Методы изучения генетики человека (стр. 3 )

Пенетрантность и экспрессивность. Термины предложены -Рессовским. В процессе онтогенеза не все гены реализуются в признак. Некоторые из них оказываются блокированными другими неаллельными генами, проявлению некоторых признаков не способствуют внешние условия. Пробиваемость гена в признак называется пенетрантностью. Пенетрантность отражает частоту фенотипического проявления имеющейся в генотипе генетической информации. Пенетрантность выражается в процентах особей, у которых анализируемая аллель фенотипически проявляется. Пенетрантность может быть полной (100%) и неполной (< 100%), иметь различные значения в разных семьях. При анализе родословной и составлении генетического прогноза необходимо учитывать значение пенетрантности, установленное для данного признака. Например:

1.Арахнодактилия наследуется как АД признак с пенетрантностью 30%. Это значит, что среди лиц с генотипами АА и Аа 70% будут здоровы, а 30% – больны.

2.Среди некоторых форм шизофрении АД типа у гомозигот (АА) пенетрантность полная (100%), а у гетерозигот (Аа) – 20%.

3.Падагра наследуется по АД типу. Пенетрантность гена у мужчин составляет 20%, а у женщин 0%.

Фенотипическое проявление наследственной информации характеризуется показателем, который называется экспрессивность. Экспрессивность характеризует степень выраженности признака и зависит как от дозы соответствующей аллели гена, так и от факторов среды.

ЗАДАНИЕ

1. Изучите конспекты лекций и литературу по данной теме, выпишите в тетрадь новые для Вас термины и понятия.

2. Зарисуйте в тетради систему символов по Г. Юсту.

3. Изучите особенности родословных с различными типами наследования АД, АР, ХД, ХР, YН. Зарисуйте в тетради родословные с разными типами наследования и проведите их анализ (рис. 2–5).

4.Решите следующие задания:

4.1.Как можно объяснить появление детей с I (0) группой крови в семье, где у отца I (0) группа крови, а у матери IV (АВ) группа. Напишите схему решения задачи. Как называется данный феномен, в чем его сущность?

4.2.У человека доминантный ген обладает плейотропным действием и вызывает развитие голубой склеры (пенетрантность 100%), хрупкость костей (пенетрантность 63%) и глухоту (пенетрантность 60%).

Какое потомство можно ожидать в семье гетерозиготных кареглазых родителей с нормальной склерой, хрупкими костями и с нормальным слухом?

Какое потомство можно ожидать от мужчины с нормальными признаками и глухой женщины? Рассмотрите все возможные варианты генотипов.

4.3.Как можно объяснить появление различного числа и длины пальцев при полидактилии?

5. Запишите в тетрадь и выучите примеры заболеваний с разными типами наследования и их клиническое проявление.

6. Постройте родословную своей семьи. Оформите работу в соответствии с планом:

6.1. Название: Родословная моей семьи. Изучение наследования _______ (назовите изучаемый признак).

6.2. Анамнез (составьте анамнез).

6.3. Условные обозначения по Г. Юсту (приведите все условные обозначения, которые используются в данном методе, рис. 6).

6.4. Схема родословной (с общепринятой нумерацией поколений и каждого члена родословной). Под схемой родословной не забудьте привести использованные Вами символы (легенду).

6.5. Анализ родословной, обоснование установленного типа наследования.

6.6. Генетический прогноз. Для этого установите возможные генотипы родственников пробанда и самого пробанда. Постройте генетический прогноз для потомства пробанда.

6.7. Примеры болезней с таким же типом наследования.

6.8. Список использованной литературы.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Что изучает генеалогический метод.

2. Каковы возможности и недостатки генеалогического метода.

3. Как построить родословную.

4. Как провести генетический анализ родословной.

5. К каким типам наследования относятся наследственные болезни и признаки человека.

6. Как характеризуются родословные с разными типами наследования.

7. Объясните понятия пенетрантность и экспрессивность.

8.Чем вызваны митохондриальные заболевания, дайте развернутый ответ.

9.Объясните явление генетического импритинга.

10.Охарактеризуйте болезни тринуклеотидных повторов с явлением антиципации, приведите примеры.

Форма отчета

1. Представление на проверку тетради.

2. Представление на проверку родословной своей семьи и устная защита работы.

2. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Цитогенетический метод основан на микроскопическом изучении хромосом в клетках человека и широко применяется с 1956 г., когда Дж. Тио и Л. Леван установили число хромосом в кариотипе человека.

В 1960 году на научной конференции в Денвере была принята классификация хромосом, в соответствии с которой им были даны номера, увеличивающиеся по мере уменьшения размеров хромосом. Эта классификация была уточнена на конференции в Лондоне, 1963г. и в Чикаго, 1966 г. В 1969 г. Т. Касперсоном был разработан метод дифференциального окрашивания хромосом (Q-окрашивание), применяя который, возможно точно идентифицировать хромосомы по характеру распределения в них окрашиваемых сегментов. Цитогенетическим методом изучают нормальную морфологию хромосом и кариотип в целом, определяют генетический пол организма, и, главное, диагностируют хромосомные болезни, которые связаны с изменением числа или с нарушением структуры хромосом и процессы мутагенеза на уровне хромосом и кариотипа. Метод применяется в медико-генетическом консультировании для пренатальной диагностики хромосомных болезней, а также для идентификации хромосом при гибридизации соматических клеток.

В соматических клетках человека диплоидный набор хромосом, 2n = 46, а в половых – гаплоидный n = 23. При оплодотворении диплоидный набор хромосом восстанавливается. В хромосоме выделяют короткое (р) и длинное (q) плечи. Концы обоих плеч хромосомы называют теломерами. В метафазе митоза хромосомы представлены двумя сестринскими хроматидами, соединенными центромерой. В центромере содержится вещество – кинетохор, участвующее в формировании нитей веретена при клеточном делении.

При изучении кариотипа определяют следующие морфометрические характеристики хромосом: Lа – абсолютная длина хромосомы, мкм; Lр – длина короткого плеча, мкм; Lq – длина длинного плеча, мкм; Iв – плечевой индекс; Iс – центромерный индекс; Lr – относительная длина хромосомы, %; Ih – процент гетерохроматиновой зоны, %; I s – индекс спирализации.

По значению плечевого индекса определяется форма хромосом. При значении Iв 1–1,9 хромосома называется равноплечей (метацентрической), 2–4,9 – слабонеравноплечей (субметацентрической), 5 и более – акроцентрической или резко неравноплечей, ≥ 8 – телоцентрической или резконеравноплечей.

В кариотипе человека хромосомы имеют форму метацентрических, субметацентрических и акроцентрических. Отнесение хромосом к той или иной группе производится на основе расчета центромерного индекса. На основании размеров, комбинации плечевого и центромерного индексов хромосомы человека в соответствии с Международной Денверской классификацией, 1960 г., сгруппированы в 7 групп, обозначаемых буквами английского алфавита: A, B, C, D, E, F, G (табл.1)

Таблица 1

Международная Денверская классификация хромосом человека, 1960 г.

Группа	Номер пары хромосом	Центромерный индекс	Размеры и форма хромосом
A	1	0,48–0,49	Самые большие, метацентрики
2	0,38–0,40	Самые большие, субметацентрики
3	0,45–0,46	Самые крупные, метацентрики
B	4, 5	0,24–0,30	Крупные, субметацентрики
C	6–12, Х-хромосома	0,28–0,43	Среднего размера, метацентрики и субметацентрики. Группа включает 7 аутосом и Х-хромосому
D	13, 14, 15	до 0,15	Среднего размера, акроцентрики, характерна межиндивидуальная вариабельность и наличие спутников на коротких плечах
E	16–18	0,26–0,40	Относительно короткие метацентрики и субметацентрики
F	19, 20	0,36–0,46	Небольшие метацентрики
G	21, 22 Y-хромосома	0,13–0,33	Небольшие акроцентрики. Для аутосом характерно наличие спутников на коротких плечах

В настоящее время для идентификации хромосом в соответствии с номенклатурой ISCN-1995 (Парижская номенклатура) все чаще используется дифференциальное окрашивание, которое на хромосомах дает полосы поперечной исчерченности, благодаря которым можно более точно идентифицировать пары гомологов (рис. 6)

Анализ кариотипа проводят в культуре делящихся соматических и половых клеток. Наиболее часто используют культуру клеток периферической крови, прежде всего лимфоцитов, костного мозга и фибробластов. Для анализа кариотипа плода используют различные клеточные культуры; их выбор определяется сроком беременности (до 12 недель – используют клетки ворсин хориона, в более поздние сроки – клетки плода, выделенные из амниотической жидкости, пуповинной крови и плаценты).

Рис. 6. Рисунок сегментации в соответствии с Парижской номенклатурой (G-, Q - и R-сегменты). Позитивные G - и Q-сегменты и негативные R-сегменты – черные, вариабельные районы заштрихованы (Paris Conference, 1971, [468].)

Цитогенетический анализ включает три основных этапа:

1.  Культивирование клеток.

2.  Окраска препарата.

3.  Микроскопический анализ препарата.