ГенетикаГенетика – это наука о закономерностях
наследственности и изменчивости организмов.
В зависимости от объекта исследования
классифицируют генетику растений, животных,
микроорганизмов, человека и другие; в зависимости от
используемых методов - молекулярную генетику,
экологическую генетику и другие. Идеи и методы
генетики играют важную роль в медицине, сельском
хозяйстве, микробиологической промышленности, а
также в генетической инженерии

Наследственность

Наследственность – это способность
живых организмов передавать свои
признаки, свойства и особенности
развития из поколения в поколение.
Благодаря этому каждый вид животных или
растений, грибов или микроорганизмов
сохраняет на протяжении многих
поколений характерные для него черты.

Изменчивость

Изменчивость – это способность живых
организмов приобретать в процессе
индивидуального развития новые признаки
и свойства по сравнению с другими
особями того же вида.
Изменчивость присуща всем организмам
и наблюдается даже у генетически
близкородственных особей, имеющих
сходные или общие условия жизни и
развития, например у близнецов, членов
одной семьи, штаммов микроорганизмов
и вегетативно размножающихся
организмов.

Грегор Мендель

Грегор Иоганн Мендель - австрийский биолог
и ботаник, основоположник генетики, который
разработал методы генетических
исследований, установил основные законы
наследования признаков и опубликовал их в
1865 г. Эти законы были подтверждены
разными учеными в 1900 г., который и
считается годом рождения генетики.

Гены

Гены – участок молекулы ДНК, через которые
осуществляется преемственность поколений, они несут в
себе не сами признаки и свойства будущих организмов, а
только их задатки
Ген - участок молекулы ДНК (или хромосомы),
определяющий возможность развития отдельного
элементарного признака, или синтеза одной белковой
молекулы.
Гены проявляются в зависимости от:
присутствия других генов
Фрагмент ДНК
условий внешней среды

Гены

Гены одного вида располагаются в одном и том же
месте, или локусе, определенной хромосомы.
Аллельные гены – гены, которые располагаются в одних
и тех же локусах гомологичных хромосом и
ответственные за развитие одного признака. Если два
аллельных гена имеют одинаковую последовательность
нуклеотидов принято обозначать буквами: АА.

Мутация

Мутация – это преобразование
генотипа, происходящее под
влиянием внешней или внутренней
среды. Термин предложен Хуго де
Фризом. Процесс возникновения
мутаций получил название
Главный мутаген
табачного дыма -
бензпирен -
связанный с одним из
нуклеотидов молекулы
ДНК.
мутагенеза.

Генотип

Генотип - это совокупность всех генов
одного организма, но генотип - это не
просто сумма генов. Возможность
проявления гена зависит от условий
среды(условия существования и
присутствия других генов). Термин
«генотип» наряду с терминами «ген» и
«фенотип» ввёл генетик В. Л. Иогансен в
1909 году в работе «Элементы точного
учения наследственности».

Фенотип

Фенотип - совокупность всех признаков организма
(результат взаимодействия генотипа особи и окружающей
среды)
ПРИЗНАКИ
Внешние:
цвет кожи,
волос, форма
уха или носа,
окраска
цветков
Биохимические:
структура
белка,
активность
ферментов,
концентрация
гормонов в
крови и т.д.
Гистологически
е: и
форма
размеры клеток,
строение
тканей
и органов
Анатомические:
строение тела
и взаимное
расположение
органов

Генетика человека

Особенности изучения генетики человека

Наследственность и изменчивость – всеобщие свойства живых организмов. Основные закономерности генетики имеют универсальное значение и в полной мере применимы к человеку. Однако человек как объект генетических исследований имеет свои специфические особенности. Отметим некоторые из них:
1. Невозможность отбора особей и проведения направленного скрещивания.
2. Малочисленность потомства.
3. Позднее половое созревание и редкая (25–30 лет) смена поколений.
4. Невозможность обеспечения одинаковых и контролируемых условий развития потомства.
5. На фенотип человека серьезно влияют не только биологические, но и социальные условия среды.
Вывод: изучение наследственности человека требует использования специальных методов исследования.

Генеалогический метод состоит в изучении родословных на основе менделевских законов наследования и пoмoгaeт установить характер наследования признака, а именно аутосомный (доминантный или рецессивный) или сцепленный с полом.
Так устанавливают наследование индивидуальных особенностей человека: черт лица, роста, группы крови, умственного и психического склада, а также некоторых заболеваний. Этим методом выявлены вредные последствия близкородственных браков, которые особенно проявляются при гомозиготности по одному и тому же неблагоприятному рецессивному аллелю. В родственных браках вероятность рождения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже сотни раз выше средней.

Аутосомно-доминантный тип наследования

Классические примеры доминантного наследования – способность свертывать язык в трубочку и «свисающая» (свободная) мочка уха. Альтернативой последнему признаку является срощенная мочка – признак рецессивный. Еще одна наследственная аномалия у человека, обусловленная аутосомно-доминантным геном, – многопалость, или полидактилия. Она известна с глубокой древности. На картине Рафаэля «Сикстинская Мадонна» слева от Марии – папа римский Сикст II, на левой руке у него 5 пальцев, а на правой – 6. Отсюда и его имя: сикст – это шесть.
Еще один подобный признак, обусловленный доминантными генами, – «габсбургская губа». Люди с этим признаком имеют выпяченную нижнюю губу и узкую выступающую нижнюю челюсть, их рот все время остается полуоткрытым. Название признака связано с тем, что он часто встречался у представителей династии Габсбургов.

Аутосомно-рецессивный тип наследования

У человека описано очень много не сцепленных с полом признаков, которые наследуются как рецессивные. Например, голубой цвет глаз проявляется у людей, гомозиготных по соответствующему аллелю.
Рождение голубоглазого ребенка у родителей с карими глазами повторяет ситуацию анализирующего скрещивания – в этом случае ясно, что они гетерозиготны, т.е. несут оба аллеля, из которых внешне проявляется только доминантный.
Признак рыжих волос, определяющий еще и характер пигментации кожи, также является рецессивным по отношению к нерыжим волосам и проявляется только в гомозиготном состоянии.

Признаки, сцепленные с полом

Признаки, гены которых расположены в Х-хромосоме, также могут быть доминантными или рецессивными. Однако гетерозиготность по таким признакам возможна только у женщин. Если какой-либо рецессивный признак присутствует у женщины только в одной из двух X-хромосом, то его проявление будет подавлено действием доминантного аллеля второй. У мужчин же, в клетках которых присутствует только одна X-хромосома, все связанные с ней признаки проявятся неизбежно.
Известным заболеванием, сцепленным с Х-хромосомой является гемофилия (несвертываемость крови). Ген гемофилии рецессивен по отношению к нормальному гену, поэтому это заболевание (гомозиготность по данному признаку) встречается у них крайне редко. У мужчин же, получивших ген гемофилии от здоровой матери-носительницы, развивается заболевание.

Условные обозначения, принятые для составления родословных

Методы изучения генетики человека

Биохимический метод – метод обнаружения изменений в биохимических параметрах организма, связанных с изменением генома.
Биохимический микроанализ позволяет обнаружить нарушение в одной клетке. Таким образом, можно установить диагноз у неродившегося ребёнка по отдельным клеткам, находящимся в околоплодной жидкости беременной женщины для таких болезней как сахарный диабет, фенилкетонурия и пр.

Методы изучения генетики человека

Близнецовый метод – метод изучения близнецов.
Однояйцевые (идентичные) близнецы:
Имеют одинаковый генотип
Различия возникают за счёт влияния окружающей среды
Даёт возможность определить, как влияет среда на проявления тех или иных признаков
Разнояйцевые (неидентичные) близнецы:
Могут быть как однополые, так и разнополые
Похожи друг на друга не больше обычных братьев и сестёр, не являющимися близнецами
Используются для сравнения проявления признака у идентичных и неидентичных близнецов

Слайд №10

Методы изучения генетики человека

Цитогенетический метод – метод изучения структуры и количества хромосом.
Позволяет установить видимые изменения в хромосомном комплексе и выявить хромосомные мутации. С помощью этого метода было установлено, что болезнь Дауна и ряд других наследственных заболеваний связаны с нарушением числа хромосом в клетках. Изучаются хромосомы во время метафазы митоза. Чаще используют лейкоциты, выращенные в специальной среде.

Слайд №11

В настоящее время в медицине применяют метод амниоцентеза – исследования клеток околоплодной жидкости, который позволяет обнаружить аномалии в числе и строении хромосом у плода уже на 16-й неделе беременности. Для этого берут пробу околоплодной жидкости путем пункции плодного пузыря.
Наиболее распространенными из таких аномалий являются различные проявления анеуплоидии (т.е. уменьшения или увеличения числа хромосом), а также появление хромосом с необычной структурой вследствие нарушений в процессе мейоза. Анеуплоидия и хромосомные перестройки являются цитогенетическими признаками многих болезней человека.

Слайд №12

К таким болезням относятся, в частности, синдром Клайнфельтера, который встречается у одного из 400–600 новорожденных мальчиков. При этом заболевании половые хромосомы представлены набором ХХY. Синдром Клайнфельтера проявляется в недоразвитии первичных и вторичных половых признаков и искажении пропорций тела (высокий рост и непропорционально длинные конечности).
Другая аномалия – синдром Тернера, встречающийся у новорожденных девочек с частотой примерно 1:5000. У таких больных в клетках присутствует 45 хромосом, поскольку в их кариотипе половые хромосомы представлены не двумя, а только одной Х-хромосомой. Для таких больных также характерны многочисленные аномалии строения организма. Обе эти болезни – синдром Клайнфельтера и синдром Тернера – являются следствием нерасхождения половых хромосом при образовании гамет у родителей.

Слайд №13

Хромосомные болезни могут быть вызваны и нерасхождением аутосом. Впервые связь между изменением хромосомного набора и резкими отклонениями от нормального развития была обнаружена при изучении синдрома Дауна (врожденной идиотии). Люди, страдающие этим заболеванием, имеют характерный разрез глаз, низкий рост, короткие и короткопалые руки и ноги, аномалии многих внутренних органов, специфическое выражение лица, для них характерна умственная отсталость. Изучение кариотипа таких больных показало наличие дополнительной, т.е. третьей, хромосомы в 21-й паре (так называемая трисомия). Причина трисомии связана с нерасхождением хромосом в ходе мейоза у женщин.

Слайд №14

Методы изучения генетики человека

Популяционно-статистический метод
Этот метод применяют для изучения генетической структуры популяций человека или отдельных семей. Он позволяет определить частоту отдельных генов в популяциях.
Подавляющее большинство рецессивных аллелей присутствует в популяции в скрытом гетерозиготном состоянии. Так, альбиносы рождаются с частотой 1:20 000, но один из каждых 70 жителей европейских стран гетерозиготен по данному аллелю.
Если ген находится в половой хромосоме, то наблюдается иная картина: у мужчин частота гомозиготных рецессивов довольно высока. Так, в популяции москвичей в 1930-е гг. присутствовало 7% мужчин-дальтоников и 0,5% (гомозиготные рецессивы) женщин-дальтоников.

Слайд №15

В популяциях человека проведены очень интересные исследования групп крови. Есть предположение, что на их распределение в различных районах земного шара оказали влияние эпидемии чумы и оспы. Наименее устойчивыми к чуме оказались люди I группы крови (00); наоборот, вирус оспы чаще всего поражает носителей II группы (АА, А0). Чума особенно свирепствовала в таких странах, как Индия, Монголия, Китай, Египет, и поэтому там происходила «выбраковка» аллеля 0 в результате повышенной смертности от чумы людей с I группой крови. Эпидемии оспы охватывали главным образом Индию, Аравию, тропическую Африку, а после прихода европейцев – и Америку.
В странах распространения малярии, как вы уже знаете, (Средиземноморье, Африка), наблюдается высокая частота гена, вызывающего серповидноклеточную анемию.

Слайд №16

Имеются данные о том, что отрицательный резус реже встречается в популяциях, живущих в условиях сильного распространения различных инфекционных заболеваний, в том числе малярии. А в популяциях, живущих в высокогорных и других районах, где инфекции – редкое явление, наблюдается повышенный процент резус-отрицательных людей.
Популяционный метод дает возможность изучить генетическую структуру популяций человека, выявить связь между отдельными популяциями, а также проливает свет на историю распространения человека по планете.

Слайд №17

Наследственные болезни
и их причиныНаследственные болезни могут быть вызваны нарушениями в отдельных генах, хромосомах или хромосомных наборах.
Хромосомные болезни возникают при изменении структуры хромосом: удвоении или выпадении участка хромосомы, повороте участка хромосомы на 180°, перемещении участка хромосомы на негомологичную хромосому.
Впервые связь между аномальным набором хромосом и резкими отклонениями от нормального развития была обнаружена в случае синдрома Дауна. Частота хромосомных мутаций у человека велика и является причиной до 40% нарушений здоровья у новорожденных. В большинстве случаев хромосомные мутации возникают в гаметах родителей. Химические мутагены и ионизирующие излучения повышают частоту хромосомных мутаций. В случае синдрома Дауна отмечена зависимость между вероятностью рождения больных детей и возрастом матери – она возрастает в 10–20 раз после 35–40 лет.

Слайд №18

Помимо хромосомных нарушений, наследственные болезни могут быть обусловлены изменениями генетической информации непосредственно в генах.
Наиболее часто встречаются генные, или точковые, мутации, связанные с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Они могут оставаться незамеченными в гетерозиготном состоянии, например Аа, и проявляться фенотипически, переходя в гомозиготное состояние – аа.
Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, проявляется в отсутствие передачи гена по мужской линии: Х-хромосома от отца не передается сыновьям, но передается каждой дочери. Например, гемофилия (несвертываемость крови) наследуется как рецессивная, сцепленная с Х-хромосомой мутация.

Слайд №19

Лечение наследственных болезней

Эффективных средств лечения наследственных болезней пока не существует. Однако существуют методы лечения, облегчающие состояние больных и улучшающие их самочувствие. Они основаны главным образом на компенсации дефектов метаболизма, обусловленных нарушениями в геноме.
При наследственных аномалиях обмена веществ больному вводят не образующиеся в организме ферменты или исключают из пищевого рациона продукты, которые не усваиваются организмом из-за отсутствия необходимых ферментов.
При сахарном диабете в организм вводят инсулин. Это позволяет больному диабетом нормально питаться, однако не устраняет причины болезни.

Слайд №20

Можно ли предупредить наследственные болезни?

Пока это не представляется возможным. Однако ранняя диагностика позволяет либо избежать рождения больного ребенка, либо своевременно начать лечение, что во многих случаях дает положительные результаты. Так, например, при раннем лечении синдрома Дауна 44% больных доживают до возраста 60 лет, во многих случаях ведя практически нормальный образ жизни.
Для ранней диагностики применяют различные методы. Обычно, если стандартные методы обследования дают основания предполагать наследственные нарушения у эмбриона, применяют метод амниоцентеза – анализа клеток эмбриона, всегда имеющихся в околоплодной жидкости.

Слайд №21

Этические проблемы генетики

Генная инженерия использует важнейшие открытия молекулярной генетики для разработки новых методов исследования, получения новых генетических данных, а также в практической деятельности, в частности в медицине.
Ранее вакцины изготовляли только из убитых или ослабленных бактерий или вирусов. Такие вакцины приводят к выработке стойкого иммунитета, но у них есть и недостатки. Например, нельзя быть уверенным, что вирус в достаточной степени инактивирован. Известны случаи, когда вакцинный штамм вируса полиомиелита за счет мутаций превращался в опасный, близкий к обычному вирулентному штамму.
Безопаснее вакцинировать чистыми белками оболочки вирусов – они не могут размножаться, т.к. у них нет нуклеиновых кислот, но вызывают выработку антител. Получить их можно методами генной инженерии.
Уже создана такая вакцина против инфекционного гепатита (болезни Боткина) – болезни опасной и трудноизлечимой. Ведутся работы по созданию чистых вакцин против гриппа, сибирской язвы и других болезней.

Слайд №22

Коррекция пола

Операции по коррекции пола в нашей стране начали делать около 30 лет назад строго по медицинским показаниям.
Заболевание гермафродитизмом известно науке давно. По статистике, у нас в стране оно составляет 3–5 случаев на 10 тыс. новорожденных. В основе этой патологии лежат нарушения в генах и хромосомах. Эти нарушения могут вызывать мутагенные факторы (загрязнение окружающей среды, радиоактивность, алкоголь, курение и т.д.).
Операции по коррекции пола сложны, многоэтапны. Обследования длятся месяцами, разрешение на операцию дает Минздрав – это исключает смену пола у гомосексуалистов, психически неполноценных людей.

Слайд №23

Пересадка органов

Пересадка органов от доноров – очень сложная операция, за которой следует не менее сложный период приживления трансплантата. Очень часто трансплантат отторгается и пациент погибает. Ученые надеются, что эти проблемы можно будет решить с помощью клонирования.

Слайд №24

Клонирование

Это метод генной инженерии, при котором потомки получаются из соматической клетки предка и поэтому имеют абсолютно такой же геном.
На экспериментальной ферме в Шотландии еще недавно паслась овца по имени Долли, появившаяся на свет с помощью метода клонирования. Ученые взяли ядpo, содержащее генетический материал, из клетки вымени овцы-матери и имплантировали его в яйцеклетку другой овцы, из которой был предварительно удален собственный генетический материал. Полученный эмбрион был имплантирован в третью овцу, игравшую роль суррогатной матери. Вслед за англичанами американские генетики успешно провели клонирование обезьян.
Клонирование животных позволяет решить многие проблемы медицины и молекулярной биологии, но вместе с тем порождает множество социальных проблем.
Практически любая технология, применимая к млекопитающим, применима и к человеку. Значит, можно клонировать и человека, т.е. создавать двойников людей, от которых получена хотя бы одна здоровая клетка. Для установления родства используют методы биологической экспертизы, которую проводят, когда ребенку исполнится 1 год и стабилизируется система крови. г) медико-генетическое консультирование.

6. В результате изменения последовательности расположения нуклеотидов в молекуле ДНК возникают:
а) генные мутации;
б) хромосомные мутации;
в) соматические мутации;
г) различные модификации.
7. При популяционно-статистическом методе изучения наследственности человека исследуют:
а) родословную семьи;
б) распространение признака в большой популяции людей;
в) хромосомный набор и отдельные хромосомы;
г) развитие признаков у близнецов.

Фомина Анна Борисовна

учитель биологии

МБОУ СОШ № 6 г.Киржач

Владимирская область

Трудности в изучении генетики человека

• Невозможность свободного скрещивания.
• Малочисленность потомства.
• Длительный жизненный цикл.
• Большое число хромосом.
• Генотипический и фенотипический полиморфизм

• Выбор пар, соответствующих исследованию.
• Проследить наследование признаков на протяжении нескольких поколений.
• Микроскопическое изучение хромосом, новейшие методы работы с ДНК.

1). Цитогенетический – анализ кариотипа в норме и патологии

Методы изучения генетики человека

2). Близнецовый - изучает роль наследственности и среды в развитии организма человека

Монозиготные

Дизиготные

Чанг и Энг Банкеры – сиамские близнецы

Полиэмбриония – особый вид вегетативного размножения. Эмбрион делится на несколько фрагментов, каждый из которых независимо развивается в полноценную особь.

Методы изучения генетики человека

3). Генеалогический – составление и анализ родословных

• Устанавливает тип наследования признака (доминантный, рецессивный, сцеплен с полом).
• Определяет возможность проявления наследственных заболеваний

Правила составления родословной.

1. Родословную изображают так, чтобы каждое поколение находилось на своей горизонтали. Поколения нумеруются римскими цифрами (сверху вниз).

2. Составление родословной начинают с пробанда *.

3. Сначала рядом с пробандом разместите символы его родных братьев и сестер в порядке рождения начиная со старшего (слева направо), соединив их графическим коромыслом.

4. Выше линии пробанда укажите родителей, соединив их друг с другом линией брака, выше линии родителей изобразите линию бабушек и дедушек.

5. На линии родителей изобразите символы их братьев и сестер с супругами.

6. На линии пробанда укажите его двоюродных братьев и сестер, соединив их соответствующим образом с линией родителей. Если у пробанда есть племянники, расположите их на линии ниже линии пробанда.

Наследственные заболевания

• Врожденные (хромосомные)

• Наследуемые: - генные; - мультифакториальные

Отклонения, обусловленные нерасхождением хромосом у человека

47 (в 21 паре трисомия

«Волчья пасть»

Симптомы

Клайн-фельтера

47 (в 15 паре трисомия)

Частота встреч-ти

Шерешевского-Тернера

Генные заболевания

Альбинизм

Генные заболевания

Серповидно- клеточная анемия

Мультифакториальные заболевания – с наследственной предрасположенностью

Психические и нервные болезни

на 1000 чел.

Шизофрения

Эпилепсия

Маниакально-депрессивный психоз

Соматические болезни ср.возраста

Бронхиальная астма

Слайд 1

Слайд 2

Слайд 3

Слайд 4

Слайд 5

Слайд 6

Слайд 7

Слайд 8

Слайд 9

Слайд 10

Слайд 11

Слайд 12

Слайд 13

Слайд 14

Слайд 15

Слайд 16

Слайд 17

Слайд 18

Слайд 19

Слайд 20

Слайд 21

Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

Слайд 28

Слайд 29

Слайд 30

Слайд 31

Презентацию на тему "Генетика человека" можно скачать абсолютно бесплатно на нашем сайте. Предмет проекта: Биология. Красочные слайды и иллюстрации помогут вам заинтересовать своих одноклассников или аудиторию. Для просмотра содержимого воспользуйтесь плеером, или если вы хотите скачать доклад - нажмите на соответствующий текст под плеером. Презентация содержит 31 слайд(ов).

Слайды презентации

Слайд 1

Слайд 2

Особенности изучения генетики человека

Наследственность и изменчивость – всеобщие свойства живых организмов. Основные закономерности генетики имеют универсальное значение и в полной мере применимы к человеку. Однако человек как объект генетических исследований имеет свои специфические особенности. Отметим некоторые из них: 1. Невозможность отбора особей и проведения направленного скрещивания. 2. Малочисленность потомства. 3. Позднее половое созревание и редкая (25–30 лет) смена поколений. 4. Невозможность обеспечения одинаковых и контролируемых условий развития потомства. 5. На фенотип человека серьезно влияют не только биологические, но и социальные условия среды. Вывод: изучение наследственности человека требует использования специальных методов исследования.

Слайд 3

Методы изучения генетики человека

Генеалогический метод состоит в изучении родословных на основе менделевских законов наследования и пoмoгaeт установить характер наследования признака, а именно аутосомный (доминантный или рецессивный) или сцепленный с полом. Так устанавливают наследование индивидуальных особенностей человека: черт лица, роста, группы крови, умственного и психического склада, а также некоторых заболеваний. Этим методом выявлены вредные последствия близкородственных браков, которые особенно проявляются при гомозиготности по одному и тому же неблагоприятному рецессивному аллелю. В родственных браках вероятность рождения детей с наследственными болезнями и ранняя детская смертность в десятки и даже сотни раз выше средней.

Слайд 4

Аутосомно-доминантный тип наследования

Классические примеры доминантного наследования – способность свертывать язык в трубочку и «свисающая» (свободная) мочка уха. Альтернативой последнему признаку является срощенная мочка – признак рецессивный. Еще одна наследственная аномалия у человека, обусловленная аутосомно-доминантным геном, – многопалость, или полидактилия. Она известна с глубокой древности. На картине Рафаэля «Сикстинская Мадонна» слева от Марии – папа римский Сикст II, на левой руке у него 5 пальцев, а на правой – 6. Отсюда и его имя: сикст – это шесть. Еще один подобный признак, обусловленный доминантными генами, – «габсбургская губа». Люди с этим признаком имеют выпяченную нижнюю губу и узкую выступающую нижнюю челюсть, их рот все время остается полуоткрытым. Название признака связано с тем, что он часто встречался у представителей династии Габсбургов.

Слайд 5

Аутосомно-рецессивный тип наследования

У человека описано очень много не сцепленных с полом признаков, которые наследуются как рецессивные. Например, голубой цвет глаз проявляется у людей, гомозиготных по соответствующему аллелю. Рождение голубоглазого ребенка у родителей с карими глазами повторяет ситуацию анализирующего скрещивания – в этом случае ясно, что они гетерозиготны, т.е. несут оба аллеля, из которых внешне проявляется только доминантный. Признак рыжих волос, определяющий еще и характер пигментации кожи, также является рецессивным по отношению к нерыжим волосам и проявляется только в гомозиготном состоянии.

Слайд 6

Признаки, сцепленные с полом

Признаки, гены которых расположены в Х-хромосоме, также могут быть доминантными или рецессивными. Однако гетерозиготность по таким признакам возможна только у женщин. Если какой-либо рецессивный признак присутствует у женщины только в одной из двух X-хромосом, то его проявление будет подавлено действием доминантного аллеля второй. У мужчин же, в клетках которых присутствует только одна X-хромосома, все связанные с ней признаки проявятся неизбежно. Известным заболеванием, сцепленным с Х-хромосомой является гемофилия (несвертываемость крови). Ген гемофилии рецессивен по отношению к нормальному гену, поэтому это заболевание (гомозиготность по данному признаку) встречается у них крайне редко. У мужчин же, получивших ген гемофилии от здоровой матери-носительницы, развивается заболевание.

Слайд 7

Слайд 8

Биохимический метод – метод обнаружения изменений в биохимических параметрах организма, связанных с изменением генома. Биохимический микроанализ позволяет обнаружить нарушение в одной клетке. Таким образом, можно установить диагноз у неродившегося ребёнка по отдельным клеткам, находящимся в околоплодной жидкости беременной женщины для таких болезней как сахарный диабет, фенилкетонурия и пр.

Слайд 9

Близнецовый метод – метод изучения близнецов. Однояйцевые (идентичные) близнецы: Имеют одинаковый генотип Различия возникают за счёт влияния окружающей среды Даёт возможность определить, как влияет среда на проявления тех или иных признаков Разнояйцевые (неидентичные) близнецы: Могут быть как однополые, так и разнополые Похожи друг на друга не больше обычных братьев и сестёр, не являющимися близнецами Используются для сравнения проявления признака у идентичных и неидентичных близнецов

Слайд 10

Цитогенетический метод – метод изучения структуры и количества хромосом. Позволяет установить видимые изменения в хромосомном комплексе и выявить хромосомные мутации. С помощью этого метода было установлено, что болезнь Дауна и ряд других наследственных заболеваний связаны с нарушением числа хромосом в клетках. Изучаются хромосомы во время метафазы митоза. Чаще используют лейкоциты, выращенные в специальной среде.

Слайд 11

В настоящее время в медицине применяют метод амниоцентеза – исследования клеток околоплодной жидкости, который позволяет обнаружить аномалии в числе и строении хромосом у плода уже на 16-й неделе беременности. Для этого берут пробу околоплодной жидкости путем пункции плодного пузыря. Наиболее распространенными из таких аномалий являются различные проявления анеуплоидии (т.е. уменьшения или увеличения числа хромосом), а также появление хромосом с необычной структурой вследствие нарушений в процессе мейоза. Анеуплоидия и хромосомные перестройки являются цитогенетическими признаками многих болезней человека.

Слайд 12

К таким болезням относятся, в частности, синдром Клайнфельтера, который встречается у одного из 400–600 новорожденных мальчиков. При этом заболевании половые хромосомы представлены набором ХХY. Синдром Клайнфельтера проявляется в недоразвитии первичных и вторичных половых признаков и искажении пропорций тела (высокий рост и непропорционально длинные конечности). Другая аномалия – синдром Тернера, встречающийся у новорожденных девочек с частотой примерно 1:5000. У таких больных в клетках присутствует 45 хромосом, поскольку в их кариотипе половые хромосомы представлены не двумя, а только одной Х-хромосомой. Для таких больных также характерны многочисленные аномалии строения организма. Обе эти болезни – синдром Клайнфельтера и синдром Тернера – являются следствием нерасхождения половых хромосом при образовании гамет у родителей.

Слайд 13

Хромосомные болезни могут быть вызваны и нерасхождением аутосом. Впервые связь между изменением хромосомного набора и резкими отклонениями от нормального развития была обнаружена при изучении синдрома Дауна (врожденной идиотии). Люди, страдающие этим заболеванием, имеют характерный разрез глаз, низкий рост, короткие и короткопалые руки и ноги, аномалии многих внутренних органов, специфическое выражение лица, для них характерна умственная отсталость. Изучение кариотипа таких больных показало наличие дополнительной, т.е. третьей, хромосомы в 21-й паре (так называемая трисомия). Причина трисомии связана с нерасхождением хромосом в ходе мейоза у женщин.

Слайд 14

Популяционно-статистический метод Этот метод применяют для изучения генетической структуры популяций человека или отдельных семей. Он позволяет определить частоту отдельных генов в популяциях. Подавляющее большинство рецессивных аллелей присутствует в популяции в скрытом гетерозиготном состоянии. Так, альбиносы рождаются с частотой 1:20 000, но один из каждых 70 жителей европейских стран гетерозиготен по данному аллелю. Если ген находится в половой хромосоме, то наблюдается иная картина: у мужчин частота гомозиготных рецессивов довольно высока. Так, в популяции москвичей в 1930-е гг. присутствовало 7% мужчин-дальтоников и 0,5% (гомозиготные рецессивы) женщин-дальтоников.

Слайд 15

В популяциях человека проведены очень интересные исследования групп крови. Есть предположение, что на их распределение в различных районах земного шара оказали влияние эпидемии чумы и оспы. Наименее устойчивыми к чуме оказались люди I группы крови (00); наоборот, вирус оспы чаще всего поражает носителей II группы (АА, А0). Чума особенно свирепствовала в таких странах, как Индия, Монголия, Китай, Египет, и поэтому там происходила «выбраковка» аллеля 0 в результате повышенной смертности от чумы людей с I группой крови. Эпидемии оспы охватывали главным образом Индию, Аравию, тропическую Африку, а после прихода европейцев – и Америку. В странах распространения малярии, как вы уже знаете, (Средиземноморье, Африка), наблюдается высокая частота гена, вызывающего серповидноклеточную анемию.

Слайд 16

Имеются данные о том, что отрицательный резус реже встречается в популяциях, живущих в условиях сильного распространения различных инфекционных заболеваний, в том числе малярии. А в популяциях, живущих в высокогорных и других районах, где инфекции – редкое явление, наблюдается повышенный процент резус-отрицательных людей. Популяционный метод дает возможность изучить генетическую структуру популяций человека, выявить связь между отдельными популяциями, а также проливает свет на историю распространения человека по планете.

Слайд 17

Наследственные болезни и их причины

Наследственные болезни могут быть вызваны нарушениями в отдельных генах, хромосомах или хромосомных наборах. Хромосомные болезни возникают при изменении структуры хромосом: удвоении или выпадении участка хромосомы, повороте участка хромосомы на 180°, перемещении участка хромосомы на негомологичную хромосому. Впервые связь между аномальным набором хромосом и резкими отклонениями от нормального развития была обнаружена в случае синдрома Дауна. Частота хромосомных мутаций у человека велика и является причиной до 40% нарушений здоровья у новорожденных. В большинстве случаев хромосомные мутации возникают в гаметах родителей. Химические мутагены и ионизирующие излучения повышают частоту хромосомных мутаций. В случае синдрома Дауна отмечена зависимость между вероятностью рождения больных детей и возрастом матери – она возрастает в 10–20 раз после 35–40 лет.

Слайд 18

Помимо хромосомных нарушений, наследственные болезни могут быть обусловлены изменениями генетической информации непосредственно в генах. Наиболее часто встречаются генные, или точковые, мутации, связанные с изменением последовательности нуклеотидов в молекуле ДНК. Они могут оставаться незамеченными в гетерозиготном состоянии, например Аа, и проявляться фенотипически, переходя в гомозиготное состояние – аа. Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, проявляется в отсутствие передачи гена по мужской линии: Х-хромосома от отца не передается сыновьям, но передается каждой дочери. Например, гемофилия (несвертываемость крови) наследуется как рецессивная, сцепленная с Х-хромосомой мутация.

Слайд 19

Лечение наследственных болезней

Эффективных средств лечения наследственных болезней пока не существует. Однако существуют методы лечения, облегчающие состояние больных и улучшающие их самочувствие. Они основаны главным образом на компенсации дефектов метаболизма, обусловленных нарушениями в геноме. При наследственных аномалиях обмена веществ больному вводят не образующиеся в организме ферменты или исключают из пищевого рациона продукты, которые не усваиваются организмом из-за отсутствия необходимых ферментов. При сахарном диабете в организм вводят инсулин. Это позволяет больному диабетом нормально питаться, однако не устраняет причины болезни.

Слайд 20

Можно ли предупредить наследственные болезни?

Пока это не представляется возможным. Однако ранняя диагностика позволяет либо избежать рождения больного ребенка, либо своевременно начать лечение, что во многих случаях дает положительные результаты. Так, например, при раннем лечении синдрома Дауна 44% больных доживают до возраста 60 лет, во многих случаях ведя практически нормальный образ жизни. Для ранней диагностики применяют различные методы. Обычно, если стандартные методы обследования дают основания предполагать наследственные нарушения у эмбриона, применяют метод амниоцентеза – анализа клеток эмбриона, всегда имеющихся в околоплодной жидкости.

Слайд 21

Этические проблемы генетики

Генная инженерия использует важнейшие открытия молекулярной генетики для разработки новых методов исследования, получения новых генетических данных, а также в практической деятельности, в частности в медицине. Ранее вакцины изготовляли только из убитых или ослабленных бактерий или вирусов. Такие вакцины приводят к выработке стойкого иммунитета, но у них есть и недостатки. Например, нельзя быть уверенным, что вирус в достаточной степени инактивирован. Известны случаи, когда вакцинный штамм вируса полиомиелита за счет мутаций превращался в опасный, близкий к обычному вирулентному штамму. Безопаснее вакцинировать чистыми белками оболочки вирусов – они не могут размножаться, т.к. у них нет нуклеиновых кислот, но вызывают выработку антител. Получить их можно методами генной инженерии. Уже создана такая вакцина против инфекционного гепатита (болезни Боткина) – болезни опасной и трудноизлечимой. Ведутся работы по созданию чистых вакцин против гриппа, сибирской язвы и других болезней.

Слайд 22

Коррекция пола

Операции по коррекции пола в нашей стране начали делать около 30 лет назад строго по медицинским показаниям. Заболевание гермафродитизмом известно науке давно. По статистике, у нас в стране оно составляет 3–5 случаев на 10 тыс. новорожденных. В основе этой патологии лежат нарушения в генах и хромосомах. Эти нарушения могут вызывать мутагенные факторы (загрязнение окружающей среды, радиоактивность, алкоголь, курение и т.д.). Операции по коррекции пола сложны, многоэтапны. Обследования длятся месяцами, разрешение на операцию дает Минздрав – это исключает смену пола у гомосексуалистов, психически неполноценных людей.

Слайд 23

Пересадка органов

Пересадка органов от доноров – очень сложная операция, за которой следует не менее сложный период приживления трансплантата. Очень часто трансплантат отторгается и пациент погибает. Ученые надеются, что эти проблемы можно будет решить с помощью клонирования.

Слайд 24

Клонирование

Это метод генной инженерии, при котором потомки получаются из соматической клетки предка и поэтому имеют абсолютно такой же геном. На экспериментальной ферме в Шотландии еще недавно паслась овца по имени Долли, появившаяся на свет с помощью метода клонирования. Ученые взяли ядpo, содержащее генетический материал, из клетки вымени овцы-матери и имплантировали его в яйцеклетку другой овцы, из которой был предварительно удален собственный генетический материал. Полученный эмбрион был имплантирован в третью овцу, игравшую роль суррогатной матери. Вслед за англичанами американские генетики успешно провели клонирование обезьян. Клонирование животных позволяет решить многие проблемы медицины и молекулярной биологии, но вместе с тем порождает множество социальных проблем. Практически любая технология, применимая к млекопитающим, применима и к человеку. Значит, можно клонировать и человека, т.е. создавать двойников людей, от которых получена хотя бы одна здоровая клетка.

Слайд 25

Уродства

Развитие нового живого существа происходит в соответствии с генетическим кодом, записанным в ДНК, которая содержится в ядре каждой клетки организма. Иногда под воздействием факторов среды – радиоактивных, ультрафиолетовых лучей, химических веществ – происходит нарушение генетического кода, возникают мутации, отступления от нормы. Один из страшных примеров – чернобыльская катастрофа. У людей, подвергшихся воздействию радиоактивного заражения, отмечается повышенный уровень различных патологий, связанных с мутациями.

Слайд 26

Генетика и криминалистика

В судебной практике известны случаи установления родства, когда дети были перепутаны в роддоме. Иногда это касалось детей, которые росли в чужих семьях не один год. Для установления родства используют методы биологической экспертизы, которую проводят, когда ребенку исполнится 1 год и стабилизируется система крови. Разработан новый метод – генная дактилоскопия, который позволяет проводить анализ на хромосомном уровне. В этом случае возраст ребенка значения не имеет, а родство устанавливается со 100%-й гарантией. В России ежегодно проводится примерно 2 тыс. экспертиз по установлению родства.

Слайд 27

Тест на тему: «Методы генетики человека»

1. Основными трудностями в изучении наследственности человека являются: а) неприменимость генетических законов к человеку; б) позднее половое созревание; в) невозможность направленных скрещиваний; г) малочисленное потомство.

Слайд 28

2. Основным путем предотвращения наследственных заболеваний является: а) реабилитация; б) лечение; в) установление причин; г) медико-генетическое консультирование. 3. Установить доминантность или рецессивность признака, сцепленность его с другими признаками или с полом, позволяет метод: а) цитогенетический; б) генеалогический; в) биохимический; г) близнецовый.

Слайд 29

4. Цитогенетический метод позволяет: а) установить характер наследования разных генов; б) изучить наследственно обусловленные нарушения обмена веществ; в) диагностировать наследственные заболевания, обусловленные хромосомными мутациями; г) выявить фенотипическое проявление признаков, обусловленное условиями среды. 5. Метод, используемый для изучения роли среды в формировании у человека различных психических и физических качеств: а) цитогенетический; б) генеалогический; в) биохимический; г) близнецовый.

Слайд 30

6. В результате изменения последовательности расположения нуклеотидов в молекуле ДНК возникают: а) генные мутации; б) хромосомные мутации; в) соматические мутации; г) различные модификации. 7. При популяционно-статистическом методе изучения наследственности человека исследуют: а) родословную семьи; б) распространение признака в большой популяции людей; в) хромосомный набор и отдельные хромосомы; г) развитие признаков у близнецов.

Не нужно перегружать слайды Вашего проекта текстовыми блоками, больше иллюстраций и минимум текста позволят лучше донести информацию и привлечь внимание. На слайде должна быть только ключевая информация, остальное лучше рассказать слушателям устно.

Текст должен быть хорошо читаемым, иначе аудитория не сможет увидеть подаваемую информацию, будет сильно отвлекаться от рассказа, пытаясь хоть что-то разобрать, или вовсе утратит весь интерес. Для этого нужно правильно подобрать шрифт, учитывая, где и как будет происходить трансляция презентации, а также правильно подобрать сочетание фона и текста.

Важно провести репетицию Вашего доклада, продумать, как Вы поздороваетесь с аудиторией, что скажете первым, как закончите презентацию. Все приходит с опытом.

Правильно подберите наряд, т.к. одежда докладчика также играет большую роль в восприятии его выступления.

Старайтесь говорить уверенно, плавно и связно.

Старайтесь получить удовольствие от выступления, тогда Вы сможете быть более непринужденным и будете меньше волноваться.

• Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости на всех уровнях его организации и существования: молекулярном, клеточ-ном, организменном, популяционном.
• Медицинская генетика изучает роль наследственности в патологии человека, закономерности передачи от поколения к поколению наследственных болезней, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии, включая болезни с наследственной предрасположенностью.

система знаний о роли генетических факторов в патологии человека и система методов диагностики, лечения и профилактики наследственной пато-логии

Клиническая генетика - прикладной раздел медицинской генетики, т.е. применение достижений последней для решения клинических проблем у пациентов или в их семьях

Цель медицинской генетики

разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственной и наследственно обусловленной патологии человека.

• диагностика наследственных заболеваний
• анализ их распространенности в различных популяциях и этнических группах
• профилактика наследственных заболеваний на базе пренатальной (дородовой) диагностики
• изучение молекулярно-генетических основ этиологии и патогенеза наследственных заболеваний
• выявление генетических факторов риска многофакторных заболеваний
• медико-генетическое консультирование семей больных

ИСТОРИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ

Доменделевский период

Учение о наследственности человека зарождалось в медицине из наблюдений семейных и врожденных болезней.

В трудах Гиппократа (V в. до н.э.) отмечалась роль наследственности в происхождении болезней:

«…эпилепсия, как и другие болезни, развиваются на почве наследственности; и действительно, если от флегматика происходит флегматик, от желчного - желчный, от чахоточного - чахоточный, от страдающего болезнью селезенки - страдающий болезнью селезенки, то что может помешать, чтобы болезнь, которою страдают отец и мать, поразила бы также одного из их детей».

В XVIII–XIX вв. появились отдельные работы о значении наследственности в происхождении болезней.

• К XVIII в. относятся первые описания доминантного (полидактилии, т.е. шестипалости) и рецессивного (альбинизма у негров) признаков, сделанных французским ученым П. Мопертюи.
• В начале XIX в. несколькими авторами одновременно было описано наследование гемофилии в результате изучения родословных семей, в которых встречались лица, страдающие этой болезнью.
• В 1814 г. вышла книга лондонского врача Д. Адамса «Трактат о предполагаемых наследственных свойствах болезней, основанный на клинических наблюдениях».
• Понятие о патологической наследственности у человека утвердилось во второй половине XIX в. и было принято многими врачебными школами.

• Альбинизм - врождённое отсутствие пигмента кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза .

• С пониманием патологической наследственности зародилась концепция о вырождении человеческого рода и необходимости его улучшения, причем одновременно (1865 г.) и независимо друг от друга ее высказывали В.М. Флоринский в России и Ф. Гальтон в Англии.

Френсис Гальтон (1822–1911)

Один из основоположников генетики человека и евгеники. Основные труды: «Наследственный талант и характер» (1865); «Наследственный гений: исследование его законов и следствий» (1869); «Очерки по евгенике» (1909). Попытки экспериментально оценить значение наследственных и внешнесредовых факторов в становлении количественных признаков у человека положили начало генетике количественных признаков.

Флоринский Василий Маркович (1834–1899)

В 1865 году Ф. Гальтон выступил в печати с предложением «вирикультуры», т.е. кастового «разведения» талантливых людей, которые по его мнению должны заключать браки только внутри своей касты, отнюдь не смешиваясь с остальной массой посредственности. На латинском «вирикультура» значит «культура мужества». В 1883 году Гальтон предпочел заменить термин «вирикультура» термином «евгеника», что в переводе с греческого означает «облагораживание» (eugenes, греч. – хороший род).

Родословная, в центре которой двоюродные братья - Ч.Дарвин и Ф.Гальтон и их общий дед – Э. Дарвин.

Выделял ряд заболеваний наследственной природы,

предлагал социальное совершенствование общества в целях гармонического развития народа,

рассматривал положительную роль смешения народов

Наряду с противоречивыми или неверными положениями, в этой книге был поднят и правильно освещен ряд вопросов медицинской генетики. Среди них: значение среды для формирования наследственных признаков, вред близкородственных браков, наследственный характер многих патологий (глухонемоты, альбинизма, заячьей губы, пороков развития нервной трубки)

Миазм (от др.-греч. - загрязнение)

• В 1902 г английский врач Арчибальд Гаррод, исследуя родословные семей, пришёл к выводу, что алкаптонурия , болезнь, связанная с нарушением обмена веществ, передаётся по наследству в соответствии с закономерностями наследования признаков, открытых Менделем (Алкапто́нури́я - НЗ, обусловленное выпадением функций оксидазы гомогентизиновой кислоты и характеризующееся расстройством обмена тирозина).
• А.Гаррод объяснил и другие биохимические аномалии, опубликовав в 1909 г. книгу «Врожденные ошибки метаболизма», благодаря которой он был признан отцом биохимической генетики.

• В 1906 г. английский ученый Уильям Бэтсон предложил для науки о наследственности и изменчивости название генетика .

В первых двух десятилетиях XX века возникла эйфория от менделевской интерпретации многих болезней, в результате которой была существенно преувеличена роль наследственности в формировании поведения человека и в наследственной отягощённости населения.

Концепция обречённости и вырождения семей с наследственной патологией стала ведущей для объяснения отягощённости общества потомством таких больных. Диагноз наследственной болезни считался приговором больному и даже его семье. На этом фоне снова стала набирать силу евгеника - ранее сформулированное Гальтоном направление об улучшении породы (или природы) человека.

История медицинской генетики в России

• Василий Маркович Флоринский – начало евгенического движения в России (1865 г.)

• В 1920 году Николай Константинович Кольцов создал в Москве Русское евгеническое общество, при котором издавался «Русский евгенический журнал». В 1920 году в Институте экспериментальной биологии (ИЭБ), руководимом Н. К. Кольцовым, был организован евгенический отдел, развернувший исследования по генетике человека. Были начаты первые работы по наследованию групп крови, содержанию каталазы в крови, наследованию цвета волос и глаз, изменчивости и наследственности сложных признаков с использованием близнецового метода. При отделе работала первая медико-генетическая консультация.

• В 1921 году Юрий Александрович Филипченко организовал в Петрограде Бюро по евгенике, где, в частности, было выполнено уникальное популяционно-генетическое исследование творческих способностей человека.

Н.К.Кольцов

Ю.А.Филипченко

• Позиции отечественных евгенистов принципиально отличались от таковых западных евгенистов гуманностью и научной направленностью
• Термин «евгенический» был адекватен термину «медико-генетический»
• Не ставили в виде окончательной цели проведение в жизнь принудительных евгенических мероприятий
• В СССР не поддерживались идеи негативной евгеники (улучшение породы человека через законодательно закрепленное выбраковывание нежелательных с точки зрения евгеники элементов)
• Одновременно с обсуждением евгенических идей создаются практические начала медицинской генетики в России

20-30-е годы XX века

В СССР медицинская генетика успешно развивалась в 20-30-х годах. Среди известных русских врачей-ученых начала XX века особое место занимает Сергей Николаевич Давиденков (1880-1961), впервые применивший идеи генетики в клинике. С.Н.Давиденков является основоположником клинической генетики и медико-генетического консультирования

• В 1920 г. С.Н. Давиденковым была создана первая медико-генетическая консультация в Москве, а в 1934 г. - в Ленинграде.
• Впервые поставил вопрос о создании каталога генов (1925).
• Впервые предложил термин «нейрогенетика», который сейчас применяется во всем мире.
• Сформулировал гипотезу о генетической гетерогенности наследственных заболеваний, определил основные направления профилактики НБ.
• По генетике наследственных болезней нервной системы опубликовал несколько книг: «Наследственные болезни нервной системы» (1-е изд. в 1925 г, 2-е изд. в 1932 г.); «Проблема полиморфизма наследственных болезней нервной системы» (1934); «Эволюционно-генетические проблемы в невропатологии» (1947).

30-40-е годы XX века

С 1930 по 1937 г. медицинская генетика развивалась в Медико-биологическом институте , переименованном в 1935г. в Медико-генетический институт им. М.Горького . Это был передовой институт, проводивший много работ по близнецовым и цитогенетическим исследованиям, были разработаны и усовершенствованы 3 метода – клинико-генеалогический, близнецовый и цитологический .

15 мая 1934 г. в этом институте состоялась первая в истории советской биологии и медицины конференция по медицинской генетике.

В этот день директор Медико-биологического института Соломон Григорьевич Левит выступил с докладом «Антропогенетика и медицина», в котором определил новую дисциплину.

«Левит стал основоположником российской медицинской генетики, сформулировал ее ключевые принципы и идеи» (историк генетики В.В.Бабков)

С.Г. Левит (1894-1937)

• Противники генетиков, во главе которых стоял Трофим Денисович Лысенко (директор Института генетики АН СССР с 1940 по 1965 годы), говорили, что не может быть особого вещества наследственности; наследственностью обладает весь организм; что гены - это выдумка генетиков: ведь их никто не видел.
• Основные обвинения против генетиков носили политический характер. Генетика объявлялась буржуазной реакционной наукой. Сторонники Лысенко утверждали, что граждане социалистической страны не могут иметь наследственных болезней, а разговоры про гены человека - это основа расизма и фашизма.
• Многие генетики были арестованы в 1937 г. В 1940 г. был арестован Н.И.Вавилов. Его обвинили в том, что он английский шпион. В 1943 г. Вавилов умер в Саратовской тюрьме от истощения. Вслед за Вавиловым были арестованы Г.Д.Карпеченко (зав. кафедрой генетики растений Ленинградского государственного университета), Г.А.Левитский (зав. Цитологической лабораторией во Всеросси́йском институ́те растениево́дства им. Н. И. Вави́лова), которые погибли в тюрьме, и другие генетики.

• В 1937 году проф. С.Г.Левита уволили с должности директора Медико-генетического института, а институт закрыли. Спустя год С.Г.Левит был арестован, приговорен к смертной казни за терроризм и шпионаж и расстрелян. Левит был реабилитирован посмертно в 1956 году.
• Трижды арестовывали Владимира Павловича Эфроимсона.
• Гонениям подвергся и профессор С.Н. Давиденков. Его научные работы по медицинской генетике не публиковались, а доцентура в Ленинградском институте усовершенствования врачей была закрыта.
• Кольцов Н.К. был уволен с должности директора ИЭБ и в том же 1940 году умер от инфаркта миокарда.

• Во время Великой Отечественной войны репрессии заметно утихли, но вновь усилились уже в 1946 году.
• Разгром произошел в августе 1948 года на сессии ВАСХНиЛ, Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В.И.Ленина (ВАСХНИЛ), на которой Лысенко выступил с докладом "О положении в биологической науке". В докладе генетика подверглась разгромной критике и была заклеймлена как «буржуазная лженаука».
• 9–10 сентября 1948 г. Президиум АМН СССР официально запретил медицинскую генетику.
• После сессии ВАСХНИЛ все ведущие генетики были уволены с работы, преподавание генетики в школе и в вузах было запрещено. Были уволены или понижены в должности около 3 тысяч ученых), некоторые генетики были арестованы)
• Николай Петрович Дубинин (основатель Института цитологии и генетики) был вынужден заняться изучением птиц в лесозащитных полосах;
• Ио́сиф Абра́мович Раппопорт (был выдвинут на Нобелевскую премию за открытие химического мутагенеза) стал лаборантом-геологом и т.д.

• После смерти Сталина ситуация в генетике начала меняться. Стали появляться статьи с критикой Лысенко, возобновились генетические исследования.
• Генетики надеялись на полную реабилитацию своей науки, но этого не произошло. Лысенко смог войти в доверие и к Н.С.Хрущеву. В результате господство Лысенко в биологии продолжалось до конца 1964г. (до снятия Хрущева).
• В 1956 г. было правильно подсчитано число хромосом человека (до этого считалось, что у человека их 48). Число хромосом у человека было одновременно описано сразу двумя группами исследователей в США и в Англии.
• В 1959 г. была открыта хромосомная природа болезней - установлена связь между нарушением числа хромосом и некоторыми наследственными болезнями (синдром Дауна, синдром Шерешевского-Тернера и синдром Клайнфелтера). Цитогенетика стала ведущим направлением.
• В этот период сформировалась клиническая генетика как результат слияния трёх ветвей генетики человека - цитогенетики, формальной (менделевской) генетики и биохимической генетики.
• Человек стал главным объектом общегенетических исследований (до этого времени человек как объект исследования не очень привлекал генетиков).

• В 1956 году в Москве в Институте биологической физики АН была организована лаборатория радиационной генетики (зав.Николай Петрович Дубинин)
• В 1957 году в составе Сибирского отделения АН СССР (Новосибирск) был организован Институт цитологии и генетики (ИЦиГ СО АН СССР) (директор Н. П. Дубинин).
• В 1958 году С. Н. Давиденков организовал в Ленинграде Медико-генетическую лабораторию АМН, которую после его смерти в 1961 году возглавила Е. Ф. Давиденкова.
• В 1958 г. создан Совет по общей и медицинской генетике под председательством академика АМН И. Д. Тимакова.
• Бурное возрождение медицинской генетики происходило в Москве. Александра Алексеевна Прокофьева-Бельговская возглавила две лаборатории: лабораторию кариологии в Институте молекулярной биологии АН СССР (1962) и лабораторию цитогенетики в Институте морфологии человека АМН СССР (1964), организовала курсы для обучения врачей методам цитогенетики.
• Началом восстановления «клинической части» медицинской генетики можно считать выход в свет в 1964 году книги Владимира Павловича Эфроимсона «Введение в медицинскую генетику».

• В апреле 1967 года был издан приказ министра здравоохранения СССР о медико-генетической помощи населению. Первые консультации появились в Москве и в Ленинграде
• Первые медико-генетические консультации возникали по инициативе и под патронажем академических учреждений. Специалистов по медицинской цитогенетике стали готовить в начале 60-х годов на базе лабораторий в Москве под руководством А. А. Прокофьевой-Бельговской и в Ленинграде под руководством Е. Ф. Давиденковой.
• В 1969 году под руководством Прокофьевой-Бельговской вышла книга «Основы цитогенетики человека».
• В 1969 году создан Институт медицинской генетики (ИМГ). Директором института назначен Николай Павлович Бочков. Этот институт стал ведущим и координирующим учреждением страны по медицинской генетике. В него перешла Лаборатория цитогенетики человека (зав. - А. А. Прокофьева-Бельговская, были организованы Лаборатория общей цитогенетики (зав. -А.Ф. Захарова) и Лаборатория мутагенеза и популяционной цитогенетики (зав. – Н.П.Бочков). Кроме того, в состав института влился коллектив Московской медико-генетической консультации.

• В ИМГ начались разработка скрининг-программ для ранней диагностики и профилактики наследственных заболеваний, исследования по генетике развития (Владимир Ильич Иванов) и популяционной генетике наследственных болезней (Евгений Константинович Гинтер).
• В 1982 году открыт Томский отдел ИМГ. Руководителем отдела приглашен В. П. Пузырев. Через пять лет он возглавил НИИ Медицинской генетики в составе Томского научного центра Сибирского отделения АМН, организованного на базе отдела.
• Медицинская генетика в Ленинграде получила новый импульс к развитию в 1987 году, когда в Институт акушерства и гинекологии АМН им. Д. О. Отта пришел В. С. Баранов, создавший и возглавивший лабораторию пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней.
• В 1988 году Н.П.Бочков организовал кафедру медицинской генетики в 1-м Московском медицинском институте. В 1989 году Е. И. Шварц создал аналогичную кафедру в Ленинградском педиатрическом институте.

• На рубеже XX и XXI веков медицинская генетика заняла лидирующее место в медико-биологической науке, аккумулировав передовые методы и концепции разных медицинских и биологических дисциплин.

Три обстоятельства способствовали интенсивному развитию медицинской генетики во второй половине XX века:

• во-первых, благодаря снижению уровня инфекционных и алиментарных заболеваний после второй мировой войны больше внимания и финансов уделялось болезням эндогенной прироцы, в том числе наследственным.
• во-вторых, прогресс лабораторной и инструментальной медицины, широкий обмен информацией обеспечили более точную нозологизацию синдромов и болезней.
• в-третьих, прогресс общей генетики и биологии принципиально изменил методологию генетики человека (генетика соматических клеток).

Главным итогом медицинской генетики к концу XX-началу XXI века стало создание генетических технологий для медицины, которые позволяют ускоренно решать трудные вопросы в медицине и здравоохранении.

Генетика человека в России

Н.К.Кольцов

Гипотеза о молекулярном строении и

Матричной репродукции хромосом (1928)

Организатор и председатель Русккого

евгенического общества (1921-1929)

Евфеника – «учение о хорошем проявлении

Наследственных задатков»

А.С.Серебровский

Термин «генофонд» (1927)

Генетика популяций, структура гена

С.Г.Левит

Основатель превого

медико-генетического

института (1935)

С.Н.Давиденков

Идея создания каталога генов (1925)

Первая в мире медико-генетическая консультация (1920)

Премия Давиденкова РАМН

Современные центры генетики человека

Медико-генетический научный центр РАМН, Москва (ранее ИМГ)

Институт медицинской генетики СО РАМН, Томск

Институт акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН, СПБ

Институт общей генетики, Москва

Институт цитологии и генетики, Новосибирск

Институт биохимии и генетики, Уфа

Н.П.Бочков

Академик РАМН

Основатель и первый директор

Института медицинской генетики (МГНЦ)

Медицинская генетика рассматривает следующие вопросы:

• какие наследственные механизмы поддерживают гомеостаз организма и определяют здоровье индивида;
• каково значение наследственных факторов (мутации или сочетание определенных аллелей) в этиологии болезней;
• каково соотношение наследственных и средовых факторов в патогенезе болезней;
• какова роль наследственных факторов в определении клинической картины болезней (и наследственных, и ненаследственных);
• влияет ли (и если влияет, то как) наследственная конституция на процесс выздоровления человека и исход болезни;
• как наследственность определяет специфику фармакологического и других видов лечения.

11000 наследственных болезней, поражающих все органы, системы и функции организма Распространенность НП у детей: 5-5,5% новорожденных Генные болезни - 1% Хромосомные болезни - 0,5% Болезни с наследственной предрасположенностью - 3-3,5% Несовместимость матери и плода - 0,4% Генетические соматические нарушения - ? Причины детской смертности: до 50% в пери- и неонатальной смертности - ВПР, НБ и другие «генетические» причины Генные болезни - 8-10% Хромосомные - 2-3% Мультифакториальные (генетич. предрасположенность) - 35-40%) Негенетические причины - 50% Смена «профиля» НП с возрастом при постоянстве «груза»" width="640"

Значение генетики для медицины

~ 30000 нозологических форм

11000 наследственных болезней, поражающих все органы, системы и функции организма

Распространенность НП у детей: 5-5,5% новорожденных

Генные болезни - 1%

Хромосомные болезни - 0,5%

Болезни с наследственной предрасположенностью - 3-3,5%

Несовместимость матери и плода - 0,4%

Генетические соматические нарушения - ?

Причины детской смертности: до 50% в пери- и неонатальной смертности - ВПР, НБ и другие «генетические» причины

Генные болезни - 8-10%

Хромосомные - 2-3%

Мультифакториальные (генетич. предрасположенность) - 35-40%)

Негенетические причины - 50%

Смена «профиля» НП с возрастом при постоянстве «груза»

• В настоящее время твердо установлено, что в живом мире законы генетики носят всеобщий характер, действительны они и для человека.

• Однако, поскольку человек – это не только биологическое, но и социальное существо , генетика человека отличается от генетики большинства организмов рядом особенностей:

• для изучения наследования человека неприменим гибридологический анализ (метод скрещиваний);
• для генетического анализа используются специфические методы:

• генеалогический (метод анализа родословных),
• близнецовый,
• цитогенетические,
• биохимические,
• популяционные,
• молекулярно-генетические

• для человека характерны социальные признаки, которые не встречаются у других организмов, например, темперамент, сложные коммуни-кационные системы, основанные на речи, а также математические, изобразительные, музыкальные и иные способности;
• благодаря общественной поддержке возможно выживание и существование людей с явными отклонениями от нормы (в дикой природе такие организмы оказываются нежизнеспособными).

• Сложный кариотип – много хромосом и групп сцепления
• Позднее половое созревание (12-15 лет)
• Редкая смена поколений (25 лет)
• Низкая плодовитость и малое количество потомков (в семье 1-2-3 ребенка)
• Невозможность планирования искусственных браков и экспериментирования (гибридологический анализ)
• Невозможность создания абсолютно одинаковых условий жизни для всех потомков
• Большой генетический и фенотипический полиморфизм

Вехи генетики

Фрэнсис Крик и

Джеймс Дью Уотсон

Фрэнсис Коллинз и

Крейг Вентер

Грегор Мендель

• 1. Открытие двойной спирали ДНК (1953) Фрэнсис Крик и Джеймс Дью Уотсон 1953
• 2. Расшифровка генома человека (2001-2003) Фрэнсис Коллинз и Крейг Вентер 2001 / 2003

3. Выделение эмбриональных стволовых

клеток человека (1998)

! Длина всех молекул ДНК в одной клетке около 2 метров

Всего в организме человека 5Х10 13 клеток

Длина всех молекул ДНК во всех клетках составляет 10 11 км , что в тысячи раз превышает расстояние от Земли до Солнца

В одной молекуле ДНК содержится 3,0 миллиарда пар нуклеотидов !

N.Novgorod public lecture , 4 Dec 2004

Секвенирование - заводской процесс на ABI Prizm 3700 Цикл непрерывный: при 15 мин труда оператора в сутки Celera - секвенирует более 1,5 млрд п.н. в месяц

Сиквенс генома человека занял 9 месяцев 10 дней и 200 млн долларов...После 10 лет разработки методов и инструментов

Lander e.a., Nature (2001), v.409, p.860

Результаты секвенирования ДНК с флуоресцентной меткой

N.Novgorod public lecture

N.Novgorod public lecture , 4 Dec 2004

ПРОЕКТ

ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА

ОФИЦИАЛЬНО

ЗАВЕРШЕН

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА АКТИВНО ПРОДОЛЖАЮТСЯ

Число генов у человека оценено в 20 - 25 тысяч , (оценка 2001 г. - 35 – 40 тыс) Nature 21oct 2004 ili 15 oct 2004 19 600 exp validated

Основная часть генома человека занята НЕ генами (63 - 74%). Сам ген внутри «пустой»: 95% - некодирующая часть). Общая длина кодирующих областей - 1%

Размер генома (включая бреши)

2,91 млрд. п.н.

Часть генома, состоящая из повторов

Число аннотированных генов (и гипотетических)

Число экзонов

2 5 000

Часть генома, приходящаяся на межгенную ДНК, %

от 74.5 до 63,6

Часть генома, занимаемая генами, %

от 25,5 до 37,8

Часть генома, занимаемая экзонами, %

от 1,1 до 1,4

Ген с максимальным числом интронов ( Titin)

234 экзона

Средний размер гена

27 тыс. п.н.

Максимальный размер гена (миодистрофин).

2400 тыс. п.н.

0.5%) Venter e.a., Science, 16 Feb. 200 7 , v.291, p. 1304" width="640"

Распределение функций 25 000 белок кодирующих генов человека

13% - белки, связывающиеся с ДНК

12% - передача сигнала

10% - ферменты

17% - разные (с частотами 0.5% )

ПРОЕКТ “ СЕКВЕНИРОВАНИЕ 1 000 ГЕНОМОВ ЧЕЛОВЕКА ”

• Стоимость проекта – 60 млн.долларов

3 этапа :

• 1. Секвенирование геномов 6 людей из 2-х семей с высоким разрешением
• 2. Секвенирование геномов 180 людей с низким разрешением
• 3. Секвенирование кодирующих регионов 1 000 генов у 1 000 людей из разных популяций мира

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ

• Патологические состояния, причиной которых является изменение генетического материала.

ТИПЫ НЗ :

• Моногенные
• Хромосомные
• Митохондриальные
• Мультифакториальные

• Существует генетическая и клиническая классификация наследственных болезней.

• Генетическая классификация отражает этиологию заболевания – тип мутации и взаимодействие со средой.
• Клиническая классификация или фенотипическая организована по органному, системному принципу или по типу обмена веществ.

Классификация наследственных болезней

• Генные болезни – болезни, вызванные генными мутациями
• Хромосомные – болезни, вызванные хромосомными и геномными мутациями

• ГЕНОМИКА ЧЕЛОВЕКА изучает геном

• Генетика человека - раздел генетики, изучающий закономерности наследования и изменчивости признаков у человека
• Генетика человека – это особый раздел генетики, который изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека.
• Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения.

Предмет и задачи медицинской генетики и геномики

Генетика человека

Медицинская

генетика

Геномика

Клиническая

генетика

Геномная медицина

Генетика человека : наследственность и изменчивость у человека на всех уровнях его организации и существования (молекулярный, клеточный, организменный, популяционный)

Медицинская генетика : роль наследственности в патологии человека, закономерности передачи из поколения в поколение наследственных болезней, методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии, включая болезни с наследственной предрасположенностью

Клиническая генетика : применение знаний и разработок в области мед. генетики к клиническим проблемам (диагностика, лечение, прогноз и профилактика)

Геномика : структурная и функциональная организация и изменчивость генома

(Томас Родерик, 1989)

Геномная медицина : применение знаний и разработок геномики и молекулярной генетики для диагностики, терапии и профилактики болезней и прогноза состояния здоровья

«рутинное использование генотипического анализа, обычно в форме ДНК-тестирования, с целью улучшения качества медицинской помощи» (A.Beaudet, 1998). Индивидуализированная медицина (« boutique medcine » , B.Bloom, 1999) .

Геномика

Геном – полный состав ДНК клетки

Геномика : общие принципы построения и структурно-функциональной организации генома. Секвенирование, картирование, идентификация генов и внегенных элементов

Структурная геномика – последовательность нуклеотидов в геноме, строение генов и негенных элементов (повторяющейся ДНК, промоторов, энхансеров и т.д.), физические, генетические, транскрипционные карты

Функциональная геномика : выявление функций генов / участков генома, их функциональных взаимодействий в клеточной системе

Протеомика : изучение белковых ансамблей в клетке

Сравнительная геномика : организация геномов разных видов, общие закономерности строения и функционирования геномов

Эволюционная геномика : эволюция геномов, происхождение наследственного разнообразия

Этногеномика : генетическое разнообразие популяций человека, генетика происхождения человека как вида, рас, народов

Медицинская геномика (геномная медицина ): применение знаний и технологий геномики к вопросам клинической и профилактической медицины (ДНК-диагностика, генотерапия)

История генетики: основные события и открытия (2)

1977 Клонирован первый ген человека - хорионический соматомаммотропин

1977 Разработаны методы секвенирования ДНК (Сэнгер; Максам, Гилберт)

1980 Описан полиморфизм длины рестрикционных фрагментов ДНК, выдвинута концепция «обратной генетики» (Ботстейн)

1986 Изобретена ПЦР (Мюллис)

1990 Начат проект «Геном человека»

1995 Секвенирован первый полный геном - H . Influenza

1996 Секвенирован первый эукариотический геном - дрожжи

1997 Первая успешная попытка клонирования организма из «взрослой» клетки - Долли

2001 Получен черновой сиквенс генома человека

2003 Полностью секвенирован геном человека