Методи вивчення спадковості людини

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Зміст

Введення

1. Загальні риси методів вивчення спадковості людини, спадкові захворювання, їх профілактика

2. Генеалогічний метод

3. Близнюковий метод

4. Цитогенических метод

Висновок

Список літератури

Введення

Відповідно до законів успадкування всі основні ознаки і властивості організмів контролюються і визначаються одиницями спадкової інформації - генами, локалізованими у специфічних структурах клітини - хромосомах. Речовиною, в якому "записана" спадкова інформація, у переважної більшості організмів є нуклеїнові кислоти - дезоксирибонуклеїнова кислота (ДНК), а в деяких вірусів рибонуклеїнова кислота (РНК). Предметом дослідження генетики служить природа матеріальних носіїв спадковості, механізми їх прояву, зміни і відтворення, можливі шляхи та методи їх штучного синтезу, формування складних властивостей і ознак цілісного організму, взаємозв'язок спадковості і мінливості, відбору та еволюції. Вивчення спадковості і мінливості методами генетики здійснюється на всіх рівнях організації живої матерії: молекулярному, клітинному, на рівні цілісного організму і популяції (сукупності особин одного виду, які тривалий час займає певний простір і самовідтворюваній в багатьох поколіннях).

Сучасна генетика, керуючись принципами спільності в організації всього живого, діалектично взаємодіє з фізикою, хімією, математикою та іншими природничими науками, є основою сучасної біології.

Мета роботи - розглянути методи спадковості людини.

Завдання роботи - описати загальні риси методів вивчення спадковості людини, спадкові захворювання, вивчити методи профілактики; розглянути такі методи спадковості як геніологіческій, блізнецовий, цитогенических.

1. Загальні риси методів вивчення спадковості людини, спадкові захворювання, їх профілактика

Матеріальні основи спадковості людини: 46 хромосом, з них 44 аутосоми і 2 статеві хромосоми, багато тисяч розташованих у них генів.

Мета вивчення спадковості людини - виявлення генетичних основ захворювань, поведінки, здібностей, таланту.

Методи вивчення генетики людини, залежність їх використання від біологічних, психологічних і соціальних особливостей (пізню появу потомства, його нечисленність, незастосовність методу гибридологического аналізу).

Генеалогічний метод вивчення спадковості людини - вивчення родоводу сім'ї з метою виявлення особливостей успадкування ознаки у ряді поколінь. Виявлено: домінантний і рецесивний характер ряду ознак, генетична обумовленість розвитку музичних та інших здібностей, спадковий характер захворювань на діабет, шизофренію, схильності до туберкульозу.

Цитогенетичний метод - вивчення структури і кількості хромосом в клітинах, виявлення понад 100 змін у структурі хромосом, зміна числа хромосом (хвороба Дауна).

Близнюковий метод - вивчення успадкування ознак у близнят, впливу генотипу і середовища на розвиток їх біологічних і психологічних особливостей.

Профілактика спадкових захворювань. Залежність формування ознак від генотипу і умов середовища. Боротьба із забрудненням навколишнього середовища мутагенами, відмова від вживання алкоголю, наркотичних речовин, куріння.

2. Генеалогічний метод

Клініко-генеалогічний метод частіше інших використовується у генетиці психічних хвороб. Його суть полягає в прослеживании в родоводах проявів патологічних ознак за допомогою прийомів клінічного обстеження із зазначенням типу родинних зв'язків між членами сімей.

Цей метод використовується для встановлення типу успадкування хвороби або окремого ознаки, визначення місця розташування генів на хромосомах, оцінки ризику прояву психічної патології при медико-генетичному консультуванні. У генеалогічному метод можна виділити 2 етапи - етап складання родоводів і етап використання генеалогічних даних для генетичного аналізу.

Складання родоводу починають з людини, який був обстежений першим, його називають пробандом. Зазвичай це буває хворий або індивід, у якого є прояви досліджуваного ознаки (але це не обов'язково). Родовід повинна містити короткі відомості про кожного члена сім'ї із зазначенням його спорідненості по відношенню до пробанда. Родовід представляють графічно, використовуючи стандартні позначення. Покоління вказують римськими цифрами зверху вниз і ставлять їх зліва від родоводу. Арабськими цифрами позначають індивідів одного покоління послідовно зліва направо, при цьому брати і сестри або сібси, як їх називають у генетиці, розташовуються в порядку дати їх народження. Всі члени родоводу одного покоління розташовуються строго в один ряд і мають свій шифр (наприклад, III-2).

За даними про прояв захворювання або якогось вивчається властивості у членів родоводу за допомогою спеціальних методів генетико-математичного аналізу вирішується задача встановлення спадкового характеру захворювання. Якщо встановлено, що вивчається патологія має генетичну природу, то на наступному етапі вирішується задача встановлення типу успадкування. Слід звернути увагу на те, що тип спадкування встановлюється не по одній, а по групі родоводів. Детальний опис родоводу має значення для оцінки ризику прояви патології у конкретного члена тієї чи іншої сім'ї, тобто при проведенні медико-генетичного консультування.

При вивченні відмінностей між індивідами по будь-якою ознакою виникає питання про причинних факторах таких відмінностей. Тому в генетиці психічних захворювань широко використовується метод оцінки співвідносності вкладу генетичних та середовищних факторів у міжіндивідуальні відмінності за схильності того чи іншого захворювання. Цей метод заснований на припущенні, що фенотипическое (що спостерігається) значення ознаки у кожного індивіда є результатом впливу генотипу індивіда і тих умов середовища, в яких відбувається його розвиток. Однак у конкретної людини визначити це практично неможливо. Тому вводяться відповідні узагальнені показники для всіх людей, що дозволяють потім в середньому визначити співвідношення генетичного і середовищного впливу на окремого індивіда. Це завдання вирішується на основі введення такого статистичного показника, як дисперсія ознаки, який у генетиці називають фенотипова дисперсія (Vp).

А - приклад сім'ї з 3 поколінь (пояснення в тексті); Б - основні позначення, які використовуються у родоводах.

Фенотипическая дисперсія може бути представлена ​​у вигляді суми двох дисперсій, одна з яких характеризує різноманітність, обумовлене впливом генетичних факторів (VG), а інша - вплив середовищних факторів (VE):

VP = VG + VE.

З наведеними показниками пов'язані такі поняття, як показник "генетичного різноманіття" (G):

G = VG / VP

і показник "середовищного різноманіття" (Е):

Е = VE / VP.

У зазначених формулах символи позначають перші букви англійських слів: V - варіанса (variance), P - фенотипова (phenotypic), G - генетична (genetic), Е - средовая (environmental).

У багатьох випадках значний інтерес представляє не тільки загальна оцінка ролі генетичних та середовищних факторів, а й окремі компоненти дисперсії, зумовлені такими чинниками.

У генетичної складової зазвичай виділяють компоненту, яка характеризує вплив окремих алелів генів (GA) - адитивну (additive) генетичну компоненту, або коефіцієнт успадкованого (h2), і вплив пар алелів, яке характеризує внутрілокусное взаємодія - домінантну (dominant) генетичну компоненту (GD) .

Средовая компонента дисперсії також може бути представлена ​​у вигляді декількох складових, або компонент. Перш за все виділяють компоненту дисперсії, яка обумовлена ​​впливом середовища і діє подібним чином на групу індивідів. Це вплив так званих систематичних (common) середовищних факторів (Ес), які в свою чергу можуть бути поділені також на окремі типи. Інша група ефектів середовищних факторів характеризується тим, що вони діють на індивіда випадковим чином; відповідна компонента середовищної дисперсії позначається Ew.

Розглянуті показники генетичної та середовищної детермінації, складаючи найважливішу частину генетичного аналізу в психіатрії, однак, не відповідають повною мірою на питання про вплив генетичних і середовищних факторів на прояви ознаки у конкретної людини. Так, якщо встановлено, що різноманітність ознаки зумовлено переважно генетичними чинниками, то це вказує на існування генетичних механізмів детермінації захворювання або ознаки, а зворотне твердження не завжди вірно. Наприклад, якщо група обстежених представлена ​​індивідами з одним і тим же генотипом, то не буде генотипического різноманітності і відповідно показник успадкованого буде дорівнює 0. Таким чином, показник генетичної детермінації відображає вплив генетичних факторів на межиндивидуальной різноманітність, а не взагалі на наявність генетичних механізмів детермінації ознак. Коефіцієнти успадкованого характеризують популяцію, і для одного і того ж захворювання або ознаки вони можуть мати різні значення в залежності від конкретних відмінностей в структурі популяцій, наприклад залежно від відмінностей в частотах генотипів.

У генетиці психічних хвороб основним підходом для оцінки впливу генетичних і середовищних факторів на міжіндивідуальні відмінності є аналіз кореляцій між родичами. Способи обчислення коефіцієнтів залежать від характеру розподілу фенотипічних значень аналізованих ознак (кількісні, альтернативні номінально-дихотомічні або квазібезперевної) і типу родичів.

На основі концепції ідентичності генів за походженням встановлено співвідношення генетичних компонент дисперсії в кореляції між родичами.

При дослідженнях були отримані результати по схильності до ряду психічних захворювань. Коефіцієнт кореляції між родичами першого ступеня спорідненості по схильності до шизофренії, за останніми даними, дорівнює 0,35, і відповідно успадкованого схильності до шизофренії достатньо висока - 70%. Результати досліджень з генетичної детермінації схильності до епілепсії при використанні різних критеріїв визначення фенотипу "епілепсія" також вказують на високу успадкованого цього захворювання (50-78%). Високий коефіцієнт успадкованого отримано і щодо схильності до афективних психозів (70%). При цьому внесок генетичних факторів у схильність до маніакально-депресивного психозу дорівнює 76%, а до депресії - 46% 1.

У загальній генетиці накопичені факти, що свідчать про вплив статі на спадкування того чи іншого захворювання або ознаки. Мова йде про нерівному участю жіночих і чоловічих гамет у формуванні зиготи і організму в цілому. Ці відмінності пояснюються нерівним кількістю цитоплазми в яйцеклітині і сперматозоїді, у останньому її менше, що і визначає за низкою ознак більший вплив матері, тобто більша схожість нащадків з матір'ю (матроклінія), ніж з батьком. Вважають, що в основі цього впливу лежать такі причини: 1) передача через цитоплазму різних симбіонтів клітини (часто вірусів), здатних редупліковані і внаслідок цього імітують цитоплазматичну спадковість, 2) випадковість і нерівномірність розподілу цитоплазматичних елементів, пов'язаних зі спадковими структурами (мітохондрії, центріолі ) по дочірнім клітинам; 3) особливості самої цитоплазми, які можуть виникнути як під впливом зовнішнього середовища (средовая предетермінація), так і під впливом генотипу матері (генотипическая предетермінація).

З розглянутими явищами пов'язано широко поширене поняття "материнський ефект". Генотипічне предетермінація по суті являє собою класичне визначення материнського ефекту в "вузькому" сенсі слів. Характерною особливістю такого ефекту є те, що він обумовлений дією ядерних генів матері, які змінюють цитоплазму яйцеклітини до запліднення. У результаті потомство розвивається відповідно до генотипом матері незалежно від власного генотипу. Ймовірно, це пояснюється тим, що в яйцеклітині накопичується значна кількість мРНК, яка використовується у розвитку зиготи. При психічних захворюваннях ситуація ускладнюється тим, що схожість дітей з матір'ю може бути обумовлено також внутрішньоутробної і постнатальної середовищем. Тому всі причини матроклініі можна об'єднати в поняття "материнський ефект" в "широкому" розумінні слів. Наприклад, є дані про вплив матері на вік початку хвороби Гентінгтона. Згідно з цими даними, пізній початок хвороби зустрічається при захворюванні матері в 2 рази частіше, ніж при захворюванні батька. Показано також, що діти хворих на епілепсію матерів у 1,5-2 рази частіше хворіють на епілепсію, ніж діти хворих батьків. Складність оцінки наявності материнського ефекту зумовлена ​​також тим, що різниця між родичами може бути обумовлено і можливим ефектом генів, розташованих в Х-хромосомі, тобто з урахуванням їхньої статі.

Конкретні механізми материнського ефекту для кожного випадку можуть бути різними і вимагають спеціального дослідження. Одним з таких механізмів може бути гетерозиготність матері по аллелю, вплив якого позначається на прояві ознаки дитини у вигляді фенокопії. Прикладом такого механізму може служити ураження мозку у плодів гетерозиготних жінок по гену фенілкетонурії (ФКУ). Результати досліджень свідчать про те, що приблизно у 25% сибсів пробандів із ФКУ є церебральна патологія, яка пояснюється внутрішньоутробної гіперфенілаланеміей і обумовлена ​​ефектом гетерозиготною матері. У даному випадку знання механізму материнського ефекту дозволяє здійснити спеціальні профілактичні заходи для попередження ураження дітей гетерозиготних матерів.

Одним з варіантів клініко-генеалогічного методу є вивчення прийомних дітей. В основі цього методу лежить та обставина, що діти, які виросли в сім'ях прийомних батьків, мають гени своїх біологічних батьків, а вплив середовища визначається умовами, в яких живуть прийомні батьки. Тому можливо визначити вклад не тільки генетичних факторів у схильність до психічного захворювання, але і внесок факторів середовищних (у тому числі умов проживання, виховання у сім'ях та ін.) Так, дослідження, виконані з урахуванням сучасних методичних вимог на великій вибірці прийомних дітей, матері яких були хворі на шизофренію, і контрольній групі матерів, свідчать про переважне внесок генетичних факторів на розвиток захворювання. Коефіцієнт успадкованого, обчислений за цими даними, виявився рівним 70%.

Вплив сімейного середовища на схильність до прояву захворювання відповідно з даним методом також може бути визначено, якщо забезпечено порівняння наступних груп: діти хворих батьків, виховані психічно здоровими прийомними батьками, діти психічно здорових батьків, виховані психічно хворими прийомними батьками, діти, у яких рідні та прийомні батьки психічно здорові. Так, подвоєна кореляція за схильності до прояву захворювання у дітей, біологічні батьки яких хворі, а прийомні батьки здорові, дасть величину вкладу генетичних факторів у схильність до захворювання. Кореляція по схильності до прояву захворювання для дітей, біологічні батьки яких здорові, а прийомні батьки хворі, свідчить про вплив постнатальної общесемейной середовища на схильність до захворювання. Вплив внутрішньоутробної середовища на схильність до захворювання може бути отримана за допомогою пар батьки-діти в сім'ях, де прийомні батьки здорові, а біологічні батьки хворі.

З огляду на можливу роль генів, розташованих в Х-хромосомі, оцінка впливу внутрішньоутробних факторів дорівнює різниці між кореляціями мати-син і батько-дочка. Оцінка материнського ефекту на схильність до прояву психічної патології може бути одержана також при вивченні полусібсов, тобто дітей, один з батьків яких є загальним, а інший - ні. Розрізняють полусібсов, у яких мати одна, а батьки різні, і полусібсов, у яких батько один, а матері різні. Порівняння груп полусібсов із загальною матір'ю або батьком, з наявністю або відсутністю у батьків психічної патології дозволяє встановити вплив внутрішньоутробних факторів на виникнення психічної патології у дітей. Враховуючи можливий ефект Х-хромосоми, така оцінка може бути отримана як різниця між кореляціями полусібсов чоловіків з материнської та полусібсов чоловіків по батьківській лінії, коли відповідно мати і батько хворі.

Зазначені прийоми є досить простими, щоб оцінити перспективність подальших спеціально організованих досліджень по вивченню ролі материнського ефекту на фенотипічні прояв ознаки.

3. Близнюковий метод

Близнюковий метод в антропогенетіке та медичної генетики - метод оцінки співвідносної ролі спадковості і середовища у становленні фенотипу, заснований на зіставленні однояйцевих і двояйцевих близнят або однояйцевих близнюків, вихованих роздільно.

Метод дослідження, запропонований Ф. Гальтон у 1875 р, характеризується порівнянням психологічних та інших якостей монозиготних близнят, що мають ідентичний генний набір, і дизиготних, генотипи яких різні. Даний метод, заснований на припущенні, що средовое впливу, який чиниться на близнюків, має приблизна рівність, призначений для виявлення впливу генотипу і середовища на досліджуване психологічне якість.

Близнюковий метод - стратегія дослідження, запропонована Ф. Гальтон в 1875 р. Характеризується порівнянням психологічних якостей монозиготних близнят, що мають ідентичний генний набір, і дизиготних, генотипи яких різні. Даний метод, заснований на припущенні, що средовое впливу, який чиниться на близнюків, має приблизна рівність, призначений для виявлення впливу генотипу і середовища на досліджуване психологічне якість. При контролюванні даної властивості генотипом подібність монозиготних близнюків повинно бути більшим, ніж схожість дизиготних близнюків.

Психогенетика - порівняно нова самостійна наукова дисципліна. Основним завданням психогенетических досліджень є вивчення причини походження індивідуальних відмінностей і з'ясування ролі спадковими их ісредових чинників, що лежать в основі разючого несходства людей з найрізноманітніших характеристиками (швидкість реакції, пам'ять, успішність навчання, рівень інтелекту і т.д.). Як і у всіх інших напрямках психології в психогенетике використовуються різноманітні експериментальні методи вивчення реакцій і поведінки, але у випадку психогенетических досліджень особливо гостро стоїть питання надійності отриманих результатів. Тобто існує потреба надійного поділу результатів впливу генотипу і навколишнього середовища на реакції досліджуваного об'єкта. Основи методу блізнецових досліджень. Як відомо, у більшості ссавців в одному посліді народжується більше одного дитинчати. Це пов'язано з тим, що під час овуляції відбувається дозрівання декількох яйцеклітин одночасно 2.

4. Цитогенических метод

Кожен організм характеризується певним набором хромосом, який називається каріотипом. Каріотип людини складається з 46 хромосом - 22 пари аутосом і дві статеві хромосоми. У жінки це дві X хромосоми (каріотип: 46, ХХ), а у чоловіків одна хромосома Х, а інша - Y (каріотип: 46, ХY). У кожній хромосомі знаходяться гени, відповідальні за спадковість. Дослідження каріотипу проводиться за допомогою цитогенетичних та молекулярно-цитогенетичних методів.

Каріотипування - цитогенетичний метод - дозволяє виявити відхилення у структурі та числі хромосом, які можуть стати причиною безпліддя, іншою спадковою хвороби та народження хворої дитини.

Рис.1. Схематичне зображення хромосом людини при G-фарбуванні відповідно до міжнародної класифікації

У медичній генетиці мають значення два основних типи каріотипування:

вивчення каріотипу пацієнтів

пренатальне каріотипування - дослідження хромосом плоду.

У 1956р. було доведено, що в соматичних клітинах людини міститься 46 хромосом (у статевих 23 хромосоми) - носіїв генетичної інформації. В кінці 60-х - початку 70-х років були розроблені методи, що дозволяють розрізнити кожну хромосому і дослідити її структуру. Завдяки цьому було встановлено, що безліч важких вроджених захворювань визначається порушеннями структури хромосом або їхньої кількості в клітці.

Ряд порушень структури або кількості хромосом не проявляється ніякими симптомами. Єдиною причиною для звернення до лікаря у таких пацієнтів може бути безпліддя. Тому клініка репродукції є нерідко єдиним закладом, де таке порушення може бути виявлено та вжито заходів для його подолання.

Каріотипування при безплідді показано в наступних випадках:

Необструктивний азооспермія

Важка олігозооспермія (<5 млн / мл).

Затримка статевого розвитку

Первинна аменорея

Вторинна аменорея (передчасна менопауза)

Прівічное невиношування раннього терміну вагітності (наявність 2 і більше мимовільних абортів в першому триместрі вагітності) - обстежуються обидва батьки. У сім'ях з обтяженим акушерським анамнезом (звичне невиношування, особливо ранніх строків, мертвонародження, народження дитини з множинними вродженими вадами розвитку (МВПР) - хромосомні порушення зустрічаються від 5 до 15% випадків

Обстеження донорів сперми і яйцеклітин.

У деяких випадках цитогенетичного дослідження буває недостатньо для видачі висновку про каріотипі, в цих випадках використовують молекулярно-цитогенетичні методи зокрема флуоресцентну гібридизацію in situ (FISH). Метод - FISH дозволяє виявляти більш тонка будова окремих районів певних хромосом, швидко досліджувати будь-якої хромосомний ділянку в різних тканинах (органах). Воно актуальне в тих випадках, коли досліджуваний матеріал мається на малій кількості.

Метод дозволяє ідентифікувати каріотип (особливість будови і число хромосом), шляхом запису каріограмою. Цитогенетичне дослідження проводиться у пробанда, його батьків, родичів або плоду при підозрі на хромосомний синдром або інше хромосомне порушення.

Об'єктом дослідження слугують культури лімфоцитів периферичної крові, фібробластів шкіри, клітин інших тканин.

За допомогою методу визначається наявність Х і У статевого хроматину, що визначає справжню статеву приналежність. Статевий хроматин (тільце Барра) - у вигляді компактної грудочки в ядрах соматичних клітин є тільки у жінок. Він визначається в епітеліальних клітинах ротової порожнини, вагінальному епітелії і клітинах волосяної цибулини.

Показання для цитогенетичного обстеження хворого:

1) множинні вади розвитку (з залученням трьох і більше систем); найбільш постійні порушення - вади розвитку головного мозку, опорно-рухової системи, серця і сечостатевої системи;

2) розумова відсталість у поєднанні з порушеннями фізичного розвитку, дисплазіями, гипогенитализмом;

3) стійке первинне безпліддя у чоловіків і у жінок при виключенні гінекологічної та урологічної патології;

4) звичне невиношування вагітності, особливо на ранніх стадіях;

5) порушення статевого розвитку (гіпогонадизм, статеві інверсії);

6) невелика маса дитини, народженої при доношеній вагітності.

Застосування цитогенетичного методу в клінічній генетиці зумовило розвиток нового напряму - клінічної цитогенетики, яка дозволяє:

- Встановити походження структурно перебудованих хромосом і їх точну класифікацію;

- Виділити синдроми, обумовлені дисбалансом по ділянках індивідуальних хромосом;

- Накопичувати відомості про зміни хромосом в пухлинних клітинах, у хворих із спадковими захворюваннями крові і т.д.

Головний недолік методів, заснованих на використанні нижчих організмів, полягає в неможливості екстраполювати отримані результати на людину у зв'язку з відсутністю процесів метаболічної активації та детоксикації, характерних для всіх ссавців, включаючи людину. На практиці цей недолік частково компенсується застосуванням екзогенної системи метаболічної активації in vitro. Однак метаболічна активація in vitro може характеризувати тільки початкові етапи метаболізму і відповідно не дає повного уявлення про долю речовини в цілому організмі. Тому методи, що їх на ссавців in vitro, мають безсумнівно позитивні сторони і дозволяють реєструвати кінцеві результати дії речовини. Для вивчення мутагенних ефектів генотоксичні агентів in vivo розроблені різні методи (один з них - метод лужної елюції ДНК). Найбільш поширеними є цитогенетичні методи. Вони включені в якості одного з основних в загальноприйняті набори тест-систем оцінки мутагенності хімічних сполук.

Існує висока кореляція (більше 90%) між здатністю хімічного агента викликати розриви хромосом і генні мутації. Незважаючи на те, що механізми цих двох явищ в більшості випадків різні, цитогенетична активність речовини може вказувати і на його здатність індукувати генні мутації.

У цитогенетичних тестах аналізується весь геном цілком безпосередньо в мікроскоп, що має велике значення у разі сполук, які мають специфічні ділянки дії (гарячі точки). Ще однією перевагою є те, що ці методи виконуються порівняно швидко і з порівняно скромними витратами. Нижче описуються часто використовувані цитогенетичні методи, що виконуються як in vitro, так і in vivo.

Облік хромосомних аберацій. Зміна числа і структури хромосом в соматичних клітинах і зародкових клітинах можуть виникати спонтанно або після впливу фізичними і хімічними агентами. Порушення хромосом, що виникають у зародкових клітинах, призводять до різноманітної вродженої патології у людини. Ці порушення прийнято відносити до мутацій, які можуть бути розділені на геномні у разі зміни числа хромосом і хромосомні - при структурних порушеннях.

Численні роботи останніх років свідчать про те, що накопичення хромосомних мутацій в соматичних клітинах є одним з факторів, які індукують розвиток клонів злоякісних клітин, а також процеси старіння.

Аналіз хромосом соматичних клітин методично добре розроблений. Аномалії хромосом в експериментальних умовах можна індукувати різними агентами в клітинних культурах і в соматичних клітинах лабораторних тварин in vivo. В останньому випадку звичайно в якості моделі використовують клітини кісткового мозку тварин.

Всі хромосомні аберації, що виникають у соматичних клітинах людини і тварин, які обліковуються на стадії метафази, поділяють на 2 основні групи: хромосомні та хроматидного. Віднесення тієї чи іншої аберації до хромосомному або хроматидного типу залежить від того, на якому рівні (хромосоми або хроматиди) пошкоджена хромосома, зазначена у перебудову.

Аберація хромосомного типу відображають пошкодження хромосоми на предсінтетіческой стадії (G1-фаза), коли вона представляє собою однониткову структуру, тоді як аберації хроматидного типу виникають при пошкодженні хромосоми на двунитчатой ​​стадії, тобто у фазі S і G2. Нерідко при пошкодженні обох хроматид хромосоми в ідентичних локусах виникають ізохроматідние розриви, морфологічно відрізнити від аберацій хроматидного типу. Аберація можуть бути простими і обмінними. Порушення цілісності однієї або декількох хромосом з утворенням вільних або пов'язаних з нею фрагментів відносять до простого типу аберацій, тоді як перебудова ділянок однієї і тієї ж хромосоми або перекомбінації ділянками між декількома хромосомами - до обмінного типу.

Обмінні аберації можуть бути внутріхромосомнимі і міжхромосомними. У залежності від локалізації внутріхромосомние аберації поділяють на внутріплечевие і межплечевие. При міжхромосомними обмінах, якщо ацентріческіе фрагменти з'єднуються з центричним, то обміни класифікують як симетричні, а в разі з'єднання центричних фрагментів - як асиметричні. В останньому випадку обмін характеризується появою поліцентричний хромосом і хроматид. Внутріхромосомние і міжхромосомні обміни можуть бути повними і неповними. При повних обмінах відбувається возз'єднання всіх перекомбінірующіхся ділянок пошкоджених хромосом 3.

Культура лейкоцитів людини широко використовується для вивчення радіаційного та хімічного мутагенезу у людини. Зміни лейкоцитів периферичної крові людини в процесі культивування в присутності ФГА досить досліджені.

При такому культивуванні відбувається загибель всіх форм лейкоцитів за винятком малих лімфоцитів, які зазнають змін, що призводять до мітозу. Тому при аналізі мітотичних клітин, по суті, маємо справу з культурою лімфоцитів.

До достоїнств культури лімфоцитів людини відносяться доступність матеріалу, синхронність клітинної популяції, низький рівень спонтанного мутірованія, відпрацьованість техніки культивування та вивченість морфології хромосом.

Для цілей тестування використовують мікро-або полумікрометод культури лімфоцитів. Аналіз хромосом проводять на метафазних пластинках з добре пофарбованими і розкиданими хромосомами. При цьому метафазні платівки не повинні мати велику кількість накладень хромосом і рівень конденсації їх повинен бути таким, щоб акроцентричні хромосоми було видно у вигляді чітко виражених структур. Але аналізуються метафазні платівки з хромосомами, що увійшли до анафазу, так як важко диференціювати їх від парних фрагментів. Через технічні маніпуляцій можливі втрати хромосом в пластинці. Тому при обліку хромосомних аберацій зазвичай аналізується клітка з числом хромосом від 44 до 47.

При тестуванні хімічних сполук на мутагенну активність хромосомні аберації враховують без каріотипування. Каріотипування метафазної платівки застосовують у спеціальних дослідженнях, наприклад, при вивченні розподілу ушкоджень за групами хромосом, їх довжині.

Довгий час спірним був облік пробілів (проломів) як аберацій. В даний час прийнято прогалини реєструвати окремо, не включаючи їх у число врахованих аберацій. Частота прогалин у значній мірі залежить від якості фарбування і ступеня спіралізаціі хромосом.

Про мутагенної активності судять за частотою хромосомних аберацій, що перевищує спонтанний рівень у нормі. Типи індукованих хімічними мутагенами аберацій, як правило, аналогічні типам спонтанних аберацій.

При тестуванні хімічних сполук експерименти проводять у два етапи. Перший етап передбачає виявлення можливого ефекту речовини в максимальній концентрації, обробку культур проводять на 48 годині зростання і фіксують клітини на 72 годині. При наявності ефекту переходять до вивчення залежності доза-ефект (2-й етап).

Кістковий мозок ссавців є найбільш широко використовуваної моделлю для дослідження мутагенної активності хімічних сполук in vivo. Це пов'язано, по-перше, з тим, що клітини кісткового мозку мають високу проліферативну активність і, по-друге, простотою приготування препаратів. Морфологія хромосом більшості видів лабораторних тварин добре вивчена.

Тестування зазвичай проводять на мишах, аналізують і враховують як число метафаз з абераціями, так і загальне число структурних порушень хромосом.

Клітини кісткового мозку асинхронні і для встановлення найбільш чутливої ​​стадії клітинного циклу аналізують різні клітинні популяції, зафіксовані в різні строки після впливу. Рекомендують фіксувати клітини через 6, 24 і 48 годин після введення тваринам тестованого агента.

Рівень хромосомних аберацій в клітинах кісткового мозку досить низький і становить у більшості ліній лабораторних мишей 1-2%.

Для роботи зазвичай вибирають лінії з низькою і стабільною частотою (= 1%) спонтанних аберацій. Миші CBA / L acY, F1 (C3Hx101) і F1 (CBAxC57 BL / 6) мають низький рівень спонтанних аберацій. Однак вони по чутливості до дії ряду мутагенів істотно відрізняються один від одного.

Метод обліку хромосомних аберацій в клітинах кісткового мозку ссавців є складовою частиною практично всіх комплексів методів оцінки мутагенних властивостей у хімічних речовин, прийнятих майже у всіх країнах світу проводять таку оцінку.

Сестринські хроматидного обміни. Феномен обміну ділянками між сестринськими хроматидами однієї хромосоми привернув увагу дослідників мутагенних факторів навколишнього середовища своєю високою чутливістю. Так, вивчення рівнів індукції схо та хромосомних аберацій при дії 5 мутагенними агентами на лімфоцити людини in vitro і на клітини кісткового мозку мишей in vivo показало, що ефективність індукції схо in vitro в 300-30 разів перевищує ефективність освіти аберацій хромосом. Та ж закономірність зберігалася при дії in vivo, але співвідношення знижувалося до 60-20 разів (Щеглова Є.Г., Чеботарьова О.М., 1985).

Принцип методу виявлення схо полягає у впливі на клітини таким чином, щоб дві сестринські хроматиди відрізнялися один від одного. Досягається це введенням в зростаючу культуру клітин 5-бромдезоксіурідіна (БДУ) з наступним забарвленням препаратів. БДУ присутні в середовищі протягом двох клітинних циклів. Хроматиди, що включили БДУ в обидві субодиниці, виглядають на забарвлених препаратах більш світлими, ніж хроматиди, що включили його в одну субодиницю або не включили взагалі. Даний підхід був запропонований А. Ф. Захаровим і Н. А. Еголіной (1972) і є основою всіх сучасних методів виявлення схо, так як всі наступні розробки зводяться лише до використання різних барвників для розрізнення двох сестринських хроматид, різною мірою включили БДУ 4 .

Природа схо до цих пір залишається не з'ясованою і цій проблемі присвячено багато робіт. Основне питання полягає в тому, що слід вважати схо прямим генетичним ефектом або наслідком певних типів пошкоджень ДНК. У зв'язку з цим зрозумілий інтерес дослідників до з'ясування взаємозв'язку між схо, мутагенезу та ушкодженнями ДНК.

Клітини китайського хом'ячка V 79 обробляли різними хімічними речовинами і досліджували взаємозв'язок між ушкодженнями ДНК, токсичними, мутагенними і індукцією схо. Транс-Pt (II) діамінодіхлорід, який не є мутагеном, приводив до утворення майже такої ж кількості схо, як і високомутагенним цис-Pt (II) діаміндіхлорід. Оскільки ці препарати не приводять до утворення однониткових розривів в ДНК, то можна було припустити, що схо є наслідком якихось інших пошкоджень, наприклад, зшивок ДНК-ДНК або ДНК-білок. Транс-Pt (II) утворює майже в 20 разів більше зшивок ДНК-білок, ніж цис-Pt (II), проте кількість зшивок ДНК-ДНК в цих випадках однаково. Таким чином, було показано, що існує більш тісний зв'язок між схо і зшивками ДНК-ДНК. У цій же роботі тісного зв'язку між частотою схо, мутагенність і токсичністю досліджуваних агентів не виявлено. Разом з тим, є й багато інших суперечливих даних про взаємозв'язок між схо та іншими генетичними ефектами.

Методика проведення експерименту з обліку схо в культурах лімфоцитів людини та в різних клітинних лініях добре розроблена.

В останні роки розроблена методика обліку схо в клітинах ембріона, що піддавався трансплантарному впливу досліджуваним агентом in vivo. Паралельно вивчають рівень схо в клітинах кісткового мозку матері. Експерименти проводяться за такою схемою:

- Обробка тварин тестуємим речовиною;

- Підшкірна імплантація БДУ;

- Введення колхіцину для зупинки мітозів і затримки клітин у метафазі;

- Приготування препаратів клітин плоду і клітин кісткового мозку матері для подальшого фарбування флуорохромами і цитогенетичного аналізу.

Спосіб імплантації БДУ вивчався у ряді спеціальних робіт. Показано, що метод часткового парафінованим покриття таблеток БДУ перед підшкірної імплантацією їх мишам сприяє надходженню цієї речовини в клітини протягом 24, а не 8 годин і дозволяє отримати за 34 години чіткі метафази I, II, III поділів з ​​диференціальної забарвленням сестринських хроматид. Вважають, що парафінове покриття більш зручно, ніж агаровому через свою простоту приготування таблеток, а також можливості негайного надходження БДУ в тканини тварин.

Облік схо в клітинах людини (лімфоцити) in vitro є одним з додаткових методів оцінки генетичної активності хімічних сполук.

Мікроядерний тест. Метафазних аналіз, який використовується при обліку хромосомних аберацій у соматичних клітинах тварин і людини, вимагає багато часу і високої кваліфікації дослідника. Пошук же нових принципів обліку структурних порушень хромосом був спрямований на спрощення методу. У 1973 р. JAHeddle і W. Schmid незалежно один від одного запропонували мікроядерний тест, заснований на обліку мікроядер в поліхромних еритроцитах кісткового мозку. Спочатку він був розроблений для еритроїдних клітин кісткового мозку, а пізніше тест став застосовуватися для обліку мікроядер в ранніх сперматіда, печінки плода при вивченні трансплацентарной активності хімічних сполук, в клітинах слизової рота, лімфоцитах людини, в клітинах печінки і товстої кишки тварин. До теперішнього часу облік мікроядер став можливий в більшості популяцій клітин, які діляться.

Мікроядерний тест в силу своєї простоти і можливості швидкого аналізу став методом скринінгу хімічних сполук на цитогенетичну активність in vitro. Мікроядра виникають з фрагментів хромосом, які позбавлені центромер і тому виключаються з клітинних ядер в момент розподілу клітин. Іншими словами, вони є ацентріческімі фрагментами, що виникли в результаті структурних порушень хромосом і не потрапили у знову формується ядро при діленні клітин. Крім того, вони можуть утворюватися з хромосом, які залишилися в анафазі. Тим самим результати обліку мікроядер відображають результати кластогенних дії на хромосоми досліджуваного з'єднання.

Найбільш поширеним методом є облік мікроядер в поліхромних еритроцитах і випробувано цим велику кількість з'єднань. Це пов'язано з тим, що поліхромні еритроцити (ПХЕ) легко розпізнаються, мають короткий життєвий цикл і будь-яке міститься в них мікроядро є наслідком хромосомних аберацій в ерітробластних клітинах, що виникли спонтанно або індукованих досліджуваними агентами.

Існують три способи тестування хімічних речовин мікроядерний тестом. Вони розрізняються за режимами обробки і термінів фіксації клітин після обробки 5.

Висновок

Підведемо короткий підсумок виконану роботу:

Генеалогічний метод - складання та вивчення родоводів у декількох поколінь. Наприклад, встановлено, що розвиток деяких здібностей у людини (музикальність, математичне мислення) визначається спадковими факторами. Генеалогічним методом виявлена ​​спадкова природа таких захворювань, як порушення вуглеводного обміну (цукровий діабет), вроджена глухота, шизофренія, гемофілія, дальтонізм.

Близнюковий метод - вивчення розвитку ознак у однояйцевих близнят, особливо якщо вони живуть в різних умовах. Однояйцеві близнюки завжди однієї статі, мають однаковий генотип. Цим методом вивчається роль генотипу і середовища у формуванні ознак організму.

Цитогенетичний метод - вивчає каріотип людини для виявлення хромосомних і геномних мутацій. Цим методом виявляється хвороба Дауна. Її причина - наявність у каріотипі людини однієї зайвої хромосоми (по 21 парі), що призводить до патології: у хворих вузькі очі, плоске обличчя і різко виражена розумова відсталість. Народження дітей із синдромом Дауна - результат відхилень в ході мейозу.

Список літератури

  1. Біологія. / Укл. Лемеза Н.А., морозець М.С., Морозов Є.І. - Мінськ: Університетське, 2006.

  2. Генетика / Под ред. Т.Т. Логутова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004.

  3. Дубінін М. П. Загальна генетика. - М.: Колос, 1987.

  4. Замотайлов С. С., Бурдун О. М. Короткий курс генетики. - М.: Агропромиздат, 2004.

  5. Основи генетики / Под ред. Дубнікова А.С. - М.: Колос, 1997.

  6. Пригожин Н.Ю. Основи генетики: Навчальний посібник для ВНЗ. М.: Медицина, 2005.

1 Замотайлов С. С., Бурдун О. М. Короткий курс генетики. - М.: Агропромиздат, 2004. С. 252.

2 Дубінін М. П. Загальна генетика. - М.: Колос, 1987. С. 316.

3 Біологія. / Укл. Лемеза Н.А., морозець М.С., Морозов Є.І. - Мінськ: Університетське, 2006. С. 117.

4 Пригожин Н.Ю. Основи генетики: Навчальний посібник для ВНЗ. М.: Медицина, 2005. С. 90.

5 Генетика / Под ред. Т.Т. Логутова. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. С. 136.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Курсова
94.4кб. | скачати


Схожі роботи:
Методи вивчення спадковості людини Близнюковий метод
Гибридологический метод вивчення спадковості
Методи вивчення клітини
Методи вивчення сезонності
Методи вивчення ринку
Предмет та методи вивчення статистики
Методи вивчення кореляційних зв`язків
Методи вивчення трудової діяльності
Статистичні методи вивчення інвестицій
© Усі права захищені
написати до нас