Leksjon om å lære nytt materialeom temaet «Metoder for å studere menneskelig genetikk. Arvelige menneskelige sykdommer"(ved hjelp av presentasjon)
Biologilærer Elena Fedorovna Kolbasina
Kommunal utdanningsinstitusjon Videregående skole nr. 3, Yuzhnouralsk
Mål : Vurder funksjonene ved å studere menneskelig genetikk, utvikle kunnskap om de grunnleggende metodene for å studere det; bli kjent med metodikken for å utarbeide og analysere stamtavler
Utvid og utdyp kunnskapen din om genetikk ved å bruke informasjon som ikke er i læreboken og som er nødvendig i livet.
Bestem typer arv, løs problemer på genetikkens lover
Søk uavhengig etter ny informasjon ved hjelp av Internett-ressurser og tilleggslitteratur.
Analysere informasjon, oppsummere og sammenligne ulike kilder, integrere kunnskap
Utstyr : presentasjon «Metoder for å studere menneskelig genetikk. Arvelige menneskelige sykdommer."
I løpet av timene:
JEG. Lære nytt materiale ved hjelp av en elektronisk presentasjon (lærerforklaring lysbilde 1-11)
Mennesker har mer enn 2000 arvelige sykdommer. Mendels lover gjelder for mennesker. Men når man studerer menneskelig genetikk, oppstår visse vanskeligheter på grunn av:
Umuligheten av å bruke eksperimentell kryssing;
Sjeldne generasjonsskifte;
Få avkom;
Sen pubertet.
Stort antall kromosomer
Svak studie av kromosomer
Derfor brukes en rekke metoder for å studere menneskelig genetikk:
1. Cytogenetisk metode basert på makroskopisk undersøkelse av karyotypen. OMn kommer ned til studiet av strukturen og antall kromosomer; påvisning av kromosomavvik; kompilere genetiske kart over kromosomer.
Ved hjelp av den cytogenetiske metoden er en gruppe sykdommer assosiert med enten endringer i antall kromosomer eller endringer i deres struktur blitt identifisert. Slike sykdommer kalles kromosomalt . Oftest er kromosomsykdommer et resultat av mutasjoner som oppstår i kjønnscellene til en av foreldrene under meiose.
Kromosomsykdommer inkluderer én type leukemi, Downs syndrom og andre.
Leukemi (leukemi) er en form for blodkreft der det er en rask økning i antall umodne hvite blodceller (leukocytter). De formerer seg raskt og tilfeldig, og danner bare inkompetente celler, noe som fører til en svekkelse av kroppens beskyttende egenskaper. Årsaken til leukemi er tap av en del (delesjon) av det 21. kromosomet.
Downs syndrom er en av de vanligste kromosomsykdommer. Det utvikler seg som et resultat av trisomi på kromosom 21 (karyotype - 47). Hyppigheten av dette syndromet blant nyfødte er 1:700-800, like ofte observert hos begge kjønn. Sykdommen er lett diagnostisert, da den har en rekke karakteristiske tegn: et avrundet hode med flatt bakhode, en skrånende og smal panne, smale palpebrale sprekker med en skrå spalte, en typisk fold på øvre øyelokk (epicanthus), en flat og bred neserygg, en konstant åpen munn. Alle pasienter med dette syndromet er preget av mental retardasjon, og i omtrent 50 % av tilfellene ulike hjertefeil.Det er pålitelig fastslått at barn med Downs syndrom oftere blir født av eldre foreldre. Hvis mors alder er 35-46 år, øker sannsynligheten for å få et sykt barn til 4,1%.
2. Tvillingmetodenlar oss bestemme rollen til genotypen og miljøet i manifestasjonen av egenskaper.
Det er mono- og dizygotiske tvillinger. Eneggede tvillinger utvikles fra ett befruktet egg. Eneggede tvillinger har nøyaktig samme genotype, men kan variere i fenotype på grunn av påvirkning av miljøfaktorer. Tveeggede (broderlige) tvillinger utvikles etter befruktning med sædceller fra flere samtidig modne egg. Slike tvillinger har ulike genotyper, og deres fenotypiske forskjeller bestemmes av både genotype og miljøfaktorer.
Eneggede tvillinger har en høy grad av likhet i egenskaper, som hovedsakelig bestemmes av genotype. For eksempel er de alltid av samme kjønn, de har samme blodgrupper i henhold til forskjellige systemer (ABO, Rh, etc.), samme øyenfarge, samme type dermatoglyfiske mønstre på fingrene og håndflatene osv. Forskjellene i slike tvillinger er forklart av påvirkningen av det ytre miljøet på dem, under hvilke forstår ikke bare fysiske faktorer, men også sosiale forhold.
3. Biokjemiske metoder.De siste årene har det vist seg at mange arvelige patologiske tilstander hos mennesker er assosiert med metabolske forstyrrelser. Anomalier av karbohydrater, aminosyrer, lipider og andre typer metabolisme er kjent.
4. Genealogisk metodestudiet av menneskelig genetikk ersammenstilling og analyse av stamtavler for å etablere:
- om denne egenskapen er arvelig eller ikke;
- type arv av en egenskap eller sykdom;
- sannsynligheten for å arve en egenskap over en rekke generasjoner.
Ved hjelp av den genealogiske metoden etableres arven til en persons individuelle egenskaper: ansiktstrekk, høyde, blodtype, mental og psykologisk sminke, samt noen sykdommer i en rekke påfølgende generasjoner på fars- og morslinjer.
Avhengig av plasseringen og egenskapene til genet som bestemmer utviklingen av egenskapen som studeres, skilles flere typer arv: autosomal (når genet er lokalisert i ett av 22 par autosomer - ikke-kjønnskromosomer) og kjønnsbundet . Det er autosomal dominant og autosomal recessiv arvetype: med autosomal dominant arv opptrer egenskapen vanligvis i hver generasjon; P Med autosomal recessiv arv opptrer egenskapen ikke i hver generasjon i slektninger, den vises oftere. I tillegg skilles det mellom X-bundet og Y-bundet (holandrisk) arvetype, når genet er lokalisert på henholdsvis X- eller Y-kromosomet.
Slektsforskning som slektsvitenskap har sin egen spesielle terminologi. For å sette sammen slektstrær brukes en viss symbolikk (G. Euston, 1931) (se lysbilde 5).
Det er kjent at sønnen til den siste russiske tsaren Nicholas II, Tsarevich Alexei, led av hemofili. Siden denne sykdommen manifesterte seg i flere generasjoner av etterkommerne til dronning Victoria av England, kalles hemofili den "kongelige" sykdommen.
Tenk på et fragment av dronning Victorias genealogi (Alice av Hessen er datteren hennes). Hvor mange har sykdommen? Hvorfor dukket det opp bare hos menn? Hva er type arv av denne sykdommen?
II. Laboratoriearbeid"Genealogisk metode for å studere menneskelig genetikk"
Fra barndommen hører et barn samtaler rundt seg om noen arvelige egenskaper og tilbøyeligheter som er arvet fra en av de eldre generasjonene i familien. Er dommene til kjære rettferdige? I tillegg er det å lage en stamtavle ikke bare en interessant aktivitet. En stamtavle kan bli et verdifullt medisinsk dokument for deg og dine etterkommere hvis du trenger å søke medisinsk genetisk rådgivning. Derfor er neste del av leksjonen viet laboratoriearbeid.
(Om nødvendig fullføres arbeidet hjemme, eller den første oppgaven - å samle informasjon om manifestasjonen av alle eller deler av tegnene som er angitt i tabellen i alle direkte linjeslektninger - utføres på forhånd)
Stadier av genealogisk analyse:
1) innsamling av data om alle slektninger til emnet (historie);
2) bygge en stamtavle;
3) stamtavleanalyse (fastslå type arv) og konklusjoner.
Til å lage stamtavlerkonvensjoner gjelder. Når du bygger en stamtavle, må følgende regler overholdes:
- stamtavlen begynner å bygges med probandet;
- hver generasjon er nummerert med romertall til venstre (betegnelser P, F er akseptable 1, F 2 osv.)
- symboler som indikerer individer av samme generasjon er plassert på en horisontal linje.
Etablere type arv. Til dette formålet brukes prinsippene for genetisk analyse og ulike statistiske metoder for å behandle data fra mange stamtavler.
Autosomal dominant type arv
1) egenskapen vises i hver generasjon;
2) et barn har egenskapen fra foreldre som har egenskapen;
4) manifestasjonen av egenskapen observeres vertikalt og horisontalt;
5) sannsynligheten for arv er 100 % (hvis minst en forelder er homozygot), 75 % (hvis begge foreldrene er heterozygote) og 50 % (hvis “en forelder er heterozygot”).
Autosomal recessiv arvemåtepreget av følgende funksjoner:
2) et barn (homozygot) født av foreldre (heterozygoter) som ikke har denne egenskapen har egenskapen;
3) egenskapen besittes likt av menn og kvinner;
4) manifestasjonen av egenskapen observeres horisontalt;
5) sannsynligheten for arv er 25 % (hvis begge foreldrene er heterozygote), 50 % (hvis den ene forelderen er heterozygot og den andre er homozygot for en recessiv egenskap) og 100 % (hvis begge foreldrene er recessive homozygote).
X-bundet recessiv arvemåtepreget av følgende funksjoner:
1) egenskapen vises ikke i hver generasjon;
2) et barn født av foreldre som ikke har denne egenskapen har egenskapen;
3) egenskapen er hovedsakelig besatt av menn;
4) manifestasjonen av symptomet (sykdommen) observeres hovedsakelig horisontalt;
5) sannsynlighet for arv - 25% av alle barn, inkludert 50% av gutter;
6) friske menn overfører ikke sykdommer. Slik arves hemofili, fargeblindhet, mental retardasjon med skjørt X-kromosom, Duchenne muskeldystrofi, Lesch-Nyhan syndrom, etc. hos mennesker.
X - knyttet dominerende type arvligner på autosomal dominant, bortsett fra at en mann overfører denne egenskapen bare til døtrene sine (sønner får et Y-kromosom fra faren). Et eksempel på en slik sykdom er en spesiell form for rakitt som er resistent mot behandling med vitamin D.
Hollandsk type arvpreget av følgende funksjoner:
1) egenskapen vises i alle generasjoner;
2) bare menn har egenskapen;
3) for en far som er eier av en egenskap, har alle sønner denne egenskapen;
4) sannsynligheten for arv hos gutter er 100 %.
Dette er hvordan mennesker arver noen former for iktyose, behåring i de ytre hørselskanalene og mellomfalanger i fingrene, noen former for syndaktyli (vev mellom tærne), etc.
Arvelige menneskelige sykdommer.(Presentasjon. Lysbilde 12-24)
Hva er årsakene til disse ulykkene? Årsakene er arv. Mutasjoner akkumuleres i den menneskelige befolkningen. Det er et konsept om "genetisk belastning" av menneskelige populasjoner. Hvert år blir 5 millioner født i verden. barn med alvorlige medfødte utviklingsfeil. Arvelige anomalier kan spores over mange generasjoner og til og med århundrer.
(Lysbilder ble utarbeidet ved å studere hjemme ved hjelp av Internett-ressurser og tilleggslitteratur)
Forebygging og behandling av arvelige sykdommer.
Reduserer til medisinsk og genetisk rådgivning, til å redusere miljøforurensning, kostholdsterapi og erstatningsterapi. Kirurgiske metoder brukes ved enkelte sykdommer (leppespalte). Uønsket slektskap (ekteskap mellom kusiner). Ekteskap med slektninger er spesielt uønsket når det er en mulighet for at ektefeller er heterozygote for det samme recessive skadelige genet. Du bør vite at røyking og spesielt drikking av alkohol av mor eller far til det ufødte barnet øker sannsynligheten for å føde en baby som er rammet av alvorlige sykdommer (lysbilde 25-26).
Lekser: forberede deg til en konferanse om dette emnet.
Tenk: ifølge forskere ligger genialitetens mysterium i sjeldne arvelige sykdommer, som er unike "katalysatorer" for ekstraordinære evner. Er det mulig å være enig med forskernes mening? (Bruk tilleggslitteratur, Internett-ressurser, gi bevis for eller imot)
Brukte kilder:
- Medisinsk genetikk: Lærebok / N.P. Bochkov, A.Yu Asanov, N.A. Zhuchenko, etc.; Ed. N.P. Bochkova. – 2. utg., slettet. – M.: Publishing Center “Academy”, 2003. – 192 s.
- Arvelige syndromer og medisinsk genetisk rådgivning. S.I. Kozlova,. E. Semanova og andre. Leningrad, "Medisin" 1987
- http://home-edu.ru/pages/shpit/rodoslovnaja/zanitie-1/zanitie-1.htm
- http://bio.1september.ru/article.php?ID=200200202
- http://baby.geiha.ru/data1/11.htm
- -
Forhåndsvisning:
For å bruke forhåndsvisninger av presentasjoner, opprett en Google-konto og logg på:
Grunnleggende metoder for å studere menneskelig genetikk:
Genealogisk;
Tvilling;
Cytogenetisk metode;
Befolkningsstatistisk metode;
Den genealogiske metoden er basert på å kompilere en persons stamtavle og studere arten av arv til en egenskap. Dette er den eldste metoden. Dens essens er å etablere stamtavleforhold og bestemme dominante og recessive egenskaper og arten av deres arv. Denne metoden er spesielt effektiv når man studerer genmutasjoner.
Metoden omfatter to trinn: innsamling av informasjon om familien i så mange generasjoner som mulig og slektsanalyse. En stamtavle sammenstilles som regel basert på en eller flere egenskaper. Til dette formålet samles det inn informasjon om arven til en egenskap blant nære og fjerne slektninger.
Representanter for en generasjon er plassert på én rad i rekkefølgen etter fødselen.
Deretter begynner den andre fasen - analyse av stamtavlen for å fastslå arten av arven til egenskapen. Først og fremst er det etablert hvordan egenskapen manifesterer seg hos representanter for forskjellige kjønn, dvs. kobling av en egenskap til sex. Deretter bestemmes det om egenskapen er dominant eller recessiv, om den er knyttet til andre egenskaper osv. Med den recessive karakteren av arv, vises ikke egenskapen i alle generasjoner hos et lite antall individer. Det kan være fraværende hos foreldrene. Med dominerende arv finnes egenskapen ofte i nesten alle generasjoner.
Et karakteristisk trekk ved arven av kjønnsbundne egenskaper er deres hyppige manifestasjon hos individer av samme kjønn. Hvis dette tegnet er dominerende, er det mer vanlig hos kvinner. Hvis egenskapen er recessiv, vises den i dette tilfellet oftere hos menn.
Analyse av tallrike stamtavler og fordelingen av egenskapen i den enorme menneskelige befolkningen hjalp genetikere til å etablere arvemønsteret til mange normale menneskelige egenskaper, som krøllete hår og hårfarge, øyenfarge, fregner, øreflippens struktur osv. som slike anomalier som fargeblindhet, sigdcelleanemi, etc.
Ved bruk av stamtavlemetoden, avhengigheten av en egenskap av genetisk materiale, arvetypen (dominant, recessiv, autosomal, knyttet til kjønnskromosomer), tilstedeværelsen av genkobling, zygositet (homozygositet eller heterozygositet) til familiemedlemmer, sannsynlighet for å arve et gen i generasjoner, er typen arv etablert tegn. Med autosomal dominant arv (utseendet til en egenskap er assosiert med et dominant gen), vises egenskapen som regel i hver generasjon (horisontal arv). Med autosomal recessiv arv opptrer egenskapen sjelden, ikke i hver generasjon (vertikal arv), men i ekteskap med slektninger blir syke barn født oftere. Med kjønnsbundet arv er frekvensen av manifestasjon av en egenskap hos individer av forskjellige kjønn ikke den samme.
Den cytogenetiske metoden består av en mikroskopisk undersøkelse av kromosomenes struktur og antall hos friske og syke mennesker. Av de tre typene mutasjoner er det kun kromosomale og genomiske mutasjoner som kan påvises under et mikroskop. Den enkleste metoden er ekspressdiagnostikk - å studere antall kjønnskromosomer ved hjelp av X-kromatin. Normalt, hos kvinner, er ett X-kromosom tilstede i cellene i form av en kromatinkropp, mens en slik kropp hos menn er fraværende. Med kjønnspartrisomi har kvinner to kropper, og menn har en. For å identifisere trisomi i andre par, undersøkes karyotypen til somatiske celler og et idiogram kompileres, som sammenlignes med standarden.
Kromosomale mutasjoner innebærer endringer i antall eller struktur av kromosomer. Av disse, under et mikroskop med spesiell farging, er translokasjoner, slettinger og inversjoner tydelig synlige. Når translokasjon eller sletting skjer, øker eller reduseres kromosomene tilsvarende. Og under inversjon endres mønsteret til kromosomet (vekslende striper).
Kromosomale mutasjoner kan være markører i den cytogenetiske metoden for å studere en bestemt sykdom. I tillegg brukes denne metoden til å bestemme stråledoser som absorberes av mennesker og i annen vitenskapelig forskning.
Den populasjonsstatistiske metoden gjør det mulig å beregne hyppigheten av forekomst av normale og patologiske gener i en populasjon, for å bestemme forholdet mellom heterozygoter - bærere av unormale gener. Ved hjelp av denne metoden bestemmes den genetiske strukturen til en populasjon (frekvenser av gener og genotyper i menneskelige populasjoner); fenotype frekvenser; miljøfaktorer som endrer den genetiske strukturen til en populasjon studeres. Metoden er basert på Hardy–Weinberg-loven, ifølge hvilken frekvensen av gener og genotyper i mange populasjoner som lever under konstante forhold og i nærvær av panmixia (frie kryssinger) forblir konstant over en rekke generasjoner. Beregninger gjøres ved å bruke formlene: p + q = 1, p2 + 2pq + q2 = 1. I dette tilfellet er p frekvensen til det dominerende genet (allelen) i populasjonen, q er frekvensen til det recessive genet (allelen). ) i populasjonen er p2 frekvensen av dominante homozygoter, q2 – recessive homozygoter, 2pq – frekvensen av heterozygote organismer. Ved hjelp av denne metoden er det også mulig å bestemme frekvensen av bærere av patologiske gener.
Cytogenetisk metode. Menneskelig karyotype. Kjennetegn på metoder for differensiell farging av kromosomer. Denver og Paris nomenklatur. Klassifisering av kromosomer etter armlengdeforhold og beregning av sentromerindeksen.
Cytogenetisk metode. Den cytogenetiske metoden består i å undersøke kromosomsettet til pasientens celler under et mikroskop. Som du vet, er kromosomer i en spiraltilstand i en celle og kan ikke sees. For å visualisere kromosomer blir cellen stimulert og introdusert i mitose. I profase av mitose, så vel som i profase og metafase av meiose, despiral kromosomer og blir visualisert.
Under visualisering vurderes antall kromosomer og det lages et idiogram, der alle kromosomer er skrevet i en bestemt rekkefølge i henhold til Denver-klassifiseringen. Basert på idiogrammet kan vi snakke om tilstedeværelsen av en kromosomavvik eller en endring i antall kromosomer, og følgelig tilstedeværelsen av en genetisk sykdom.
Alle metoder for differensiell kromosomfarging gjør det mulig å identifisere deres strukturelle organisasjon, som kommer til uttrykk i utseendet til tverrstriper, forskjellige i forskjellige kromosomer, samt noen andre detaljer.
Differensiell farging av kromosomer. En rekke fargingsmetoder (bånding) er utviklet for å avsløre et kompleks av tverrgående merker (striper, bånd) på et kromosom. Hvert kromosom er preget av et spesifikt kompleks av bånd. Homologe kromosomer farges identisk, med unntak av polymorfe regioner hvor forskjellige allelvarianter av gener er lokalisert. Allel polymorfisme er karakteristisk for mange gener og forekommer i de fleste populasjoner. Påvisning av polymorfismer på cytogenetisk nivå har ingen diagnostisk verdi.
A. Q-farging. Den første metoden for differensiell farging av kromosomer ble utviklet av den svenske cytologen Kaspersson, som brukte det fluorescerende fargestoffet kininsennep til dette formålet. Under et fluorescensmikroskop er områder med ulik fluorescensintensitet synlige på kromosomene - Q-segmenter. Metoden er best egnet for å studere Y-kromosomer og brukes derfor for raskt å bestemme genetisk kjønn, identifisere translokasjoner(utveksling av snitt) mellom X- og Y-kromosomene eller mellom Y-kromosomet og autosomene, samt for å se på et stort antall celler når det er nødvendig å finne ut om en pasient med sexkromosommosaikk har en klon av celler som bærer Y-kromosom.
B. G-farging. Etter omfattende forbehandling, ofte med trypsin, farges kromosomene med Giemsa-farge. Under et lysmikroskop er lyse og mørke striper synlige på kromosomene - G-segmenter. Selv om plasseringen av Q-segmentene tilsvarer plasseringen av G-segmentene, har G-farging vist seg å være mer følsom og har tatt plassen til Q-farging som standardmetoden for cytogenetisk analyse. G-farging er best for å oppdage små aberrasjoner og markørkromosomer (segmentert annerledes enn normale homologe kromosomer).
B. R-farging gir et bilde motsatt av G-farging. Giemsa-beis eller det fluorescerende fargestoffet akridin oransje brukes vanligvis. Denne metoden avslører forskjeller i farging av homologe G- eller Q-negative regioner av søsterkromatider eller homologe kromosomer.
D. C-farging brukes til å analysere de sentromere områdene av kromosomer (disse områdene inneholder konstitutivt heterokromatin) og den variable, sterkt fluorescerende distale delen av Y-kromosomet.
D. T-farging brukes til å analysere kromosomregioner av kromosomer. Denne teknikken, så vel som farging av nukleolære arrangørregioner med sølvnitrat (AgNOR-farging), brukes for å klargjøre resultatene oppnådd ved standard kromosomfarging.
Klassifiseringen og nomenklaturen til ensartet fargede menneskelige kromosomer ble først vedtatt på et internasjonalt møte i 1960 i Denver, senere litt modifisert og supplert (London, 1963 og Chicago, 1966). I henhold til Denver-klassifiseringen er alle menneskelige kromosomer delt inn i 7 grupper, ordnet i rekkefølge etter avtagende lengde og tar hensyn til sentriolindeksen (forholdet mellom lengden på den korte armen og lengden på hele kromosomet, uttrykt i prosent ). Grupper er utpekt med bokstaver i det engelske alfabetet fra A til G. Alle kromosompar er vanligvis nummerert med arabiske tall
På begynnelsen av 70-tallet av det 20. århundre ble det utviklet en metode for differensiell farging av kromosomer, som avslører karakteristisk segmentering, som gjorde det mulig å individualisere hvert kromosom (fig. 58). Ulike typer segmenter er utpekt av metodene som de er tydeligst identifisert med (Q-segmenter, G-segmenter, T-segmenter, S-segmenter). Hvert menneskelig kromosom inneholder en unik sekvens av bånd, som gjør at hvert kromosom kan identifiseres. Kromosomer er maksimalt spiralisert i metafase, mindre spiralisert i profase og prometafase, noe som gjør det mulig å skille et større antall segmenter enn i metafase.
På metafasekromosomet (fig. 59) er det symboler som vanligvis brukes for å angi de korte og lange armene, samt plasseringen av regioner og segmenter. For tiden finnes det DNA-markører eller prober som kan brukes til å bestemme endringer i et spesifikt, til og med svært lite, segment i kromosomer (cytogenetiske kart). På den internasjonale kongressen for human genetikk i Paris i 1971 (Paris Conference on Standardization and Nomenclature of Human Chromosomes) ble det enighet om et symbolsystem for en mer kortfattet og entydig betegnelse av karyotyper.
Når du beskriver en karyotype:
det totale antallet kromosomer og settet med kjønnskromosomer er angitt, et komma er plassert mellom dem (46, XX; 46, XY);
det noteres hvilket kromosom som er ekstra eller som mangler (dette er indikert med tallet 5, 6, etc., eller bokstavene i denne gruppen A, B, etc.); "+"-tegnet indikerer en økning i antall kromosomer, "-"-tegnet indikerer fravær av dette kromosomet 47, XY,+ 21;
kromosomarmen der endringen skjedde (forlengelse av den korte armen er indikert med symbolet (p+); forkorting (p-); forlengelse av den lange armen er indikert med symbolet (q+); forkorting (q-);
omorganiseringssymboler (en translokasjon er betegnet med t og en sletting med del) plasseres foran tallene på de involverte kromosomene, og de omorganiserte kromosomene er omsluttet i parentes. Tilstedeværelsen av to strukturelt unormale kromosomer er indikert med et semikolon (;) eller en normal brøkdel (15/21).
Tvillingmetodens rolle i studiet av arv og miljø i dannelsen av egenskaper. Typer tvillinger. Problemet med disposisjon for sykdommer. Risikofaktorer. Genealogisk metode (slektstreanalyse). Kriterier for fastsettelse av type arv.
Tvillingmetoden er basert på studiet av fenotypen og genotypen til tvillinger for å bestemme graden av miljøpåvirkning på utviklingen av ulike egenskaper. Blant tvillinger er det eneggede og broderlige tvillinger.
Identiske tvillinger dannes av en zygote som deler seg i to deler på et tidlig stadium av spaltningen. I dette tilfellet gir ett befruktet egg opphav til ikke ett, men to embryoer på en gang. De har samme genetiske materiale, er alltid av samme kjønn, og er de mest interessante å studere. Likheten mellom disse tvillingene er nesten absolutt. Små forskjeller kan forklares med påvirkning av utviklingsforhold.
Broderlige tvillinger (ikke-identiske) dannes fra forskjellige zygoter, som et resultat av befruktning av to egg med to sædceller. De ligner ikke mer på hverandre enn søsken født til forskjellige tider. Slike tvillinger kan være av samme kjønn eller motsatt kjønn.
Tvillingmetoden lar deg bestemme graden av manifestasjon av en egenskap hos et par, påvirkningen av arv og miljø på utviklingen av egenskaper. Alle forskjeller som vises hos eneggede tvillinger som har samme genotype, er assosiert med påvirkning av ytre forhold. Av stor interesse er tilfeller der et slikt par ble separert av en eller annen grunn i barndommen og tvillingene vokste opp og ble oppdratt under forskjellige forhold.
Studiet av tvillinger lar oss analysere utviklingen av forskjellige genotyper under de samme miljøforholdene. Tvillingmetoden gjorde det mulig å fastslå at for mange sykdommer spiller miljøforholdene som fenotypen dannes under, en vesentlig rolle.
For eksempel bestemmes slike egenskaper som blodtype, øye- og hårfarge kun av genotypen og er ikke avhengig av miljøet. Noen sykdommer, selv om de er forårsaket av virus og bakterier, avhenger til en viss grad av arvelig disposisjon. Sykdommer som hypertensjon og revmatisme bestemmes i stor grad av ytre faktorer og i mindre grad av arv.
Tvillingmetoden lar oss således identifisere rollen til genotype og miljøfaktorer i dannelsen av en egenskap, for hvilke graden av likhet (konkordans) og forskjeller (diskordans) til monozygotiske og tveggede tvillinger studeres og sammenlignes.
Den genealogiske metoden består av å analysere stamtavler og lar deg bestemme arvetypen (dominerende
recessiv, autosomal eller kjønnsbundet) egenskap, så vel som dens monogene eller polygene karakter. Basert på den innhentede informasjonen, forutses sannsynligheten for manifestasjon av den studerte egenskapen hos avkommet, noe som er av stor betydning for forebygging av arvelige sykdommer.
Genealogisk analyse er den vanligste, enkleste og samtidig svært informative metoden, tilgjengelig for alle som er interessert i deres aner og familiens historie
Genealogisk metode
Denne metoden er basert på sammenstilling og analyse av stamtavler. Denne metoden har vært mye brukt fra antikken til i dag i hesteavl, utvalg av verdifulle linjer av storfe og griser, for å skaffe renrasede hunder, samt i avl av nye raser av pelsdyr. Menneskelige genealogier har blitt samlet over mange århundrer angående de regjerende familiene i Europa og Asia.
Som en metode for å studere menneskelig genetikk har den genealogiske metoden blitt
gjelde først fra begynnelsen av det 20. århundre, da det ble klart at analysen
stamtavler, der overføring fra generasjon til generasjon av en bestemt egenskap (sykdom) spores, kan erstatte den hybridologiske metoden, som faktisk ikke er anvendelig for mennesker. Ved sammenstilling av stamtavler er utgangspunktet personen - probanden,
hvis stamtavle studeres. Vanligvis er dette enten pasienten eller en bærer
en spesifikk egenskap hvis arv må studeres. På
Når du setter sammen stamtavletabeller, bruk de foreslåtte konvensjonene
G. Yustom i 1931 (fig. 6.24). Generasjoner er betegnet med romertall, individer i en gitt generasjon er betegnet med arabiske tall. Ved å bruke den genealogiske metoden kan den arvelige karakteren til egenskapen som studeres fastslås, så vel som typen av arv (autosomal dominant, autosomal recessiv, X-linked dominant eller recessiv, Y-linked). Ved analyse av stamtavler basert på flere egenskaper
den koblede naturen til arven deres kan avsløres, som brukes i sammenstillingen av kromosomale kart. Denne metoden lar deg studere intensiteten av mutasjonsprosessen, vurdere ekspressiviteten og penetransen til allelen. Det er mye brukt i medisinsk genetisk rådgivning for å forutsi avkom. Det skal imidlertid bemerkes at slektsanalyse blir betydelig mer komplisert når familier har få barn.
Cytogenetisk metode
Den cytogenetiske metoden er basert på mikroskopisk studie av kromosomer i menneskelige celler. Det begynte å bli mye brukt i menneskelig genetikkforskning siden 1956, da svenske forskere J. Tijo og A. Levan, foreslo en ny metode for å studere kromosomer, fastslo at den menneskelige karyotypen har 46, og ikke 48 kromosomer, som
vurdert tidligere. Det nåværende stadiet i anvendelsen av den cytogenetiske metoden er assosiert med
utviklet i 1969 av T. Kasperson metode for differensiell farging av kromosomer, som utvidet evnene til cytogenetisk analyse, noe som gjorde det mulig å nøyaktig identifisere kromosomer etter arten av fordelingen av fargede segmenter i dem. Bruken av den cytogenetiske metoden tillater ikke bare å studere den normale morfologien til kromosomer og karyotypen som helhet. å bestemme det genetiske kjønnet til organismen, men viktigst av alt, å diagnostisere ulike kromosomsykdommer assosiert med endringer antall kromosomer eller med et brudd på deres struktur. I tillegg gjør denne metoden det mulig å studere mutageneseprosesser på kromosomnivå og
karyotype. Bruken i medisinsk genetisk rådgivning for prenatal diagnose av kromosomsykdommer gjør det mulig, gjennom rettidig avslutning av svangerskapet, å forhindre utseendet til avkom med alvorlige utviklingsforstyrrelser.
Materialet for cytogenetiske studier er humane celler hentet fra forskjellige vev - perifere blodlymfocytter, benmargsceller, fibroblaster, tumorceller og embryonale vev, etc. Et uunnværlig krav for å studere kromosomer er tilstedeværelsen av delende celler. Å skaffe slike celler direkte fra kroppen er vanskelig, så lett tilgjengelig materiale, som perifere blodlymfocytter, brukes ofte.
Normalt deler ikke disse cellene seg, men spesiell behandling av deres kultur med fytohemagglutinin returnerer dem til den mitotiske syklusen. Akkumuleringen av delende celler på metafasestadiet, når kromosomene er maksimalt spiralisert og tydelig synlige under et mikroskop, oppnås ved å behandle kulturen med kolkisin eller
colcemid, som ødelegger spindelen og forhindrer kromatidseparasjon.
Mikroskopi av utstryk fremstilt fra en kultur av slike celler tillater visuell observasjon av kromosomer. Fotografering av metafaseplater og påfølgende behandling av fotografier med kompilering av karyogrammer, der kromosomer er ordnet i par og fordelt i grupper, tillater
etablere det totale antallet kromosomer og oppdage endringer i antall og struktur i individuelle par. Som en ekspressmetode for å oppdage endringer i antall kjønnskromosomer, metode for å bestemme kjønnskromatin i ikke-delte celler i bukkalslimhinnen. Kjønnskromatin, eller Barr-kroppen, dannes i cellene i kvinnekroppen på ett av de to X-kromosomene. Det ser ut som en intenst farget klump som ligger nær kjernemembranen. Med en økning i antall X-kromosomer i karyotypen til en organisme, dannes Barr-legemer i cellene i en mengde en mindre enn antallet X-kromosomer. På
Med en reduksjon i antall X-kromosomer (monosomi X), er Barr-kroppen fraværende.
I den mannlige karyotypen kan Y-kromosomet påvises av flere
intens luminescens sammenlignet med andre kromosomer under behandling
deres quinacrine og studere i ultrafiolett lys.
For korttidsobservasjon plasseres celler ganske enkelt i et flytende medium på et glassglass; Hvis langtidsobservasjon av celler er nødvendig, brukes spesielle kameraer. Disse er enten flate flasker med hull dekket med tynt glass, eller sammenleggbare flate kammer.
Biokjemisk metode
I motsetning til den cytogenetiske metoden, som lar deg studere strukturen til kromosomer og normal karyotype og diagnostisere arvelige sykdommer assosiert med endringer i antall og forstyrrelse av organisering, arvelige sykdommer forårsaket av genmutasjoner, samt polymorfisme i
Normale primærgenprodukter studeres ved bruk av biokjemiske metoder. Disse metodene ble først brukt til å diagnostisere genetiske sykdommer på begynnelsen av 1900-tallet. I løpet av de siste 30 årene har de blitt mye brukt i jakten på nye former for mutante alleler. Med deres hjelp har mer enn 1000 medfødte metabolske sykdommer blitt beskrevet. For mange av dem ble en defekt i det primære genproduktet identifisert. Den vanligste blant slike sykdommer er sykdommer assosiert med defekte enzymer, strukturelle, transport eller annet
proteiner Defekter i strukturelle og sirkulerende proteiner identifiseres ved å studere deres struktur. Altså på 60-tallet. XX århundre analyse ble fullført (av 3-globinkjeden av hemoglobin, bestående av 146 aminosyrerester. Et bredt utvalg av hemoglobiner hos mennesker ble etablert, assosiert med endringer i strukturen til dets peptidkjeder, som ofte er årsaken til utviklingen av sykdommer Enzymdefekter bestemmes ved å bestemme innholdet av produkter i blodet og urinmetabolismen som følge av dennes funksjon.
ekorn. En mangel på sluttproduktet, ledsaget av akkumulering av mellom- og sluttprodukter av nedsatt metabolisme, indikerer en enzymdefekt eller mangel på den i kroppen. Biokjemisk diagnose av arvelige metabolske lidelser utføres i to stadier. På det første stadiet velges presumptive tilfeller av sykdommer, i det andre blir diagnosen av sykdommen avklart ved hjelp av mer nøyaktige og komplekse metoder. Bruken av biokjemiske studier for å diagnostisere sykdommer i prenatal perioden eller umiddelbart etter fødselen gjør det mulig å identifisere patologi i tide og starte spesifikke medisinske tiltak, som for eksempel i tilfelle av fenylketonuri. For å bestemme innholdet av mellomprodukter, biprodukter og endelige stoffskifteprodukter i blod, urin eller fostervann, i tillegg til kvalitative
reaksjoner med spesifikke reagenser for visse stoffer bruker kromatografiske metoder for å studere aminosyrer og andre forbindelser.
Metoder for å studere DNA i genetisk forskning
Som vist ovenfor påvises forstyrrelser i primære genprodukter ved bruk av biokjemiske metoder. Lokaliseringen av den tilsvarende skaden i selve arvematerialet kan avsløres ved molekylærgenetiske metoder. Metodeutvikling omvendt transkripsjon DNA på mRNA-molekyler av visse proteiner og påfølgende reproduksjon av disse DNA-ene førte til utseendet DNA-sonder for ulike mutasjoner av humane nukleotidsekvenser. Bruken av slike DNA-prober for hybridisering med DNA fra pasientens celler gjør det mulig å oppdage tilsvarende endringer i pasientens arvemateriale, dvs. diagnostisere visse typer genmutasjoner (gendiagnostikk). Viktige prestasjoner innen molekylær genetikk de siste tiårene har vært arbeidet med sekvensering - bestemmelse av nukleotidsekvensen til DNA. Dette ble mulig takket være funnet på 60-tallet. XX århundre enzymer - restriksjonsenzym, isolert fra bakterieceller som kutter DNA-molekylet i fragmenter på strengt definerte steder. Under naturlige forhold
Restriksjonsgasser beskytter cellen mot penetrasjon av fremmed DNA inn i dets genetiske apparat og reproduksjon i det. Bruken av disse enzymene i eksperimenter gjør det mulig å oppnå korte DNA-fragmenter der nukleotidsekvensen relativt enkelt kan bestemmes. Metoder for molekylær genetikk og genteknologi gjør det ikke bare mulig å diagnostisere en rekke genmutasjoner og etablere nukleotid
sekvensen til individuelle menneskelige gener, men også for å reprodusere (klone) dem og få store mengder proteiner - produkter av de tilsvarende genene. Kloning av individuelle DNA-fragmenter utføres ved å inkorporere dem i bakterieplasmider, som ved autonom multiplikasjon i cellen gir et stort antall kopier av de tilsvarende menneskelige DNA-fragmentene. Påfølgende ekspresjon av det rekombinante DNA i bakterier produserer proteinproduktet til det tilsvarende klonede humane genet. Ved hjelp av genteknologiske metoder har det dermed blitt mulig å få noen primære genprodukter (insulin) fra menneskelige gener.
Tvillingmetoden
Denne metoden består i å studere mønstrene for arv av egenskaper i par av identiske og broderlige tvillinger. Det ble først foreslått i 1875 av Galton for å vurdere arvens og miljøets rolle i utviklingen av menneskelige mentale egenskaper. For tiden er denne metoden mye brukt i studien
arv og variasjon hos mennesker for å bestemme den relative rollen til arv og miljø i dannelsen av ulike egenskaper, både normale og patologiske. Den lar deg identifisere den arvelige karakteren til egenskapen, bestemme penetreringen av allelen og evaluere effektiviteten av handlingen på
kroppen av noen eksterne faktorer (medisiner, opplæring, utdanning).
Essensen av metoden er å sammenligne manifestasjonen av en egenskap i forskjellige grupper av tvillinger, under hensyntagen til likhetene eller forskjellene til genotypene deres. Eneggede tvillinger, utvikler seg fra ett befruktet egg er genetisk identiske, siden de har 100 % av de samme genene. Derfor er det blant eneggede tvillinger
høy prosent samstemte par, der begge tvillingene utvikler egenskapen. Sammenligning av eneggede tvillinger oppdratt under forskjellige tilstander i den postembryonale perioden gjør det mulig å identifisere tegn i
i dannelsen av hvilke miljøfaktorer som spiller en vesentlig rolle. I følge disse tegnene er det mellom tvillinger uenighet, de. forskjeller. Tvert imot, bevaring av likheter mellom tvillinger, til tross for forskjellene i betingelsene for deres eksistens, indikerer den arvelige betingelsen av egenskapen.
Sammenligning av parvis konkordans for denne egenskapen hos genetisk identiske monozygotiske og dizygote tvillinger, som i gjennomsnitt har omtrent 50 % av vanlige gener, gjør det mulig å mer objektivt bedømme genotypens rolle i dannelsen av egenskapen. Høy konkordans i par av eneggede tvillinger og signifikant lavere samsvar i par av eneggede tvillinger indikerer betydningen av arvelige forskjeller i disse parene for å bestemme egenskapen. Likheten i samsvarsraten mellom mono- og
dizygotiske tvillinger indikerer den ubetydelige rollen til genetiske forskjeller og den avgjørende rollen til miljøet i dannelsen av en egenskap eller utviklingen av en sykdom. Betydelig forskjellige, men ganske lave konkordansrater i begge grupper av tvillinger gjør det mulig å bedømme den arvelige disposisjonen for dannelsen av en egenskap som utvikler seg under påvirkning av miljøfaktorer.
En rekke metoder brukes for å identifisere monozygositet av tvillinger. 1. En polysymptomatisk metode for å sammenligne tvillinger i henhold til mange morfologiske egenskaper (pigmentering av øyne, hår, hud, hårform og trekk ved hår på hode og kropp, form på ører, nese, lepper, negler, kropp, fingermønstre ). 2. Metoder basert på tvillingers immunologiske identitet basert på erytrocyttantigener (ABO, MN, Rhesus-systemer) og serumproteiner (γ-globulin). 3. Det mest pålitelige kriteriet for monozygositet er gitt av
transplantasjonstest ved bruk av kryss-tvillinghudtransplantasjon. (IKKE BRUKT)
Befolkningsstatistisk metode
Ved hjelp av den populasjonsstatistiske metoden studeres arvelige egenskaper i store grupper av befolkningen, i en eller flere generasjoner. Et vesentlig poeng ved bruk av denne metoden er den statistiske behandlingen av de innhentede dataene. Med denne metoden kan du beregne frekvensen
forekomsten av ulike genalleler og ulike genotyper for disse allelene i en populasjon, for å finne ut fordelingen av ulike arvelige egenskaper i den, inkludert sykdommer. Det lar deg studere mutasjonsprosessen, arvelighetens og miljøets rolle i dannelsen av fenotypisk polymorfisme
en person i henhold til normale egenskaper, så vel som i forekomsten av sykdommer, spesielt med en arvelig disposisjon. Denne metoden brukes også for å avklare betydningen av genetiske faktorer i menneskeskapt, spesielt ved rasedannelse. grunnlaget for å belyse den genetiske strukturen til en populasjon er lovHardy-Weinberg genetisk likevekt . Det gjenspeiler et mønster, i samsvar med
som, under visse forhold, forholdet mellom gen-alleler og genotyper i genpoolen til en populasjon forblir uendret i løpet av generasjoner av denne populasjonen. Basert på denne loven, har data om frekvensen
forekomst i en populasjon av en recessiv fenotype som har en homozygot genotype (aa), kan vi beregne hyppigheten av forekomsten av den spesifiserte allelen (a) i genpoolen til en gitt generasjon. Det matematiske uttrykket for Hardy-Weinberg-loven er formelen ( R EN . +q a)^2, hvor R Og q- frekvens av forekomst av alleler A og a av det tilsvarende genet. Utvidelse av denne formelen gjør det mulig å beregne hyppigheten av forekomsten
mennesker med forskjellige genotyper og først og fremst heterozygoter - bærere av skjulte
recessiv allel: s^2AA + 2pq Aa + q^2aa.
Modelleringsmetode.
En metode for å studere genetiske mønstre ved bruk av biologiske og matematiske modeller, organismer eller populasjoner.
Biologisk modellering– basert på Vavilovs lov om homolog serie av arv. Den er basert på det faktum at slekter og arter som er genetisk nære har lignende serier av arvelig variabilitet, med en slik nøyaktighet at kjennskap til endringer i en slekt eller art kan forutses ut fra utseendet i andre slekter og arter.
Metoden er basert på å lage modeller av menneskelige arvelige anomalier (mutante dyrelinjer) med sikte på å studere etiologien og patogenesen til arvelige sykdommer. Samt utvikling av behandlingsmetoder - eksempler på biologiske modeller - hemofili hos hunder, leppespalte hos gnagere, diabetes mellitus hos hamstere, alkoholisme hos rotter. Døvstumhet hos katter
Matematisk modellering - opprettelse av matematiske modeller av populasjoner med det formål å beregne: frekvensen av gener og genotyper med ulike interaksjoner og endringer i miljøet, effektene av koblet arv ved analyse av mange koblede gener, arvelighetens og miljøets rolle i utviklingen av en egenskap , risikoen for å få et sykt barn
Fulltekstsøk:
Hjem > Test >Biologi
Genealogisk metode for å studere menneskelig arv
For tiden har medisinsk genetikk et stort antall forskningsmetoder som gjør det mulig å løse det store flertallet av praktiske og teoretiske problemer. En rekke av disse metodene har allerede en lang historie (genealogisk, cytologisk, tvilling), andre oppsto nylig, men har fått uvurderlig betydning både for teori og praksis (immunologisk, DNA-probediagnostikk, etc.)
Studiet av menneskelig genetikk er assosiert med en rekke funksjoner og objektive vanskeligheter:
sen pubertet og sjeldne generasjonsskifter;
lite antall etterkommere;
manglende evne til å eksperimentere;
umuligheten av å skape identiske levekår.
Cytogenetiske metoder studier av menneskelig genetikk er basert på studiet av den menneskelige karyotypen (kromosomalt sett, et sett med egenskaper ved kromosomer i cellene i kroppen).
Stadier av å studere menneskelige celler på kunstige næringsmedier; utføre spesielle manipulasjoner, som et resultat av at kromosomene "spreder" og ligger fritt; kromosomfarging; studere kromosomer under et mikroskop og ta bilder; kutte ut individuelle kromosomer og konstruere et detaljert bilde av kromosomsettet.
På 1970-tallet ble det utviklet metoder for differensiell farging av menneskelige kromosomer, som gjorde det mulig å identifisere genomiske (for eksempel Downs sykdom) og kromosomale (for eksempel «cry the cat»-syndrom) mutasjoner.
Det finnes molekylære cytogenetiske metoder som er basert på FISH-metoden, som kan brukes til å bestemme lokalisering av gener i kromosomer og alle kromosomavvik.
Biokjemiske metoder
Nesten alle biokjemiske reaksjoner som forekommer i menneskekroppen og til slutt utgjør dens metabolisme, reguleres av enzymer. Biokjemiske metoder for å studere menneskelig genetikk er basert på å studere aktiviteten til enzymsystemer. Aktivitet vurderes enten ved aktiviteten til selve enzymet, eller ved antall sluttprodukter av reaksjonen som enzymet kontrollerer.
En rekke studiemetoder brukes, inkludert kromatografiske, fluorometriske, radioimmunologiske, etc. Å studere aktiviteten til enzymsystemer gjør det mulig å identifisere genmutasjoner som er årsakene til metabolske sykdommer, for eksempel fenylketonuri, sigdcelleanemi.
Ved hjelp av biokjemiske metoder er det mulig å identifisere bærere av patologiske gener for sykdommer som fenylketonuri, diabetes mellitus, etc.
Tvillingmetoden
I 1876 introduserte F. Galton tvillingmetoden for å studere menneskelig genetikk i medisinsk praksis. Det lar deg bestemme rollen til genotypen (settet med arvelige egenskaper) og miljøet i manifestasjonen av tegn på sykdommen.
Det er mono- og dizygotiske tvillinger.
Eneggede tvillinger utvikles fra ett befruktet egg. De har samme genotype, men kan variere i fenotype (et sett av ytre og indre egenskaper og egenskaper dannet på grunnlag av genotypen under utvikling) på grunn av påvirkning av miljøfaktorer.
Eneggede tvillinger har en høy grad av likhet i egenskaper som først og fremst bestemmes av genotype: de er alltid av samme kjønn, har samme blodtyper, samme øyenfarge, samme mønstre på fingrene og håndflatene, etc.
Tveeggede (broderlige) tvillinger utvikles etter befruktning av samtidig modne egg. De har forskjellige genotyper, og deres fenotypiske forskjeller bestemmes av både genotype og miljøfaktorer.
Dermed brukes fenotypiske egenskaper for å bestemme zygositeten til tvillinger.
Prosentandelen av likhet mellom tvillinger på egenskapen som studeres kalles konkordans, og prosentandelen av forskjell kalles diskordans.
For å vurdere arvelighetens og miljøets rolle i utviklingen av sykdommen, brukes Holzinger-formelen:
KMB (%) - KDB (%) / 100% - KDB (%), hvor H er andelen av arvelighet, KMB er konkordansen til eneggede tvillinger, KDB er konkordansen til tveggede tvillinger.
Hvis resultatet av beregninger ved hjelp av Holzinger-formelen nærmer seg en, tilhører hovedrollen i utviklingen av sykdommen arvelighet. Omvendt, hvis resultatet har en tendens til null, spilte miljøfaktorer en stor rolle.
Befolkningsstatistisk metode Studiet av menneskelig genetikk er basert på bruken av det matematiske uttrykket til Hardy-Weinberg-loven.
Må ta den til elven. Hyppigheten av forekomsten av et dominant gen i en populasjon, for q hyppigheten av forekomsten av et recessivt gen, for p2 hyppigheten av dominante homozygoter, for 2pq frekvensen av recessive homozygoter, for 2pq frekvensen av heterozygoter.
Summen av frekvensene til alle genotyper bør tas som 1 (100%): p2 +2pq+q2=1(100%).
Metoden lar deg bestemme frekvensen av gener i en genotype i store (over 4,5 tusen) populasjoner.
Moderne metoder for prenatal diagnose av arvelige og medfødte sykdommer.
Prenatal diagnose er prenatal bestemmelse av en medfødt eller arvelig patologi hos fosteret.
Fra et organisatorisk synspunkt bør alle gravide (uten spesielle indikasjoner) undersøkes for å utelukke arvelig patologi ved bruk av screeningmetoder (ultralyd, biokjemisk testing av gravidserum).
Indikasjoner for prenatal diagnose er:
tilstedeværelsen av en klart identifisert arvelig sykdom i familien;
mors alder er over 35 år, fars alder er over 45 år;
tilstedeværelsen av et X-koblet recessivt patologisk gen i moren;
gravide kvinner med en historie med spontane aborter, dødfødsler av ukjent opprinnelse, barn med flere medfødte misdannelser og kromosomavvik;
tilstedeværelsen av strukturelle omorganiseringer av kromosomer i en av foreldrene;
heterozygositet hos begge foreldrene i en autosomal recessiv sykdom.
Ved prenatal diagnose brukes invasive og ikke-invasive metoder.
Ikke-invasive metoder inkluderer:
ultralydundersøkelse av fosteret minst to ganger (12-14 uker og 20-21 uker av svangerskapet). Ved hjelp av ultralyd diagnostiseres misdannelser av lemmer, nevralrørsdefekter, hydro- og mikrocefali, hjertefeil og nyreanomalier;
biokjemiske metoder inkluderer å bestemme nivået av alfa-fetoprotein, humant koriongonadotropin, ubundet østradiol i blodserumet til gravide kvinner. Disse metodene identifiserer misdannelser, flere graviditeter, intrauterin fosterdød, oligohydramnios, truet spontanabort, kromosomale sykdommer hos fosteret og andre patologiske tilstander. Det optimale tidspunktet for studien er 17-20 uker med graviditet.
Invasiv prenatal (prenatal) diagnostikk inkluderer metoder der celler fra fosteret eller omkringliggende vev og strukturer innhentes for forskning. Slike metoder er ledsaget av en økt risiko for spontanabort og fødselsdød. Sannsynligheten for for tidlig avbrytelse av svangerskapet varierer avhengig av type forskningsmetode og varierer fra 1 til 6 %. Derfor kan invasiv diagnostikk brukes i tilfeller hvor risikoen for å få et sykt barn overstiger muligheten for komplikasjoner under svangerskapet.
Metoder for å studere fostervev blir stadig forbedret for å sikre den tidligste, sikreste og mest pålitelige påvisningen av arvelige sykdommer. De siste årene har følgende invasive diagnostiske metoder vært mest brukt:
fostervannsprøve er en prosedyre for å skaffe fostervann ved å punktere fostervannssekken gjennom den fremre bukveggen under ultralydveiledning. Det utføres under graviditet 15-18 uker. Det resulterende fostervannet utsettes for påfølgende biokjemisk forskning, og fosterceller fungerer som materiale for cytogenetisk forskning eller DNA-diagnostikk. Alle kromosomsykdommer og en rekke gensykdommer kan diagnostiseres. Når du utfører fostervannsprøve, er komplikasjoner mulig (fosterdød, infeksjon i livmorhulen).
chorionic villus biopsi utføres ved 9-13 uker av svangerskapet. Materialet som studeres er native celler og cellestrukturen til korionvev. Cellene til chorionvilli bærer den samme informasjonen som cellene til fosteret. Kromosomforstyrrelser og mer enn 100 metabolske sykdommer kan påvises: galaktosemi, glykogenose type II, III, IV, Tay-Sachs sykdom, etc. I ca. 2,5-3% av tilfellene provoserer chorionbiopsi spontanabort, fosterdød eller intrauterin infeksjon.
cordocentesis. Metoden går ut på å ta blod fra fosterets navlestreng under ultralydveiledning. Det utføres innen en periode på 20-23 uker, og kan også brukes til intrauterin behandling - administrering av medisiner. Risikoen for komplikasjoner er ca. 2 %. Denne metoden brukes til å identifisere kromosomsykdommer, immunsvikt, infeksjoner og DNA-diagnostikk av gensykdommer.
fetoskopi og fosteramniografi. Fetoskopi innebærer innføring i livmorhulen av en spesiell enhet - et fetoskop, laget på grunnlag av fiberoptisk teknologi. I tillegg til å identifisere ytre synlige defekter på fosteret, kan disse studiene utføre en biopsi av huden eller leveren til fosteret. Testen brukes vanligvis kun for å diagnostisere alvorlige hudsykdommer (ichthyosis, epidermolysis bullosa). Utført i andre trimester av svangerskapet (18-24 uker), er det preget av en 6-8% risiko for komplikasjoner.
Massevisningsprogrammer.
Programmet for tidlig diagnostisering av arvelige sykdommer innebærer massescreening (screening) av arvelige stoffskiftesykdommer hos alle nyfødte.
I europeiske land utføres massescreening for preklinisk påvisning av fenylketonuri, hypotyreose, medfødt binyrehyperplasi, galaktosemi og cystisk fibrose.
I Hviterussland utføres massescreening av nyfødte for fenylketonuri og hypotyreose nesten overalt.
Genealogisk meth od er en av de første vitenskapelige forskningsmetodene innen medisinsk genetikk. Dette er en metode for å studere stamtavler, ved hjelp av hvilken fordelingen av en sykdom (egenskap) i en familie eller klan spores, noe som indikerer typen familiebånd mellom medlemmer av stamtavlen. Metoden kalles ofte klinisk-genealogisk, siden vi snakker om studiet av patologiske tegn (sykdommer) i familien ved hjelp av kliniske undersøkelsesteknikker.
Foreløpig lar metoden oss løse en rekke viktige problemer, spesielt:
avgjøre om dette symptomet eller sykdommen er isolert i familien eller om det er flere tilfeller av denne patologien;
identifisere personer som er mistenkelige for denne sykdommen og utarbeide en plan for deres undersøkelse for å avklare diagnosen;
bestemme type arv og finne ut gjennom hvilken linje, mor eller far, sykdommen overføres;
identifisere individer som trenger medisinsk genetisk rådgivning, bestemme den kliniske prognosen for probanden og hans syke slektninger, under hensyntagen til sykdommens egenskaper og dens genetiske egenskaper;
utvikle en behandlings- og forebyggingsplan som tar hensyn til sykdommens individuelle og familieegenskaper;
forutsi sannsynligheten for manifestasjon av arvelig patologi i påfølgende generasjoner avhengig av arvetypen.
Med den klinisk-genealogiske metoden skilles to påfølgende stadier:
utarbeide en stamtavle og dens grafiske representasjon;
genetisk analyse av innhentede data.
Innsamlingen av informasjon om familien begynner med probandet – personen som blir undersøkt, syk eller frisk. Ved sammenstilling av en stamtavle brukes vanligvis symboler. For å kompilere en stamtavle kreves informasjon om minst 3-4 generasjoner av probandens familie. Det er nødvendig å samle informasjon om ikke bare tilstedeværelsen av en spesifikk sykdom eller patologisk tegn, men også informasjon om alle tilfeller av sykdommer som forekommer blant familiemedlemmer, spontane aborter, dødfødsler og tidlig spedbarnsdødelighet.
Grafisk representasjon av stamtavlen (introdusert av G. Just i 1931, brukt for tiden):
De undersøkte brødrene og søstrene (søsken), deres koner og ektemenn av samme generasjon er plassert på én rad fra venstre til høyre i fødselsrekkefølge og er betegnet med arabiske tall;
generasjoner er betegnet med romertall;
enhver stamtavle er ledsaget av forklaringer (legende), som indikerer data om en bestemt slektning som er gjenstand for undersøkelse; alder; utbruddet og arten av sykdommen hos den berørte personen; dødsårsak og alder ved død av familietremedlemmet; beskrivelse av metoder for diagnostisering av sykdommer og annen informasjon.
Genealogisk stamtavleanalyse inkluderer:
Etablere den arvelige karakteren til en egenskap. Hvis vi utelukker effekten av lignende eksterne faktorer (fenokopier), kan vi tenke på sykdommens arvelige natur.
Etablere type arv. For å gjøre dette bruker de prinsippene for genetisk analyse og ulike statistiske metoder for å behandle data hentet fra stamtavlen.
Det er fem hovedtyper av arv. Vi har diskutert kriteriene for autosomal dominant, autosomal recessiv, X-bundet dominant og X-bundet recessiv arvetype (se forelesning nr. 3).
Multifaktoriell arv, kriterier:
Moderne teknikker forskning psykogenetikk person
Abstrakt >> Biologi... arvelighet og miljø i dannelsen av mentale og psykofysiologiske egenskaper person omhandler psykogenetikk. Hensikt forskning ... metode og et hinder for å etablere genpoolen til befolkningen. 2.3. Genealogisk metode Genealogisk metode ...
høy frekvens i befolkningen (diabetes mellitus, arteriell hypertensjon, etc.);
manglende overholdelse av lovene til G. Mendel;
eksistensen av ulike kliniske former;
jo sjeldnere sykdommen forekommer i befolkningen, jo høyere er risikoen for at pasientens slektninger utvikler samme form;
metode ... METODE Ved hjelp av biokjemiske metoder en stor gruppe er identifisert arvelig ...Genealogisk metode
Arvetypene og manifestasjonsformer av genetiske tilbøyeligheter hos mennesker er svært forskjellige, og for å skille mellom dem kreves det spesielle analysemetoder, først og fremst den genealogiske metoden foreslått av F. Galton.
Den genealogiske metoden eller studiet av stamtavler innebærer å spore en egenskap i en familie eller klan, som indikerer typen forhold mellom medlemmer av stamtavlen. I medisinsk genetikk kalles denne metoden vanligvis klinisk-genealogisk, siden vi snakker om å observere patologiske tegn ved hjelp av kliniske undersøkelsesteknikker. Den genealogiske metoden er en av de mest universelle metodene innen menneskelig genetikk. Det er mye brukt for å løse teoretiske og praktiske problemer:
1) å fastslå den arvelige karakteren til en egenskap,
2) når du bestemmer typen arv og penetrering av genotypen,
3) identifikasjon av genkobling og kromosomkartlegging,
4) når man studerer intensiteten av mutasjonsprosessen,
5) når man dechiffrerer mekanismene for geninteraksjon,
6) under medisinsk genetisk rådgivning.
Essensen av den genealogiske metoden handler om å klargjøre familiebånd og spore trekk blant nære og fjerne direkte og indirekte slektninger. Teknisk sett består den av to stadier: kompilering av stamtavler og genealogisk analyse.
Lage en stamtavle
Innsamlingen av informasjon om familien begynner med probanden, som er den personen som først ble kjent med forskeren.
Barn av samme foreldrepar (søsken) kalles søsken. En familie i snever forstand, eller kjernefamilie, refererer til et foreldrepar og deres barn. En bredere krets av slektninger er bedre betegnet med begrepet "klan". Jo flere generasjoner som er involvert i slektsforskningen, jo mer omfattende er den. Dette innebærer unøyaktigheten av den innhentede informasjonen og følgelig unøyaktigheten i stamtavlen som helhet. Ofte vet ikke folk engang antall søskenbarn, for ikke å nevne noen egenskaper de og barna deres har.
For klarhet, utarbeide en grafisk representasjon av stamtavlen. For å gjøre dette bruker de vanligvis standardsymboler. Hvis det er mange egenskaper det er snakk om i stamtavlen, kan du ty til bokstav- eller strekforskjeller innenfor tegnene. Stamtavlediagrammet er nødvendigvis ledsaget av en beskrivelse av symbolene under bildet - en legende, som eliminerer muligheten for feiltolkninger.
Genealogisk analyse
Formålet med genealogisk analyse er å etablere genetiske mønstre.
Trinn 1 – fastsettelse av egenskapens arvelige natur. Hvis den samme egenskapen forekommer flere ganger i en stamtavle, kan man tenke på dens arvelige natur. Imidlertid er det først og fremst nødvendig å utelukke muligheten for eksogen akkumulering av tilfeller i en familie eller klan. For eksempel, hvis den samme patogene faktoren påvirket en kvinne under alle svangerskap, kan hun ha flere barn med de samme anomaliene. Eller noen faktor påvirket mange familiemedlemmer, er det nødvendig å sammenligne effekten av lignende eksterne faktorer. Ved hjelp av den genealogiske metoden ble alle arvelige sykdommer beskrevet.
Trinn 2 – fastsettelse av typen arv og penetrering av genet. For dette formålet brukes prinsippene for både genetisk analyse og statistiske metoder for å behandle data fra stamtavlen.
Trinn 3 – bestemmelse av koblingsgrupper og kromosomkartlegging, som inntil nylig kun var basert på den genealogiske metoden. Sammenhengende egenskaper og prosessen med å krysse over blir belyst. Dette tilrettelegges av de utviklede matematiske metodene.
Trinn 4 – studie av mutasjonsprosessen. Det brukes i tre retninger: når man studerer mekanismene til mutasjoner, intensiteten av mutasjonsprosessen og faktorene som forårsaker mutasjoner. Den genealogiske metoden er spesielt mye brukt i studiet av spontane mutasjoner, når det er nødvendig å skille "sporadiske" tilfeller fra "familiære".
Trinn 5 - analyse av geninteraksjon i klinisk genetikk ble gjort av S. N. Davidenkov (1934, 1947) basert på analysen av polymorfisme av sykdommer i nervesystemet.
Trinn 6 – i medisinsk genetisk rådgivning for å lage en prognose er det umulig å klare seg uten den genealogiske metoden. De finner ut homo- eller heterozygositeten til foreldrene og vurderer sannsynligheten for å få barn med visse egenskaper.
Tvillingforskningsmetode
Tvillingstudier er en av hovedmetodene for menneskelig genetikk. Det er identiske tvillinger, som oppstår fra ett egg befruktet av en sædcelle. De oppstår på grunn av delingen av zygoten i to genetisk identiske og alltid samme kjønn embryoer.
Tvillinger utvikler seg fra forskjellige egg befruktet av forskjellige sædceller. De er genetisk forskjellige, som brødre og søstre av samme foreldre.
Ved å bruke tvillingmetoden kan du studere:
1) Rollen til arv og miljø i dannelsen av fysiologiske og patologiske egenskaper ved kroppen. Spesielt studiet av arvelig overføring av visse sykdommer av mennesker. Studie av ekspressiviteten og penetreringen av gener som forårsaker arvelige sykdommer.
2) Spesifikke faktorer som forsterker eller svekker påvirkningen fra det ytre miljø.
3) Sammenheng mellom egenskaper og funksjoner.
Tvillingmetodens rolle er spesielt viktig for å studere problemet med "genotype og miljø".
Tre grupper tvillinger sammenlignes vanligvis: DB under samme forhold, OB under samme forhold, OB under forskjellige forhold.
Når du studerer tvillinger, bestemmes hyppigheten og graden av tilfeldighet (konkordans) av visse egenskaper.
Når man studerer arvelighetens rolle i opprinnelsen til en bestemt egenskap, gjøres en beregning ved å bruke K. Holzinger-formelen.
Arvelighetskoeffisient - H
H = % likhet OB - % likhet RB
100 - % likhet RB
Når H = 1, skyldes all variasjon i populasjonen arv.
Ved H=0 er all variasjon forårsaket av miljøfaktorer. Påvirkningen av miljø C uttrykkes med formelen:
hvor H er arvelighetskoeffisienten. For eksempel er konkordansen til eneggede tvillinger 3 %.
Da er H = 67 – 3 = 64 = 0,7 eller 70 %. C = 100 – 70 = 30 %
Så denne egenskapen er 70% på grunn av arv, og 30% på grunn av påvirkning av miljøfaktorer.
Et annet eksempel. Blodgrupper etter ABO-systemet har OB = 100 %, d.v.s. avhenger helt av arvelighet.
Hyppighet av sammenfall av blodgrupper og visse sykdommer hos tvillinger (i %)
|
Tegn eller sykdommer |
|||
| ABO blodgrupper | |||
| meslinger | |||
| kikhoste | |||
| schizofreni | |||
| piggy | |||
| epilepsi | |||
| Medfødt pylorusstenose |
Dermatoglyfisk metode
Dette er en vitenskap som studerer den arvelige bestemmelsen av mønstrene som danner linjene i huden på tuppen av fingrene, håndflatene og sålene til en person.
Det viste seg at hver nasjon, hver rase, hver person har sine egne egenskaper, og på håndflatene er de strengt individuelle. Dette ble først lagt merke til av F. Galton, som foreslo at det engelske kriminalpolitiet skulle identifisere kriminelle ved hjelp av fingeravtrykk.
Dermatoglyfiske studier er viktige i rettsmedisin, for å bestemme tvillingers zygositet, i diagnostisering av en rekke arvelige sykdommer, så vel som i noen tilfeller av omstridt farskap.
Palmarrelieffet er veldig komplekst. Den inneholder en rekke felt, pads og palmar linjer. Det er 11 puter på håndflaten, de er delt inn i 3 grupper:
1) fem terminale (episke) puter på terminalfalangene på fingrene.
2) fire interdigitale puter, plassert overfor de interdigitale mellomrommene.
3) to palmar proksimale pads thenar og hypothenar. Ved bunnen av tommelen er thenar, i motsatt kant av håndflaten er hypothenar.
Hudrygger er synlige på de mest forhøyede delene av putene. Dette er lineære fortykkelser av epidermis, som er modifiserte hudskalaer. Hudrygger vises i bekker, både på håndflatene og på fingerputene. Møtepunktene for disse strømmene danner triradii eller deltaer.
Kammønstre studeres vanligvis under et forstørrelsesglass. Utskrifter av mønstre, med trykksverte, er laget på rent hvitt, fortrinnsvis bestrøket, papir eller cellofan. Både på fingertuppene og på palmar eminenser kan forskjellige papillære mønstre i form av krøller, løkker og buer, åpne til ulpar eller radial side, observeres. Det er ofte buer på thenar og hypothenar. På fingrenes midt- og hovedfalanger går kamskjelllinjer over fingrene, og danner forskjellige mønstre - rette, halvmåneformede, bølgete, buede og deres kombinasjoner. I gjennomsnitt er det 15-20 kamskjell på en finger.
Håndflatemønster:
1 – tverrgående proksimalt spor, presselinje med 4 fingre
2 - tverrgående midtspor, presslinje med 3 fingre
3 – tverrgående distal rille, presselinje med 2 fingre
4 – tommelspor
5 – langsgående medianspor fra håndleddet til bunnen av 3. finger
6 – langsgående mellomspor fra håndleddet til bunnen av den 4. fingeren
7 – langsgående ulnarspor, fra håndleddet til bunnen av den 5. fingeren
1 - Patau syndrom
2 – Downs syndrom
3 - Shereshevsky-Turner syndrom
4 - normalt
5 – Klinefelters syndrom
Når du studerer hudavlastningen i håndflaten, undersøkes følgende:
1) Forløpet til hovedpalmelinjene A, B, C, D 1,2,3,4,5,6,7.
2) Palmar mønstre på thenar og hypothenar.
3) Fingermønstre (form på mønstre, kamtelling)
4) Aksiale triradii.
Lignende studier er utført på fotsålene. Retningen til den viktigste palmarlinjen D er den samme for foreldre og deres barn.
En studie av pasienter med kromosomsykdommer (Down disease, Klinefelter syndrom) viste at ikke bare mønsteret til fingrene og håndflatene endres, men også arten av hovedfleksjonsrillene på håndflatenes hud.
Dermatoglyfiske abnormiteter er noe mindre uttalt hos pasienter med utviklingsdefekter som medfødte defekter i hjertet og store kar, spalte i den myke og harde gane, overleppe, etc.
Endringer i arten av finger- og håndflatemønstre er etablert ved spedalskhet, schizofreni, diabetes mellitus, kreft, revmatisme, polio og andre sykdommer.
Cytogenetisk metode
Denne metoden lar deg bruke et mikroskop for å undersøke cellestrukturer - kromosomer. Ved hjelp av mikroskopi ble karyotypen til menneskekroppen (kromosomsettet av kroppsceller) studert. Det er fastslått at mange sykdommer og utviklingsdefekter er forbundet med brudd på antall kromosomer og deres struktur. Denne metoden lar en også studere effekten av mutagener på sammensetningen og strukturen til kromosomer. Den cytogenetiske metoden er assosiert med midlertidige vevskulturer (vanligvis leukocytter) og oppnåelse av metafasekjerner med forkortede, fortykkede kromosomer, hvis deling stoppes ved metafaseplatestadiet med kolkisin. Hvis kjønnskromosomer studeres i en karyotype, lar denne metoden en studere kjønnskromatin i somatiske celler.
Somatisk cellehybridisering
Hybridceller har visse egenskaper som gjør det mulig å bestemme genlokalisering eller genkobling. Tap av menneskelige kromosomer fra visse typer hybridceller tillater produksjon av kloner som mangler et spesifikt kromosom. De vanligste er menneske-mus somatiske cellehybrider.
Overvåking av tilstedeværelsen av en biokjemisk genetisk markør i hybridkloner når menneskelige kromosomer elimineres, kan føre til påvisning av genplassering dersom egenskapen forsvinner fra cellene så snart de byttes med visse kromosomer. Cytogenetisk analyse av et stort antall kloner og sammenligning av resultatene med tilstedeværelsen av et stort antall genetiske markører gjør det mulig å identifisere koblede gener og deres lokalisering. I tillegg brukes informasjon ved bruk av kloner fra funksjonshemmede personer med translokasjoner og andre kromosomavvik.
Denne metoden etablerte lokaliseringen av fosfoglyseratkinasegenet i den lange armen til X-kromosomet, dvs. stedet for hybridceller lar deg etablere:
1) genlokalisering
2) genkobling
3) kromosomkartlegging
Over 160 loci har blitt identifisert ved bruk av hybridsomatisk cellemetoden.
Ontogenetisk metode
Lar deg studere mønstrene for manifestasjon av ethvert tegn eller sykdom i prosessen med individuell utvikling. Det er flere perioder med menneskelig utvikling. Antenatal (utvikling før fødsel) og postnatal. De fleste menneskelige egenskaper dannes under morfogenesefasen av svangerskapsperioden. I løpet av morfogenesefasen av den postnatale perioden, slutter dannelsen av hjernebarken og noen andre vev og organer, dannes kroppens immunologiske system, som når sin høyeste utvikling 5-7 år etter fødselen av barnet. I løpet av den postmorfogenetiske perioden utvikles sekundære seksuelle egenskaper.
I løpet av den morfogenetiske perioden forekommer endringer i genaktivitet i to typer:
1) slå gener på og av
2) styrking og svekkelse av virkningen av gener
I den postmorfogenetiske utviklingsperioden er den første typen endring i genaktivitet nesten fraværende, bare en liten inkludering av individuelle gener forekommer - for eksempel gener som bestemmer sekundære seksuelle egenskaper og utviklingen av visse arvelige sykdommer. Slukkingen av gener i denne perioden er mer betydelig. Aktiviteten til mange gener assosiert med produksjonen av melanin er undertrykt (som resulterer i gråning), så vel som gener assosiert med produksjonen av γ-globuliner (økt mottakelighet for sykdommer). Mange gener undertrykkes i celler i nervesystemet, muskelceller osv.
Genundertrykkelse skjer på nivået av transkripsjon, oversettelse og post-translasjon. Imidlertid er hovedtypen endring i genaktivitet på dette stadiet styrking og svekkelse av genvirkning. Gendominans kan endres, og forårsake endringer i ytre egenskaper, spesielt i puberteten. Forholdet mellom kjønnshormoner og følgelig kjønnskarakteristika endres. Med alderen kan undertrykkende gener ha stor innflytelse på utviklingen av en bestemt egenskap. For eksempel endrer fenylketonuri-genet i en heterozygot tilstand den menneskelige psyken.
Befolkningsstatistisk forskningsmetode
Det er en metode for matematisk å telle visse gener og tilsvarende egenskaper i visse populasjoner. Det teoretiske grunnlaget for denne metoden er Hardy-Weinberg-loven.
Denne metoden fastslo at alle gener i den menneskelige befolkningen kan deles inn i 2 kategorier i henhold til deres hyppighet:
1) å ha en universell fordeling, som inkluderer de fleste gener. For eksempel er fargeblindhetsgenet tilstede hos 7 % av mennene og mer enn 13 % av kvinnene. Genet for amaurotisk idioti, funnet i den europeiske befolkningen med en frekvens på 4 per 10 000 befolkning.
2) gener som hovedsakelig finnes i visse områder. For eksempel er sigdcellegenet vanlig i land der malaria er utbredt. Genet for medfødt hofteluksasjon, som har høy konsentrasjon i aboriginene nordøst i landet vårt.
Simuleringsmetode
N. I. Vavilovs lov om homologiske serier (arter og slekter som er genetisk nære har lignende serier av arvelig variasjon) tillater, med visse begrensninger, å ekstrapolere eksperimentelle data til mennesker.
En biologisk dyremodell av en arvelig sykdom er ofte mer praktisk for forskning enn en syk person. Det viste seg at dyr har rundt 1300 arvelige sykdommer, akkurat som mennesker. For eksempel hos mus – 100, hos krokodiller – 50, hos rotter – 30. Ved å bruke en modell av hemofili A og B hos hunder, ble det vist at det er forårsaket av et recessivt gen lokalisert på X-kromosomet.
Modellering av muskeldystrofi hos mus, hamstere og kyllinger har gjort det mulig å forstå den patogenetiske essensen av denne sykdommen. Det ble funnet at denne sykdommen ikke påvirker nervesystemet, men direkte muskelfibrene.
De første mekanismene for galaktosemi ble belyst ved å bruke Escherichia coli-modellen. Hos både mennesker og bakterier er manglende evne til å metabolisere galaktose forårsaket av den samme arvelige defekten - fraværet av et aktivt enzym - galaktose-1-fosfatiluridyltransferase.
Immunologisk forskningsmetode
Denne metoden er basert på studiet av den antigene sammensetningen av celler og væsker i menneskekroppen - blod, spytt, magesaft, etc. Oftest undersøkes antigener av blodceller: røde blodceller, leukocytter, blodplater og blodproteiner. Ulike typer røde blodlegemeantigener danner blodgruppesystemer.
På begynnelsen av det tjuende århundre viste K. Landsteiner og J. Jansky at, avhengig av arten av reaksjonene mellom røde blodlegemer og blodplasma, kan alle mennesker deles inn i 4 grupper. Det ble senere bevist at disse reaksjonene oppstår mellom proteinstoffene i erytrocytter, som ble kalt agglutinogener, og blodserumproteiner, som ble kalt agglutininer.
Blodgrupper bestemmes av antigener som inneholder lipid- og proteinfraksjoner, som er lokalisert på overflaten av røde blodlegemer. Proteindelen av antigenet styres av et gen som virker i de tidlige stadiene av utviklingen av røde blodlegemer. Antigener er spesifikke for hver blodgruppe.
Totalt er det nå kjent 14 erytrocytt-blodgruppesystemer, som inkluderer mer enn 100 forskjellige antigener. I ABO-blodgruppesystemet dannes to antigener på overflaten av røde blodceller under kontroll av gen-alleler I a, Ib.
Bernstein viste i 1925 at det er en tredje allel Io, som ikke kontrollerer antigensyntesen. Det er altså tre alleler i ABO-blodgruppesystemet, men hver person har bare to av dem. Hvis du plotter de mulige mannlige og kvinnelige gametene i et Punnett-rutenett, kan du spore hvilke mulige kombinasjoner av blodgrupper etterkommerne vil ha.
ABO-blodtyper hos avkom avhengig av blodtypene til foreldrene
Immunologiske metoder brukes til å undersøke pasienter og deres slektninger i tilfeller av mistenkte immunsvikttilstander (agammaglobulinemia, disgammaglobulinemia, ataxia-telangiectasia og andre), i tilfeller av mistenkt antigenisk inkompatibilitet av mor og foster, ved organ- og vevstransplantasjon, for å etablere ekte slektskap, i tilfeller av medisinsk genetisk rådgivning, om nødvendig, for å studere genetiske markører ved diagnostisering av koblingen av gener eller ved bestemmelse av arvelig disposisjon for sykdommer, ved etablering av zygositet til tvillinger.
Å bestemme blodgruppering er av praktisk betydning i en rekke genetiske studier:
1) ved etablering av zygotiske tvillinger
2) når man etablerer koblingen av gener.
3) ved rettsmedisinsk undersøkelse i saker om omtvistet farskap eller barsel. Det er kjent at barnet ikke kunne utvikle antigener som foreldrene ikke har.
M-blodgruppesystemet ble oppdaget av K. Landsteiner og I. Levin i 1927 (antistoffer mot de tilsvarende antigenene produseres ikke i denne gruppen). Det er to alleler M,N i systemet.
Genene som bestemmer M- og N-faktorene er kodominante, dvs. hvis de møtes, manifesterer begge seg. Dermed er det homozygote genotyper MM og NN, og heterozygot MN. I europeiske populasjoner finnes genotypene MM hos omtrent 36 %, NN hos 16 % og MN hos 48 %.
Og genene følgelig:
M=36 + 48/2 = 60 %
N=16 + 48/2 = 40 %
Rh faktor
Som forskning utført av forskere har vist, har 85 % av europeerne et erytrocyttantigen som er felles for antigenet til rhesusaper. 15 % av mennesker har ikke Rh-antigener på overflaten av røde blodlegemer.
Systemet med gruppe Rh-antigener er svært komplekst. Det antas at Rh-antigener styres av tre nært koblede loci C, D og E på to kromosomer og arves dominant. Derfor er tre genotyper mulige for hvert locus: homozygot Rh-positiv, heterozygot Rh-positiv og homozygot Rh-negativ.
Det mest immunogene er antigen D. Antigenene C og E er mindre aktive.
I 1962 ble tilstedeværelsen av erytrocytt-isoantigen Xd, overført gjennom kjønns-X-kromosomet, etablert. Basert på dette antigenet kan alle mennesker deles inn i X d -positive og X d -negative. Blant Xd-positive kvinner finnes 88 %, og blant menn 66 %. Hvis begge foreldrene er X d -negative, vil alle barna deres (både jenter og gutter) være X d -negative. Hvis faren er Xd-positiv og moren er Xd-negativ, vil døtrene deres være Xd-positive og sønnene Xd-negative. Hvis moren er X d -positiv og faren er X d -negativ, så vil sønnene deres være X d -positive, dvs. på kryss og tvers av arv. Døtre kan være enten Xd-positive eller Xd-negative, avhengig av morens homozygositet. Gen X d - gruppen er lokalisert i den korte armen til X-kromosomet. X d-systemet brukes til å studere aneuploidier (et unormalt antall X-kromosomer hos et barn med trisomi X, Klinefelters syndrom, Shereshevsky-Turners syndrom, etc.). Det antas at X d -inkompatibilitet mellom mor og foster (moren er X d -negativ, og fosteret er X d -positiv) fører til en nedgang i hyppigheten av fødsler av jenter.
Biokjemisk metode
Den tillater på den ene siden å studere mengden DNA i menneskelige celler under normale og patologiske forhold, og på den annen side å bestemme arvelige metabolske defekter ved å bruke:
1) bestemmelse av unormalt protein (strukturelle proteiner eller enzymer) som dannes som et resultat av biokjemiske reaksjoner;
2) bestemmelse av intermediære metabolske produkter som vises som et resultat av den genetiske blokkeringen av den direkte metabolske reaksjonen.
For eksempel, ved fenylketonuri omdannes ikke aminosyren fenylalanin til tyrosin. Det er en økning i konsentrasjonen i blodet og en reduksjon i konsentrasjonen av tyrosin. Fenylalanin omdannes til fenylpyrodruesyre og dens derivater - fenylmelkesyre, fenyleddiksyre og fenylacetylglutaminsyre.
Disse forbindelsene påvises i pasientens urin ved bruk av jernklorid FeCl 3 eller 2,4 - dinitrofenylhydrazin.