Metóda stanovenia chromozomálnych a genómových mutácií. Genomické mutácie
Génové mutácie sú zmeny v štruktúre jedného génu. Ide o zmenu v nukleotidovej sekvencii: deléciu, inzerciu, substitúciu atď. Napríklad nahradenie a za t. Príčiny - porušenia počas zdvojenia DNA (replikácie)
Génové mutácie sú molekulárne zmeny v štruktúre DNA, ktoré nie sú viditeľné vo svetelnom mikroskope. Génové mutácie zahŕňajú akékoľvek zmeny v molekulárnej štruktúre DNA, bez ohľadu na ich umiestnenie a vplyv na životaschopnosť. Niektoré mutácie nemajú žiadny vplyv na štruktúru alebo funkciu zodpovedajúceho proteínu. Ďalšia (veľká) časť génových mutácií vedie k syntéze defektného proteínu, ktorý nie je schopný vykonávať svoju inherentnú funkciu. Sú to génové mutácie, ktoré určujú vývoj väčšiny dedičných foriem patológie.
Najčastejšie monogénne ochorenia u ľudí sú: cystická fibróza, hemochromatóza, adrenogenitálny syndróm, fenylketonúria, neurofibromatóza, Duchenne-Beckerove myopatie a celý rad ďalších ochorení. Klinicky sa prejavujú ako príznaky metabolických porúch (metabolizmu) v organizme. Mutácia môže byť:
1) pri nahradení bázy v kodóne ide o tzv missense mutácia(z angl. mis - nepravdivé, nesprávne + lat. sensus - význam) - nahradenie nukleotidu v kódujúcej časti génu, čo vedie k nahradeniu aminokyseliny v polypeptide;
2) pri takej zmene kodónov, ktorá povedie k zastaveniu čítania informácií, ide o tzv nezmyselná mutácia(z lat. non - no + sensus - význam) - nahradenie nukleotidu v kódujúcej časti génu vedie k vytvoreniu terminačného kodónu (stop kodónu) a zastaveniu translácie;
3) porušenie čítania informácií, posun v čítacom rámci, tzv frameshift(z angl. frame - frame + shift: - posun, pohyb), kedy molekulárne zmeny v DNA vedú k zmenám v tripletoch pri translácii polypeptidového reťazca.
Sú známe aj iné typy génových mutácií. V závislosti od typu molekulárnych zmien existujú:
divízie(z lat. deletio - deštrukcia), keď sa stratí segment DNA s veľkosťou od jedného nukleotidu po gén;
duplikácie(z lat. duplicatio - zdvojenie), t.j. duplikácia alebo reduplikácia segmentu DNA z jedného nukleotidu na celé gény;
inverzie(z lat. inversio - prevrátenie), t.j. rotáciu segmentu DNA o 180° v rozsahu veľkosti od dvoch nukleotidov po fragment obsahujúci niekoľko génov;
vloženia(z lat. insertio - príloha), t.j. inzercia fragmentov DNA s veľkosťou od jedného nukleotidu po celý gén.
Molekulové zmeny ovplyvňujúce jeden až niekoľko nukleotidov sa považujú za bodovú mutáciu.
Základnou a charakteristickou črtou génovej mutácie je, že 1) vedie k zmene genetickej informácie, 2) môže sa prenášať z generácie na generáciu.
Určitú časť génových mutácií možno klasifikovať ako neutrálne mutácie, keďže nevedú k žiadnym zmenám vo fenotype. Napríklad v dôsledku degenerácie genetického kódu môže byť tá istá aminokyselina kódovaná dvoma tripletmi, ktoré sa líšia iba jednou bázou. Na druhej strane, ten istý gén sa môže zmeniť (mutovať) do niekoľkých rôznych stavov.
Napríklad gén, ktorý riadi krvnú skupinu systému AB0. má tri alely: 0, A a B, ktorých kombinácie určujú 4 krvné skupiny. Krvná skupina ABO je klasickým príkladom genetickej variácie normálnych ľudských vlastností.
Sú to génové mutácie, ktoré určujú vývoj väčšiny dedičných foriem patológie. Choroby spôsobené takýmito mutáciami sa nazývajú genetické alebo monogénne choroby, t. j. choroby, ktorých vývoj je podmienený mutáciou jedného génu.
Genomické a chromozomálne mutácie
Príčinou chromozomálnych ochorení sú genómové a chromozomálne mutácie. Genomické mutácie zahŕňajú aneuploidie a zmeny v ploidii štrukturálne nezmenených chromozómov. Zisťuje sa cytogenetickými metódami.
Aneuploidia- zmena (pokles - monozómia, zvýšenie - trizómia) počtu chromozómov v diploidnej množine, nie násobok haploidnej množiny (2n + 1, 2n - 1 atď.).
Polyploidia- zvýšenie počtu sád chromozómov, násobok haploidného (3n, 4n, 5n atď.).
U ľudí sú polyploidia, rovnako ako väčšina aneuploidií, smrteľné mutácie.
Medzi najčastejšie genómové mutácie patria:
trizómia- prítomnosť troch homológnych chromozómov v karyotype (napríklad na 21. páre pri Downovom syndróme, na 18. páre pri Edwardsovom syndróme, na 13. páre pri Patauovom syndróme; na pohlavných chromozómoch: XXX, XXY, XYY);
monozómia- prítomnosť iba jedného z dvoch homológnych chromozómov. Pri monozómii ktoréhokoľvek z autozómov je normálny vývoj embrya nemožný. Jediná monozómia u ľudí, ktorá je zlučiteľná so životom, monozómia na X chromozóme, vedie k Shereshevsky-Turnerovmu syndrómu (45, X0).
Dôvodom vedúcej k aneuploidii je nondisjunkcia chromozómov pri delení buniek pri tvorbe zárodočných buniek alebo strata chromozómov v dôsledku anafázového oneskorenia, kedy pri pohybe k pólu môže jeden z homológnych chromozómov zaostávať za všetkými ostatnými nehomologickými chromozómami. Termín "nondisjunkcia" znamená absenciu separácie chromozómov alebo chromatíd v meióze alebo mitóze. Strata chromozómov môže viesť k mozaike, v ktorej jeden je uploidný(normálna) bunková línia a druhá monozomický.
Chromozómová nondisjunkcia sa najčastejšie vyskytuje počas meiózy. Chromozómy, ktoré by sa normálne delili počas meiózy, zostávajú spojené a počas anafázy sa presúvajú na jeden pól bunky. Vznikajú tak dve gaméty, z ktorých jedna má ďalší chromozóm a druhá tento chromozóm nemá. Keď je gaméta s normálnou sadou chromozómov oplodnená gamétou s extra chromozómom, dochádza k trizómii (t.j. v bunke sú tri homológne chromozómy), keď je oplodnená gaméta bez jedného chromozómu, vzniká zygota s monozómiou. Ak sa na akomkoľvek autozomálnom (nepohlavnom) chromozóme vytvorí monozomálna zygota, potom sa vývoj organizmu zastaví v najskorších štádiách vývoja.
Chromozomálne mutácie- Ide o štrukturálne zmeny na jednotlivých chromozómoch, zvyčajne viditeľné pod svetelným mikroskopom. Chromozomálna mutácia zahŕňa veľké množstvo (od desiatok do niekoľkých stoviek) génov, čo vedie k zmene normálneho diploidného súboru. Hoci chromozomálne aberácie vo všeobecnosti nemenia sekvenciu DNA špecifických génov, zmeny v počte kópií génov v genóme vedú ku genetickej nerovnováhe v dôsledku nedostatku alebo prebytku genetického materiálu. Existujú dve veľké skupiny chromozomálnych mutácií: intrachromozomálne a interchromozomálne.
Intrachromozomálne mutácie sú aberácie v rámci jedného chromozómu. Tie obsahujú:
—vymazania(z latinského deletio - zničenie) - strata jednej z častí chromozómu, vnútornej alebo koncovej. To môže spôsobiť narušenie embryogenézy a vznik mnohopočetných vývojových anomálií (napríklad delenie v oblasti krátkeho ramena 5. chromozómu, označovaného ako 5p-, vedie k nedostatočnému rozvoju hrtana, srdcovým chybám a mentálnej retardácii). Tento komplex symptómov je známy ako syndróm „mačacieho plaču“, pretože u chorých detí v dôsledku abnormality hrtana plač pripomína mačacie mňaukanie;
—inverzie(z latinského inversio – inverzia). V dôsledku dvoch bodov zlomu chromozómov sa výsledný fragment po otočení o 180° vloží na svoje pôvodné miesto. V dôsledku toho je narušené iba poradie génov;
— duplikácie(z lat. duplicatio - zdvojenie) - zdvojenie (alebo znásobenie) ktorejkoľvek časti chromozómu (napríklad trizómia na jednom z krátkych ramien 9. chromozómu spôsobuje viaceré defekty vrátane mikrocefálie, oneskoreného fyzického, duševného a intelektuálneho vývoja).
Vzory najbežnejších chromozomálnych aberácií:
Delenie: 1 - terminál; 2 - intersticiálna. Inverzie: 1 - pericentrické (so zachytením centroméry); 2 - paracentrický (v rámci jedného ramena chromozómu)
Interchromozomálne mutácie alebo mutácie preskupenia- výmena fragmentov medzi nehomologickými chromozómami. Takéto mutácie sa nazývajú translokácie (z latinského tgans - pre, cez + locus - miesto). toto:
Recipročná translokácia, keď si dva chromozómy vymenia svoje fragmenty;
Nerecipročná translokácia, keď je fragment jedného chromozómu transportovaný do druhého;
- „centrická“ fúzia (Robertsonova translokácia) - spojenie dvoch akrocentrických chromozómov v oblasti ich centromér so stratou krátkych ramien.
Keď sa chromatidy prelomia priečne cez centroméry, „sesterské“ chromatidy sa stanú „zrkadlovými“ ramenami dvoch rôznych chromozómov obsahujúcich rovnaké sady génov. Takéto chromozómy sa nazývajú izochromozómy. Intrachromozomálne (delécie, inverzie a duplikácie) aj interchromozomálne (translokácie) aberácie a izochromozómy sú spojené s fyzikálnymi zmenami v štruktúre chromozómov vrátane mechanických zlomov.
Dedičná patológia v dôsledku dedičnej variability
Prítomnosť spoločných druhových charakteristík nám umožňuje zjednotiť všetkých ľudí na Zemi do jediného druhu, Homo sapiens. Napriek tomu ľahko, jedným pohľadom, vyčleníme v dave neznámych ľudí tvár človeka, ktorého poznáme. Extrémna rôznorodosť ľudí – ako v rámci skupín (napríklad rôznorodosť v rámci etnickej skupiny), tak aj medzi skupinami – je spôsobená ich genetickými rozdielmi. V súčasnosti sa verí, že všetky vnútrodruhové variácie sú spôsobené rôznymi genotypmi vznikajúcimi a udržiavanými prirodzeným výberom.
Je známe, že haploidný ľudský genóm obsahuje 3,3x109 párov nukleotidových zvyškov, čo teoreticky umožňuje až 6-10 miliónov génov. Moderné výskumné údaje zároveň naznačujú, že ľudský genóm obsahuje približne 30-40 tisíc génov. Asi tretina všetkých génov má viac ako jednu alelu, to znamená, že sú polymorfné.
Koncept dedičného polymorfizmu sformuloval E. Ford v roku 1940, aby vysvetlil existenciu dvoch alebo viacerých odlišných foriem v populácii, keď frekvenciu najvzácnejšej z nich nemožno vysvetliť iba mutačnými udalosťami. Keďže génová mutácia je zriedkavý jav (1x10 6), frekvenciu mutovanej alely, ktorá je viac ako 1 %, možno vysvetliť len jej postupnou akumuláciou v populácii v dôsledku selektívnych výhod nosičov tejto mutácie.
Mnohopočetnosť segregujúcich lokusov, mnohopočetnosť alel v každom z nich spolu s fenoménom rekombinácie vytvára nevyčerpateľnú ľudskú genetickú diverzitu. Výpočty ukazujú, že v celej histórii ľudstva nedošlo, nedochádza a ani v dohľadnej dobe nenastane genetické opakovanie, t.j. Každý narodený človek je jedinečný fenomén vo vesmíre. Jedinečnosť genetickej konštitúcie do značnej miery určuje charakteristiky vývoja ochorenia u každého jednotlivého človeka.
Ľudstvo sa vyvinulo ako skupiny izolovaných populácií žijúcich dlhý čas v rovnakých podmienkach prostredia vrátane klimatických a geografických charakteristík, stravovacích návykov, patogénov, kultúrnych tradícií atď. To viedlo ku konsolidácii v populácii kombinácií normálnych alel špecifických pre každú z nich, najvhodnejších pre podmienky prostredia. V dôsledku postupného rozširovania biotopu, intenzívnych migrácií a presídľovania národov dochádza k situáciám, keď kombinácie špecifických normálnych génov, ktoré sú užitočné v určitých podmienkach, nezabezpečujú optimálne fungovanie určitých telesných systémov v iných podmienkach. To vedie k tomu, že časť dedičnej variability, spôsobená nepriaznivou kombináciou nepatologických ľudských génov, sa stáva základom pre vznik takzvaných chorôb s dedičnou predispozíciou.
Navyše u človeka ako spoločenskej bytosti prebiehal časom prirodzený výber v čoraz špecifickejších formách, čím sa rozšírila aj dedičná diverzita. To, čo mohli zvieratá vyhodiť, sa zachovalo, alebo naopak, to, čo si zvieratá ponechali, sa stratilo. Plné naplnenie potrieb vitamínu C teda viedlo v procese evolúcie k strate génu L-gulonodaktón oxidázy, ktorý katalyzuje syntézu kyseliny askorbovej. V procese evolúcie ľudstvo získalo aj nežiaduce vlastnosti, ktoré priamo súvisia s patológiou. Napríklad v procese evolúcie ľudia získali gény, ktoré určujú citlivosť na toxín záškrtu alebo na vírus detskej obrny.
U ľudí, podobne ako u každého iného biologického druhu, teda neexistuje ostrá hranica medzi dedičnou variabilitou vedúcou k normálnym odchýlkam v charakteristikách a dedičnou variabilitou spôsobujúcou výskyt dedičných chorôb. Zdá sa, že človek, ktorý sa stal biologickým druhom Homo sapiens, zaplatil za „rozumnosť“ svojho druhu hromadením patologických mutácií. Táto pozícia je základom jednej z hlavných koncepcií lekárskej genetiky o evolučnej akumulácii patologických mutácií v ľudských populáciách.
Dedičná variabilita ľudských populácií, udržiavaná aj redukovaná prirodzeným výberom, tvorí takzvanú genetickú záťaž.
Niektoré patologické mutácie môžu pretrvávať a šíriť sa v populáciách historicky dlhý čas, čo spôsobuje takzvanú segregačnú genetickú záťaž; ďalšie patologické mutácie vznikajú v každej generácii v dôsledku nových zmien v dedičnej štruktúre, čím vzniká mutačná záťaž.
Negatívny vplyv genetickej záťaže sa prejavuje zvýšenou úmrtnosťou (odumieranie gamét, zygót, embryí a detí), zníženou plodnosťou (znížená reprodukcia potomstva), zníženou dĺžkou života, sociálnou disadaptáciou a invaliditou a spôsobuje aj zvýšenú potrebu lekárskej starostlivosti. .
Anglický genetik J. Hoddane ako prvý upozornil výskumníkov na existenciu genetickej záťaže, hoci samotný termín navrhol G. Meller už koncom 40. rokov. Význam pojmu „genetická záťaž“ je spojený s vysokým stupňom genetickej variability potrebnej pre biologický druh, aby sa dokázal prispôsobiť meniacim sa podmienkam prostredia.
Genomické mutácie charakterizované zmenami v počte chromozómov. U ľudí je známa polyploidia (vrátane tetraploidie a triploidie) a aneuploidia.
Polyploidia- zvýšenie počtu sád chromozómov, násobok haploidného (Зn, 4n, 5n atď.). Dôvody: dvojité oplodnenie a absencia prvého meiotického delenia. U ľudí vedie polyploidia, rovnako ako väčšina aneuploidií, k tvorbe smrteľných buniek.
Aneuploidia- zmena (pokles - monozómia, zvýšenie - trizómia) počtu chromozómov v diploidnom súbore, t.j. nie násobok haploidu (2n+1, 2n-1 atď.). Mechanizmy výskytu: chromozómová nondisjunkcia (chromozómy v anafáze sa pohybujú k jednému pólu, pričom pre každú gamétu s jedným chromozómom navyše existuje ďalšia - bez jedného chromozómu) a „anafázové oneskorenie“ (v anafáze jeden z pohybujúcich sa chromozómov zaostáva za všetkými ostatnými ).
trizómia- prítomnosť troch homológnych chromozómov v karyotype (napríklad na 21. páre, čo vedie k rozvoju Downovho syndrómu; na 18. páre - Edwardsov syndróm; na 13. páre - Patauov syndróm).
Monozómia- prítomnosť iba jedného z dvoch homológnych chromozómov. Pri monozómii ktoréhokoľvek z autozómov je normálny vývoj embrya nemožný. Jediná monozómia kompatibilná so životom u ľudí – na chromozóme X – vedie k rozvoju Shereshevského-Turnerovho syndrómu (45,X0).
Chromozomálne ochorenia (syndrómy) je skupina vrodených patologických stavov prejavujúcich sa vývojovými anomáliami a spôsobených poruchami počtu alebo štruktúry somatických chromozómov (autozomálne syndrómy) alebo pohlavných chromozómov (gonozomálne syndrómy). Ich celková frekvencia v populácii je asi 1 %. Väčšinou ide o sporadické prípady v dôsledku rôznych chromozomálnych a genómových mutácií.
Shereshevsky-Turnerov syndróm
Shereshevsky-Turnerov syndróm- chromozomálne ochorenie sprevádzané charakteristickými anomáliami telesného vývoja, nízkym vzrastom a sexuálnym infantilizmom. Charakterizovaný zvláštnym fyzickým vývojom a oneskoreným sexuálnym vývojom. Výskyt ochorenia u novorodencov je 1:3000.
Etiológia a patogenéza
Toto ochorenie je dôsledkom rôznych abnormalít v chromozómovej sade, najčastejšie v dôsledku nesúladu pohlavných chromozómov u matky alebo otca, porúch mitotického delenia oplodnenej zygoty a absencie krátkeho ramena jedného z dvoch X. chromozómov. Predstavuje monozómiu na X chromozóme (XO).
Jednoznačná súvislosť medzi výskytom Turnerovho syndrómu a vekom a akýmikoľvek chorobami rodičov sa nezistila. Tehotenstvo však zvyčajne komplikuje toxikóza, hrozba potratu, pôrod je často predčasný a patologický. Porucha tvorby pohlavných žliaz pri Turnerovom syndróme je spôsobená absenciou alebo štrukturálnymi defektmi jedného pohlavného chromozómu (chromozóm X).
Klinika Shereshevsky-Turnerovho syndrómu
Klinický obraz ochorenia je veľmi rôznorodý. Najčastejším príznakom je nízky vzrast. Títo pacienti už v detstve zaostávajú za svojimi rovesníkmi vo fyzickom vývoji a v čase puberty dosahujú výšku 130 - 145 cm.V mnohých krajinách existuje dôkaz o vysokom výskyte Shereshevského-Turnerovho syndrómu medzi nízkymi dievčatami, najmä v Japonsko. Druhou charakteristickou črtou je sexuálny infantilizmus, ktorý sa obzvlášť často prejavuje v období puberty vo forme amenorey, nedostatočného rozvoja pohlavných orgánov a sekundárnych sexuálnych charakteristík. Na mieste vaječníkov sú identifikované pramene.
Jeden z hlavných prejavov- predčasné starnutie, ktorého známky sa objavujú už vo veku 15-17 rokov. Rozhodujúcu úlohu vo všeobecných mechanizmoch starnutia má podľa moderných koncepcií starnutie spojivového tkaniva. Početné klinické a rádiologické údaje poukazujú na rôzne poruchy spojivového tkaniva, najmä kostrového systému, pri ľudských chromozomálnych ochoreniach.
Stavba tela je neproporcionálna - dĺžka hornej polovice tela je oveľa dlhšia ako dolnej polovice. Uši sú zdeformované a nízko umiestnené. Tvrdé podnebie je niekedy vysoké a úzke („gotické“) a je zaznamenaný nepravidelný rast zubov. Krk je široký a krátky a pozoruje sa nízky rast vlasov. Široké záhyby kože na krku, prebiehajúce od mastoidných výbežkov k ramenám, dodávajú krku typický vzhľad pterygoidu (pterigium coli). Anomálie vo vývoji rúk sa prejavujú v skrátení štvrtých prstov (v dôsledku krátkych záprstných kostí) a zakrivení piatych prstov. Prsty III, IV, V sú tiež skrátené a deformované. Vzdialenosť medzi prvým a druhým prstom sa často zväčšuje. Zaznamenáva sa pretrvávajúci opuch končatín. Pri Shereshevsky-Turnerovom syndróme dochádza k množstvu zmien na vnútorných orgánoch - vrodené srdcové chyby a veľké cievy (koarktácia aorty, priechodná medzikomorová priehradka, aortálna stenóza, pulmonálna stenóza), anomálie obličiek (podkovovité obličky, dvojitá panva alebo močovody ). Neexistujú žiadne patologické zmeny v neurologickom stave. Inteligencia je znížená veľmi zriedka. Intelektuálne postihnutie je menšie. Deti úspešne študujú v podpornej škole. Detinské správanie sa jedinečne spája s tvrdou prácou, vytrvalosťou a dôkladnosťou v práci.
Downov syndróm
Downov syndróm (choroba) (DS) – syndróm trizómie 21 – je najčastejšou formou chromozomálnej patológie u ľudí (1:750). Cytogeneticky je Downov syndróm reprezentovaný jednoduchou trizómiou (94 % prípadov), translokačnou formou (4 %) alebo mozaikou (2 % prípadov). U chlapcov a dievčat sa patológia vyskytuje rovnako často.
Je spoľahlivo preukázané, že deti s Downovým syndrómom sa častejšie rodia starým rodičom. Ak je vek matky 35-46 rokov, potom sa pravdepodobnosť chorého dieťaťa zvyšuje na 4,1%. Možnosť druhého prípadu ochorenia v rodine s trizómiou 21 je 1-2% (riziko stúpa s vekom matky).
Hlavnou metódou genetiky je hybridologické(kríženie určitých organizmov a rozbor ich potomstva, túto metódu použil G. Mendel).
Hybridologická metóda nie je vhodná pre človeka z morálnych a etických dôvodov, ako aj z dôvodu malého počtu detí a neskorej puberty. Preto sa na štúdium ľudskej genetiky používajú nepriame metódy.
1) Genealogický- štúdium rodokmeňov. Umožňuje určiť vzory dedičnosti vlastností, napríklad:
- ak sa nejaká vlastnosť objaví v každej generácii, potom je dominantná (pravorukosť)
- ak po generácii - recesívne (modré oči)
- ak sa vyskytuje častejšie u jedného pohlavia, ide o vlastnosť súvisiacu s pohlavím (hemofília, farbosleposť)
2) Dvojča- porovnanie jednovaječných dvojčiat nám umožňuje študovať modifikačnú variabilitu (určiť vplyv genotypu a prostredia na vývoj dieťaťa).
Jednovaječné dvojčatá sa vyskytujú, keď sa jedno embryo v štádiu 30-60 buniek rozdelí na 2 časti a z každej časti vyrastie dieťa. Takéto dvojčatá sú vždy rovnakého pohlavia a sú si navzájom veľmi podobné (pretože majú úplne rovnaký genotyp). Rozdiely, ktoré sa vyskytujú u takýchto dvojčiat počas života, sú spojené s vystavením podmienkam prostredia.
Dvojvaječné dvojčatá (neštudované metódou dvojčiat) sa produkujú, keď sú dve vajíčka súčasne oplodnené v reprodukčnom trakte matky. Takéto dvojčatá môžu byť rovnakého alebo rôzneho pohlavia, podobné ako obyčajní bratia a sestry.
3) Cytogenetické- štúdium chromozómovej sady pod mikroskopom - počet chromozómov, znaky ich štruktúry. Umožňuje detekciu chromozomálnych ochorení. Napríklad pri Downovom syndróme je jeden chromozóm 21 navyše.
4) Biochemické- štúdium chemického zloženia tela. Umožňuje vám zistiť, či sú pacienti heterozygoti pre patologický gén. Napríklad heterozygoti na gén fenylketonúrie neochorejú, no v krvi im možno nájsť zvýšený obsah fenylalanínu.
5) Genetika populácie- štúdium podielu rôznych génov v populácii. Na základe Hardyho-Weinbergovho zákona. Umožňuje vypočítať frekvenciu normálnych a patologických fenotypov.
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Aká metóda sa používa na zistenie vplyvu genotypu a prostredia na vývoj dieťaťa?
1) genealogický
2) dvojča
3) cytogenetické
4) hybridologické
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Používa sa metóda výskumu dvojčiat
1) cytológovia
2) zoológovia
3) genetika
4) chovatelia
5) biochemici
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Genetici pomocou metódy genealogického výskumu robia
1) genetická mapa chromozómov
2) schéma kríženia
3) rodokmeň
4) schéma rodových rodičov a ich rodinných väzieb v niekoľkých generáciách
5) krivka variácie
Odpoveď
1. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Na založenie sa používa metóda genealogického výskumu
1) dominantný charakter dedičnosti vlastnosti
2) postupnosť etáp individuálneho vývoja
3) príčiny chromozomálnych mutácií
4) typ vyššej nervovej aktivity
5) spojenie vlastnosti s pohlavím
Odpoveď
2. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú v tabuľke uvedené. Genealogická metóda nám umožňuje určiť
1) miera vplyvu prostredia na tvorbu fenotypu
2) vplyv výchovy na ontogenézu človeka
3) typ dedičnosti znaku
4) intenzita mutačného procesu
5) etapy vývoja organického sveta
Odpoveď
3. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú v tabuľke uvedené. Na určenie sa používa genealogická metóda
3) vzory dedenia vlastností
4) počet mutácií
5) dedičná povaha znaku
Odpoveď
4. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Používa sa genealogická metóda
1) štúdium vplyvu vzdelávania na ontogenézu človeka
2) získanie génových a genómových mutácií
3) štúdium štádií vývoja organického sveta
4) identifikácia dedičných chorôb v rodine
5) štúdie ľudskej dedičnosti a variability
Odpoveď
5. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Na určenie sa používa genealogická metóda
1) stupeň vplyvu environmentálnych faktorov na tvorbu znaku
2) povaha dedičnosti vlastnosti
3) pravdepodobnosť prenosu vlastnosti na generácie
4) chromozómová štruktúra a karyotyp
5) frekvencia výskytu patologického génu v populácii
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Hlavná metóda na štúdium vzorcov dedičnosti vlastností
1) genealogický
2) cytogenetické
3) hybridologické
4) dvojča
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Na určenie povahy vplyvu genotypu na formovanie fenotypu u ľudí sa analyzuje povaha prejavu znakov.
1) v tej istej rodine
2) vo veľkých populáciách
3) u jednovaječných dvojčiat
4) u dvojčiat
Odpoveď
Vytvorte súlad medzi charakteristikou a metódou: 1) cytogenetickou, 2) genealogickou. Napíšte čísla 1 a 2 v správnom poradí.
A) Skúma sa rodokmeň rodiny
B) je odhalená súvislosť znaku s pohlavím
C) počet chromozómov sa študuje v metafázovom štádiu mitózy
D) je stanovená dominantná vlastnosť
D) určí sa prítomnosť genómových mutácií
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Metóda, ktorá umožňuje skúmať vplyv podmienok prostredia na vývoj vlastností
1) hybridologické
2) cytogenetické
3) genealogický
4) dvojča
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Aká genetická metóda sa používa na určenie úlohy environmentálnych faktorov pri formovaní fenotypu človeka?
1) genealogický
2) biochemické
3) paleontologické
4) dvojča
Odpoveď
Vyberte si jednu, najsprávnejšiu možnosť. Aká metóda sa používa v genetike pri štúdiu genómových mutácií?
1) dvojča
2) genealogický
3) biochemické
4) cytogenetické
Odpoveď
1. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Na stanovenie sa používa cytogenetická metóda
1) miera vplyvu prostredia na tvorbu fenotypu
2) dedičnosť vlastností spojených s pohlavím
3) karyotyp organizmu
4) chromozomálne abnormality
5) možnosť prejavu vlastností u potomkov
Odpoveď
2. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Cytogenetická metóda umožňuje študovať na ľuďoch
1) dedičné choroby spojené s genómovými mutáciami
2) vývoj symptómov u dvojčiat
3) metabolické vlastnosti jeho tela
4) jeho chromozómová sada
5) rodokmeň jeho rodiny
Odpoveď
3. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Cytogenetická metóda na štúdium ľudskej genetiky
1) na základe zostavovania ľudských rodokmeňov
2) používa sa na štúdium charakteristickej dedičnosti vlastnosti
3) pozostáva z mikroskopického vyšetrenia štruktúry chromozómov a ich počtu
4) používa sa na identifikáciu chromozomálnych a genómových mutácií
5) pomáha určiť mieru vplyvu prostredia na rozvoj vlastností
Odpoveď
Všetky nasledujúce výskumné metódy okrem dvoch sa používajú na štúdium ľudskej dedičnosti a variability. Identifikujte tieto dve metódy, ktoré sú „odľahlé“ zo všeobecného zoznamu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené.
1) genealogicky
2) hybridologické
3) cytogenetické
4) experimentálne
5) biochemické
Odpoveď
Vyberte z textu tri vety, ktoré správne charakterizujú metódy štúdia ľudskej genetiky a dedičnosti. Zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. (1) Genealogická metóda používaná v genetike človeka je založená na štúdiu rodokmeňa. (2) Vďaka genealogickej metóde sa zistila povaha dedenia špecifických vlastností. (3) Metóda dvojčiat nám umožňuje predpovedať narodenie jednovaječných dvojčiat. (4) Pri použití cytogenetickej metódy sa zisťuje dedičnosť krvných skupín u človeka. (5) Vzorec dedičnosti hemofílie (slabá zrážanlivosť krvi) sa stanovil analýzou rodokmeňa ako X-viazaný recesívny gén. (6) Hybridologická metóda umožňuje skúmať šírenie chorôb v prírodných zónach Zeme.
Odpoveď
Nižšie je uvedený zoznam genetických metód. Všetky, okrem dvoch, sa týkajú metód ľudskej genetiky. Nájdite dva výrazy, ktoré „vypadnú“ zo všeobecného radu, a zapíšte si čísla, pod ktorými sú označené.
1) dvojča
2) genealogický
3) cytogenetické
4) hybridologické
5) individuálny výber
Odpoveď
1. Vyberte dve správne možnosti odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Biochemická výskumná metóda sa používa na:
1) štúdium karyotypu organizmu
2) stanovenie povahy dedičnosti vlastnosti
3) diagnóza diabetes mellitus
4) stanovenie defektov enzýmov
5) stanovenie hmotnosti a hustoty bunkových organel
Odpoveď
2. Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Biochemická výskumná metóda sa používa na
1) určenie miery vplyvu prostredia na rozvoj vlastností
2) štúdium metabolizmu
3) štúdium karyotypu organizmu
4) štúdie chromozomálnych a genómových mutácií
5) objasnenie diagnóz diabetes mellitus alebo fenylketonúria
Odpoveď
1. Vyberte tri možnosti. Podstatou hybridologickej metódy je
1) kríženie jedincov, ktorí sa líšia vo viacerých charakteristikách
2) štúdium povahy dedičnosti alternatívnych vlastností
3) využitie genetických máp
4) použitie hromadného výberu
5) kvantitatívne účtovanie fenotypových charakteristík potomkov
6) výber rodičov podľa normy reakcie znakov
Odpoveď
2. Vyberte dve správne odpovede. Medzi znaky hybridologickej metódy patrí
1) výber rodičovských párov s alternatívnymi vlastnosťami
2) prítomnosť chromozomálnych preskupení
3) kvantitatívne účtovanie dedičstva každého znaku
4) identifikácia mutantných génov
5) stanovenie počtu chromozómov v somatických bunkách
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Aké metódy vedeckého výskumu sa používajú na diagnostiku diabetes mellitus a identifikáciu povahy jeho dedičnosti?
1) biochemické
2) cytogenetické
3) dvojča
4) genealogický
5) historické
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené v tabuľke. Metódy používané v genetike človeka
1) cytogenetické
2) genealogický
3) individuálny výber
4) hybridologické
5) polyploidizácia
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Na štúdium dedičných ľudských chorôb sa pomocou metód skúmajú bunky plodovej vody
1) cytogenetické
2) biochemické
3) hybridologické
4) fyziologické
5) porovnávacie anatomické
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Používa sa populačná štatistická metóda na štúdium ľudskej genetiky
1) výpočet frekvencie výskytu normálnych a patologických génov
2) štúdium biochemických reakcií a metabolizmu
3) predpovedanie pravdepodobnosti genetických abnormalít
4) určenie miery vplyvu prostredia na rozvoj vlastností
5) štúdium štruktúry génov, ich počtu a umiestnenia v molekule DNA
Odpoveď
Vytvorte súlad medzi príkladmi a metódami na detekciu mutácií: 1) biochemické, 2) cytogenetické. Napíšte čísla 1 a 2 v poradí zodpovedajúcom písmenám.
A) strata chromozómu X
B) tvorenie nezmyselných trojíc
B) objavenie sa ďalšieho chromozómu
D) zmena štruktúry DNA v rámci génu
D) zmena morfológie chromozómov
E) zmena počtu chromozómov v karyotype
Odpoveď
Vyberte dve správne odpovede z piatich a zapíšte si čísla, pod ktorými sú uvedené. Používa sa metóda dvojčiat na štúdium ľudskej genetiky
1) štúdium povahy dedičnosti vlastnosti
2) určenie miery vplyvu prostredia na rozvoj vlastností
3) predpovedanie pravdepodobnosti mať dvojčatá
4) posúdenie genetickej predispozície k rôznym chorobám
5) výpočet frekvencie výskytu normálnych a patologických génov
Najvýraznejšie zmeny v genetickom aparáte nastávajú vtedy, keď genómové mutácie, t.j. keď sa zmení počet chromozómov v súbore. Môžu sa týkať buď jednotlivých chromozómov ( aneuploidiou), alebo celé genómy ( euploidia).
U zvierat je hlavná vec diploidnýúroveň ploidie, ktorá je spojená s prevahou ich sexuálneho spôsobu rozmnožovania. Polyploidia U zvierat je mimoriadne vzácny, napríklad u škrkaviek a vírnikov. Haploidia na úrovni organizmu u zvierat je tiež zriedkavý (napríklad trúdy u včiel). Živočíšne zárodočné bunky sú haploidné, čo má hlboký biologický význam: v dôsledku zmeny jadrových fáz je stabilizovaná optimálna úroveň ploidie - diploidná. Haploidný počet chromozómov sa nazýva základný počet chromozómov.
V rastlinách haploidy spontánne vznikajú v populáciách s nízkou frekvenciou (v kukurici 1 haploid na 1000 diploidov). Fenotypové charakteristiky haploidov sú určené dvoma faktormi: vonkajšou podobnosťou s príslušnými diploidmi, od ktorých sa líšia menšou veľkosťou, a prejavom recesívnych génov, ktoré sú v homozygotnom stave. Haploidy sú zvyčajne sterilné, pretože chýbajú im homologické chromozómy a meióza nemôže prebiehať normálne. Fertilné gaméty u haploidov sa môžu tvoriť v týchto prípadoch: a) keď sa chromozómy rozchádzajú v meióze podľa typu 0- n(t.j. celá haploidná sada chromozómov smeruje k jednému pólu); b) so spontánnou diploidizáciou zárodočných buniek. Ich fúzia vedie k vytvoreniu diploidných potomkov.
Mnohé rastliny majú široký rozsah ploidných úrovní. Napríklad v rámci rodu Poa (poa) sa počet chromozómov pohybuje od 14 do 256, t.j. základný počet chromozómov ( n= 7) sa zvýši niekoľko desiatokkrát. Nie všetky počty chromozómov sú však optimálne a zabezpečujú normálnu životaschopnosť jedincov. Existujú biologicky optimálne a evolučne optimálne úrovne ploidie. U pohlavných druhov sa zvyčajne zhodujú (diploidia). U fakultatívne apomiktických druhov je evolučne optimálna úroveň často tetraploidná úroveň, ktorá umožňuje kombináciu pohlavného rozmnožovania a apomixie (t.j. partenogenézy). Práve prítomnosť apomiktickej formy reprodukcie vysvetľuje široké rozšírenie polyploidie v rastlinách, pretože u pohlavných druhov vedie polyploidia zvyčajne k sterilite v dôsledku porúch meiózy, ale u apomiktov k meióze počas tvorby gamét nedochádza a často ide o polyploidy.
V niektorých rastlinných rodoch tvoria druhy polyploidné série s číslami chromozómov, ktoré sú násobkami základného čísla. Napríklad taká séria existuje v pšenici: Triticum monococcum 2 n= 14 (pšenica jednozrnka); Tr. tvrdosť 2 n= 28 (tvrdá pšenica); Tr. aestivum 2 n= 42 (mäkká pšenica).
Existujú autopolyploidia a alopolyploidia.
Autopolyploidia
Autopolyploidia je nárast počtu haploidných súborov chromozómov jedného druhu. Prvý mutant, autotetraploid, bol opísaný na začiatku 20. storočia. G. de Vries pri pupalke dvojročnej. Mal 14 párov chromozómov namiesto 7. Ďalšie štúdium počtu chromozómov u predstaviteľov rôznych čeľadí odhalilo rozšírený výskyt autopolyploidie v rastlinnom svete. Pri autopolyploidii dochádza buď k párnemu (tetraploidnému, hexaploidnému) alebo nepárnemu (triploidnému, pentaploidnému) zvýšeniu chromozómových sád. Autopolyploidy sa líšia od diploidov väčšou veľkosťou všetkých orgánov, vrátane reprodukčných. Je to založené na zväčšení veľkosti buniek so zvyšujúcou sa ploidiou (index jadrovej plazmy).
Rastliny reagujú odlišne na zvýšenie počtu chromozómov. Ak je v dôsledku polyploidie počet chromozómov vyšší ako optimálny, potom sú autopolyploidy, hoci vykazujú jednotlivé znaky gigantizmu, vo všeobecnosti menej vyvinuté, ako napríklad 84-chromozomálna pšenica. Autopolyploidy často vykazujú rôzne stupne sterility v dôsledku porúch meiózy počas dozrievania zárodočných buniek. Niekedy sú vysoko polyploidné formy vo všeobecnosti neživotaschopné a neplodné.
Autopolyploidia je výsledkom narušenia procesu bunkového delenia (mitóza alebo meióza). Mitotická polyploidia vzniká ako výsledok nondisjunkcie dcérskych chromozómov v profáze. Ak sa vyskytne počas prvého delenia zygoty, potom všetky bunky embrya budú polyploidné; ak v neskorších štádiách, potom sa tvoria somatické mozaiky - organizmy, ktorých časti tela pozostávajú z polyploidných buniek. Mitotická polyploidizácia somatických buniek sa môže vyskytnúť v rôznych štádiách ontogenézy. Meiotická polyploidia sa pozoruje, keď je meióza stratená alebo nahradená mitózou alebo iným typom neredukčného delenia počas tvorby zárodočných buniek. Jeho výsledkom je tvorba neredukovaných gamét, ktorých fúzia vedie k objaveniu sa polyploidných potomkov. Takéto gaméty sa najčastejšie tvoria u apomiktických druhov a výnimočne u sexuálnych.
Veľmi často sa autotetraploidy nekrížia s diploidmi, z ktorých vznikli. Ak je prechod medzi nimi stále úspešný, výsledkom sú autotriploidy. Nepárne polyploidy sú spravidla vysoko sterilné a nie sú schopné reprodukcie semien. Ale pre niektoré rastliny sa zdá, že triploidia je optimálnou úrovňou ploidie. Takéto rastliny vykazujú znaky gigantizmu v porovnaní s diploidmi. Príklady zahŕňajú triploidnú osiku, triploidnú cukrovú repu a niektoré odrody jabloní. Reprodukcia triploidných foriem prebieha buď prostredníctvom apomixie, alebo prostredníctvom vegetatívneho rozmnožovania.
Na umelé získanie polyploidných buniek sa používa silný jed - kolchicín, získaný z jesenného krokusu (Colchicum automnale). Jeho pôsobenie je skutočne univerzálne: polyploidy môžete získať z akejkoľvek rastliny.
Allopolyploidia
Allopolyploidia- Ide o zdvojnásobenie sady chromozómov u vzdialených hybridov. Napríklad, ak má hybrid dva rôzne AB genómy, potom polyploidný genóm bude AABB. Medzidruhové hybridy sa často ukážu ako sterilné, aj keď druhy použité na kríženie majú rovnaký počet chromozómov. Vysvetľuje to skutočnosť, že chromozómy rôznych druhov nie sú homológne, a preto sú procesy konjugácie a divergencie chromozómov narušené. Poruchy sú ešte výraznejšie, keď sa počty chromozómov nezhodujú. Ak hybrid podstúpi spontánne zdvojenie chromozómov vo vajíčku, výsledkom bude alopolyploid obsahujúci dve diploidné sady rodičovských druhov. V tomto prípade meióza prebieha normálne a rastlina bude plodná. Podobné alopolyploidy S.G. Navashin ich navrhol nazývať amfidiploidy.
Dnes je známe, že mnohé prirodzene sa vyskytujúce polyploidné formy vznikli v dôsledku alopolyploidie, napríklad 42-chromozomálna pšenica obyčajná je amfidiploid, ktorý vznikol krížením tetraploidnej pšenice a diploidného príbuzného druhu aegilops (Aegilops L.) s následným zdvojením chromozómovej sady triploidného hybridu .
Alopolyploidná povaha sa preukázala u mnohých druhov kultúrnych rastlín, ako je tabak, repka, cibuľa, vŕba atď. Alopolyploidia v rastlinách je teda spolu s hybridizáciou jedným z mechanizmov speciácie.
Aneuploidia
Aneuploidia naznačujú zmenu počtu jednotlivých chromozómov v karyotype. Výskyt aneuploidov je dôsledkom nesprávnej segregácie chromozómov pri delení buniek. Aneuploidy často vznikajú u potomkov autopolyploidov, u ktorých sa v dôsledku nesprávnej divergencie multivalentov objavujú gaméty s abnormálnym počtom chromozómov. V dôsledku ich splynutia vznikajú aneuploidy. Ak má jedna gaméta sadu chromozómov n+ 1 a ďalšie - n, potom ich fúziou vzniká trizomický- diploid s jedným chromozómom navyše v sade. Ak gaméta so sadou chromozómov n- 1 sa spája s normálnou ( n), potom sa vytvorí monozomický- diploid s chýbajúcim jedným chromozómom. Ak v sade chýbajú dva homológne chromozómy, potom sa takýto organizmus nazýva nulizomický. V rastlinách sú monozomické aj trizomické často životaschopné, hoci strata alebo pridanie jedného chromozómu spôsobuje určité zmeny vo fenotype. Účinok aneuploidie závisí od počtu chromozómov a genetickej výbavy nadbytočného alebo strateného chromozómu. Čím viac chromozómov v sade, tým menej sú rastliny citlivé na aneuploidiu. Trizómy v rastlinách sú o niečo menej životaschopné ako u normálnych jedincov a ich plodnosť je znížená.
Monozomika v kultúrnych rastlinách, napríklad pšenica, sa široko používa v genetickej analýze na určenie lokalizácie rôznych génov. V pšenici, ako aj v tabaku a iných rastlinách sa vytvorili monozomické série pozostávajúce z línií, v každej z nich sa stratil akýkoľvek chromozóm normálnej sady. U pšenice sú známe aj nulizomiky so 40 chromozómami (namiesto 42). Ich životaschopnosť a plodnosť sa znižuje v závislosti od toho, ktorý z 21. páru chromozómov chýba.
Aneuploidia v rastlinách úzko súvisí s polyploidiou. To je jasne vidieť na príklade bluegrassu. V rámci rodu Roa sú známe druhy, ktoré tvoria polyploidné série s číslami chromozómov, ktoré sú násobkami jedného základného čísla ( n= 7): 14, 28, 42, 56. U modrotrávky lúčnej sa euploidia takmer stráca a nahrádza ju aneuploidia. Počty chromozómov v rôznych biotypoch tohto druhu sa pohybujú od 50 do 100 a nie sú násobkom hlavného počtu, ktorý je spojený s aneuploidiou. Aneuploidné formy sú zachované vďaka tomu, že sa rozmnožujú partenogeneticky. Podľa genetikov je aneuploidia v rastlinách jedným z mechanizmov evolúcie genómu.
U zvierat a ľudí majú zmeny v počte chromozómov oveľa vážnejšie následky. Príkladom monozómie je Drosophila s nedostatkom 4. chromozómu. Je to najmenší chromozóm v súbore, ale obsahuje nukleárny organizátor, a preto tvorí jadierko. Jeho absencia spôsobuje zmenšenie veľkosti múch, zníženie plodnosti a zmeny v rade morfologických charakteristík. Muchy sú však životaschopné. Strata jedného homológu z iných párov chromozómov má smrteľný účinok.
U ľudí genómové mutácie zvyčajne vedú k závažným dedičným ochoreniam. Monozómia na chromozóme X teda vedie k syndrómu Shereshevsky-Turner, ktorý je charakterizovaný fyzickým, mentálnym a sexuálnym nedostatočným rozvojom nosičov tejto mutácie. Podobný účinok má trizómia na X chromozóme. Prítomnosť 21. chromozómu navyše v karyotype vedie k rozvoju známeho Downovho syndrómu. (Otázka je podrobnejšie uvedená v prednáške “
Genealogická metóda
Táto metóda je založená na zostavovaní a analýze rodokmeňov. Táto metóda sa od staroveku až po súčasnosť široko používa pri chove koní, selekcii hodnotných línií hovädzieho dobytka a ošípaných, pri získavaní čistokrvných psov, ako aj pri chove nových plemien kožušinových zvierat. Ľudské genealógie boli zostavované počas mnohých storočí o panujúcich rodinách v Európe a Ázii.
Ako metóda štúdia ľudskej genetiky sa stala genealogická metóda
platiť až od začiatku 20. storočia, keď sa ukázalo, že analýza
rodokmene, v ktorých sa sleduje prenos z generácie na generáciu určitého znaku (choroby), môžu nahradiť hybridologickú metódu, ktorá je vlastne pre človeka nepoužiteľná. Pri zostavovaní rodokmeňov je východiskom osoba – proband,
ktorého rodokmeň sa študuje. Zvyčajne je to buď pacient alebo nosič
špecifická vlastnosť, ktorej dedičnosť je potrebné študovať. O
Pri zostavovaní rodokmeňových tabuliek použite navrhnuté konvencie
G. Yustom v roku 1931 (obr. 6.24). Generácie sú označené rímskymi číslicami, jednotlivci v danej generácii sú označení arabskými číslicami. Pomocou genealogickej metódy možno určiť dedičnú povahu skúmaného znaku, ako aj typ jeho dedičnosti (autozomálne dominantné, autozomálne recesívne, X-viazané dominantné alebo recesívne, Y-viazané). Pri analýze rodokmeňov na základe niekoľkých charakteristík
možno odhaliť prepojený charakter ich dedičnosti, čo sa používa pri zostavovaní chromozomálnych máp. Táto metóda vám umožňuje študovať intenzitu procesu mutácie, posúdiť expresivitu a penetráciu alely. Je široko používaný v lekárskom genetickom poradenstve na predpovedanie potomstva. Treba však poznamenať, že genealogická analýza sa výrazne skomplikuje, keď majú rodiny málo detí.
Cytogenetická metóda
Cytogenetická metóda je založená na mikroskopickom štúdiu chromozómov v ľudských bunkách. Vo výskume ľudskej genetiky sa začal široko používať od roku 1956, keď švédski vedci J. Tijo a A. Levan navrhli novú metódu na štúdium chromozómov a zistili, že ľudský karyotyp má 46 a nie 48 chromozómov.
uvažované skôr. Súčasná etapa aplikácie cytogenetickej metódy je spojená s
vyvinutý v roku 1969 T. Kaspersonom metóda diferenciálneho farbenia chromozómov, ktorá rozšírila možnosti cytogenetickej analýzy a umožnila presne identifikovať chromozómy podľa povahy distribúcie zafarbených segmentov v nich. Použitie cytogenetickej metódy umožňuje nielen študovať normálnu morfológiu chromozómov a karyotyp ako celok, určiť genetické pohlavie organizmu, ale hlavne diagnostikovať rôzne chromozomálne ochorenia spojené so zmenami počtu chromozómov alebo s porušením ich štruktúry. Okrem toho táto metóda umožňuje študovať procesy mutagenézy na úrovni chromozómov a
karyotyp. Jeho využitie v medicínskom genetickom poradenstve na účely prenatálnej diagnostiky chromozomálnych ochorení umožňuje včasným ukončením tehotenstva zabrániť výskytu potomkov s ťažkými vývojovými poruchami.
Materiálom pre cytogenetické štúdie sú ľudské bunky získané z rôznych tkanív - lymfocyty periférnej krvi, bunky kostnej drene, fibroblasty, nádorové bunky a embryonálne tkanivá atď. Nevyhnutnou požiadavkou na štúdium chromozómov je prítomnosť deliacich sa buniek. Priame získanie takýchto buniek z tela je ťažké, preto sa často používa ľahko dostupný materiál, ako sú lymfocyty periférnej krvi.
Normálne sa tieto bunky nedelia, ale špeciálne ošetrenie ich kultúry fytohemaglutinínom ich vracia do mitotického cyklu. Akumuláciu deliacich sa buniek v štádiu metafázy, kedy sú chromozómy maximálne špirálovité a jasne viditeľné pod mikroskopom, dosiahneme ošetrením kultúry kolchicínom resp.
colcemid, ktorý ničí vreteno a zabraňuje separácii chromatíd.
Mikroskopia náterov pripravených z kultúry takýchto buniek umožňuje vizuálne pozorovanie chromozómov. Fotografovanie metafázových platní a následné spracovanie fotografií s kompiláciou karyogramov, v ktorých sú chromozómy usporiadané do párov a rozdelené do skupín, umožňuje
zistiť celkový počet chromozómov a zistiť zmeny v ich počte a štruktúre v jednotlivých pároch. Ako expresná metóda na zisťovanie zmien v počte pohlavných chromozómov, metóda stanovenia pohlavného chromatínu v nedeliacich sa bunkách bukálnej sliznice. Pohlavný chromatín alebo Barrovo telo sa tvorí v bunkách ženského tela na jednom z dvoch X chromozómov. Vyzerá ako intenzívne sfarbená hrudka nachádzajúca sa v blízkosti jadrovej membrány. S nárastom počtu X chromozómov v karyotype organizmu sa v jeho bunkách tvoria Barrove telieska v množstve o jednu menšom ako je počet X chromozómov. O
S poklesom počtu X chromozómov (monozómia X) chýba Barrovo telo.
V mužskom karyotype môže byť chromozóm Y detekovaný viacerými
intenzívna luminiscencia v porovnaní s inými chromozómami počas liečby
ich chinakrín a štúdium v ultrafialovom svetle.
Na krátkodobé pozorovanie sa bunky jednoducho umiestnia do tekutého média na podložné sklíčko; Ak je potrebné dlhodobé pozorovanie buniek, používajú sa špeciálne kamery. Sú to buď ploché fľaše s otvormi pokrytými tenkým sklom, alebo skladateľné ploché komory.
Biochemická metóda
Na rozdiel od cytogenetickej metódy, ktorá vám umožňuje študovať štruktúru chromozómov a normálny karyotyp a diagnostikovať dedičné choroby spojené so zmenami ich počtu a narušením organizácie, dedičné choroby spôsobené génovými mutáciami, ako aj polymorfizmus v
Normálne primárne génové produkty sa študujú pomocou biochemických metód. Tieto metódy boli prvýkrát použité na diagnostiku genetických chorôb na začiatku 20. storočia. Za posledných 30 rokov boli široko používané pri hľadaní nových foriem mutantných alel. S ich pomocou bolo popísaných viac ako 1000 vrodených metabolických ochorení. U mnohých z nich bol identifikovaný defekt v primárnom génovom produkte. Najbežnejšie z takýchto chorôb sú choroby spojené s defektnými enzýmami, štrukturálne, transportné alebo iné
Poruchy štrukturálnych a cirkulujúcich proteínov sa identifikujú štúdiom ich štruktúry. Takže v 60. rokoch. XX storočia bola dokončená analýza (3-globínového reťazca hemoglobínu, pozostávajúceho zo 146 aminokyselinových zvyškov. U ľudí bola stanovená široká škála hemoglobínov spojených so zmenami v štruktúre jeho peptidových reťazcov, čo je často príčinou vzniku tzv. choroby.Enzýmové defekty sa určujú stanovením obsahu produktov v metabolizme krvi a moču vyplývajúcich z fungovania tohto
veverička. Nedostatok konečného produktu, sprevádzaný akumuláciou medziproduktov a konečných produktov narušeného metabolizmu, naznačuje poruchu enzýmu alebo jeho nedostatok v tele.Biochemická diagnostika dedičných metabolických porúch sa uskutočňuje v dvoch fázach. V prvej fáze sa vyberajú predpokladané prípady chorôb, v druhej sa objasňuje diagnóza choroby pomocou presnejších a komplexnejších metód. Použitie biochemických štúdií na diagnostiku chorôb v prenatálnom období alebo bezprostredne po narodení umožňuje včas identifikovať patológiu a začať špecifické lekárske opatrenia, ako napríklad v prípade fenylketonúrie. Stanoviť obsah medziproduktov, vedľajších a konečných produktov látkovej premeny v krvi, moči alebo plodovej vode okrem kvalitatívnych
reakcie so špecifickými činidlami pre určité látky používajú chromatografické metódy na štúdium aminokyselín a iných zlúčenín.
Metódy štúdia DNA v genetickom výskume
Ako je uvedené vyššie, poruchy primárnych génových produktov sa zisťujú pomocou biochemických metód. Lokalizáciu zodpovedajúceho poškodenia v samotnom dedičnom materiáli možno odhaliť metódami molekulárnej genetiky. Vývoj metódy reverzná transkripcia K objaveniu sa viedla DNA na molekulách mRNA určitých proteínov a následná reprodukcia týchto DNA DNA sondy pre rôzne mutácie ľudských nukleotidových sekvencií. Použitie takýchto DNA sond na hybridizáciu s DNA pacientových buniek umožňuje detekovať zodpovedajúce zmeny v dedičnom materiáli pacienta, t.j. diagnostikovať určité typy génových mutácií (génová diagnostika). V posledných desaťročiach sa pracuje na dôležitých úspechoch molekulárnej genetiky sekvenovanie - stanovenie nukleotidovej sekvencie DNA. To bolo možné vďaka objavu v 60. rokoch. XX storočia enzýmy - reštrikčný enzým, izolované z bakteriálnych buniek, ktoré štiepia molekulu DNA na fragmenty na presne definovaných miestach. V prírodných podmienkach
Reštrikčné plyny chránia bunku pred prienikom cudzej DNA do jej genetického aparátu a pred reprodukciou v nej. Použitie týchto enzýmov v experimentoch umožňuje získať krátke fragmenty DNA, v ktorých sa dá pomerne ľahko určiť nukleotidová sekvencia. Metódy molekulárnej genetiky a genetického inžinierstva umožňujú nielen diagnostikovať množstvo génových mutácií a zaviesť nukleotid
sekvencie jednotlivých ľudských génov, ale aj ich reprodukovať (klonovať) a získavať veľké množstvá bielkovín – produktov zodpovedajúcich génov. Klonovanie jednotlivých fragmentov DNA sa uskutočňuje ich začlenením do bakteriálnych plazmidov, ktoré autonómnym rozmnožovaním v bunke poskytujú veľké množstvo kópií zodpovedajúcich fragmentov ľudskej DNA. Následná expresia rekombinantnej DNA v baktériách produkuje proteínový produkt zodpovedajúceho klonovaného ľudského génu. Pomocou metód genetického inžinierstva sa teda podarilo získať niektoré primárne génové produkty (inzulín) z ľudských génov.
Dvojitá metóda
Táto metóda spočíva v štúdiu vzorcov dedenia vlastností u párov identických a dvojčiat. V roku 1875 Galton pôvodne navrhol posúdiť úlohu dedičnosti a prostredia vo vývoji ľudských duševných vlastností. V súčasnosti je táto metóda široko používaná v štúdii
dedičnosť a variabilita u ľudí určiť relatívnu úlohu dedičnosti a prostredia pri formovaní rôznych charakteristík, normálnych aj patologických. Umožňuje vám identifikovať dedičnú povahu znaku, určiť penetráciu alely a vyhodnotiť účinnosť pôsobenia na
telo niektorých vonkajších faktorov (lieky, školenia, vzdelanie).
Podstatou metódy je porovnanie prejavu znaku v rôznych skupinách dvojčiat, pričom sa zohľadnia podobnosti alebo rozdiely ich genotypov. Monozygotné dvojčatá, vyvíjajúce sa z jedného oplodneného vajíčka sú geneticky identické, keďže majú 100% rovnaké gény. Preto medzi jednovaječnými dvojčatami existuje
vysoké percento súhlasné páry, v ktorom sa u oboch dvojčiat rozvíja vlastnosť. Porovnanie jednovaječných dvojčiat vychovaných v rôznych podmienkach postembryonálneho obdobia umožňuje identifikovať znaky v
na vzniku ktorých sa významnou mierou podieľajú environmentálne faktory. Podľa týchto znakov medzi dvojčatami existuje nesúlad, tie. rozdiely. Naopak, zachovanie podobností medzi dvojčatami, napriek rozdielom v podmienkach ich existencie, poukazuje na dedičné podmienenie vlastnosti.
Porovnanie párovej zhody pre tento znak u geneticky identických jednovaječných a dvojvaječných dvojčiat, ktoré majú v priemere asi 50 % spoločných génov, umožňuje objektívnejšie posúdiť úlohu genotypu pri tvorbe znaku. Vysoká zhoda u párov jednovaječných dvojčiat a výrazne nižšia zhoda u párov dvojvaječných dvojčiat poukazuje na dôležitosť dedičných rozdielov u týchto párov pre určenie znaku. Podobnosť miery zhody medzi mono- a
dvojvaječné dvojčatá poukazuje na nepodstatnú úlohu genetických rozdielov a určujúcu úlohu prostredia pri vytváraní vlastnosti alebo vzniku choroby. Výrazne odlišné, ale skôr nízke miery zhody v oboch skupinách dvojčiat umožňujú posúdiť dedičnú predispozíciu k vytvoreniu znaku, ktorý sa vyvíja pod vplyvom faktorov prostredia.
Na identifikáciu monozygotnosti dvojčiat sa používa množstvo metód. 1. Polysymptomatická metóda na porovnávanie dvojčiat podľa mnohých morfologických charakteristík (pigmentácia očí, vlasov, kože, tvar srsti a črty srsti na hlave a tele, tvar uší, nosa, pier, nechtov, tela, vzory prstov). ). 2. Metódy založené na imunologickej identite dvojčiat na základe antigénov erytrocytov (systémy ABO, MN, Rhesus) a sérových proteínov (γ-globulín). 3. Najspoľahlivejšie kritérium pre monozygotnosť poskytuje
transplantačný test s použitím krížového kožného štepenia. (NEPOUŽITÉ)
Populačná štatistická metóda
Pomocou populačnej štatistickej metódy sa študujú dedičné znaky vo veľkých skupinách obyvateľstva, v jednej alebo viacerých generáciách. Podstatným bodom pri použití tejto metódy je štatistické spracovanie získaných údajov. Pomocou tejto metódy môžete vypočítať frekvenciu
výskyt rôznych génových alel a rôznych genotypov pre tieto alely v populácii, zistiť v nej rozloženie rôznych dedičných znakov vrátane chorôb. Umožňuje vám študovať proces mutácie, úlohu dedičnosti a prostredia pri tvorbe fenotypového polymorfizmu.
človeka podľa normálnych vlastností, ako aj pri výskyte chorôb, najmä s dedičnou predispozíciou. Táto metóda sa používa aj na objasnenie významu genetických faktorov v antropogenéze, najmä pri formovaní rás. základom objasnenia genetickej štruktúry populácie je zákonaHardy-Weinbergova genetická rovnováha . Odráža vzor, v súlade s
ktorý za určitých podmienok zostáva pomer génových alel a genotypov v genofonde populácie nezmenený v priebehu generácií tejto populácie.Na základe tohto zákona mať údaje o frekvencii
výskytom v populácii recesívneho fenotypu, ktorá má homozygotný genotyp (aa), vieme vypočítať frekvenciu výskytu špecifikovanej alely (a) v genofonde danej generácie. Matematickým vyjadrením Hardyho-Weinbergovho zákona je vzorec ( R A . +q a)^2, kde R A q- frekvencia výskytu alel A a a zodpovedajúceho génu. Rozšírenie tohto vzorca umožňuje vypočítať frekvenciu výskytu
ľudia s rôznymi genotypmi a v prvom rade heterozygoti – nositelia skrytých
recesívna alela: p^2AA + 2pq Aa + q^2aa.
Metóda modelovania.
Metóda na štúdium genetických vzorcov pomocou biologických a matematických modelov, organizmov alebo populácií.
Biologické modelovanie- na základe Vavilovho zákona o homológnej sérii dedičnosti. Vychádza zo skutočnosti, že rody a druhy, ktoré sú si geneticky blízke, majú podobné série dedičnej variability s takou presnosťou, že poznanie zmien v jednom rode alebo druhu možno predpovedať na základe výskytu v iných rodoch a druhoch.
Metóda je založená na vytváraní modelov ľudských dedičných anomálií (línií mutantných zvierat) s cieľom študovať etiológiu a patogenézu dedičných chorôb. Rovnako ako vývoj liečebných metód - príklady biologických modelov - hemofília u psov, rázštep pery u hlodavcov, diabetes mellitus u škrečkov, alkoholizmus u potkanov. Hluchonemosť u mačiek
Matematické modelovanie - vytváranie matematických modelov populácií na účely výpočtu: frekvencie génov a genotypov s rôznymi interakciami a zmenami v prostredí, účinky spojeného dedičstva pri analýze mnohých prepojených génov, úloha dedičnosti a prostredia pri vývoji vlastnosti , riziko mať choré dieťa
