История развития, основные достижения и проблемы медицинской генетики. цитологические основы наследственности.

Дисциплина: Генетика человека с основами медицинской генетики

Азаматова

Зефира

Леоноровна

Генетика – это наука о наследственности и изменчивости организмов, она раскрывает сущность того, каким образом каждая живая форма воспроизводит себя в следующем поколении, и как в этих условиях возникают наследственные изменения, которые передаются потомкам, участвуя в процессах эволюции и селекции.

Предметом генетики человека служит изучение явлений наследственности и изменчивости у человека на всех уровнях его организации и существования: молекулярном, клеточном, организменном, популяционном, биохронологическом, биогеохимическом.

генетические открытия

медицинские открытия

• цитогенетика
• молекулярная генетика
• биохимическая генетика

МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА

• иммуногенетика
• клиническая генетика

ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА

• генетика развития
• популяционная генетика

Медицинская генетика – раздел генетики человека, изучающий роль наследственных факторов в патологии и разрабатывающий методы диагностики, лечения и профилактики наследств, болезней и болезней с наследственным предрасположением.

• Изучение наследственных болезней, закономерностей их наследования, особенностей патогенеза, лечения и профилактики;
• Изучение наследственного предрасположения и резистентности к наследственным болезням;
• Изучение патологической наследственности;
• Исследование теоретических медико-биологических проблем (биосинтез видоспецифических белков, синтез иммунных антител, генетические механизмы канцерогенеза);
• Изучение вопросов генной инженерии, разрабатывающей методы лечения наследственных болезней путем переноса генов нормального метаболизма в ДНК больного.

(1822-1884)

Чешский исследователь-любитель в 1855-1865гг, применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха, сформулировал закономерности наследственности .

Главная заслуга Менделя состоит в том, что он сумел правильно поставить задачу исследования - выяснить, как наследуются отдельные признаки .

(1834-1899).

Акушер-гинеколог и педиатр. Автор книги «Усовершенствование и вырождение человеческого рода» (1865).

Основатель первого в Сибири учебного заведения — Сибирского университета в Томске (1880-1888),

Он писал: «что может помешать, чтобы болезнь, которою страдают отец и мать, поразила бы также одного из их детей ».

1900 год

• Доменделевский

Предпосылки развития учения о наследственности человека

• клеточной теории (Теодор Шванн),
• доказательства клеточной преемственности (Рудольф Вирхов),
• теории естественного отбора и борьбы за существование (Чарльз Дарвин)
• описание врачами некоторых заболеваний ( болезнь Дауна, нейрофиброматоз и др.)

• Менделевский

Выявленные в 1865 г. Менделем закономерности наследования были переоткрыты в 1900 г. (Гуго де Фриз в Голландии, Карл Корренс в Германии и Эрих фон Чермак в Австрии) независимо друг от друга, на разных объектах вновь открыли законы Менделя и признали его приоритет .

Переоткрытие

законов Менделя в 1900 г.

медицинская генетика

Наследственность как этиологический фактор

Концепция вырождения семей с наследственной патологией

евгеника – направление (или даже наука) об улучшении породы человека

• термин, созданный Фрэнсисом Гальтоном в 1883 (от греч. Eugenés – «породистый») для обозначения научной и практической деятельности по выведению улучшенных сортов культурных растений и пород домашних животных, а также по охране и улучшению наследственности человека .
• Со временем слово «евгеника» стало применяться именно в последнем смысле.
• Усилиями нацистов репутация евгеники запятнана настолько, что само это слово продолжает оставаться ругательным

• Евгенические идеи необычайно быстро распространились, и более чем в 30 странах (США, Германия, Дания, Швеция и др.) приняли форму жёстких законов о принудительной стерилизации лиц, родивших детей с эпилепсией, олигофренией, шизофренией и другими заболеваниями.
• В период с 1907 до 1960 г. в США было насильственно стерилизовано более 100 000 человек.
• В Германии за первый полный год нацистской евгенической программы было стерилизовано 80 000 человек.
• Усилиями нацистов репутация евгеники запятнана настолько, что само это слово продолжает оставаться ругательным

В Петрограде Ю.А. Филипченко организовал Бюро по евгенике, ставшее Русского евгенического общества, печатный орган «Известия Бюро по евгенике при Российской Академии наук».

Цели: исследование генетики одаренности с помощью анкетного обследования людей умственного труда, а также разработку системы евгенических советов для вступающих в брак.

(1872-1940). По инициативе Н.К. Кольцова в Москве было создано Русское Евгеническое общество, начал выходить «Русский евгенический журнал».

Цели: изучение генетических основ психических явлений у человека, изучение генетики групп крови у человека, наследственности человека не только в норме, но и в патологии.

30-е и 40-е годы

(1894-1939)

• Основоположник российской медицинской генетики, сформулировал ее ключевые принципы и идеи .
• Директор Научно-исследовательского медико-генетического института им. Максима Горького
• В 1937 году репрессирован, 1939 году расстрелян

Цели: дальнейшее совершенствование близнецового метода для более глубокого исследования механизмов взаимодействия генетических и средовых факторов в онтогенезе человека, изучение генетики ряда заболеваний (сахарный диабет, дальтонизм, аллергия, гипертония, язвенная болезнь и др.), анализ потомства от близкородственных браков.

20-е годы

(1880-1961)

Невропатолог, основоположник клинической генетики

• внес вклад в изучение генетики нервных болезней
• первым в мире поставил вопрос о необходимости составления каталога генов человека,
• сформулировал понятие о генетической гетерогенности наследственных болезней,
• организовал медико-генетическую консультацию

50-е годы и по настоящее время

В 1959 г. была открыта хромосомная природа болезней

цитогенетика

Владимир Павлович Эфроимсон

Александра Алексеевна Прокофьева-Бельговская

17

• диагностики наследственных болезней
• система профилактики наследственных болезней

• медико-генетическое консультирование,
• перенатальная диагностика,
• массовая диагностика у новорожденных наследственных заболеваний обмена,

• диспансеризация больных и членов их семей

17

• широкое применение преимплантационной диагностики в основных медико-генетических центрах,
• проведение генетического тестирования на болезни с наследственным предрасположением и принятием
• Этиологическая коррекция наследственных болезней через генную терапию.

17

Генеалогический метод

Задачи метода:

– установления наследственного характера болезни;

– определения типа ее наследования;

– изучение сцепления болезни с различными генетическими маркерами.

пробанд  — Индивидуум, помещенный в основание выстраиваемого генеалогического древа

17

P – родители;

х – знак скрещивания;

♂ – мужская особь;

♀ – женская особь;

F – потомство, число внизу или сразу после буквы указывает порядковый номер поколения ( F1 гибриды первого поколения – прямые потомки родителей; F2 гибриды второго поколения – возникающие в результате скрещивания между собой гибридов F1);

А, а, В, в, С, с – буквами латинского алфавита обозначают отдельно взятые наследственные признаки.

17

мужчина (пробанд)

женщина

мужчина, женщина, обладающие изучаемым признаком

мужчина, женщина, гетерозиготные носители признака

пол неизвестен

аборт или мертворожденный ребенок

дизиготные близнецы (ДЗ)

монозиготные близнецы (МЗ)

зиготность неизвестна

?

?

б р а к

кровнородственный брак

братья и сестры (сибсы)

22

22

Близнецовый метод

Предложен Гальтоном в 1876 г. Задачи метода:

– установить роль наследственности и среды в фенотипическом разнообразии различных признаков у человека.

Этапы реализации метода:

1. Сбор близнецового материала и диагностика зиготности (метод «сходства-подобия», по эритроцитарным и лейкоцитарным маркерам, ДНК- диагностика).

2. Анализ близнецовых данных.

Конкордантность  (в  генетике ) — наличие определённого признака у обоих близнецов , или среди группы людей.  Конкордантностью  также называется вероятность того, что оба близнеца будут иметь определённый признак, при условии, что его имеет один из них.

22

Цитогенетический метод

Проводится при подозрении не хромосомную болезнь. Задачи:

– идентифицировать перестроенную хромосому;

– установить тип хромосомной перестройки.

препараты хромосом человека можно приготовить из фибробласток кожи, костного мозга, но наиболее доступной при таких исследованиях является культура лимфоцитов периферической крови (кровь помещают в специальную среду с веществами стимулирующими рост и клеточное деление, затем добавляют колхицин, что приводит к остановке митоза на стадии метафазы, в которой хромосомы мах спирализированы).

22

Биохимический метод

применяют при подозрении на врожденные дефекты обмена. Применяют их в 2 этапа:

– скринирующие экспресс-методы, позволяющие обследовать большие группы населения (например, микробиологический тест Гатри (как вариант тест Фелинга) для обследования всех новорожденных на фенилкетонурию;

– более сложные методы биохимии и молекулярной биологии – методы фракционирования и количественного анализа, жидкостной и газовой хромотографии.

22

Цитогенетика – синтетическая наука:

1. цитология;

2. Формальная генетика;

3. биохимия.

22

• Основная масса животных и растений — это ядерные организмы, эукариотические

В настоящее время клеточная теория гласит:

• клетка является наименьшей единицей живого;
• клетки разных организмов сходны по своему строению;
• размножение клеток происходит путем деления исходной клетки;
• многоклеточные организмы представляют собой сложные ансамбли клеток и их производных, объединенные в целостные интегрированные системы тканей и органов, подчиненные и связанные между собой межклеточными, гуморальными и нервными формами регуляции.

22

клетка (-и) ( cellula , -ae) -- элементарная живая система, состоящая из двух основных частей - ядра и цитоплазмы, способная к самостоятельному существованию, самовоспроизведению и развитию; основа строения и жизнедеятельности всех животных и растений

Тремя основными компонентами клетки являются:

• ядро,
• цитоплазма и
• окружающая их клеточная мембрана - плазмолемма.

22

• Перечислить органеллы клетки и их функции

22

• Ядро ( nucleus ) клетки — система генетической детерминации и регуляции белкового синтеза.
• Ядро обеспечивает две группы общих функций : одну , связанную собственно с хранением и передачей генетической информации, другую — с ее реализацией, с обеспечением синтеза белка.

22

основной компонент клеточного ядра – Хроматин

• Хроматин интерфазных ядер - это хромосомы, которые теряют в это время свою компактную форму, разрыхляются, деконденсируются .
• Зоны функциональной активности и полной деконденсации их участковморфологи называют эухроматином .
• Участки конденсированного хроматина называют гетерохроматином .
• Степень деконденсации хромосомного материала — хроматина в интерфазе может отражать функциональную нагрузку этой структуры. Чем «диффузнее» распределен хроматин в интерфазном ядре (т.е. чем больше эухроматина), тем интенсивнее в нем синтетические процессы.

22

22

Хромосома –

клеточная органелла, находящаяся в ядре, основными функциями которой являются хранение и передача наследственной информации

Хромосома – постоянный компонент ядра, отличающийся особой структурой, индивидуальностью, функцией и способностью к самовоспроизведению , что обеспечивает их преемственность, а тем самым и передачу наследственной информации от одного поколения растительных и животных организмов к другому.

22

Кариотип

Кариотип человека (от греч. - орех, ядро и - отпечаток, тип) — диплоидный хромосомный набор человека, представляющий собой совокупность морфологически обособленных хромосом, внесённых родителями при оплодотворении. Это – генетический паспорт, который не меняется в течении всей жизни.

Хромосомы набора генетически неравноценны: каждая хромосома содержит группу разных генов. Все хромосомы в кариотипе человека делятся на аутосомы и половые хромосомы. В кариотипе человека 44 аутосомы (двойной набор) - 22 пары гомологичных хромосом и одна пара половых хромосом — XX у женщин и ХУ у мужчин.

В норме у человека 46 хромосом (по 23 хромосомы от каждого из родителей). Запись нормального женского  кариотипа  – 46,ХХ; нормального мужского – 46,XY.

22

22

    Структура типичной метафазной хромосомы : 1. состоит из двух хроматид 2. они соединены через центромеру (кинетохор) , место прикрепления к митотическому веретену, 3. теломера , локализованная в конце каждого плеча хромосомы.

Хромосома окрашивается специальными красителями, специфически связывающимися к А-Т ( G сегменты) и G-C основаниями ( R сегменты), после чего каждая хромосома дает только для нее характерный рисунок из G и R сегментов.

22

формы хромосом :

• равноплечие, или метацентрические ,
• неравноплечие, или субметацентрические ,
• палочковидные, или акроцентрические , и
• точковые - очень мелкие, форму которых трудно определить.

22

Хромосомы человека принято подразделять по их размерам на 7 групп (А, В, С, D, E, F, G). Если при этом легко отличить крупные (1, 2) хромосомы от мелких (19, 20), метацентрические от акроцентрических (13), то внутри групп трудно различить одну хромосому от другой.

Метафазные хромосомы человека различаются в основном по длине и расположению первичной перетяжки (центромеры). Совокупность хромосом, расположенных попарно в порядке уменьшения размера, называется кариограммой. Изображая кариограмму, половые хромосомы располагают отдельно от остальных хромосом: справа в нижнем ряду.

22

Геном – вся совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном (одинарном) наборе хромосом клеток данного организма.

Генотип – это генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в хромосомном наборе – кариотипе .

Идиограмма ( идио- + греч. gramma запись, изображение; син. кариограмма) — графическое изображение отдельных хромосом со всеми их структурными характеристиками

22

46 хромосом

Хромосомный набор человека состоит из 23 пар хромосом. Кариотип различается у представителей разных полов по одной паре хромосом (гетерохромосомы или половые хромосомы). Различия касаются строения половых хромосом, обозначаемых различными буквами - X и Y (XX или XY)

22