Genealogická metoda

Tato metoda je založena na sestavování a analýze rodokmenů. Tato metoda se od pradávna až do současnosti hojně využívá při chovu koní, selekci cenných linií skotu a prasat, při získávání čistokrevných psů, ale i při šlechtění nových plemen kožešinových zvířat. Lidské genealogie byly sestavovány po mnoho staletí ohledně vládnoucích rodin v Evropě a Asii.

Jako metoda pro studium lidské genetiky genealogická metoda stát se

platí až od počátku 20. století, kdy se ukázalo, že analýza

rodokmeny, ve kterých je vysledován přenos z generace na generaci určitého znaku (nemoci), mohou nahradit hybridologickou metodu, která je pro člověka vlastně nepoužitelná. Při sestavování rodokmenů je východiskem člověk – proband,

jehož rodokmen se studuje. Obvykle je to buď pacient, nebo přenašeč

specifický rys, jehož dědičnost je třeba studovat. Na

Při sestavování rodokmenových tabulek použijte navržené konvence

G. Yustom v roce 1931 (obr. 6.24). Generace jsou označeny římskými číslicemi, jednotlivci v dané generaci jsou označeni arabskými číslicemi. Pomocí genealogické metody lze určit dědičnou povahu studovaného znaku a také typ jeho dědičnosti (autosomálně dominantní, autozomálně recesivní, X-vázaný dominantní nebo recesivní, Y-vázaný). Při analýze rodokmenů na základě několika charakteristik

lze odhalit spojenou povahu jejich dědičnosti, čehož se využívá při sestavování chromozomálních map. Tato metoda umožňuje studovat intenzitu mutačního procesu, posoudit expresivitu a penetraci alely. Je široce používán v lékařském genetickém poradenství k předpovídání potomků. Je však třeba poznamenat, že genealogická analýza se výrazně zkomplikuje, když rodiny mají málo dětí.

Cytogenetická metoda

Cytogenetická metoda je založena na mikroskopickém studiu chromozomů v lidských buňkách. Ve výzkumu lidské genetiky se začal široce používat od roku 1956, kdy švédští vědci J. Tijo a A. Levan, kteří navrhli novou metodu pro studium chromozomů, zjistili, že lidský karyotyp má 46, a nikoli 48 chromozomů.

zvážil dříve. Současná etapa aplikace cytogenetické metody je spojena s

vyvinutý v roce 1969 T. Kaspersonem metoda diferenciálního barvení chromozomů, která rozšířila možnosti cytogenetické analýzy a umožnila přesně identifikovat chromozomy podle povahy distribuce obarvených segmentů v nich Použití cytogenetické metody umožňuje nejen studovat normální morfologii chromozomů a karyotyp jako celek. k určení genetického pohlaví organismu, ale především k diagnostice různých chromozomálních onemocnění spojených se změnami počtu chromozomů nebo s porušením jejich struktury. Tato metoda navíc umožňuje studovat procesy mutageneze na úrovni chromozomů a

karyotyp. Jeho využití v lékařském genetickém poradenství pro účely prenatální diagnostiky chromozomálních onemocnění umožňuje včasným ukončením těhotenství zabránit výskytu potomků se závažnými vývojovými poruchami.

Materiálem pro cytogenetické studie jsou lidské buňky získané z různých tkání - lymfocyty periferní krve, buňky kostní dřeně, fibroblasty, nádorové buňky a embryonální tkáně atd. Nepostradatelným požadavkem pro studium chromozomů je přítomnost dělících se buněk. Přímé získání takových buněk z těla je obtížné, proto se často používá snadno dostupný materiál, jako jsou lymfocyty periferní krve.

Normálně se tyto buňky nedělí, ale speciální ošetření jejich kultury fytohemaglutininem je vrací do mitotického cyklu. Akumulace dělících se buněk ve stadiu metafáze, kdy jsou chromozomy maximálně spirálovité a dobře viditelné pod mikroskopem, je dosaženo ošetřením kultury kolchicinem popř.

colcemid, který ničí vřeteno a zabraňuje separaci chromatid.

Mikroskopie nátěrů připravených z kultury takových buněk umožňuje vizuální pozorování chromozomů. Fotografování metafázových desek a následné zpracování fotografií se sestavováním karyogramů, ve kterých jsou chromozomy uspořádány do párů a rozděleny do skupin, umožňuje

Nainstalujte celkový počet chromozomů a detekovat změny v jejich počtu a struktuře u jednotlivých párů. Jako expresní metoda pro detekci změn v počtu pohlavních chromozomů, metoda stanovení pohlavního chromatinu v nedělících se buňkách bukální sliznice. Pohlavní chromatin neboli Barrovo tělísko se tvoří v buňkách ženského těla na jednom ze dvou X chromozomů. Vypadá jako intenzivně zbarvená hrudka umístěná v blízkosti jaderné membrány. S nárůstem počtu X chromozomů v karyotypu organismu se v jeho buňkách tvoří Barrova tělíska v množství o jedno menším, než je počet X chromozomů. Na

S poklesem počtu X chromozomů (monozomie X) Barrovo tělísko chybí.

U mužského karyotypu lze chromozom Y detekovat více

intenzivní luminiscence ve srovnání s jinými chromozomy během léčby

jejich chinakrin a studium v ​​ultrafialovém světle.

Pro krátkodobé pozorování se buňky jednoduše umístí do kapalného média na podložní sklíčko; Pokud je potřeba dlouhodobé pozorování buněk, používají se speciální kamery. Jsou to buď ploché lahve s otvory krytými tenkým sklem, nebo skládací ploché komory.

Biochemická metoda

Na rozdíl od cytogenetické metody, která umožňuje studovat strukturu chromozomů a normální karyotyp a diagnostikovat dědičné choroby spojené se změnami jejich počtu a narušení organizace, dědičné choroby způsobené genovými mutacemi, ale i polymorfismus v

Normální primární genové produkty jsou studovány pomocí biochemických metod. Tyto metody byly poprvé použity k diagnostice genetických onemocnění na počátku 20. století. Během posledních 30 let byly široce používány při hledání nových forem mutantních alel. S jejich pomocí bylo popsáno více než 1000 vrozených metabolických onemocnění. U mnoha z nich byl identifikován defekt v primárním genovém produktu. Nejběžnější z takových onemocnění jsou onemocnění spojená s defektními enzymy, strukturální, transportní nebo jiná

Vady ve strukturních a cirkulujících proteinech jsou identifikovány studiem jejich struktury. Tedy v 60. letech. XX století byla dokončena analýza (3-globinového řetězce hemoglobinu, skládajícího se ze 146 aminokyselinových zbytků. Byla stanovena široká škála hemoglobinů u lidí, spojená se změnami ve struktuře jeho peptidových řetězců, což je často příčinou rozvoje onemocnění Enzymové defekty se určují stanovením obsahu produktů v metabolismu krve a moči vyplývající z fungování tohoto

veverka. Nedostatek konečného produktu, doprovázený hromaděním meziproduktů a konečných produktů zhoršeného metabolismu, naznačuje enzymový defekt nebo jeho nedostatek v těle. Biochemická diagnostika dědičných metabolických poruch se provádí ve dvou fázích. V první fázi se vybírají předpokládané případy onemocnění, ve druhé se diagnostika onemocnění upřesňuje pomocí přesnějších a složitějších metod. Použití biochemických studií k diagnostice onemocnění v prenatálním období nebo bezprostředně po narození umožňuje včas identifikovat patologii a zahájit specifická lékařská opatření, jako například v případě fenylketonurie. Stanovit obsah meziproduktů, vedlejších produktů a konečných produktů metabolismu v krvi, moči nebo plodové vodě, kromě kvalitativních

reakce se specifickými činidly pro určité látky používají chromatografické metody pro studium aminokyselin a dalších sloučenin.

Metody studia DNA v genetickém výzkumu

Jak je uvedeno výše, poruchy primárních genových produktů jsou detekovány pomocí biochemických metod. Lokalizaci odpovídajícího poškození v samotném dědičném materiálu lze odhalit metodami molekulární genetiky. Vývoj metod reverzní transkripce Ke vzniku vedly DNA na molekulách mRNA určitých proteinů a následná reprodukce těchto DNA DNA sondy pro různé mutace lidských nukleotidových sekvencí. Použití takových DNA sond pro hybridizaci s DNA buněk pacienta umožňuje detekovat odpovídající změny v dědičném materiálu pacienta, tzn. diagnostikovat určité typy genových mutací (genová diagnostika). V posledních desetiletích se pracuje na důležitých úspěších molekulární genetiky sekvenování - stanovení nukleotidové sekvence DNA. To bylo možné díky objevu v 60. letech. XX století enzymy - restrikční enzym, izolované z bakteriálních buněk, které štěpí molekulu DNA na fragmenty na přesně definovaných místech. V přírodních podmínkách

Restrikční plyny chrání buňku před pronikáním cizí DNA do jejího genetického aparátu a před rozmnožováním v něm. Použití těchto enzymů v experimentech umožňuje získat krátké fragmenty DNA, ve kterých lze poměrně snadno určit nukleotidovou sekvenci. Metody molekulární genetiky a genetického inženýrství umožňují nejen diagnostikovat řadu genových mutací a stanovit nukleotid

sekvence jednotlivých lidských genů, ale také je reprodukovat (klonovat) a získávat velké množství proteinů - produktů odpovídajících genů. Klonování jednotlivých fragmentů DNA se provádí jejich začleněním do bakteriálních plazmidů, které autonomním množením v buňce poskytují velké množství kopií odpovídajících fragmentů lidské DNA. Následná exprese rekombinantní DNA v bakteriích produkuje proteinový produkt odpovídajícího klonovaného lidského genu. Pomocí metod genetického inženýrství se tak stalo možné získat některé primární genové produkty (inzulin) z lidských genů.

Dvojitá metoda

Tato metoda spočívá ve studiu vzorců dědičnosti vlastností u párů identických a bratrských dvojčat. V roce 1875 Galton původně navrhl posoudit roli dědičnosti a prostředí ve vývoji lidských duševních vlastností. V současné době je tato metoda široce používána ve studiu

dědičnost a variabilita u lidí k určení relativní role dědičnosti a prostředí při utváření různých charakteristik, normálních i patologických. Umožňuje identifikovat dědičnou povahu vlastnosti, určit penetraci alely a vyhodnotit účinnost působení na

tělo některých vnějších faktorů (léky, výcvik, výchova).

Podstatou metody je porovnat projev znaku u různých skupin dvojčat s přihlédnutím k podobnostem či rozdílům jejich genotypů. Monozygotní dvojčata, vyvíjející se z jednoho oplodněného vajíčka jsou geneticky identické, protože mají 100% stejné geny. Proto mezi jednovaječnými dvojčaty existuje

vysoké procento souhlasné páry, ve kterém se u obou dvojčat rozvíjí rys. Srovnání jednovaječných dvojčat vychovaných v různých podmínkách postembryonálního období umožňuje identifikovat znaky v

na jejichž vzniku se významnou měrou podílejí faktory prostředí. Podle těchto znaků mezi dvojčaty existuje nesoulad, těch.

rozdíly. Naopak zachování podobností mezi dvojčaty, navzdory rozdílům v podmínkách jejich existence, ukazuje na dědičné podmínění znaku.

Srovnání párové shody pro tento znak u geneticky identických jednovaječných a dvojvaječných dvojčat, která mají v průměru asi 50 % společných genů, umožňuje objektivněji posoudit roli genotypu při utváření znaku. Vysoká konkordance u párů jednovaječných dvojčat a výrazně nižší shoda u párů dvojvaječných dvojčat svědčí o důležitosti dědičných rozdílů u těchto párů pro určení znaku. Podobnost míry konkordance mezi mono- a

dvojvaječná dvojčata ukazuje na nevýznamnou roli genetických rozdílů a určující roli prostředí při utváření znaku nebo vzniku nemoci. Výrazně odlišná, ale spíše nízká míra shody u obou skupin dvojčat umožňuje posoudit dědičnou predispozici k vytvoření znaku, který se vyvíjí pod vlivem faktorů prostředí. K identifikaci monozygotnosti dvojčat se používá řada metod. 1. Polysymptomatická metoda pro porovnávání dvojčat podle mnoha morfologických charakteristik (pigmentace očí, vlasů, kůže, tvar vlasů a rysy srsti na hlavě a těle, tvar uší, nosu, rtů, nehtů, těla, vzory prstů ). 2. Metody založené na imunologické identitě dvojčat na základě erytrocytárních antigenů (systémy ABO, MN, Rhesus) a sérových proteinů (γ-globulin). 3.

Nejspolehlivějším kritériem pro monozygotnost je

transplantační test pomocí cross-twin kožního štěpu. (NEPOUŽÍVÁ)

Populační statistická metoda

Pomocí populační statistické metody jsou dědičné charakteristiky studovány u velkých skupin populace, v jedné nebo několika generacích. Podstatným bodem při použití této metody je statistické zpracování získaných dat. Pomocí této metody můžete vypočítat frekvenci

člověk podle normálních vlastností, tak i ve výskytu nemocí, zejména s dědičnou predispozicí. Tato metoda se také používá k objasnění významu genetických faktorů v antropogenezi, zejména v tvorbě ras. základem pro objasnění genetické struktury populace je zákonHardy-Weinbergova genetická rovnováha . Odráží vzor, ​​v souladu s

který za určitých podmínek zůstává poměr genových alel a genotypů v genofondu populace nezměněn v průběhu generací této populace Na základě tohoto zákona mající údaje o četnosti

výskytu v populaci recesivního fenotypu, která má homozygotní genotyp (aa), můžeme vypočítat frekvenci výskytu zadané alely (a) v genofondu dané generace. Matematickým vyjádřením Hardyho-Weinbergova zákona je vzorec ( R A . +q a)^2, kde R A q-četnost výskytu alel A a a odpovídajícího genu. Rozšíření tohoto vzorce umožňuje vypočítat četnost výskytu

lidé s různými genotypy a především heterozygoti - nositelé skrytých

recesivní alela: p^2AA + 2pq Aa + q^2aa.

Metoda modelování.

Metoda pro studium genetických vzorců pomocí biologických a matematických modelů, organismů nebo populací.

Biologické modelování– na základě Vavilova zákona homologní řady dědičnosti. Vychází ze skutečnosti, že rody a druhy, které jsou si geneticky blízké, mají podobné řady dědičné variability s takovou přesností, že znalost změn v jednom rodu nebo druhu lze předvídat z výskytu v jiných rodech a druzích.

Metoda je založena na vytváření modelů lidských dědičných anomálií (mutantních zvířecích linií) s cílem studovat etiologii a patogenezi dědičných onemocnění. Stejně jako vývoj léčebných metod - příklady biologických modelů - hemofilie u psů, rozštěp rtu u hlodavců, cukrovka u křečků, alkoholismus u potkanů. Hluchoněmost u koček

Matematické modelování - tvorba matematických modelů populací pro účely výpočtu: četností genů a genotypů s různými interakcemi a změnami životní prostředí, účinky spojené dědičnosti při analýze více spojených genů, role dědičnosti a prostředí ve vývoji vlastnosti, riziko mít nemocné dítě

Cílová. Studujte metody lékařské genetiky. Umět sestavit rodokmeny, určit typ dědičnosti vlastnosti a předvídat dědičné choroby u potomků. Znát metody studia karyotypu, chromozomálních onemocnění způsobených porušením počtu a struktury chromozomů. Umět identifikovat relativní roli genetických a environmentálních faktorů při utváření vlastnosti. Znát základy populační genetiky, umět vypočítat frekvence genů a genotypů v populaci. Studujte moderní metody molekulární genetiky.

Člověk jako objekt genetického výzkumu má řadu rysů, které jsou pro studium obtížné: metoda experimentální hybridizace pro něj není použitelná, člověk má málo potomků a současné zkoumání tří a více generací rodiny je ne vždy možné. Genetická analýza u lidí je přitom značně usnadněna díky vysokému stupni znalostí jejích morfologických, biochemických, fyziologických, molekulárních a dalších procesů. S přihlédnutím ke všem těmto rysům vyvinuli genetici techniky a metody, které umožňují studovat vzorce dědičnosti a variability u lidí, roli dědičných a environmentálních faktorů při výskytu nemocí, mutagenezi, šíření mutantních genů u člověka. populace a molekulárně genetické procesy u lidí.

Jedna z prvních metod lidské genetiky – genealogická, navržená na konci 19. století F. Galtonem, je založena na sestavování rodokmenů. Navzdory vzniku nových moderní metody Analýza rodokmenů neztratila svůj význam a úspěšně se používá ke stanovení dědičné povahy vlastnosti a typu dědičnosti. Významného pokroku v oblasti genetiky člověka bylo dosaženo v 50. letech 20. století, kdy byly vyvinuty metody studia karyotypu. V této době byly identifikovány a charakterizovány hlavní syndromy trizomie pro autozomy a pohlavní chromozomy. Revoluční průlom v genetickém výzkumu se však stal možným díky molekulárně genetickým metodám. Důležitým pokrokem v této oblasti byl vývoj metod sekvenování, tzn. stanovení nukleotidové sekvence v lidské DNA. Na počátku 21. století byl dokončen mezinárodní program Human Genome, jehož výsledkem bylo sekvenování 3 miliard párů jaderných

kleotid a identifikaci většiny genů. Ukázalo se, že celkový počet genů u lidí je asi 30 000, což je mnohem méně, než se dříve myslelo, a pouze dvakrát tolik, než je počet genů u ovocné mušky Drosophila nebo u mikroskopické škrkavky, půdního háďátka. Z celkového počtu genů bylo identifikováno více než 20 tisíc, přibližně polovina z nich je mapována na jednotlivých chromozomech. Použití molekulárních přístupů umožnilo nejen zmapovat geny, ale také v nich identifikovat hlavní typy mutací, které způsobují rozvoj dědičných onemocnění. K dnešnímu dni bylo zmapováno více než 1000 lidských genů, které řídí výskyt určité patologie, většina z tyto geny byly klonovány. Nyní stojí genetici před úkolem identifikovat nové geny, objasnit jejich funkce a vyvinout metody genové terapie k nápravě genetických defektů.

Zadání pro studenty

Práce 1. Metody lidské genetiky

Prostudujte a přepište tabulku.

Konec stolu.

Práce 2. Genealogická metoda

Naučte se symboly nejčastěji používané v rodokmenech.

Studujte a přepisujte znaky rodokmenů, kdy různé typy dědičnost (obr. 1-5).

I. Rodokmeny s autozomálně dominantním typem dědičnosti se vyznačují:

Tento rys zdědí přibližně polovina dětí;

Mužští a ženský potomci dědí rys stejně často;

Oba rodiče předávají vlastnosti svým dětem stejně.

Rýže. 1. Rodokmen rodiny s amelogenesis imperfecta (porucha tvorby zubní skloviny, hypokalcifikace skloviny)

Proband (IV - 3), její bratr (IV - 2) zdědili nemoc po otci (III - 4). Všichni členové rodiny s tímto znakem jsou heterozygoti pro gen amelogenesis imperfecta. Riziko manifestace znaku u potomků probanda je 50 %.

II. Rodokmeny s autozomálně recesivním typem dědičnosti se vyznačují:

Tato vlastnost může chybět u generace dětí, ale objevuje se u vnoučat;

Symptom se může objevit u dětí, pokud jej rodiče nemají;

Vlastnost zdědí všechny děti, pokud ji mají oba rodiče;

Tento rys dědí stejně často mužští i ženští potomci.

Proband (IV - 3), jeho sestra (IV - 2), její pradědeček (I - 2) mají galaktosémii. Matka a otec probanda (III - 3 a III - 4) jsou první sestřenice, heterozygotní pro gen galaktosemie a zdědili jej po svých rodičích. Riziko galaktosémie u potomků probanda je:

0 za předpokladu, že manželka probanda nemá gen galaktosémie;

50 %, pokud je manželka probanda heterozygotní pro gen galaktosémie.

Rýže. 2. Rodokmen rodiny s galaktosémií (nedostatek enzymu štěpícího laktózu, hromadění produktů neúplného štěpení laktózy)

III. Rodokmeny s X-vázaným dominantním typem dědičnosti se vyznačují:

Při dostatečném počtu potomků je znak detekován v každé generaci;

Příznak lze pozorovat u mužů i žen, ale ženy jej mají častěji;

Muži mohou tuto vlastnost zdědit pouze po matce;

Ženy tuto vlastnost přenášejí na polovinu svých dcer a polovinu svých synů;

Muži tuto vlastnost přenášejí na všechny své dcery a ne na žádného ze svých synů.

Rýže. 3. Rodokmen rodiny s křivicí rezistentní vůči vitaminu D (narušení homeostázy fosforu a vápníku)

Proband (IV - 5) a jeho sestra (IV - 7) zdědili gen křivice po matce (III - 13). Probandův dědeček (II - 8) a prastrýc (II - 2) mají všechny dcery křivici, všichni synové jsou zdraví. Riziko vzniku křivice u potomků probanda je 0 u synů a 100 % u dcer.

IV. Rodokmeny s X-vázaným recesivním typem dědičnosti se vyznačují:

Tato vlastnost se projevuje převážně u hemizygotních mužů;

U žen se znak objevuje pouze v homozygotním stavu;

U heterozygotních matek má tento rys přibližně polovina synů a polovina dcer jsou přenašečky;

U hemizygotních mužů jsou všechny dcery heterozygotními přenašečkami.

Proband (III - 3) a jeho strýc (II - 7) mají hemofilii. Matka (II - 6) a babička probanda (I - 3) jsou zdravé, ale jsou heterozygotními nositelkami genu pro hemofilii. Riziko rozvoje hemofilie u potomků probanda je:

0 za předpokladu, že budoucí manželka probanda nemá gen pro hemofilii;

50 % pacientů je mezi dívkami a 50 % mezi chlapci s přítomností genu pro hemofilii u budoucí manželky probanda.

Rýže. 4. Rodokmen s hemofilií A

V. Rodokmeny s Y-vázaným typem dědičnosti se vyznačují:

Fenotypové projevy u mužů;

Tato vlastnost se přenáší z otce na syna;

Mezi syny je prevalence tohoto rysu 100% případů.

Rýže. 5. Rodokmen pro holandrický typ dědičnosti hypertrichózy boltce

Proband (V - 4), jeho bratr (V - 5), otec (IV - 6), strýcové (IV - 4 a IV - 7), děd (III - 3), praděda (II - 2), vel. -pradědeček (I - 2) má na chromozomu Y gen pro hypertrichózu. Pravděpodobnost projevu této vlastnosti u potomků probanda je u synů 100%.

Práce 3. Rozbor rodokmenu

V předložených rodokmenech určete:

Typ dědičnosti vlastnosti;

Genotypy členů rodiny;

Míra rizika manifestace znaku u potomků probanda.

Práce 4. Sestavování rodokmenů

1. Proband - muž s onemocněním - dentinogenesis imperfecta (porucha tvorby tvrdých zubních tkání). Manželka probanda tuto anomálii nemá. Mají tři děti: dívku s dentinogenesis imperfecta a dva chlapce bez anomálie dentinu. Matka probanda toto onemocnění nemá a otec má dentinogenesis imperfecta. Z otcovy strany má proband dvě tety bez dentinových anomálií, jednu tetu a strýce s dentinogenesis imperfecta. Teta, která má nedokonalou dentinogenezi

Nez, provdaná za muže bez této anomálie. Mají dceru s dentinogenesis imperfecta. Probandova teta, která nemá anomálie dentinu, je vdaná. Její manžel, dva synové a dvě dcery jsou bez dentinových anomálií. Strýc s dentinogenesis imperfecta je ženatý se ženou bez abnormalit dentinu. Má dva syny bez dentinových anomálií a dceru s dentinogenesis imperfecta. Tuto nemoc měl probandův dědeček z otcovy strany, ale jeho babička ne. Udělejte si rodokmen, určete typ dědičnosti onemocnění a genotyp probanda.

2. Malokluze je součástí mnoha dědičných syndromů, které mají různé typy dědičnosti: autozomálně dominantní, autozomálně recesivní, X-vázané. V rodině je probandem žena se syndromem malokluze. Má dva zdravé bratry a sestru se syndromem malokluze. Matka probanda je zdravá, otec probanda je zdravý a je sestřenicí jeho manželky. Dědeček probanda z otcovy strany a babička z matčiny strany - sestra a bratr - jsou zdraví. Společný dědeček otce a matky probanda má malokluzní syndrom. Běžná babička tuto anomálii nemá. Matka probanda má zdravou sestru, která je vdaná za zdravého muže. Syn a dcera z tohoto manželství, první sestřenice probanda, jsou zdraví. Otec má dva zdravé bratry a dvě sestry. Udělejte si rodokmen a určete typ dědičnosti syndromu v této rodině.

3. Zubní ageneze (vrozená absence jednoho nebo více zubů) může být zděděna u autozomálně dominantních, autozomálně recesivních typů a typů vázaných na X. Níže uvedený rodokmen ukazuje dědičnost jedné z forem ageneze – nepřítomnost druhých premolárů a třetích molárů. Proband - muž s agenezí zubů. Tato anomálie nebyla zaznamenána u bratra a otce probanda. Matka probanda s agenezí zubů má tři sestry: dvě sestry s agenezí zubů a jednu bez anomálie. Všechny sestry matky probanda jsou vdané, jejich manželé nemají zubní anomálie. Jedna z tet z matčiny strany probanda s agenezí zubů má syna s agenezí zubů. Druhá teta s agenezí zubů má syna a dceru s agenezí a dceru bez zubní anomálie. Třetí teta z matčiny strany bez zubních anomálií má dva syny a jednu dceru s normálním počtem zubů.

Dědeček probanda z matčiny strany a dva jeho bratři měli dentální agenezi a další dva bratři tuto anomálii neměli. Otec dědečka probanda z matčiny strany měl také zubní agenezi, jeho žena tuto anomálii neměla. Udělejte si rodokmen a určete typ dědičnosti ageneze tohoto typu, genotyp probanda. 4. Zdraví manželé - sestřenice a sestřenice - mají dítě s cukrovkou. Manželova matka a manželčin otec (sourozenci) jsou zdraví. Manželův bratr a dvě sestry manželky jsou zdravé. Zdravý je i společný strýc páru. Jejich společná babička byla zdravá, ale jejich dědeček trpěl cukrovkou. Všichni příbuzní ze strany manželova otce: dva strýcové, bratranec, dědeček i babička jsou zdraví. Všichni příbuzní ze strany matky mé ženy: teta, sestřenice, dědeček a babička jsou zdraví. Určete způsob dědičnosti diabetu a poznamenejte si členy rodiny, kteří jsou heterozygotní pro gen diabetu.

Práce 5. Principy předběžné identifikace chromozomů. Denverova klasifikace lidských chromozomů

Stávající jednotná klasifikace chromozomů (Denver, 1960) je založena na rozdílech v délce chromozomů a umístění centromery. Na základě rozdílů v délce bylo identifikováno 23 párů chromozomů. Existují skupiny metacentrických, submetacentrických a akrocentrických chromozomů. Poměr chromozomů k jednomu nebo druhému typu se stanoví na základě výpočtu centromerového indexu - poměru délky krátkého raménka k délce celého chromozomu. Ve skupině metacentrických chromozomů jsou krátká a dlouhá ramena přibližně stejná a centromerický index se u submetacentrických chromozomů pohybuje od 0,25 do 0,35, u akrocentrických nepřesahuje 0,2;

Pomocí skládacího modelu karyotypu uspořádejte páry homologních chromozomů v sestupném pořadí podle jejich délky, s přihlédnutím k umístění centromer. Identifikujte 7 skupin chromozomů. Vyhodnoťte diagnostické možnosti takové chromozomální analýzy.

Prostudujte a přepište tabulku.

Práce 6. Lidský karyotyp

Zvažte permanentní cytogenetický preparát lidských somatických buněk (kultivace leukocytů nebo embryonálních fibroblastů). Pomocí objektivního zvětšení 40 najděte metafázovou destičku vhodnou pro analýzu, ve které jsou všechny chromozomy jasně obarveny a vzájemně se nepřekrývají. Převeďte zvětšení na 90 s ponořením, spočítejte počet chromozomů, určete kombinaci pohlavních chromozomů a pohlaví dárce buňky s přihlédnutím k tomu, že v mužském karyotypu je chromozom Y malý akrocentrický a je jich celkem 5 malé akrocentrické chromozomy, zatímco v ženském karyotypu jsou pouze 4 malé autosomální akrocentriky.

Práce 7. Diferenciální barvení lidských metafázových chromozomů

Speciální metody barvení a zpracování chromozomů umožňují jejich přesnou identifikaci a identifikaci strukturních přestaveb.

Na fotografiích preparátů metafázových destiček vystavených různým barvivům, teplotám, solným roztokům,

fluorochromy, studujte vzor zkřížených pruhů podél délky chromozomů. Umístění a tloušťka tmavých a světlých pruhů jsou přísně individuální pro každý chromozom.

Nakreslete diagram segmentace lidského chromozomu X znázorňující umístění pásů při rozdílném barvení (podle nomenklatury ISCN - 1995).

Práce 8. Chromozomální onemocnění

Prostudujte a přepište tabulku.

Konec stolu. 3

Práce 9. Metoda dvojčat v genetickém výzkumu

Studie dvojčat zahrnují stanovení shody párů a koeficientu dědičnosti, který ukazuje relativní roli genetických a environmentálních faktorů ve vývoji vlastnosti.

Konkordance(C) - indikátor identity dvojčete podle určité charakteristiky, vypočítaný podle vzorce:

kde: CMZ - shoda v párech jednovaječných dvojčat; CDZ - konkordance u párů dvojvaječných dvojčat; n je počet párů dvojčat v odpovídající skupině, ve kterých je znak zaznamenán u obou partnerů; N je celkový počet vyšetřených dvojčat stejné skupiny.

Pomocí údajů v tabulce (viz níže) vypočítejte koeficient dědičnosti (H) pomocí Holzingerova vzorce pro charakteristiky uvedené v tabulce:

Při H > 0,7 mají rozhodující roli v projevu znaku dědičné faktory; při H = 0,3-0,7 - projev znaku je ovlivněn jak dědičnými faktory, tak faktory prostředí; v H< 0,3 - основная роль принадлежит факторам внешней среды.

Přepište tabulku a uveďte, který faktor – dědičný nebo environmentální – hraje rozhodující roli v projevu každé z uvedených vlastností.

Práce 10. Studium distribuce některých mendelovských znaků v lidských populacích

Spočítejte počet studentů ve skupině:

1) schopný složit jazyk do zkumavky (autosomálně dominantní rys) a neschopný složit jazyk do zkumavky (autozomálně recesivní rys);

2) mající volný ušní lalůček (autozomálně dominantní znak) a připojený ušní lalůček (autosomálně recesivní znak).

Získaná data zapište do tabulky a s přihlédnutím k některým předpokladům vypočítejte genetické složení populací.

Práce 11. Určování genetické struktury populací Řešení úloh

1. V lidských populacích obývajících Evropu připadá 1 albín na 40 000 lidí. Určete genetickou strukturu populace, pokud je známo, že albinismus je recesivní znak.

2. Křivice závislá na vitaminu D je doprovázena typickými příznaky křivice, stejně jako opožděným prořezáváním zubů, hypoplazií skloviny a časným kazem. Dědičnost je autozomálně recesivní. V jedné oblasti Kanady je frekvence výskytu genu křivice velmi vysoká a dosahuje 4/100. Vypočítejte četnost výskytu homo- a heterozygotů v této oblasti.

3. Taudentismus býčích zubů je anomálie vývoje zubů charakterizovaná velkou dřeňovou komorou. Dědičnost je autozomálně dominantní. V jedné evropské zemi se onemocnění vyskytuje s frekvencí 1 %. Určete možný počet lidí homozygotních pro recesivní gen ve městě s 10 000 obyvateli.

4. Pokud se genotypy matky a plodu neshodují s krevní skupinou (matka - Rh-, plod - Rh+), může se u novorozenců rozvinout těžké hemolytické onemocnění spojené s destrukcí červených krvinek a vedoucí k úmrtí. Vypočítejte frekvenci Rh+ homo- a heterozygotů, pokud je známo, že se Rh- jedinci vyskytují s frekvencí blízkou 16 %, a vypočítejte frekvenci Rh-konfliktních těhotenství v panmixické populaci.

5. Vrozená dislokace kyčle je dědičná dominantně, průměrná penetrance je 25 %, onemocnění se vyskytuje s frekvencí 6 : 10 000 Určete počet homozygotů pro recesivní gen.

Práce 12. Molekulárně genetické metody

Molekulárně genetické metody se používají ke studiu genomu, struktury a funkce genů, sekvence nukleotidů v genu a genových mutací. Pomocí analýzy DNA je možné identifikovat patologické geny, diagnostikovat onemocnění, určit onemocnění prenatálně a identifikovat heterozygotní nosičství.

Počáteční fází veškerého molekulárně genetického výzkumu je získávání DNA. Chromozomální DNA lze izolovat z jakýchkoli jaderných buněk nejčastěji u lidí, k tomu se používají krevní leukocyty. Produkce DNA zahrnuje několik fází: rychlou buněčnou lýzu, odstranění fragmentů buněčných organel, enzymatickou destrukci a extrakci proteinů, vysrážení molekul DNA v ethanolu s následným jejich rozpuštěním v roztoku pufru. Nejvíc důležité metody molekulární genetika, která je základem genomových technologií a DNA diagnostiky, zahrnuje: DNA restrikci, polymerázovou řetězovou reakci (PCR), hybridizaci s DNA sondami, klonování, sekvenování.

Prostudujte si data tabulky.

Podrobnější popis molekulárně genetických metod viz Aplikace.

aplikace

DNA restrikce

Fragment genomové DNA lze získat pro následnou studii restrikcí DNA. DNA izolovaná z orgánových buněk podléhá štěpení restrikčními endonukleázami (restrikčními enzymy). Jde o enzymy bakteriálního původu podílející se na rozpoznávání cizích molekul DNA a jejich destrukci. Každý takový enzym je schopen rozpoznat specifickou sekvenci 4-12 nukleotidů v jakékoli molekule dvouvláknové DNA. Takové sekvence jsou často palindromické, tj. nukleotidové sekvence v nich jsou čteny stejně v obou směrech. Dva řetězce DNA jsou přestřiženy v místě rozpoznávání nebo v jeho blízkosti a v mnoha případech nejsou řetězce přeříznuty přímo proti sobě, ale diagonálně, což vede k „lepkavým“ koncům. Tyto jednořetězcové koncové oblasti jsou schopné tvořit komplementární páry bází s jakýmikoli jinými

jednovláknové koncové oblasti získané použitím stejného enzymu.

Je známo více než 500 různých typů restrikčních enzymů, z nichž každý je schopen štěpit molekulu DNA na určitém místě – restrikčním místě. Délka restrikčních fragmentů závisí na distribuci míst v původní molekule DNA: čím častěji jsou místa lokalizována, tím kratší jsou výsledné fragmenty. Podle četnosti umístění restrikčních míst se rozlišují tři třídy restrikčních enzymů: vysoce štěpící, rozpoznávající krátké specifické sekvence dlouhé 4-5 nukleotidů, rozpoznávající sekvence 6-7 nukleotidových párů; rozpoznávající sekvence 8-12 nukleotidových párů.

Po zpracování úseku DNA více restrikčními enzymy se vytvoří restrikční fragmenty a pomocí speciální analýzy je možné určit umístění těchto fragmentů vůči sobě v molekule DNA, tzn. vytvořit mapu omezení.

Rýže. 1. Restrikční schéma DNA

Polymerázová řetězová reakce

V genetickém výzkumu je v některých případech nutné studovat malý fragment DNA. K tomu musí být dostatečný počet

počet kopií fragmentu, tzn. fragment musí být „znásoben“ nebo amplifikován.

Polymerázová řetězová reakce(PCR) (obr. 2) - metoda pro amplifikaci fragmentů DNA in vitro, umožňující získat obrovské množství kopií díky neustále se opakujícím cyklům syntézy studovaného fragmentu DNA.

Rýže. 2. Schéma polymerázové řetězové reakce (PCR).

K provedení PCR potřebujete: zkoumaný fragment DNA, dva uměle syntetizované primery - oligonukleotidové sekvence DNA až do délky 30 nukleotidů, čtyři typy deoxyribonukleotidů a termostabilní DNA polymerázu, která si zachovává svoji aktivitu při teplotě 94 °C.

PCR se skládá z opakovaných cyklů, z nichž každý má tři fáze. V první fázi se počáteční fragment molekuly DNA zahřeje na teplotu 94 °C. V důsledku toho jsou vodíkové vazby spojující komplementární řetězce zničeny a tvoří se jednořetězcové formy. Ve druhém stupni se reakční směs ochladí na teplotu 37-68 °C v přítomnosti dvou primerů. Jeden primer je komplementární k úseku DNA nalevo od studovaného fragmentu, druhý k úseku druhého vlákna napravo od studovaného fragmentu. Primery jsou orientovány svými 3" konci k sobě. Délka amplifikovaného fragmentu je určena vzdáleností mezi primery. Ve třetí fázi je za účasti DNA polymerázy syntetizována sekvence komplementární k templátové DNA na teplotu 72 °C.

V dalším cyklu se reakční směs s výslednými řetězci DNA znovu zahřeje a syntetizované řetězce DNA se použijí jako templát. Nové primery hybridizují s odpovídajícími oblastmi a jsou syntetizovány nové řetězce.

Při následném studiu amplifikovaných fragmentů DNA elektroforézou v agarózovém nebo akrylamidovém gelu lze detekovat mutace. Elektroforéza umožňuje oddělit fragmenty DNA s různou molekulovou hmotností. Fragmenty, které mají malou velikost a molekulovou hmotnost, se snadněji pohybují póry v gelu a jejich cestovní vzdálenost bude ve srovnání s velkými delší. Pokud dojde k mutaci spojené se změnou délky fragmentu DNA – delecí nebo inzercí, pak elektroferogram odhalí změnu polohy fragmentu oproti normě (obr. 3).

Rýže. 3. Schéma experimentu analýzy fragmentů DNA:

M - marker molekulové hmotnosti fragmentů DNA; 1 - normální vzorek DNA; 2 - studovaný vzorek mutantní DNA

Hybridizace s DNA sondami

Pomocí této metody je možné identifikovat specifické nukleotidové sekvence DNA, určit polohu genu, diagnostikovat genetická onemocnění a mapovat chromozomální přestavby.

DNA sonda je jednovláknová DNA se známou nukleotidovou sekvencí o délce až 30 nukleotidů. Sonda se používá k hledání komplementárních sekvencí ve větší molekule.

Fragmenty studované DNA se získají pomocí restrikčních endonukleáz a separují se podle relativní molekulové hmotnosti v agarózovém gelu elektroforézou. DNA v gelu je denaturována, tzn. převedeny na jednořetězcové formy a přeneseny na hustý nosič (filtr). DNA fixovaná na tomto nosiči je hybridizována s radioaktivně značenou DNA sondou. Sonda se váže na komplementární fragment DNA. Poloha tohoto fragmentu na filtru je určena autografní metodou (osvětlená oblast je identifikována na rentgenovém filmu).

Hybridizace s DNA sondami se také provádí na chromozomálních preparátech (hybridizace in situ). DNA sonda značená fluorochromy se aplikuje na preparáty odlišně barvených (denaturovaných) metafázových chromozomů připravených pro hybridizaci. Po specifické léčbě lékem se odhalí místa chromozomální lokalizace sekvencí DNA komplementárních k DNA sondám ve formě charakteristických světelných oblastí.

Metody hybridizace s DNA sondami a amplifikace (PCR) s následnou analýzou vzorků DNA tvoří základ DNA diagnostiky dědičných lidských onemocnění. Hlavním úkolem DNA diagnostiky je studium genů za účelem identifikace mutací.

Rýže. 4. Schéma hybridizace s DNA sondami

klonování DNA

Metoda klonování umožňuje získat fragmenty DNA jakéhokoli původu v neomezeném množství. Plazmidy a fágy se používají pro klonování v prokaryotických buňkách a kvasinkové plazmidy v eukaryotických buňkách.

Plazmidy jsou malé, kruhové, dvouvláknové molekuly DNA, které často nesou geny životně důležité pro buňku, jako jsou geny rezistence na antibiotika. Přítomnost takových markerových genů umožňuje použití plazmidů v genomových technologiích.

V prvním kroku klonování je plazmidová DNA izolována z buněk a použita jako klonovací vektor. Pomocí restrikční endonukleázy se plazmidová DNA v jednom bodě rozštěpí a vloží se do ní fragment DNA, který je třeba klonovat. Výsledná hybridní (rekombinantní) DNA je zavedena do hostitelské bakteriální buňky. Hostitelské buňky jsou předběžně ošetřeny za účelem krátký čas staly se propustnými pro makromolekuly. Plazmidy pronikají pouze do některých z ošetřených buněk. V další fázi se tyto buňky snadno izolují v selektivním médiu, protože pouze ony mohou růst v přítomnosti antibiotik, protože spolu s plazmidem obdržely odpovídající gen rezistence. Dále jsou buňky obsahující rekombinantní DNA namnoženy (samotné klonování). Když se dělí, plazmidy se také replikují a tvoří velké množství kopie původního fragmentu DNA. Na konci období proliferace se z buněk izolují molekuly hybridní plazmidové DNA a opětovným působením stejné restrikční endonukleázy se vyříznou kopie původních fragmentů DNA. V případě potřeby se vyvolá exprese klonovaného fragmentu DNA (genu) a získá se jím kódovaný protein.

Soubor klonů DNA obsahující alespoň jednu kopii každého z fragmentů DNA, které tvoří genom daného druhu, se nazývá genomová knihovna.

Rýže. 5. Schéma klonování

Otázky pro samouky

1. Cíle a možnosti genealogické metody. Jak se rodokmeny vyznačují různými typy dědičnosti?

2. Co je to karyotyp? Jak se zkoumá lidský karyotyp?

3. Vyjmenujte známé klasifikace chromozomů. Jak lze určit rozdílné barvení chromozomů ve srovnání s rutinním barvením?

4. Co je pohlavní chromatin?

5. Vyjmenujte chromozomální onemocnění způsobená změnami počtu autozomů, pohlavních chromozomů a struktury chromozomů.

6. Co je podstatou metody dvojčete? Jak určit shodu u dvojčat?

7. Uveďte vzorec pro výpočet koeficientu dědičnosti, znázorňující vliv prostředí a genotypu na vývoj znaku.

8. Vyjmenujte možnosti biochemické metody v genetickém výzkumu.

9. Uveďte Hardy-Weinbergův zákon. Co charakterizuje ideální a skutečnou populaci?

10. Vyjmenujte sňatkové systémy v lidských populacích. Jaké jsou možné důsledky příbuzenských manželství?

11. Co je to restrikce DNA? Popište účinek omezení.

12. Co je podstatou polymerázové řetězové reakce?

13. Jaké metody molekulární genetiky jsou základem diagnostiky DNA?

14. Co je rekombinace DNA? Jak se provádí klonování?

15. Cíle lékařského genetického poradenství.

Testovací úlohy

Vyberte jednu správnou odpověď.

1. V RODOKMENU RODINY S BRACYDAKTYLIÍ

JE STEJNÁ PRAVDĚPODOBNOST VÝSKYTU TÉTO ANOMÁLIE U MUŽE I ŽENY. ÚŽIVINA SE NACHÁZÍ V KAŽDÉ GENERACE A DĚDÍ JI ASI POLOVINA DĚTÍ. TYP DĚDITELNOSTI BRACYDAKTYLIE:

1. Autosomálně dominantní

2. Autozomálně recesivní

3. Recesivní X-linked

4. Y-spojené

2. HLAVNĚ SE STUDUJE LIDSKÝ KARYOTYP

BĚHEM MITOTICKÉHO CYKLU:

1. Presyntetické

2. Syntetické

3. Postsyntetické

4. Metafáze mitózy

5. Anafáze mitózy

3. KLASIFIKACE DENVER JE ZALOŽENA NA:

1. Diferenciální barvení chromozomů

2. Určení velikosti chromozomů a polohy centromery

3. Identifikace lokalizace genů a jejich komplexů

4. RELATIVNÍ ROLE GENOTYPU A ŽIVOTNÍHO PROSTŘEDÍ

VZNIK ZNAKU LZE URČIT POMOCÍ METODY:

1. Genealogický

2. Biochemické

3. Dvojče

4. Cytogenetické

5. V LIDSKÉ POPULACI JSOU RH NEGATIVNÍ JEDNOTLIVCI

VYSKYTUJÍ SE S ČETNOSTÍ 16 %.

FREKVENCE RH POZITIVNÍCH HOMOZYGOTŮ V %:

Vyberte několik správných odpovědí.

6. VYUŽITÍ GENEALOGICKÉ METODY KE STUDIU:

1. Normální a patologický karyotyp

2. Typ a povaha dědičnosti znaku

3. Expresivita a penetrance genu

4. Genetická struktura populací

5. Kožní vzory prstů a dlaní

7. V RODOKMENU S DOMINANTNÍM TYPEM DĚDICTVÍ ODKAZUJÍCÍ NA X, MUŽI PŘEDÁVAJÍ ÚŽIVOU:

1. Všem dcerám

2. Všem synům

3. Žádný ze synů

4. Napůl dcery a napůl synové

5. Muži v rodokmenu mají tento rys častěji než ženy

8. METABOLICKÉ ONEMOCNĚNÍ ZPŮSOBENÉ GENOVÝMI MUTACEMI MŮŽE BÝT ZJIŠTĚNO:

1. Bliznecov

2. Biochemické

3. Molekulární genetika

4. Populační statistika

5. Genealogické

9. PŘÍBUZNÉ MANŽELSTVÍ V IZOLOVANÉ populaci

VÉST K:

1. Zvýšená heterozygotnost na mnoha lokusech

2. Ztráta heterozygotnosti

3. Růst homozygotů v lokusech recesivních alel

4. Zvýšená pravděpodobnost dětské úmrtnosti

5. Zvyšování životaschopnosti potomků

Navažte shodu. 10. KARYOTYP:

Mezi metody široce používané při studiu lidské genetiky patří: genealogické, populačně-statistické, dvojčata, dermatoglyfy, cytogenetické, biochemické, metody genetiky somatických buněk.

Genealogický metoda lidské genetiky

Tato metoda je založena na sestavování a analýze rodokmenů. Genealogická metoda se jako metoda pro studium lidské genetiky používá od počátku dvacátého století, kdy se ukázalo, že rozbory rodokmenů mohou nahradit hybridologickou metodu, která není použitelná pro člověka. Při sestavování rodokmenu je výchozím bodem osoba, jejíž rodokmen je studován – proband. Při sestavování rodokmenových tabulek použijte symboly, navržený G. Justem v roce 1931. Pomocí genealogické metody lze určit dědičnost studovaného znaku a také typ jeho dědičnosti (autosomálně dominantní, autozomálně recesivní, X-vázaný, Y-vázaný). Při analýze rodokmenů pro několik charakteristik lze odhalit propojenou povahu jejich dědičnosti, která se používá při sestavování chromozomálních map. Tato metoda umožňuje studovat intenzitu mutačního procesu. Je široce používán v lékařském genetickém poradenství k předpovídání potomků.

Dvojitá metoda lidské genetiky

Tato metoda spočívá ve studiu vzorců dědičnosti vlastností u párů identických a bratrských dvojčat. To bylo navrženo v roce 1875. Galton zpočátku k posouzení role dědičnosti a prostředí ve vývoji lidských duševních vlastností. Tato metoda nám umožňuje identifikovat dědičnou povahu vlastnosti a vyhodnotit účinnost určitých vnějších faktorů na tělo. Podstatou metody je porovnat projev znaku u různých skupin dvojčat s přihlédnutím k podobnostem či rozdílům jejich genotypů. Monozygotní dvojčata, vyvíjející se ze stejného oplodněného vajíčka, jsou geneticky totožná. Proto mezi jednovaječnými dvojčaty existuje vysoké procento souhlasných párů, u kterých se znak vyvine u obou dvojčat. Srovnání jednovaječných dvojčat odchovaných v různé podmínky postembtionary období, umožňuje identifikovat znaky, na jejichž vzniku se významně podílejí faktory prostředí. Podle těchto charakteristik se pozoruje nesoulad – rozdíly. Zachování podobnosti i přes rozdílnost výchovných podmínek ukazuje na dědičné podmínění znaku.

Stanovení relativní role dědičnosti a prostředí při vzniku různých patologických stavů umožňuje lékaři správně posoudit situaci a provádět preventivní opatření v případě dědičné predispozice nebo provádět pomocnou terapii v případě dědičného stavu.

Obtíže metody dvojčat lidské genetiky souvisí s:

1. s relativně nízkým výskytem porodů dvojčat;
2. s identifikací monozygotnosti dvojčat, která má velká důležitost získat spolehlivé závěry.

Přes pracnost metody a možnost chyb při určování jejich monozygotnosti ji vysoká objektivita závěrů řadí mezi hojně používané metody lidské genetiky.

Populační-statistická metoda lidské genetiky

Pomocí populační statistické metody jsou dědičné charakteristiky studovány u velkých skupin populace, v jedné nebo několika generacích. Podstatným bodem při použití této metody je statistické zpracování dat. Pomocí této metody můžete vypočítat frekvenci výskytu různých genových alel v populaci a zjistit v ní rozložení různých dědičných znaků včetně nemocí.

Při statistickém zpracování materiálu získaného zkoumáním populační skupiny na základě znaku, který výzkumníka zajímá, je základem pro objasnění genetické struktury populace Hardy-Weinbergův zákon genetické rovnováhy. Odráží vzorec, podle kterého za určitých podmínek zůstává poměr genových alel a genotypů v genofondu populace nezměněn po řadu generací této populace. Na základě tohoto zákona, s údaji o frekvenci výskytu v populaci recesivního fenotypu, která má homozygotní genotyp, je možné vypočítat frekvenci výskytu uvedené alely v genofondu dané generace.

Metody dermatoglyfy a palmoskopie - jak metody lidské genetiky

V roce 1892 F. Galton jako jednu z metod pro studium lidí navrhl metodu pro studium vzorů kožních hřebenů prstů a dlaní a také flekčních dlaňových rýh. Zjistil, že tyto vzorce jsou individuální vlastností člověka a během života se nemění.

V současné době byla zjištěna dědičná povaha kožních vzorů, i když povaha dědičnosti nebyla zcela objasněna. Tato vlastnost se pravděpodobně dědí polygenním způsobem.

Dermatoglyfické studie jsou důležité při identifikaci dvojčat. Studie lidí s chromozomálními onemocněními odhalila u nich specifické změny nejen ve vzorcích prstů a dlaní, ale také v povaze hlavních ohybových rýh na kůži dlaní. Dermatoglyfické změny u genových chorob byly prozkoumány méně.

V zásadě se tyto metody lidské genetiky používají k určení otcovství.

Metody genetiky somatických buněk

Pomocí těchto metod je studována dědičnost a variabilita somatických buněk, která kompenzuje nemožnost aplikace hybridologické analýzy na člověka. Tyto metody založené na rozmnožování těchto buněk v umělých podmínkách analyzují genetické procesy v jednotlivých buňkách těla a díky užitečnosti genetického materiálu je využívají ke studiu genetických vzorců celého organismu.

V lidském genetickém výzkumu se používají následující techniky:

1. kultivace – umožňuje získat dostatečné množství genetického materiálu pro různé studie;
2. klonování - získání potomků jedné buňky;
3. selekce somatických buněk pomocí umělých médií se používá k výběru buněk s vlastnostmi zajímavými pro výzkumníka;
4. Hybridizace somatických buněk je založena na fúzi společně kultivovaných buněk různých typů.

Hybridní buňky obsahující 2 kompletní genomy obvykle při dělení „ztrácejí“ chromozomy nejlépe jednoho z druhů. Je tak možné získat buňky s požadovanou sadou chromozomů, což umožňuje studovat vazbu genů a jejich lokalizaci na určitých chromozomech.

Díky metodám genetiky somatických buněk je možné studovat mechanismy primárního působení a interakce genů, regulace genové aktivity. Rozvoj těchto metod určil možnost přesné diagnostiky dědičných onemocnění v prenatálním období.

Cytogenetické metoda lidské genetiky

Cytogenetická metoda lidské genetiky je založena na mikroskopickém studiu chromozomů v lidských buňkách. Začal být široce používán od roku 1956. Současná fáze aplikace cytogenetické metody je spojena s vývojem v roce 1969. T. Kasperson pomocí metody diferenciálního barvení chromozomů, která rozšířila možnosti cytogenetické analýzy. Použití cytogenetické metody umožňuje studovat normální morfologii chromozomů i karyotyp jako celek, určit genetické pohlaví organismu a diagnostikovat různá chromozomální onemocnění spojená se změnami počtu chromozomů nebo narušením jejich struktury.

Materiálem pro cytogenetické studie jsou lidské buňky získané z různých tkání. Nezbytným požadavkem pro studium chromozomů je přítomnost dělících se buněk (zejména lymfocytů periferní krve). Jako expresní metoda pro detekci změn počtu pohlavních chromozomů se používá metoda stanovení pohlavního chromatinu v nedělících se buňkách bukální sliznice.

Biochemická metoda lidské genetiky

Pomocí biochemických metod jsou studována dědičná onemocnění způsobená genovými mutacemi a polymorfismem v normálních primárních genových produktech. Poprvé tyto metody lidské genetiky se začal používat na počátku dvacátého století. V poslední době jsou široce používány při hledání nových forem mutantních alel. S jejich pomocí bylo popsáno více než 1000 vrozených metabolických onemocnění. U mnoha z nich byl identifikován defekt v primárním genovém produktu.

Biochemická diagnostika dědičných metabolických poruch se provádí ve 2 fázích. V první fázi se vybírají předpokládané případy onemocnění, ve druhé fázi se objasňuje diagnostika onemocnění pomocí složitějších a přesnějších metod. Použití biochemických studií k diagnostice onemocnění v prenatálním období nebo bezprostředně po narození umožňuje včasnou identifikaci patologie a zahájení specifických lékařských opatření.

Soubor metod pro studium dědičných vlastností organismu (jeho genotypu) se nazývá genetická analýza.V závislosti na úkolu a vlastnostech studovaného objektu se provádí genetická analýza na populační, organizmové, buněčné a molekulární úrovni.

Základem genetické analýzy je hybridologická analýza , na základě rozboru dědičnosti vlastností při křížení. Hybridologická analýza, jejíž základy vyvinul zakladatel moderní genetiky G. Mendel, je založena na následujících principech.

1. Použít jako výchozí jedince (rodiče) forem, které neprodukují štěpení při křížení, tzn. konstantní formy .

2. Analýza dědičnosti jednotlivé dvojice alternativních charakteristik , tedy funkce reprezentované dvěma vzájemně se vylučujícími možnostmi.

3. Kvantitativní účetnictví formuláře uvolněné při postupných křížení a využití matematických metod při zpracování výsledků.

4. Individuální analýza potomků od každého rodiče.

5. Na základě výsledků křížení a schéma křížení.

Hybridologickému rozboru obvykle předchází způsob výběru . S jeho pomocí se provádí výběr nebo tvorba výchozího materiálu, který je předmětem další analýzy (např. G. Mendel, který je v podstatě zakladatelem genetické analýzy, začal svou práci získáváním konstantních - homozygotních - forem hrachu prostřednictvím vlastní -opylování);

V některých případech však metoda přímé hybridologické analýzy není použitelná. Například při studiu dědičnosti znaků u lidí je třeba vzít v úvahu řadu okolností: nemožnost plánování křížení, nízkou plodnost a dlouhé období puberty. Kromě hybridologické analýzy se proto v genetice používá mnoho dalších metod.

Cytogenetická metoda. Skládá se z cytologické analýzy genetických struktur a jevů na základě hybridologické analýzy za účelem srovnání genetických jevů se strukturou a chováním chromozomů a jejich úseků (analýza chromozomálních a genomových mutací, konstrukce cytologických map chromozomů, cytochemické studium genu činnost, atd.). Speciální případy cytogenetické metody - karyologická, karyotypická, genomická analýza .

Populační metoda. Na základě populační metody je studována genetická struktura populací různých organismů: kvantitativně se posuzuje distribuce jedinců různých genotypů v populaci, analyzuje se dynamika genetické struktury populací pod vlivem různých faktorů (tvorba modelových populací).

Molekulárně genetická metoda je biochemická a fyzikálně-chemická studie struktury a funkce genetického materiálu a je zaměřena na objasnění fází cesty „gen → vlastnost“ a mechanismů interakce různých molekul podél této cesty.

Mutační metoda umožňuje (na základě komplexní analýzy mutací) stanovit rysy, vzorce a mechanismy mutageneze, pomáhá při studiu struktury a funkce genů. Mutační metoda nabývá zvláštního významu při práci s nepohlavně se rozmnožujícími organismy a v lidské genetice, kde jsou možnosti hybridologické analýzy extrémně obtížné.

Genealogická metoda(metoda rozboru rodokmenu). Umožňuje sledovat dědičnost vlastností v rodinách. Používá se k určení dědičné nebo nedědičné povahy znaku, dominance nebo recesivity, mapování chromozomů, tj. ke zjištění, zda gen kódující daný znak patří do určité vazebné skupiny, vazby s X- nebo Y-chromozomy, ke studiu mutačního procesu, zejména v případech, kdy je nutné odlišit nově vzniklé mutace od těch, které jsou familiární povahy, tj. vznikly v předchozích generacích. Genealogická metoda tvoří zpravidla základ pro závěry v lékařském genetickém poradenství (pokud nemluvíme o chromozomálních onemocněních).

Dvojitá metoda, která spočívá v analýze a porovnávání variability charakteristik uvnitř různé skupiny dvojčat, umožňuje posoudit relativní roli genotypu a vnějších podmínek ve sledované variabilitě. Tato metoda je zvláště důležitá při práci s organismy s nízkou plodností, které mají pozdní fáze puberty (například skot), stejně jako v lidské genetice.

V genetické analýze se také používá mnoho dalších metod:

ontogenetický,