Методи генетики

Генеалогічний метод

Генеалогічний метод полягає в аналізі родоводів і дозволяє визначити тип успадкування (домінантний

рецесивний, аутосомним або зчеплений з підлогою) ознаки, а також його моногенних або полігенно. На основі отриманих відомостей прогнозують ймовірність прояву вивчається ознаки серед нащадків, що має велике значення для попередження спадкових захворювань.

При аутосомно спадкуванні ознака характеризується однаковою ймовірністю прояву в осіб обох статей. Розрізняють аутосомно-домінантне і аутосомно-рецесивне спадкування.

При домінантному успадкування аутосомно-домінантний алель реалізується в ознака як у гомозиготному, так і в гетерозиготному стані. При наявності хоча б в одного батька домінантного ознаки останній з різною вірогідністю виявляється у всіх наступних поколіннях. Однак для домінантних мутацій характерна низька пенетрантность. У ряді випадків це створює певні труднощі для визначення типу успадкування.

При аутосомно-рецесивних спадкуванні рецесивний алель реалізується в ознака в гомозиготному стані. Рецесивні захворювання у дітей зустрічаються частіше при шлюби між фенотипно нормальними гетерозиготних батьками. У гетерозиготних батьків (Аа х Аа) ймовірність народження хворих дітей (аа) складе 25%, такий же відсоток (25%) буду здорові (АА), решта 50% (Аа) будуть також здорові, але виявляться гетерозиготних носіями рецесивним алелі. У родоводу при аутосомно-рецесивним успадкування захворювання може проявлятися через одне або декілька поколінь.

Цікаво зазначити, що частота появи рецесивним потомства значно підвищується при близькоспоріднених шлюби, тому що концентрація гетерозиготною носійства у родичів значно вища, ніж в загальній масі населення.

Зчеплене з підлогою, успадкування характеризується, як правило, нерівній частотою зустрічальності ознаки у індивідів різної статі і залежить від локалізації відповідного гена в Х-або Y-хромосомі. У X-та Y-хромосоми людини є гомологічні ділянки, які містять парні гени. Гени, локалізовані в гомологічних ділянках, успадковуються так само, як і будь-які інші гени, розташовані в аутосомах. Мабуть, негомологічние гени є і в Y-хромосомі. Вони передаються від батька до сина і виявляються тільки у чоловіків (голандріческій тип успадкування).

У людини в Y-хромосомі знаходиться ген, що обумовлює диференціацію статі. У Х-хромосомі є два негомологічних ділянки, які містять близько 150 генів, яким немає алельних в Y-хромосомі. Тому вірогідність прояву рецесивним алелі у хлопчиків вища, ніж у дівчаток. За генами, локалізованим в статевих хромосомах, жінка може бути гомозиготною або гетерозиготною. Чоловік, який має тільки одну Х-хромосому, буде гемізіготним по генів, яким немає алелей в Y-хромосомі.

Спадкування, зчеплене з Х-хромосомою, може бути домінантним і рецесивних (частіше рецесивним). Розглянемо Х - зчеплене рецеcсівное успадкування на прикладі xеловека такого захворювання, як гемофілія (порушення згортання крові). Відомий всьому типу приклад: носій гемофілії королева Вікторія була гетерозиготною і передала ген синові Леопольду і двом дочкам. Ця хвороба проникла в ряд королівських будинків Європи і потрапила до Росії.

Популяційний метод

Методи генетики популяцій широко застосовують у дослідженнях людини. Внутрішньосімейний аналіз захворюваності невіддільний від вивчення спадкової патології як у окремих країнах, так і у відносно ізольованих групах населення. Вивчення частоти генів і генотипів в популяціях становить предмет популяційно-генетичного дослідження. Це дає інформацію про ступінь гетерозиготності і поліморфізму людських популяцій, виявляє розходження частот алелів між різними популяціями.

Вважають, що закон Харді - Вайнберга свідчить про те, що спадкування як таке не змінює частоти алелей в популяції. Цей закон цілком придатний для аналізу великих популяцій, де йде вільне схрещування. Сума частот алелей одного гена, згідно з формулою Харді - Вайнберга р + q = 1, в генофонд популяції є величиною постійною. Сума частот генотипів алелей даного гена p2 +2 pq + q2 = 1 також величина постійна. При повному домінуванні, встановивши в цiй. Популяції число рецесивних гомозигот (q2 - число гомозиготних 'особин по рецесивним гену з генотипом аа), достатньо витягти квадратний корінь з отриманої величини повідомлення і ми знайдемо частоту рецесивним алелі а. Частота домінантного алелі А складе р = 1 - q. Обчисливши таким чином частоти алелей а і А, можна визначити частоти відповідних генотипів в популяції (р2 = АА; 2рq = Аа). Наприклад, за даними ряду вчених, частота альбінізму (успадковується як аутосомним рецесивний ознака) становить 1:20 000 (q2). Отже, частота алелі a в генофонд буде q2 = l/20000 =/l4l і тоді частота алелі А буде

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

В цьому випадку частота гетерозиготних носіїв гена альбінізму (2pq) складе 2 (140/141) x (1/141) = 1/70, або 1,4%

Статистичний аналіз розповсюдження окремих спадкових ознак (генів) у популяціях людей у різних країнах дозволяє визначити адаптивну цінність конкретних генотипів. Одного разу виникнувши, мутації можуть передаватися потомству на Протягом багатьох поколінь. Це призводить до поліморфізму (генетичної неоднорідності) людських популяцій. Серед населення Землі практично неможливо (за винятком однояйцевих близнюків) знайти генетично однакових людей. У гетерозиготному стані в популяціях перебуває значна кількість рецесивних алелей (генетичний вантаж), що обумовлюють розвиток різних спадкових захворювань. Частота їх виникнення залежить від концентрації рецесивним гена в популяції і значно підвищується при укладанні близькоспоріднених шлюбів.

Блізнецовий метод

Цей метод використовують у генетиці людини для з'ясування ступеня спадкової обумовленості досліджуваних ознак. Близнюки можуть бути однояйцевими (утворюються на ранніх стадіях дроблення зиготи, коли з двох або рідше з більшої кількості бластомерів розвиваються повноцінні організми). Однояйцеві близнюки генетично ідентичні. Коли дозрівають і потім запліднюються різними сперматозоїдами два або рідше більшу кількість яйцеклітин, розвиваються разнояйцевие близнюки. Разнояйцевие близнюки подібні між собою не більш ніж брати і сестри, породжені в різний час. Частота появи близнюків у людей складає близько 1% (1/3 однояйцевих, 2/3 різнояйцевих); переважна більшість близнюків є двійнями.

Так як спадковий матеріал однояйцевих близнюків однаковий, то розходження, які виникають у них, залежать від впливу середовища на експресію генів. Порівняння частоти подібності за низкою ознак пар одно-і різнояйцевих близнюків дозволяє оцінити значення спадкових і средовых факторів у розвитку фенотипу людини.

Цитогенетичний метод

Цитогенетичний метод використовують для вивчення нормального каріотипу людини, а також при мутаціями.

Крім того, цей метод застосовують при дослідженні мутагенного дії різних хімічних речовин, пестицидів, інсектицидів, лікарських препаратів та ін

В період поділу клітин на стадії метафази хромосоми мають більш чітку структуру і доступні для вивчення. Диплоїдний набір людини складається з 46 хромосом:

22 пар аутосом і однієї пари статевих хромосом (XX - у жінок, XY - у чоловіків). Зазвичай досліджують лейкоцити периферичної крові людини, які поміщають в спеціальну живильне середовище, де вони діляться. Потім готують препарати та аналізують число і будова хромосом. Розробка спеціальних методів забарвлення значно спростила розпізнавання всіх хромосом людини, а в сукупності з генеалогічних методом і методами клітинної та генної інженерії дала можливість співвідносити гени з конкретними ділянками хромосом. Комплексне застосування цих методів лежить в основі складання карт хромосом людини.

Цитологічний контроль необхідний для діагностики хромо-сумніву хвороб, пов'язаних з ансуплоідіей і хромосомними мутаціями. Найчастіше зустрічаються хвороба Дауна (трисомія по 21-й хромосомі), синдром Клайнфелтера (47 XXY), синдром Шершевского - Тернера (45 ХО) та ін Втрата ділянки однієї з гомологічних хромосом 21-ї пари призводить до захворювання крові - хронічного мієлолейкоз.

При цитологічних дослідженнях інтерфазних ядер з-автоматично клітин можна виявити так зване тільце Баррі, або статевий хроматин. Виявилося, що статевої хроматин в нормі є у жінок і відсутній у чоловіків. Він представляє собою результат гетерохроматізаціі однієї з двох Х-хромосом у жінок. Знаючи цю особливість, можна ідентифікувати статеву приналежність і виявляти аномальне кількість Х-хромосом.

Виявлення багатьох спадщині-них захворювань можливо ще до народження дитини. Метод пренатальної діагностики полягає в отриманні навколоплідної рідини, де знаходяться клітини плоду, і в подальшому біохімічному і цитологічному визначенні можливих спадкових аномалій. Це дозволяє поставити діагноз на ранніх термінах вагітності і прийняти рішення про се продовження або переривання.

Біохімічний метод

Спадкові захворювання, які обумовлені генними мутаціями, що змінюють структуру або швидкість синтезу білків, зазвичай супроводжуються порушенням вуглеводного, білкового, ліпідного та інших типів обміну речовин. Спадкові дефекти обміну можна діагностувати за допомогою визначення структури зміненого білка або його кількості, виявлення дефектних ферментів або виявлення проміжних продуктів обміну речовин під позаклітинних рідинах організму (крові, сечі, поті і т.д.). Наприклад, аналіз амінокислотних послідовно-вательностей мутаційної змінених білкових ланцюгів гемоглобіну дозволив виявити кілька спадкових дефектів, що лежать в основі ряду захворювань, - гемоглобінозов. Так, при сер - повідно-клітинної анемії у людини аномальний гемоглобін внаслідок мутації відрізняється від нормального заміною тільки однієї амінокислоти (глутамінової кислоти на валін).

В практиці охорони здоров'я крім виявлення гомозиготних носіїв мутантних генів існують методи виявлення гетерозиготних носіїв деяких рецесивних генів, що осо-бенно важливо при медико-генетичному консультуванні. Так, у фенотипно нормальних гетерозигот по фенілкетонурії (рецесивний мутантний ген; у гомозигот порушується обмін амінокислоти фенілаланіну, що призводить до розумової відсталості) після прийому фенілаланіну виявляється підвищений його вміст у крові. При гемофілії гетерозиготною носійство мутантного гена може бути встановлено за допомогою визначення активності ферменту, зміненого в результаті мутації.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ecosoft.iatp.org.ua/