генетика является теоретической основой селекции.Н.И. Вавилов выделил следующие разделы селекции:1) учение об исходном сортовом, видовом и родовом потенциалах;2) учение о наследственной изменчивости (закономер­ности в изменчивости, учение о мутациях);3) учение о роли среды в выявлении сортовых призна­ков (влияние отдельных факторов среды, учение о стадиях в развитии растений применитель­но к селекции);4) теория гибридизации как в пределах близких форм, так и отдаленных видов;5) теория селекционного процесса (самоопылители, перекрестноопылители, вегетативно и апогамно раз­множающиеся растения);6) учение об основных направлениях в селекционной работе, таких, как селекция на иммунитет, на физиологические свойства (холодостой­кость, засухоустойчивость, фотопериодизм), селекция на технические качества, химический состав;7) частная селекция растений, животных и микроорганизмов.

. Хромосомные и геномные болезни(синдромы)

3. Практическое значение закона Харди – Вайнберга в экологии. В экологии – позволяет выявить влияние самых разнообразных факторов на популяции. Дело в том, что, оставаясь фенотипически однородной, популяция может существенно изменять свою генетическую структуру под воздействием ионизирующего излучения, электромагнитных полей и других неблагоприятных факторов. По отклонениям фактических частот генотипов от расчетных величин можно установить эффект действия экологических факторов. (При этом нужно строго соблюдать принцип единственного различия. Пусть изучается влияние содержания тяжелых металлов в почве на генетическую структуру популяций определенного вида растений. Тогда должны сравниваться две популяции, обитающие в крайне сходных условиях. Единственное различие в условиях обитания должно заключаться в различном содержании определенного металла в почве).

ведущий к созданию генетически однородных чистых линий.

Понятие о генетике человека. Генетика человека и такие фундаментальные дисциплины, как анатомия, физиология, биохимия, составляют основу современной медицины. Место генетики среди биологических наук и особый интерес к ней определяются тем, что она изучает основные свойства организмов, а именно наследственность и изменчивость.Наследственность и изменчивость у человека являются предметом изучения генетики человека на всех уровнях его организации: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном. Генетика человека своими успехами в значительной мере обязана медицинской генетике - науке, изучающей роль наследственности в патологии человека. Прикладной раздел медицинской генетики - это клиническая генетика, которая использует достижения медицинской генетики, генетики человека и общей генетики в решении клинических проблем, возникающих у людей.Генетика представляет собой одну из наиболее сложных дисциплин современного естествознания. Чтобы разобраться в ней глубоко, в своей работе я рассмотрю основные этапы развития генетики, виды генетики, достижения генетики в современной медицине и т.д.Генетика – это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости, а также обеспечивающие их биологические механизмы.Первый научный шаг в изучении наследственности был сделан австрийским монахом Грегором Менделем, который в 1866 г. опубликовал статью «Опыты над растительными гибридами», заложившую основы современной генетики.До открытий Менделя признавалась теория так называемой слитной наследственности. Суть этой теории состояла в том, что при оплодотворении мужское и женское «начало» перемешивались, «как краски в стакане воды», давая начало новому организму. Мендель показал, что наследственные задатки не смешиваются, а передаются от родителей потомкам в виде дискретных (обособленных) единиц. Эти единицы, представленные у особей парами (аллелями), остаются дискретными и передаются последующим поколениям в мужских и женских гаметах, каждая из которых содержит по одной единице из каждой пары. В 1909 г. датский ботаник-селекционер В. Иогансен назвал их «генами», а в 1912 г. американский генетик Т. Г. Морган показал, что они находятся в хромосомах.Официальной датой рождения генетики считают 1900 год. Тогда были опубликованы данные Г. де Фриза, К. Корренса и К.Чермака, переоткрывших закономерности наследования признаков, установленные Г.Менделем. Первые десятилетия 20-го века оказались плодотворными в развитии основных положений и направлений генетики. Было сформулировано представление о мутациях, популяциях и чистых линиях организмов, хромосомная теория наследственности, открыт закон гомологических рядов, получены данные о возникновении наследственных изменений под действием рентгеновских лучей, была начата разработка основ генетики популяций организмов.В 1953 году в международном научном журнале была напечатана статья биологов Джеймса Уотсона и Френсиса Крика о строении дезоксирибонуклеиновой кислоты – ДНК.Структура ДНК оказалась совершенно необычной: её молекулы имеют огромную по молекулярным масштабам длину и состоят из двух нитей, сплетённых между собой в двойную спираль. Каждую из нитей можно сравнить с длинной нитью бус. У белков "бусинами" являются аминокислоты двадцати различных типов. У ДНК – всего четыре типа "бусин", и зовутся они нуклеотидами. "Бусины" двух нитей двойной спирали ДНК связаны между собой и строго друг другу соответствуют. В ДНК напротив нуклеотида аденина находится тимин, напротив цитозина – гуанин. При таком построении двойной спирали каждая из цепей содержит сведения о строении другой. Зная строение одной цепи, всегда можно восстановить другую.Получаются две двойные спирали – точные копии их предшественницы. Это свойство точно копировать себя имеет ключевое значение для жизни на Земле.

Практическое значение закона Харди – Вайнберга в здравоохранении. В здравоохранении – позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных заболеваний, поскольку каждая популяция обладает собственным аллелофондом и, соответственно, разными частотами неблагоприятных аллелей. Зная частоты рождения детей с наследственными заболеваниями, можно рассчитать структуру аллелофонда. В то же время, зная частоты неблагоприятных аллелей, можно предсказать риск рождения больного ребенка. Пример 1. Известно, что альбинизм – это аутосомно-рецессивное заболевание. Установлено, что в большинстве европейских популяций частота рождения детей-альбиносов составляет 1 на 20 тысяч новорожденных. Следовательно, q ² _aa = 1/20000 = 0,00005; q_a = 0,00005^–1/2 = 0,007; p_A = 1 – 0,007 = 0,993 ≈ 1Поскольку для редких заболеваний р_А ≈ 1, то частоту гетерозиготных носителей можно рассчитать по формуле 2· q. В данной популяции частота гетерозиготных носителей аллеля альбинизма составляет 2 q _Аа = 2  0,007 = 0,014, или примерно каждый семидесятый член популяции. Пример 2. Пусть в одной из популяций у 1% населения выявлен рецессивный аллель, который не встречается в гомозиготном состоянии (можно предположить, что в гомозиготном состоянии этот аллель летален). Тогда 2 q _Аа = 0,01, следовательно, q_a = 0,01:2 = 0,005. Зная частоту рецессивного аллеля, можно установить частоту гибели зародышей–гомозигот: q ² _aa = 0,005² = 0,000025 (25 на миллион, или 1 на 40 тысяч).

представители Национального института исследований человеческого генома США сообщили об этом в апреле 2003 года. Ученые — люди тщеславные, им очень хотелось завершить проект к 50-летию публикации статьи Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика о структуре молекулы ДНК (именно там она впервые была изображена в виде двойной спирали), которая появилась в Nature в апреле 1953 года и с которой началась эпоха молекулярной генетики. Донорами ДНК в проекте «Геном человека» стали десятки людей — чьи конкретно хромосомы пошли в дело, хранится в тайне (по слухам, это был геном одного мужчины). Проблема донорства является одной из важнейших в современной трансплантологии. Для подбора наиболее иммунологически совместимого донора каждому реципиенту необходимо достаточное количество доноров, отвечающих соответствующим требованиям по качеству органов, используемых для пересадки.

Синдром Тернера — заболевание, поражающее девочек, характеризуется частичным или полным отсутствием одной или двух Х-хромосом. Заболевание встречается у одной из 3000 девочек. Девочки с таким заболеванием обычно очень маленького роста и у них не функционируют яичники.
Синдром Х-трисомии — заболевание, при котором девочка рождается с тремя Х-хромосомами. Встречается данное заболевание в среднем у одной из 1000 девочек. Характеризуется синдром Х-трисомии незначительной задержкой умственного развития и в некоторых случая бесплодием. Синдром Клайнфелтера — заболевание, при котором у мальчика имеется одна лишняя хромосома. Заболевание встречается у одного мальчика из 700. Больные синдромом Клайнфелтера, как правило, имеют высокий рост, каких-то заметных внешних аномалий развития нет (после полового созревания затруднен рост волос на лице и несколько увеличены молочные железы). Интеллект у больных обычно нормальный, но часто встречаются нарушения речи. Мужчины, страдающие синдромом Клайнфелтера, обычно бесплодны.

Синдромы, обусловленные хромосомными аберрациями, исключительно разнообразны, но каждый из них встречается сравнительно редко (1 случай на десятки тысяч новорожденных). Наиболее изучен синдром «кошачьего крика», связанный с делециями в коротком плече 5-й хромосомы. Основное проявление – необычный плач детей из-за патологии гортани и голосовых связок. Сопутствующие признаки: лунообразное лицо, микроцефалия, синдактилия, врожденные пороки сердца и др. Частота – 1 на 50 тыс. новорожденных. Обычно больные дети умирают в раннем возрасте.
Геномные болезни менее разнообразны, но встречаются чаще.
Из геномных болезней наиболее детально изучен синдром Дауна (болезнь Дауна, БД), в основе которого лежит трисомия по 21-й хромосоме. Больные дети с синдромом Дауна рождаются с достаточно высокой частотой – 1:750. В 80% случаях непосредственной причиной является нерасхождение хромосом в I делении мейоза. Главным морфологическим признаком болезни Дауна можно считать монголоидный тип лица, однако более важно отметить умственную отсталость, проявляющуюся в широком диапазоне от полной идиотии до сравнительно легких степеней дебильности. При синдроме Дауна описаны пороки сердца и крупных сосудов, органов пищеварительного тракта, снижение продолжительности жизни в 5…10 раз, черты преждевременного старения, отклонения в дерматоглифике, высокая частота злокачественных опухолей (особенно лейкозов), иммунодефицитные состояния, многочисленные врожденные уродства, наруше­ния репарации первичных молекулярных повреждений ДНК.
Кроме синдрома Дауна, существует и множество других генетических заболеваний, связанных с изменением числа хромосом: синдромы Патау, Эдвардса, Тёрнера, Кляйнфельтера и др. Причины возникновения таких заболеваний до сих пор не выявлены. Однако имеются достоверные данные, указывающие на повышенный риск рождения больного ребенка у матерей в возрасте свыше 30…35 лет.

Поиск по сайту: