Генетика человека
Скачать 0.85 Mb.
|
| Тема № 2. Наследственные заболевания человека. § 9. Генные заболевания. Генными называются заболевания, связанные с изменением участков хромосом – генов. Причины заболеваний – генные мутации. Теоретические расчёты показывают, что у человека вся генетическая программа состоит из 3,5 тыс. пар генов. Для реализации свойств и функций организма. Ошибки в генах могут возникать в процессе транскрипции и репликации ДНК. При этом мутация, чтобы быть переданной следующему организму, должна возникнуть в половых клетках. Как обнаружить генные заболевания? Для установления наследственной природы генных заболеваний используется генеалогический метод. Один из первых этапов изучения генетики наследственных заболеваний – выявление больного и составление его родословной. Учёного-генетика интересует, имел ли кто-либо из родственников больного данное заболевание или оно появилось впервые? Такая постановка вопроса не праздное любопытство. Учёному необходимо выяснить, что проявилось у больного – новая мутация или старый ген. В зависимости от того или другого прогнозируется риск заболевания потомства не только у поражённого члена семьи, но и у его родственников. Если установлена мутация, то генетик пытается выяснить факторы, обусловившие её возникновение. Однако что же проявляется чаще при наследственном заболевании – новая мутация или старый ген? Академик Бочков А.П. писал по этому поводу: «Чем ниже уровень здравоохранения, тем большая доля из числа наследственных больных будет определяться новыми мутациями». Генетический материал человека за время его существования в природе накопил и продолжает накапливать мутации, которые по значению для организма могут быть полезными, безразличными, вредными, летальными. Известно, что человек имеет около 15 летальных генов, которые приводят к смерти в случае их гомозиготности. Установлено, что однажды появившийся летальный ген уже не исчезает из популяции людей. Возникает вопрос, а всегда ли этот ген нежелателен? Такая болезнь, как серповидно-клеточная анемия широко распространена в странах Средней Азии и Африки, где высока частота заболевания малярией. Гомозиготы по доминантному летальному гену серповидно-клеточной анемии погибают в раннем детстве из-за недостатка кислорода, т.к. их эритроциты имеют изменённую форму. Гетерозиготы же по данному гену более устойчивы к малярии, чем гомозиготы по нелетальному гену. Обладатели летального гена серповидно-клеточной анемии, благодаря именно этому гену, защищены от заболевания малярией. Здесь природа оказалась мудра: летальные гены не только не вызывают заболевания, но и могут защищать организм. Генетические ошибки человека играют в его жизни двойную роль – и отрицательную, и положительную. Аутосомно-доминантное наследование наблюдается в том случае, когда болезнь передаётся от одного из родителей к детям на протяжение ряда поколений. Одним из первых наследственных заболеваний человека, описанным в литературе, была брахидактилия (короткопалость). Эту болезнь можно было обнаружить по состоянию фаланг пальцев. Отклонение от нормы в данном случае не угрожает жизни человека. Но существует ряд аутосомно-доминантных признаков, характеризующихся болезненным проявлением или летальным исходом. Очень опасной является хорея Гартингтона. Для многих известных доминантных генов характерна различная степень их выраженности. Это явление открыто генетиком Тимофеевым-Ресовским Н.В. и получило название экспрессивности (степени выраженности гена в фенотипе). С именем Тимофеева-Ресовского связано и другое открытие – явление пенетрантности – частоты проявления гена в фенотипе. С этих позиций вероятность наследственного заболевания определяется степенью выраженности и частотой проявления генов, вызывающих заболевание. Например, при 100% пенетрантности эффект гена проявляется у всех особей, его имеющих; при 50% - только у половины особей. Таким образом, не каждый носитель аутосомно-доминантного гена должен заболеть. Волковым М.В. и Меерсоном Е.М. в 1973 году описано наследование тяжёлого заболевания (несовершенный остеогенез) в одной семье. Болезнь проявилась у ребёнка. Его родители не были поражены этим заболеванием. Однако после длительного рентгеновского обследования родственников стало ясно, что летальный ген, обусловивший болезнь, передаётся от отца, у которого, в отличие от сына, это тяжёлое заболевание не проявилось. Такое поколение, обладающее нереализованным летальным геном, называется проскакивающим. Аутосомно-рецессивные заболевания. Иногда у здоровых родителей некоторые дети оказываются больными. Это связано с тем, что оба родителя являются носителями аномального аутосомно-рецессивного гена. По внешнему виду нельзя отличить гетерозиготу по аутосомно-рецессивному гену от нормальной особи. Однако на биохимическом уровне летальный ген, будучи в гетерозиготном состоянии проявляет своё действие. Если у гомозигот (аа) этот ген обуславливает полное отсутствие активности какого-либо фермента и у них диагностируется наследственное заболевание, то у гетерозигот (Аа) активность этого фермента не достигает 100%, но и наследственное заболевание у них не диагностируется. При тщательном клиническом обследовании у гетерозигот всё же модно обнаружить небольшие отклонения от нормы. Среди аутосомно-рецессивных заболеваний самым распространённым является фенилкетонурия, которая впервые была описана в 1934 г. Феллингом. Это болезнь характеризуется тяжёлыми поражениями нервной системы и выражается в умственной отсталости. По данным разных авторов, в мире до 3% населения является умственно неполноценными. Особенность фенилкетонурии в том, что она проявляется на первом году жизни ребёнка и медленно прогрессирует. Без рано начатого лечения это заболевание делает ребёнка инвалидом, т.к. вызывает отравление клеток мозга. Раннее выявление фенилкетонурии возможно методом массового обследования новорождённых. В нашей стране такое обследование проводилось впервые в 1975 г. в Москве и Ленинграде. Для фенилкетонурии характерно, что аминокислота фенилаланин, поступающая в организм с молоком матери или детским питанием, не превращается в тирозин из-за недостаточной активности фермента. Вскармливанием детей на специфической диете можно предотвратить интоксикацию мозга и последующую инвалидность. Очень важно, чтобы лечение было начато в первые 2 месяца жизни ребёнка. Только в этом случае оно будет эффективным. С чем это связано? Армстронг М.Д. и другие учёные-генетики показали, что у больных детей количество фенилаланина в крови изменяется с возрастом: у детей до 3 лет его в 2 раза больше, чем у детей более старшего возраста. Другими словами, наибольшая интоксикация головного мозга наблюдается в младшем возрасте и именно в этом возрасте ребёнок наиболее остро нуждается в лечении. «Лечение» фенилкетонурии начали проводить в 1957 г. К настоящему времени из этих леченых детей выросли уже женихи и невесты. Однако слово «лечение» взято в кавычки не случайно, т.к. дефект гена не исчез, но больному создана такая пищевая среда, что гену нет возможности выйти на фенотип. Рассмотрим случай: жених здоров, у него нет слабоумия, но гены фенилкетонурии гомозиготны (аа). Если у его невесты нет ни одного гена, обуславливающего фенилкетонурию, то все их дети будут гетерозиготны (Аа), т.е. здоровы. Если же невестой будет девушка, гетерозиготная по этому гену, то в 50% случаев можно ожидать появления больного ребёнка. Теперь рассмотрим случай, когда «вылеченная» девушка собирается вы1ти замуж и стать матерью. Аминокислота фенилаланин уже не может повлиять на её мозговые клетки, но будет избирательно действовать на мозговые клетки ребёнка, которого она вынашивает. В 1969 г. были описаны беременности женщин, больных фенилкетонурией: 26 беременностей закончились выкидышами, 10 – рождением живых детей. Уровень фенилаланина в крови детей был выше, чем у матери. Дети имели следующие пороки развития: микроцефалию, пороки сердца, умственную отсталость. Фенилаланин должен быть в повышенных концентрациях и у женщин – гетерозигот. В результате наблюдений было выяснено, что только у 6 из 46 женщин беременность и роды протекали нормально. Таким образом, гетерозиготное носительство, не говоря уже о гомозиготном состоянии – чрезвычайно неблагоприятное явление для беременности и родов. Заболевания, связанные с аномалиями половых хромосом. К настоящему времени известно более 200 генов, локализованных в Х-хромосоме. У женщин аномальный ген может находиться в одной или двух Х-хромосомах, у мужчин – только в одной Х-хромосоме. В Х-хромосоме находится ген, вызывающий мышечную дистрофию Дюшена. Болезнь поражает мальчиков в возрасте от 2 до 6 лет, начинаясь с атрофии мышц грудной клетки и поясничной области, позже охватывающей мускулатуру конечностей. Болезнь имеет рецессивный тип наследования. Позднее был обнаружен белок, названный дистрофином, на долю которого приходится 0,002% общего количества белка в нормальных скелетных мышцах. Отсутствие дистрофина у больных учёные связывают с дефектом гена. В результате нарушается кальциевый обмен, активируются ферменты, растворяющие мышцы и подвергающие их фиброзу (затвердеванию). Аутосомно-доминантные болезни. Глаукома. Слепота, вызываемая повышенным давлением жидкости в глазу и дегенерацией нервных клеток. Хорея Гартингтона. Непроизвольные движения лица и конечностей, позже наступают нарушения психики. Симптомы начинают проявляться с 30-40 лет. Брахидактилия - короткопалость. Ахондроплазия - карликовость. Аутосомно-рецессивные заболевания. Серповидно-клеточная анемия. Развитие хронической анемии и гипоксии с расстройствами кровообращения и тромбозами. Галактоземия. Вызывается отсутствием фермента, расщепляющего галактозу. Сопровождается развитием катаракты и нарушением психики. Гидроцефалия. Избыточное накопление жидкости в желудочках мозга, вызывающее физические и психические нарушения. Болезнь Тея – Сакса. Прогрессивно развивающиеся паралитические явления, нарушения психики, слепота. Смерть в первые 43 года жизни. В 30-50% случаев болезнь проявляется в браках двоюродных братьев и сестёр Фенилкетонурия. Нарушения в тонусе мышц, уменьшение пигментации кожи, волос, радужной оболочки глаз, умственная отсталость. Муковисцидоз. Слизь, вырабатываемая эпителиальными клетками, очень густая. Густая слизь препятствует доступу воздуха в лёгкие, закупоривает протоки печени и поджелудочной железы. Болезни, связанные с половыми хромосомами. Гемофилия. Несвёртываемость крови. Рецессивный ген находится в Х-хромосоме. Тестикулярная феминизация (ХУ) Нарушения в развитии, вызванные мутацией гена. Имеются признаки женщин в фенотипе. Нет матки, дегенеративные семенники. Гипертрихоз. Рост длинныхволос на ушной раковине. (Сцеплено с У-хромосомой). Синдактилия – перепонки между пальцами. Летальные и сублетальнын гены. Ихтиоз. Вызывается действием рецессивного гена. Проявляется тяжёлым поражением кожи, при котором верхние пласты эпидермиса имеют вид роговых чешуй с кровоточащими трещинами. Идиотия Тея-Сакса. В клетках мозга откладываются жироподобные вещества, что приводит необратимым нарушениям. Смерть в детском возрасте. Анэнцефалия. Рецессивное заболевание. Отсутствие больших полушарий мозга у плода. Часто является причиной выкидышей. Брахидактилия. Доминантное заболевание. У гетерозигот укороченные пальцы, но в гомозиготном состоянии вызывает гибель плода на ранних этапах эмбрионального развития. § 10. Хромосомные заболевания. Причина хромосомных заболеваний – изменение структуры хромосом. Они могут происходить внутри одной хромосомы или между разными хромосомами. Среди внутрихромосомных перстроек выделяют:
Межхромосомные перестройки – транслокации – характеризуются перемещением участка хромосомы на другую (негомологичную) хромосому. Робертсоновские транслокации образуются при слиянии двух центромер акроцентрических хромосом. В результате возникает одна мета- или субметацентрическая хромосома и число хромосом в клетке уменьшается на одну. Хромосомные мутации резко снижают жизнеспособность организма, часто оказываются несовместимыми с жизнью. Степень снижения жизнеспособности при этом зависит от количества недостающего или избыточного наследственного материала. Хромосомные изменения могут возникать на разных этапах развития организма. Если они имеются уже в гаметах родителей, то аналогичная аномалия будет наблюдаться во всех клетках развивающегося организма. В таком случае организм называется полным мутантом. Хромосомные аномалии возникают и в процессе эмбрионального развития, при дроблении зародыша. В этом случае образуются две клеточные линии: клетки нормальные и клетки с нарушением генетического материала. Такие организмы называют мозаичными. В результате делеции короткого плеча 5 хромосомы наблюдается характерный синдром «крик кошки». У таких детей нарушено строение гортани, в результате этого они в раннем детстве имеют особый «мяукающий» тембр голоса. К тяжёлым последствиям приводит делеция 21 хромосомы. Такие люди болеют белокровием. Хромосомные болезни, как правило, являются результатом мутации, возникшей в половой клетке одного из родителей. Чаще всего это приводит к тяжёлым нарушениям строения и функций жизненно важных органов. Дети с такими отклонениями бывают нежизнеспособными, либо жизнеспособность их понижена. При сохранении жизнеспособности они чаще всего не производят на свет потомства вследствие недоразвития органов репродуктивной системы. Это препятствует накоплению хромосомных аномалий в популяциях человека. § 11. Геномные заболевания. Геномные заболевания являются результатом аберраций, т.е. нарушений номального расхождения хромосом к полюсам клетки в анафазу мейоза. В таких случаях образуются аномальные по числу хромосом гаметы. При их оплодотворении возникают гетероплоидные зиготы. Среди геномных мутаций выделяют полиплоидию и анеуплоидию. Полиплоидия – это кратное гаплоидному изменение числа хромосом в генотипе. У человека полиплидия встречается редко. Около 2% нарушений хромосом приходится на триплоидию. Однако большинство триплоидных эмбрионов погибает в начале второго месяца внутриутробного развития и только 1% доживает до 6-7 месяцев эмбриогенеза. Анеуплоидия – изменение числа хромосом некратное гаплоидному набору. У человека известен ряд заболеваний, причиной которых является изменение числа хромосом. Изменения могут затрагивать как аутосомы, так и половые хромосомы. Синдром Дауна (трисомия по 21 хромосоме). Частота 1:500. Непропорционально маленькая голова, узкие глазные щели, плоское лицо, резко выраженные признаки умственной отсталости. У 40% больных различные пороки сердца. Установлено, что у 1000 женщин-рожениц в возрасте 15-19 лет частота появления детей с синдромом Дауна крайне мала. У женщин в возрасте 35-39 лет частота рождения больных детей увеличивается (11 на 1000). После 40 лет эта цифра достигает 104. Среди детей, матери которых старше 45 лет, каждый 4 ребёнок с синдромом Дауна. При этом вероятность появления на свет таких детей не зависит от того, будет ли это первый ребёнок в семье или последующий. Это связано с тем, что первичные клетки, дающие в процессе гаметогенеза еачало гаметам, «стареют» и повреждаются. В результате этого мейоз может происходить с ошибками. Например, с нерасхождением хромосом. Также с возрастом в организме происходит изменение рН среды, эндокринные отклонения. Применение некоторых лекарств тоже может стать причиной рождения детей с синдромом Дауна. У женщин формируется одна яйцеклетка в месяц, а это значит, что при оплодотворении совершенно отсутствует возможность выбора. У мужчин с возрастом количество половых клеток с неправильным набором хромосом каждые 15-18 лет увеличивается в 100 раз. Это, казалось бы, должно ещё чаще приводить к рождению больных детей. Однако природа распорядилась по-иному. Она позволила мужчине производить не одну половую клетку в месяц, а много млн., что создаёт возможность выбора. Поэтому «вина» мужчин в появлении детей с синдромом Дауна гораздо меньше. В целом рождение таких детей примерно в 80% случаев обусловлено нерасхождением половых хромосом при формировании яйцеклеток и в 20% - при формировании сперматозоидов. Синдром Эдварса (трисомия по 18 хромосоме). Узкий лоб и широкий выступающий затылок. Низко расположенные деформированные уши. Недоразвитие нижней челюсти. Множественные пороки внутренних органов. Умственная отсталость. 90% больных умирают в возрасте до 6 месяцев. Синдром Патау (трисомия по 13 хромосоме). Расщепление мягкого и твёрдого нёба, незаращение губы, недоразвитие глаз, неправильно сформированные уши, деформация кистей и стоп. Глухота, аномалии сердца, умственная отсталость. Продолжительность жизни – меньше года. |
Похожие:
 | Пояснительная записка Одним из приоритетных направлений современной... В основу программы элективного курса положены принципы расширения и систематизации знаний, развития интереса у учащихся к самостоятельному... |  | Биологическая и социальная природа человека учебно-методический комплекс Биология; магистерские программы: «Физиология человека и животных», «Экология человека», «Экологическая генетика», «Биотехнология»,... |
| Реферат по биологии «Генетика и проблемы человека» Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания.... | | Реферат по биологии «Генетика и проблемы человека» Генетика представляет собой одну из основных, наиболее увлекательных и вместе с тем сложных дисциплин современного естествознания.... |
| Тюменский государственный университет Биология; магистерская программа: «Физиология человека и животных», «Зоология позвоночных», «Биотехнология», «Экологическая генетика»,... | | Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями фг Биология; магистерские программы: «Биотехнология», «Зоология позвоночных», «Физиология человека и животных», «Экологическая генетика»,... |
| Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной... Биология; Профиль «Физиология человека и животных», «Экология человека», «Экологическая генетика», «Биотехнология», «Зоология позвоночных»;... | | Экологическая физиология учебно-методический комплекс Биология; магистерские программы: «Биотехнология», «Зоология позвоночных», «Физиология человека и животных», «Экологическая генетика»,... |
| Конспект урока по теме "Генетика человека и ее значение для медицины... Планируемые результаты: учащиеся должны уметь охарактеризовать суть основных методов | | Примерная программа дисциплины оп. 05. Генетика человека с основами... |
| Тема урока: Генетика и проблемы здоровья человека Запишите, что среди множественных уродств встречаются … (Симметричные и асимметричные) | | Зачет по теме «Генетика человека» Основной причиной болезни Дауна (трисомия по 21-й паре хромосом) является нарушение процесса |
| Пояснительная записка к элективному курсу в 10 классе «Генетика человека» Сивоглазов В. И., Пасечник В. В. «Биология. 10-11 классы. Профильное обучение. Программы элективных курсов» М., Дрофа, 2006г | | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Тип урока: Повторительно-обобщающий урок по теме “Генетика и здоровье человека ”. 10 класс |
| Учебно-методический комплекс Дисциплины «Экологическая и популяционная генетика» Инге Вечтомов С. Г. Генетика с основами селекции: Учеб пособие для биол спец ун-тов / С. Г. Инге-Вечтомов.— М. Высш шк., 1989.— 591с... | | Областное государственное образовательное бюджетное учреждение среднего... Большешапова В. А. – преподаватель дисциплины «Генетика человека с основами медицинской генетики» |
