Наследственные заболевания человека

Наследственные заболевания человека

Реферат

по биологии

На тему:

«НАСЛЕДСТВЕННЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ЧЕЛОВЕКА»

Ученика 10

«Б» класса

лицея № 34

г. Костромы

Кудашева

Михаила

Научный

руководитель:

кандидат биологических

наук

Колесова

Татьяна

Максимовна

Г. Кострома

ПЛАН.

1. Введение

2. Предмет и методы антропогенетики и медицинской генетики.

3. Организация наследственного аппарата клеток человека (уровни

организации: генный, хромосомный, геномный).

4. Мутационный процесс и наследственные заболевания человека:

а) механизм генных мутаций. Болезни обмена веществ и молекулярные болезни

человека. Наследование генных аномалий;

б) хромосомные мутации, их разнообразие и проявление в форме синдромов;

в) геномные мутации и их последствия.

5. Факторы, вызывающие мутации наследственного аппарата.

6. Значение диагностики и лечение от наследственных болезней.

7. Медико-генетическое консультирование в профилактике наследственных

заболеваний.

1.Введение.

Заглядывая в будущее, можно с уверенностью сказать о по истине

фантастических перспективах преобразования живых организмов на основе

знаний закономерности наследственности.

Генетика в основе своей – наука о наследственности. Она имеет дело с

явлениями наследственности, которые были объяснены Менделем и его

ближайшими последователями. Очень важной проблемой является изучение

законов, по которым наследуются болезни и различные дефекты у человека. В

некоторых случаях элементарные знания в области генетики помогают людям

разобраться, имеют ли они дело с наследуемыми дефектами. Знание основ

генетики даёт уверенность людям, страдающим недугами, не передающимися по

наследству, что их дети не будут испытывать аналогичных страданий.

Развитие генетики для изучения проблем человека связана с ее общими

научными успехами и с тем, что эти успехи начинают занимать большое место в

идущей научно-технической революции. Развитие генетики имеет важное

значение для познания явлений жизни и в том числе для медицины. Генетика

– это фундамент медицины. Задача состоит в том, чтобы генетическая

программа каждого человека была бы полноценной и высокоактивной во всех

клетках человека. Важнейшей является и проблема генетической информации

людей. Генетическая информация людей – это самое драгоценное естественное

достояние страны, которое нужно беречь несравнимо в большей степени, чем

нефть, руды, газ, каменный уголь и другие ресурсы. В России

разрабатывается система генетической службы, которая позволит следить за

процессами, идущими в наследственности людей, прогнозировать эти процессы.

Эта работа выполняется в Институте общей генетики Академии наук Российской

Федерации.

В данном реферате поставлена цель проанализировать работы, посвященные

исследованию наследственных заболеваний человека.

Учитывая, что данная проблема широко исследуется в современной науке и

касается очень многих вопросов, в реферате поставлены следующие задачи:

. Определение предмета и методов антропогенетики и медицинской генетики.

. Исследование организации наследственного аппарата клеток человека

(уровней организации: генного, хромосомного, геномного).

. Изучение мутационных процессов и наследственных заболеваний

человека.

. Выяснение факторов, вызывающих мутации наследственного аппарата.

. Определение значения диагностики наследственных заболеваний и роли

медико-генетических консультаций в профилактике наследственных

заболеваний.

2.Предмет и методы антропогенетики и медицинской генетики.

Формирование, эволюция и становление вида Homo sapiens происходили, как

и у всех обитателей нашей планеты, под влиянием обычных факторов

микроэволюции, при ведущем участии естественного отбора, действующего на

элементарный эволюционный материал – мутации и их комбинации.

Наследственность человека подчиняется тем же биологическим

закономерностям, что и наследственность всех живых существ. У человека, как

и у других организмов, размножающихся половым путём, встречаются

доминирующие и рецессивные признаки. В формировании каждого фенотипического

свойства или признака человека также участвует как наследственность, так и

среда.

Наследственность человека изучает наука антропогенетика (от греч.

антропос – человек). Часть антропогенетики, занимающаяся изучением

наследственных болезней, нормальных и патологических свойств крови, наряду

с генетикой патогенных микроорганизмов продуцентов антибиотиков входит в

состав медицинской генетики.

Современная антропогенетика вооружена рядом методов, позволяющих

проследить некоторые закономерности передачи признаков по наследству. Это

способствует установлению диагноза, позволяет бороться с болезненными

состояниями и даёт возможность произвести генетическую консультацию лицам,

в ней нуждающимся.

Существуют разнообразные методы, изучающие наследственность человека.

Это генеалогический, близнецовый и популярно-статический методы,

предложенные в конце прошлого столетия Ф. Гальтоном. В наши дни пользуются

так же цитологическими, онтогенетическими, дерматоглифическими, молекулярно-

генетическими, а так же другими методами.

Генеалогический метод позволяет преодолеть сложности, возникающие в

связи с невозможностью скрещивания и малоплодностью человека. Если есть

родословные, то можно, используя суммарные данные по нескольким семьям

определить тип наследования (доминантный, рецессивный, сцеплённый с полом,

аутосомный) признака, а также его моногенность или полигенность.

Так, доминантный признак «габсбургская губа» (толстая выпяченная нижняя

губа) прослеживается в династии Габсбургов, начиная с XV в. Аналогичное

наследование легко выявляется для признака брахидактилия или

короткопалость, вследствие недоразвития (срастания) концевых фаланг. По

доминантному типу наследуя такой дефект, как ахондроплазия – карликовость,

связанная с резким укорочением конечностей и др.

Близнецовый метод используется для выяснения степени наследственной

обусловленности исследуемых признаков. Явление полиэмбрионии известно у

некоторых животных. Оно характеризуется появлением нескольких идентичных,

или однояйцовых близнецов (ОБ) – многозиготных близнецов. Наряду с такими

ОБ существуют разнояйцовые близнецы (РБ), рождающиеся при оплодотворении

одновременно созревающих яйцеклеток. Если ОБ как результат кланового

размножения одной оплодотворённой яйцеклетки всегда идентичны по полу и

очень похожи, часто практически неразличимы, то РБ могут иметь как

одинаковый, так и разный пол. Встречаются РБ, сильно различающиеся по

внешним признакам, как различаются особи, возникшие в результате

самостоятельных случаев оплодотворения. В этом случае РБ представляют

результат расщепления при скрещивании.

Близнецовый метод основан на трёх положениях:

1. ОБ имеют идентичные генотипы, а РБ различные генотипы.

2. Среда, в которой развиваются близнецы и под действием которой

появляются различия признаков у ОБ, может быть одинаковой и

неодинаковой для одной и той же пары ОБ.

3. Все свойства организма определяются взаимодействием только двух

факторов: генотипа и среды.

ОБ и РБ обычно сравнивают по ряду показателей на большом материале. На

основе полученных данных вычисляют показатели конкордантности (частоты

сходства) и дискордантности (частоты различий).

Цитогенетический метод. Довольно большое число трудно отличимых друг от

друга (в пределах групп) хромосом создавали трудности в применении

цитологического метода и в развитии цитогенетики человека. Разработка

методов дифференциальной окраски упростила проблему идентификации всех

хромосом человека. Благодаря культивированию клеток человека в vitro можно

получать достаточно большой материал для описания цитологических

особенностей исследуемого индивидуума. Для этого обычно используют

кратковременную культуру лейкоцитов периферической крови.

Цитологический метод приобрёл большое значение в связи с возможностями,

которые открыла гибридизация соматических клеток. Получение гибридов между

соматическими клетками человека и мыши позволяет в значительной степени

преодолеть проблемы, связанные с невозможностью скрещиваний и картировать

многие гены, контролирующие метаболизм клетки.

Популяционный метод, или методы генетики популяций широко применяются в

исследованиях человека. Он даёт информацию о степени гетерозиготности и

полиморфизма человеческих популяций, выявляет различия частот аллей между

разными популяциями. Так, хорошо изучено распространение аллей системы

групп крови АВО. Различную концентрацию конкретных аллей локуса 1 связывают

с известными данными о чувствительности разных генотипов к инфекционным

болезням. Это помогает понять направление эволюции и отбора, действовавшего

в разных регионах, в истории человечества.

Популяционный метод позволяет определить адаптивную ценность конкретных

генотипов. Многие признаки и соответственно обусловливающие их гены

адаптивно нейтральны и проявляются как естественный полиморфизм

человеческих популяций (например, многие морфологические признаки: цвет

глаз, волос, форма ушей и т.д.). Другие признаки возникли как адаптивные по

отношению к определенным условиям существования; например, темная

пигментация кожи негров предохраняет от действия солнечной радиации.

Известны примеры условно адаптивных аллелей. К их числу относится такая

генетическая аномалия, как серповидноклеточная анемия. Рецессивная

аллель, вызывающая в гомозиготном состоянии это наследственное заболевание,

выражается в замене всего одного аминокислотного остатка ? -цепи молекулы

гемоглобина.

В популяциях человека так же, как и в популяциях других организмов, в

гетерозиготном состоянии содержится значительный генетический груз, т. е.

рецессивные аллели, приводящие к развитию различных наследственных

болезней. Повышение степени инбридинга в популяциях должно приводить к

повышению частоты гомозиготации рецессивных аллелей. Эта закономерность

должна предостерегать от заключения близкородственных браков.

Большой удельный вес в решении проблем генетики человека и медицинской

генетики имеет онтогенетический метод, согласно которому развитие

нормальных и патологических признаков рассматривается в ходе

индивидуального развития.

Изучение и возможное предотвращение последствий генетических дефектов

человека – предмет медицинской генетики.

3. Организация наследственного аппарата клеток человека (уровни

организации: генный, хромосомный, геномный).

Ген – участок ДНК, кодирующий синтез одной полипептидной цепи

аминокислот (одной молекулы белка) размеры гена определяются числом пар

нуклеотидов. Есть гены размером в 59 пар нуклеотидов (п. н.) – у фага Т-4,

4 – в несколько тысяч п. н. (большинство генов человека). Учёные считают,

что в генотипе человека насчитывается около 1 миллиона генов.

Хромосома - (в переводе – «окрашенное тельце») сложное образование

внутри ядра, состоит из: ДНК, белков, РНК, липидов, углеводов. В одной

хромосоме размещается (локализуется) много генов. Хромосомы имеют разную

форму. Форма хромосомы определяется положением центромеры (первичной

перетяжки, к которой присоединяются нити веретена деления в митозе). Если

центромера делит хромосому пополам, то у неё образуются равные плечи,

поэтому такую хромосому называют «равноплечей» или метацентрической.

Если центромера немножко смещена в сторону одного плеча – это

«неравноплечая» или субметацентрическая хромосома.

Если центромера делит хромосому так, что одно плечо короче другого на

75%, то её называют «резко неравноплечая» или – акроцентрическая.

Если же центромера располагается в одном конце хромосомы, то хромосому

называют телоцентрической.

Совокупность хромосом ядра, их число, форма и структура называется

кариотипом. У человека кариотип 2n=46 был установлен в 1956г. двумя

учёными: Дж. Тийо и А. Леваном. Кариотип человека изображают в виде

идеограммы – схемы, на которой хромосомы располагают в ряд по мере убывания

их длинны, и по одной из каждой пары. Все хромосомы объединены в 7 групп,

обозначаемых буквами римского алфавита. Распределены хромосомы на

идеограмме с учётом размеров хромосом и локализации центромерного участка,

и каждая хромосома имеет свой номер (арабская цифра).

Группа А – 1 2 3

Группа В – 4 5

Группа С – 6 7 8 9 10 11 12

Группа D – 13 14 15

Группа Е – 16 17 18

Группа F – 19 20

Группа G – 21 22 половые хромосомы Х

y (23)

В кариотипе мужчин и женщин есть одинаковые хромосомы, их большинство –

44 – это неполовые хромосомы или аутосомы (44А); и есть одна пара хромосом

(23), по которой отмечается различие: у женщин ХХ, у мужчин Ху.

Если признак контролируется доминантным геном, локализованным в какой-

либо аутосоме, то его называют аутосомно-доминантный; а рецессивным геном –

аутосомно-рецессивным. Наследование признаков, контролируемых генами

аутосом, подчиняется законам Менделя. Менделирующих признаков, в том числе

и болезней, у человека около 3 тыс.

|Тип наследования. |1978 год.|

|Аутосомно-доминантный |1489 |

|Аутосомно-рецессивный |1117 |

|Сцепленный с Х-хромосомой |205 |

|Всего… |2811 |

Если признак контролируется генами, локализованными в Х-хромосоме, он

называется сцепленным с полом (или с Х-хромосомой). Если обнаруживается

сцепление с У-хромосомой, то признак называют голандрическим. Признак,

сцепленный с Х-хромосомой подчиняется правилу «крисс-кросса» (крест-

накрест): от матери – сыну, от отца к дочери. Голандрический признак

передаётся от отца – сыну, т. е. Только по мужской линии.

Геном - совокупность гаплоидного (1п) набора хромосом (23 хромосомы).

4. Мутационный процесс и наследственные заболевания человека:

а) механизм генных мутаций. Болезни обмена веществ и молекулярные болезни

человека. Наследование генных аномалий.

Мутации происходят на каждом из перечисленных уровней, и их называют

генными, хромосомными, геномными.

Многие мутации являются причиной наследственных заболеваний, которых

насчитывается около 2000. Изучение и возможное предотвращение последствий

генетических дефектов человека – предмет медицинской генетики. Это так

называемый «генетический груз» популяций людей.

Рассмотрим роль генных мутаций в формировании наследственных

заболеваний.

Генные мутации называют ещё точковыми мутациями. Они обусловлены

изменением молекулярной структуры ДНК. В соответствующем участке ДНК эти

изменения касаются нуклеотидов, входящих в состав гена. Такие изменения

нуклеотидного состава гена могут быть 4-х типов:

1. Вставка нового нуклеотида

2. Выпадение нуклеотида

3. Перестановка положения нуклеотидов

4. Замена нуклеотидов.

Любое из перечисленных изменений приводит к изменению триплета

(триплетов) в И-РНК, а это влечёт за собой изменение состава аминокислот в

полипептиде, т.е. приводит к нарушению синтеза нормальной молекулы белка.

Например:

Много сведений об изменении гена дало исследование гемоглобина. Было

установлено, что при тяжёлом заболевании – серповидноклеточной анемии –

эритроциты содержат аномальный гемоглобин (HbS) и имеют необычную,

отличающуюся от нормальной форму. Нормальный гемоглобин (HbA)содержит

четыре полипептидные цепи (две так называемые ?- и две ?-цепи, а ?-цепи HbS

не отличаются от ?-цепей HbA) Различие HbA и S заключается лишь в замене

одного аминокислотного остатка, а именно глютаминовой кислоты, на валин в

шестом положении ?-цепи.

Последовательность аминокислот в начальном участке ?-цепи нормального

(HbA) изменённого (HbS) гемоглобина следующая:

| |1 |2 |3 |4 |5 |6 |7 |8 |

|HbA |Вал...|Гис… |Лей...|Тре… |Про...|Глю...|Глю...|Лиз...|

|HbS |Вал...|Гис… |Лей...|Тре… |Про...|Вал...|Вал...|Лиз...|

Глютамированную кислоту кодирует в мРНК триплет ГАГ. Изменения в мРНК,

ответственное за включение валина вместо глютаминовой кислоты, состоит в

замене одного нуклеотида, а именно А на У, вследствие чего получается

триплет ГУГ, кодирующий валин. На этом основании можно заключить, что в

структурном гене ДНК, кодирующем ?-цепь гемоглобина, семнадцатый нуклеотид,

в норме представленный Т, заменён на А.

Наследственных болезней, вызванных генными мутациями, насчитывается

около 1500. Их условно подразделяют на: болезни обмена веществ и

молекулярные болезни.

Болезней обмена веществ насчитывается около 600, они затрагивают

изменения аминокислотного, углеводного и липидного состава клетки.

Некоторые мутации вызывают возникновение даже злокачественных образований.

| Признак | |наследования |

| |Характер | |

| |Доминантный |рецессивный |

|Обмен веществ: | | |

|аминокислотный | |Альбинизм |

| | |Фенилкетонурия |

|углеводный | |Галактоземия |

| | |Мукополисахаридозы |

| | |(гаргонтилизм) |

|липидный | |Амавротическая |

| | |семейная идиотия |

| | |(болезнь Тея-Сакса) |

|Злокачественные | |Глиома сетчатки глаза |

|заболевания | |Врождённый ихтиоз |

| |Нейрофиброматоз | |

Из этой таблицы явствует, что генные заболевания могут наследоваться

как по аутосомно-доминантному, так и по аутосомно-рецессивному типу.

По доминантному типу передаётся нейрофиброматоз, – хроническое

заболевание, характеризующееся множественным образованием опухолей нервных

стволов. Такие опухоли могут локализоваться в любых органах и тканях ( в

том числе и в ЦНС), но чаще всего они встречаются на коже, где имеют вид

пигментированных бородавок с избыточным ростом волос. К симптомам

заболевания относится даже отставание физического и умственного развития.

По рецессивному признаку передаётся фенилкетонурия (болезнь Феллинга) –

резкое повышение содержания в крови и ликворе аминокислоты фенилатина и

превращение её в ряд продуктов, например в фенилпировиноградную и

фенилмолочную кислоты. В отличие от гомогентезиновой кислоты, которая не

оказывает явного неблагоприятного влияния на ткани мозга, продукты,

образующиеся при фенилкетонурии, оказываются крайне токсичными. Поэтому у

детей при этой патологии наблюдается резко выраженная умственная

отсталость. Заболевание выражается также в снижении количества пигмента

Страницы: 1, 2