Методы изучения наследственности человека.
Клинико-генеалогический метод. Близнецовый метод.
Клинико-генеалогический метод (метод родословных).
Клинико-генеалогический метод - самый старый метод изучения наследственности человека. Метод основан на изучении наследования нормальных или патологических признаков в семьях в ряду поколений. Принципом метода является составление родословной и ее анализ. Метод предложен английским ученым Ф. Гальтоном в 1865г.
Возможности метода:
1. Выявление наследственного или ненаследственного характера признака;
2. Определение типа наследования;
3. Определение сцепления генов;
4. Определение типа взаимодействия генов
5. Определение пенетрантности аллелей
Клинико-генеалогический метод лежит в основе медико-генетического консультирования.
Составление родословной начинается с человека, называемого пробандом. Дети одной родительской пары называются сибсами (братья и сестры). Поколения в родословной обозначаются римскими цифрами. Арабскими цифрами нумеруется потомство одного поколения. При составлении родословной используются специальные обозначения.
После составления родословной начинается этап генетического анализа.
Анализ родословной включает следующие этапы:
1. Установление, является ли исследуемый признак или заболевание единичным в семье или имеет место несколько случаев (семейный характер). Если признак встречается несколько раз в разных поколениях, можно предположить его наследственную природу.
2. Определение типа наследования. Выделяют аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, Х-сцепленный доминантный, Х-сцепленный рецессивный, У-сцепленный и митохондриальный типы наследования.
Аутосомно-доминантный тип наследования.
При данном типе наследования мутантный ген связан с аутосомой и проявляется как в гомозиготном (АА), так и в гетерозиготном (Аа) состояниях.
Признаки аутосомно-доминантного типа наследования:
· Наследование по «вертикали», т. е. признак встречается в каждом поколении без пропуска поколений;
· Оба пола поражаются в равной степени;
· Примерно половина детей родителя имеющего признак также имеют данный признак;
· Здоровые члены семьи обычно имеют здоровое потомство.
По аутосомно-доминантному типу наследуются: ахондроплазия, полидактилия, синдром Марфана и др.
Признаки аутосомно-рецессивного типа наследования:
При данном типе наследования мутантный ген связан с аутосомой и проявляет свое действие только в гомозиготном состоянии.
· Наследование по «горизонтали», т. е. носители признака принадлежат к одному поколению. Обычно наблюдается пропуск поколений;
· Оба пола поражаются в равной степени;
· Примерно четверть детей родителя имеющего признак также имеют данный признак;
· У больных родителей все дети будут больными;
· Частота встречаемости рецессивного признака увеличивается в случае близкородственных браков.
Если признак обусловлен часто встречающимся рецессивным геном или в семье высокий процент близкородственных браков, родословная может принять вид псевдодоминантного наследования.
По аутосомно-рецессивному типу наследуются: фенилкетонурия, галактоземия, альбинизм, муковисцедоз и др.
При аутосомно-доминантном и аутосомно-рецессивном типах наследования возможны различная частота пенетрантности и степень экспрессивности признака.
Признаки наследования, сцепленного с полом.
Х-сцепленные типы наследования. Особенностью наследования признаков, контролируемых генами, расположенными в Х-хромосоме, является отсутствие передачи признака от отца к сыну. Эта особенность обусловлена тем, что мужчины передают свою Х-хромосому и содержащиеся в ней гены только дочерям, а У-хромосому – сыновьям.
Х-сцепленый доминантный тип наследования характеризуется следующими признаками:
· Отсутствие передачи признака от отца к сыну;
· Признак проявляется в каждом поколении (наследование «по вертикали»);
· Женщин, имеющих признак в два раза больше, чем мужчин - носителей признака;
· Если у родителей отсутствует исследуемый признак, у детей признак также будет отсутствовать.
По Х-сцепленому доминантному типу наследуются: гипоплазия зубной эмали, фосфатемия, витамин-Д-резистентный рахит и др.
Х-сцепленный рецессивный тип наследования характеризуется следующими признаками:
· Отсутствие передачи признака от отца к сыну;
· Признак проявляется у потомков одного поколения и не проявляется у другого (наследование «по горизонтали»);
· Признак значительно чаще встречается у лиц мужского пола (женщины с Х-сцепленным рецессивным признаком могут родиться только в семьях, где отец имеет признак, а мать является гетерозиготной носительницей);
· У родителей, не имеющих признака, могут родиться дети с наследственным признаком (если мать является гетерозиготной носительницей).
По Х-сцепленному рецессивному типу наследуются: гемофилия, дальтонизм, миопатия Дюшена и др.
У-сцепленный тип наследования характеризуется передачей признака строго от отца ко всем сыновьям. У-сцепленные признаки называются голандрическими. Определяющие их гены локализованы в тех районах У-хромосом, которые не имеют аналогов в Х-хромосомах. В У-хромосоме локализованы гены детерминирующие развитие семенников, отвечающие за сперматогенез, контролирующий интенсивность роста тела, конечностей и зубов и др. К голандрическим признакам относятся: гипертрихоз (волосатость) ушной раковины, перепонки между пальцами ног, ихтиоз (кожа напоминает рыбью чешую).
Митохондриальный тип наследования.
В митохондриях содержаться кольцевые хромосомы, которые у человека содержат 16,5 т. п.н. Митохондриальная ДНК кодирует 37 генов (два гена рРНК, 22 гена тРНК и 13 генов, кодирующих белки. В большинстве случаев митохондриальная ДНК представлена множественными копиями (до 50).
Митохондрии передаются потомству с цитоплазмой яйцеклеток. Сперматозоиды практически не имеют митохондрий, поскольку цитоплазма элиминируется при созревании мужских половых клеток. В каждой яйцеклетке содержится примерно 25 000 митохондрий, которые при делении клетки распределяются случайным образом вместе с цитоплазмой.
Описаны мутации различных генов митохондрий. Мутациями митохондриальных генов обусловлены такие заболевания как: атрофия зрительного нерва Лебера, митохондриальные миопатии, доброкачественная опухоль (онкоцитома) и др.
Близнецовый метод
Возможности метода: изучение относительной роли генотипа и факторов среды при формировании нормальных и патологических признаков человека.
Различают монозиготных и дизиготных близнецов. Монозиготные близнецы образуются при разделении одной зиготы, они имеют одинаковый генотип и как следствие являются однополыми и обладают большим фенотипическам сходством. Дизиготные близнецы образуются при оплодотворении разных яйцеклеток разными сперматозоидами. Дизиготные близнецы имеют разный генотип и похожи между собой не более чем дети одних родителей. В отличие от детей родившихся в разное время близнецов объединяют одинаковые условия внутриутробного развития.
Для характеристики групп близнецов применяют термины конкордантность и дискордантность.
Конкордантность (коэффициент сходства) – это частота исследуемого признака у второго партнера при наличии признака у одного из близнецов.
Дискордантность (коэффициент различий) – частота отсутствия исследуемого признака у второго партнера при наличии признака у одного из близнецов.
Например, конкордантность 70% обозначает, что 70% пар близнецов сходны по изучаемому признаку. Дискордантность 30% указывает на то, что 30% близнецов различаются по изучаемому признаку.
Сравнение конкордантности и дискордантности у монозиготных и дизиготных близнецов позволяет определить следующие закономерности:
1. Различия (дискордантность), обнаруживаемые у монозиготных близнецов, обусловлены действием факторов среды;
2. Различия в конкордантности и дискордантности у монозиготных и дизиготных близнецов указывают на различия в генотипах у дизиготных близнецов и, следовательно, обусловлены генетически;
3. Отсутствие различий в конкордантности и дискордантности у монозиготных и дизиготных близнецов указывает на решающую роль факторов среды в проявлении соответствующего признака.
Для количественной оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используется формула для вычисления коэффициента наследственности:
Н=КМБ – КДБ
100 – КДБ
Где Н – коэффициент наследуемости. В зависимости от значения Н судят о влиянии генотипа и среды на развитие признака. Если значение Н близко к 1, то признак определяется преимущественно генотипом, если зачение Н близко к 0, то развитие признака обусловлено факторами среды. При средних значениях Н (примерно от 0,4 до 0,7) признак развивается под действием факторов внешней среды при наличии генетической предрасположенности (мультифакториальные признаки).
