Головна » Статті » Домашні завдання » Домашні завдання 9Б

Біологія

Тема: Спадкові захворювання людини. Генетичне консультування

 

Опорний конспект уроку

Одним із глобальних напрямів розвитку біології є розуміння людиною своєї природи, особливостей будови та функціонування власного тіла, причин виникнення хвороб і способів їх лікування. З вивченого матеріалу попередніх параграфів ви зрозуміли, що значна кількість захворювань людини має генетичне підґрунтя. Їх вивченням займається медична генетика, основними завданнями якої є визначення механізмів формування патологій, пов’язаних із порушеннями генетичного матеріалу, розроблення та впровадження методів діагностики генетичних хвороб, їх профілактика й лікування (мал 1).

Класифікація спадкових захворювань людини

Спадкові захворювання людини поділяють на генні та хромосомні. Генні хвороби пов’язані з наявністю патологічного алеля певного гена. Вони можуть успадковуватися за домінантним або рецесивним типом відповідно до законів Менделя. До них належить розглянута раніше серпоподібно-клітинна анемія. Велику групу спадкових захворювань становлять ферментопатії - хвороби, за яких мутації відбуваються в генах, що кодують молекули ферментів. Однією з поширених ферментопатій є фенілкетонурія (один випадок на 10 — 2 5 тис. народжень), спричинена мутацією в одному з ферментів, необхідних для нормального перетворення амінокислоти фенілаланіну. Як правило, такі патології успадковуються за рецесивним типом: у гетерозиготному організмі функціонування однієї копії нормального алеля забезпечує клітини достатньою кількістю «працездатного» ферменту, і мутантний алель себе не проявляє. Без цього ферменту в людини з фенілкетонурією (яка є рецесивною гомозиготою) накопичується в надмірних кількостях фенілаланін, що утворюється під час перетравлювання білків. Це викликає розлади функціонування нервової системи й відповідне порушення розумового розвитку. Лікування цієї хвороби успішно здійснюється шляхом правильно підібраної дієти з низьким умістом фенілаланіну.

Окрему групу становлять генні хвороби, зчеплені зі статтю. Як ви пам’ятаєте, гени, пов’язані з їхнім розвитком, розташовані в Х-хромосомі. До таких захворювань належать розглянута раніше колірна сліпота (дальтонізм), а також гемофілія (пов’язана з нестачею одного з білкових факторів, потрібних для згортання крові). Закономірності успадкування гемофілії такі ж самі, що й дальтонізму (мал. 2).

Хромосомні хвороби людини пов’язані зі змінами в структурі хромосом або зі змінами хромосомного набору. Синдром котячого крику виникає внаслідок хромосомної мутації, пов’язаної з втратою частини 5-ї хромосоми з відповідними генами. У дитячому віці синдром характеризується характерним плачем, що нагадує нявкання кішки. Іншими симптомами є затримка росту й розвитку, поведінкові розлади, порівняно невеликого розміру голова з широко розставленими очима тощо. Причиною хромосомних хвороб також можуть бути геномні мутації, коли у хворої людини замість нормальної кількості (пари) наявна додаткова хромосома або ж навпаки - однієї не вистачає. Прикладом таких хвороб є описаний раніше синдром Дауна (трисомія по 21-й парі). Відомі й інші трисомії: по 13-й хромосомі (синдром Патау) і 18-й (синдром Едвардса). Описано порушення, пов’язані із наборами статевих хромосом: синдром Клайнфельтера (XXY замість XY), синдром Тернера (X замість XX) та ін. Лікування хромосомних хвороб нині є неможливим. Медицина може лише пом’якшити прояв негативних симптомів.

Медико-генетичне консультування

Оскільки причиною спадкових хвороб є порушення в структурі генетичного матеріалу, повне вилікування їх поки гцо неможливе. Тому потрібно якомога раніше діагностувати патологію й починати профілактичні та корегувальні заходи. Одним зі шляхів профілактики розвитку спадкових хвороб є медико-генетичне консультування подружньої пари, яка хоче мати дитину. В ідеальній ситуації за такою консультацією повинні звертатися всі майбутні батьки. Проте серйозними приводами для звернення є випадки хвороб у їхніх родинах, близькоспоріднений шлюб, вплив шкідливих чинників (наприклад, на виробництві) на організм майбутньої матері. У процесі медико-генетичного консультування на основі інформації про стан здоров’я подружжя та їхніх родичів будується родовід, визначаються генотипи майбутніх батьків і надається прогноз щодо ймовірності народження дитини з певними спадковими захворюваннями. Якщо ймовірність є досить високою, подружжя може прийняти рішення відмовитися від народження дитини.

Медико-генетичне консультування дає змогу уникати ризиків, пов’язаних із спадковими захворюваннями

Додаткову інформацію надають сучасні методи молекулярної генетики. Звичайно, читання й аналіз повного геному батьків є надто складним і витратним, тому увага звертається лише на певні ключові гени, пов’язані з найбільш імовірними хворобами. Якщо в обох здорових батьків буде виявлено рецесивну мутацію, то це означатиме, що ймовірність народження в них дитини зі спадковим захворюванням становить 25 % (пригадайте другий закон Менделя). На сьогодні під час вагітності лікарі мають змогу отримати значну кількість інформації про стан здоров’я плода: ультразвукове дослідження допомагає виявляти порушення в його будові; біохімічний аналіз амніотичної рідини, що оточує плід, -виявляти маркери певних захворювань; цитогенетичний аналіз клітин плода, які потрапляють в амніотичну рідину, - виявляти хромосомні порушення, а аналіз виділеної з них ДНК - мутації в ключових для деяких хвороб генів. У разі пренатальної (допологової) діагностики генетичного захворювання лікарки та лікарі можуть запропонувати батькам програму заходів щодо поліпшення стану народженої дитини.

Аналіз генів має сенс не лише в разі вагітності. Наразі є відомості (і обсяг цієї інформації збільшується дуже швидко) щодо зв’язків певних алелів з імовірністю розвитку деяких захворювань. Наприклад, мутації генів BRCA1 та BRCA2 суттєво збільшують ризик розвитку в жінки раку молочної залози та яєчників. У разі виявлення мутантного алеля (їх відомо понад 500) пропонується програма профілактичних заходів. Також відомі гени, мутації яких збільшують ризик розвитку цукрового діабету. Носії таких алелів повинні дотримуватися відповідної дієти.

Перспективи лікування спадкових захворювань

Методи генної терапії, спрямовані на внесення змін до геному пацієнтів і пацієнток зі спадковими хворобами, розробляються з 1980-х років. Існує багато методів, за допомогою яких можна внести потрібну молекулу ДНК в ядра клітин, проте проблема полягає в точності. На сьогоднішній день такі маніпуляції було проведено з понад 2 000 людей. Усі ці спроби є лише етапами тестування методик, а не готовим методом лікування. В останні роки велику надію покладають на нещодавно відкриту ферментативну систему прокаріотів, що називається CRISPR-Cas9. Особливістю технології, створеної на її основі, є можливість украй точно вирізати заданий фрагмент молекули ДНК й заміняти його на новий. Дослідження щодо генетичної модифікації людських клітин, незважаючи на їх потенційну важливість для створення лікувальних технологій, мають суттєві законодавчі обмеження. Однак сучасна біологія дає надію на прогрес у цій сфері.

Після опрацювання матеріалу виконайте завдання письмово:

ПОМІРКУЙТЕ

1. Назвіть причини спадкових захворювань людини.

2. Які наслідки генних і хромосомних захворювань?

3. Яке значення має медико-генетичне консультування?

4. Які перспективи лікування спадкових захворювань людини?

Виконайте задачі:

Задача 1

Кролика з генотипом СС схрестили із кроликом з генотипом Сс. Визначте генотип гібридів першого покоління.

Задача 2

У гороху посівного жовте забарвлення насіння домінує над зеленим. Рослину гороху посівного, гомозиготну за домінантною ознакою, схрестили із зелено-насіннєвою рослиною. Визначте генотипи й фенотипи гібридів першого покоління.

Задача З

У вівса імунність до іржі домінує над уражуваністю цією хворобою. Яку кількість (у відсотках) імунних рослин необхідно очікувати від схрещування гетерозиготних форм?

Задача 4

У результаті схрещування широколистих садових ротиків завжди утворюються рослини з широкими листками, а в результаті схрещування вузьколистих - з вузькими листками. Від схрещування широколистої рослини з вузьколистою утворюються рослини з листками середньої ширини. Яким буде покоління від схрещування двох особин з листками середньої ширини?

Задача 5

У людини ген рогівки ока карого забарвлення домінує над блакитним. Кароока жінка вийшла заміж за блакитноокого чоловіка. Який колір очей можливий у їхніх дітей?

Задача 6.

Який колір квітів матимуть гібриди першого покоління білих і рожевих троянд за генотипом і за фенотипом, якщо білий колір — рецесивна ознака (схрещували гомозиготні особини)?

Домашнє завдання: За Задорожній К.М §35, стр 140-143 (читати). Стр. 142 (виписати табл.). Підготувати цікаву коротку письмову доповідь на одну з тем:

1. Медико-генетичне консультування.

2. Преімплантаційна пренатальна діагностика.

3. Перинатальна діагностика.

4. Хвороба (синдром) Марфана.

5. Синдром Клайнфельтера.

6. Синдром Шерешевського-Тернера.

7. Хвороба Дауна.

 

Тема: Сучасні методи молекулярної генетики

 

Опорний конспект уроку

Молекулярно-генетичні методи

Це різноманітна група методів, що застосовуються для виявлення варіацій у структурі досліджуваної ділянки ДНК, а також для розшифровування первинної послідовності основ. Ці методи ґрунтуються на "маніпуляціях" з ДНК і РНК.

Основні етапи молекулярно-генетичних методів:

1. Отримання зразків ДНК або РНК - вихідній етап всіх методів. Джерелом геномної ДНК є будь-які клітини, що мають ядро. Частіше використовують периферійну кров (лейкоцити), хоріон, амніотичн; клітини, культури фібробластів. Основне завдання - накопичення необхідної кількості певних фрагментів ДНК. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) - це метод ампліфікації ДНК за умов in vitro. Відповідне до нуклеотидної послідовності кінців досліджувано: ділянки застосовують два олігонуклеотидних прай- мери (приманки). Довжина праймерів 20-30 нуклео- тидів. Процес ампліфікації полягає у здійсненні повторюваних циклів.

 

Принцип полімеразної ланцюгової реакції (мал. 3)

 

2. Рестрикція ДНК на фрагменти за допомогою рестриктаз. Основна їх властивість - розривати дволанцюгову ДНК у визначених послідовностях нуклеотидів. Рестриктази - ферменти, виділені з бактеріальних клітин, розрізають молекулу ДНК на фрагменти у визначених місцях. Застосування цих ферментів дає можливість одержати досить короткі фрагменти ДНК, в яких легко можна визначити послідовність нуклеотидів. Розробка методу зворотної транскрипції ДНК на молекулах мРНК визначених білків з наступним клонуванням цих ДНК призвела до появи ДНК-зондів. Використання таких зондів для гібридизації з ДНК-клітин пацієнта дає можливість точно локалізувати генну мутацію.

3. Електрофорез фрагментів ДНК. Кожен фрагмент ДНК займає певне місце у вигляді дискретної смуги в конкретному місці геля.

4. Візуалізація та ідентифікація фрагменті! ДНК у гелі.

Розроблено й інші методи виявлення специфічних фрагментів ДНК за допомогою блот-гібридизації за Саузерном.

У вивченні генетики людини використовуються такі методи: генеалогічний, близнюковий, популяційно-статистичний, дерматогліфічний, біохімічний, цитогенетичний, гібридизації соматич­них клітин і метод моделювання.

Генеалогічний метод грунтується на простеженні певної-ознаки в ряді поколінь зі вказівкою родинних зв’язків між членами родо­воду. Генеалогія, у широкому розумінні слова,- родовід людини.

Генеалогічний метод був уведений у науку в кінці XIX ст. Ф. Гальтоном. Суть його полягає в тому, щоб з’ясувати родинні зв’язки й простежити наявність нормальної або патологічної озна­ки серед близьких і далеких родичів у певній сім’ї.

Збирання даних починається з пробанда – особи, родовід якої необхідно скласти. Ним може бути хвора або здорова людина – носій якої-небудь ознаки або особа, яка звернулася за порадою до лікаря-генетика. Брати й сестри пробанда називаються сібсами. Зазвичай родовід складається за однією або кількома ознаками. Метод включає два етапи: збір відомостей про сім’ю й генеалогіч­ний аналіз.

Під час складання родоводу покоління можна позначати рим­ськими цифрами зверху вниз (зліва від родоводу). Потомство од­ного покоління (сібси) розташовується в одному горизонтальному ряду в порядку народження (зліва направо). У межах одного по­коління кожний член позначається арабськими цифрами, у тому числі чоловіки й жінки сібсів. Кожний член родоводу може бути позначений відповідним шифром, наприклад II-5, III-7.

Близнюковий метод – один з найбільш ранніх методів вивчен­ня генетики людини, але він не втратив свого значення і сьогодні. Близнюковий метод дослідження був запропонований 1876 р. ан­глійським антропологом і психологом Ф. Гальтоном. Він виділив серед близнят дві групи: однояйцеві (монозиготні) та двояйцеві (дизиготні). На сьогодні в середньому на кожні 100 пологів при­падає одне народження близнят. Демографи підрахували, що на Землі проживає близько 50 млн пар близнят. Приблизно одну тре­тину всіх близнят складають однояйцеві, а дві третини – двояйце­ві. Кількість монозиготних близнят у різних регіонах земної кулі величина відносно постійна, з невеликими коливаннями. Напри­клад, в Італії – 0,37 %, Данії – 0,38, Японії – 0,40, США – 0,39, Австралії – 0,38 %. Із наведених даних видно, що фактори, які впливають на появу однояйцевих близнят, майже не залежать від умов зовнішнього середовища.

Частота народження дизиготних близнят різна в різних країнах і має значні коливання. Наприклад, у Данії – 1,02 %, в Італії...

– 0,86 %, США – 0,61, Австралії – 0,77, Японії – 0,23, Південній Африці – 2,23 %. Таким чином, якщо в Японії на 10000 народ­жень припадає 23 пари двояйцевих близнят, то в Південній Афри­ці – 223. Причини такої різниці невідомі, проте цей факт свідчить про вплив факторів середовища.

Близнюковий метод використовується в генетиці людини для того, щоб оцінити ступінь впливу спадковості й середовища на роз­виток якої-небудь нормальної або патологічної ознаки. Оскільки в монозиготних близнят однакові генотипи, то наявні відмінності викликаються умовами середовища в період або внутрішньоутробного розвитку, або формування організму після народження. Ве­ликий інтерес для розв’язання ряду питань мають випадки, коли партнери за якихось причин росли й виховувалися в різних умовах. Прояв конкордантності ряду фізіологічних ознак у такому випадку пояснюється впливом генотипу. З іншого боку, різнояйцеві близ­нята дозволяють проаналізувати інший варіант: умови середовища (коли близнята живуть поряд) однакові, а генотипи в них різні.

Біохімічні методи використовуються для діагностики хвороб об­міну речовин, причиною яких є зміни активності окремих фермен­тів. З допомогою біохімічних методів відкрито близько 5000 молеку­лярних хвороб, які є наслідком прояву мутантних генів. У випадку різних типів захворювання вдається або визначити сам аномальний білок – фермент, або проміжні продукти обміну. Ці методи дуже трудомісткі, вимагають спеціального обладнання й тому не можуть бути використані для масових популяційних досліджень з метою раннього виявлення хворих зі спадковою патологією обміну.

Популяційно-статистичний метод дозволяє вивчати поши­рення окремих генів у популяціях людей. Зазвичай здійснюють безпосереднє вибіркове дослідження частини популяції або ви­вчають архіви лікарень, пологових будинків, а також проводять опитування шляхом анкетування. Вибір способу залежить від мети дослідження. Останній етап полягає у статистичному аналі­зі. Цей метод дозволяє визначити генетичну структуру популяцій (співвідношення між частотою гомо – й гетерозигот). Нові можли­вості для проведення генетичного аналізу відкриває використання електронно-обчислювальної техніки. Знання генетичного складу популяцій населення має велике значення для соціальної гігієни і профілактичної медицини.

Патогенетичний метод грунтується на мікроскопічному дослідженні хромосом. Нормальний каріотип людини включає 46 хромосом, із них 22 пари аутосом і 2 статеві хромосоми. Для ідентифікації хромосом застосовують кількісний морфометричний аналіз. З цією метою проводять вимірювання довжини хромосоми в мікрометрах. Визначають також співвідношення довжини корот­кого плеча до довжини всієї хромосоми (центромерний індекс).

Підвищений інтерес медичної генетики до спадкоємних захво­рювань пояснюється тим, що в багатьох випадках знання біохіміч­них механізмів розвитку дозволяє полегшити страждання хворого. Хворому вводять ферменти, які не синтезуються в організмі. Так, наприклад, захворювання на цукровий діабет характеризується підвищенням концентрації цукру в крові внаслідок недостатньої (чи повної відсутності) вироблення в організмі гормону інсуліну підшлунковою залозою. Це захворювання викликається рецесив­ним геном. Ще в XIX столітті це захворювання практично немину­че призводило до смерті хворого. Одержання інсуліну з підшлун­кових залоз деяких домашніх тварин урятувало життя багатьом людям. Сучасні методи генної інженерії дозволили одержувати інсулін набагато більш високої якості, абсолютно ідентичний люд­ському інсуліну в масштабах, достатніх для забезпечення кожного хворого інсуліном і з набагато меншими витратами.

Зараз відомі сотні захворювань, у яких механізми біохімічних порушень вивчені досить докладно. У деяких випадках сучасні ме­тоди мікроаналізів дозволяють знайти такі біохімічні порушення навіть в окремих клітинах, а це, у свою чергу, дозволяє ставити діа­гноз про наявність подібних захворювань у ще не народженої дити­ни за окремими клітинами в навколоплідній рідині.

 

Заповніть таблицю в зошиті:

Назва методу

Його суть

Переваги

Недоліки

 

 

 

 

 

Після опрацювання матеріалу виконайте завдання письмово:

1. Проаналізуйте твердження стосовно мутаційної мінливості.

I. Народження дитини з хворобою Дауна є наслідком генної мутації.

II. Заміна кількох пар нуклеотидів одного гена- результат хромосомної мутації. Чи є поміж них правильні?

А лише І Б лише ТІ

В обидва правильні Г обидва неправильні

2. На мал.4 зображено Зайця сірого влітку (а) та взимку (б). Який тип спадковості зумовив такі зміни?

А генна Б геномна В хромосомна Г модифікаційна

3. При дослідженні хромосомного набору людини стало відомо, що він містить 47 хромосом. Проявом якого типу мінливості є ця зміна?

А мутаційної геномної Б мутаційної генної В модифікаційної Г комбінативної

4. На рисунку 5. зображено сосну звичайну, яка росте поодиноко (а), у лісі (б) та на болоті (в). Який тип спадковості зумовлює такі зміни?

А генна Б геномна В хромосомна Г модифікаційна

5. Обґрунтуйте значення знань законів генетики для оцінювання спадкових ознаку родині й планування родини.

6. Доведіть на прикладах, що ознака є результатом взаємодії генів.

7. Поясніть значення знань про спадковість і мінливість у житті людини.

8. Поясніть значення сучасних методів молекулярної генетики для генетичного консультування.

 

Домашнє завдання: За Задорожній К.М §36, стр 144-145 (читати). Підготуватися до захисту проектів «Родовід».

 

Категорія: Домашні завдання 9Б | Додав: irakachirko (12.02.2018) | Автор: Качирко І.Ю. E
Переглядів: 38 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
avatar