Mit welcher Methode werden Gen- und Genommutationen untersucht? Arten von Mutationen

Mutation(lat. mutatio – Veränderung) – eine anhaltende (d. h. eine, die an die Nachkommen einer bestimmten Zelle oder eines bestimmten Organismus vererbt werden kann) Transformation des Genotyps, die unter dem Einfluss der äußeren oder inneren Umgebung auftritt. Der Begriff wurde von Hugo de Vries vorgeschlagen

Genomische Mutationen- Dabei handelt es sich um Mutationen, die zur Hinzufügung oder zum Verlust eines, mehrerer oder eines kompletten haploiden Chromosomensatzes führen. Verschiedene Arten genomischer Mutationen werden Heteroploidie und Polyploidie genannt.

Abhängig von der Herkunft der Chromosomensätze unterscheidet man bei Polyploiden zwischen Allopolyploiden, deren Chromosomensätze durch Hybridisierung aus verschiedenen Arten entstanden sind, und Autopolyploiden, bei denen die Anzahl der Chromosomensätze des eigenen Genoms um ein Vielfaches von n zunimmt.

Genommutationen gehen mit Veränderungen der Chromosomenzahl einher. Beispielsweise wird bei Pflanzen häufig das Phänomen der Polyploidie festgestellt – eine mehrfache Veränderung der Chromosomenzahl. In polyploiden Organismen wiederholt sich der haploide Chromosomensatz n in Zellen nicht zweimal wie bei diploiden, sondern viel häufiger (3n, 4n, 5n und bis zu 12n). Polyploidie ist eine Folge einer Störung im Ablauf der Mitose oder Meiose: Bei der Zerstörung der Spindel trennen sich die verdoppelten Chromosomen nicht, sondern verbleiben in der ungeteilten Zelle. Dadurch entstehen Gameten mit der Chromosomenzahl 2n. Wenn ein solcher Gamet mit einem normalen (n) verschmilzt, wird der Nachkomme einen dreifachen Chromosomensatz haben. Tritt eine genomische Mutation nicht in Keimzellen, sondern in Körperzellen auf, entstehen im Körper Klone (Linien) polyploider Zellen. Oft ist die Teilungsrate dieser Zellen schneller als die Teilungsrate normaler diploider Zellen (2n). In diesem Fall bildet eine sich schnell teilende Linie polyploider Zellen einen bösartigen Tumor. Wenn es nicht entfernt oder zerstört wird, werden aufgrund der schnellen Teilung normale Zellen durch polyploide Zellen verdrängt. So entstehen viele Krebsarten. Die Zerstörung der mitotischen Spindel kann durch Strahlung und die Einwirkung einer Reihe von Chemikalien – Mutagenen – verursacht werden

Genommutationen in der Tier- und Pflanzenwelt sind vielfältig, beim Menschen kommen jedoch nur drei Arten von Genommutationen vor: Tetraploidie, Triploidie und Aneuploidie. Darüber hinaus kommen von allen Varianten der Aneuploidie nur Trisomie auf Autosomen, Polysomie auf Geschlechtschromosomen (Tri-, Tetra- und Pentasomie) und unter Monosomien nur Monosomie-X vor.

Genomische Mutationen– Veränderung der Chromosomenzahl. Die Ursachen sind Störungen in der Divergenz der Chromosomen.
Polyploidie– mehrfache Änderungen (mehrmals, zum Beispiel 12 → 24). Bei Tieren kommt es nicht vor, bei Pflanzen führt es zu einer Größenzunahme.
Aneuploidie– Veränderungen auf einem oder zwei Chromosomen. Beispielsweise führt ein zusätzliches 21. Chromosom zum Down-Syndrom (die Gesamtzahl der Chromosomen beträgt 47).

Genomische Mutationen sind durch Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen gekennzeichnet, die mehrfach oder mehrfach auftreten können.

Eine mehrfache Änderung der Chromosomenzahl in einem diploiden Satz wird Heteroploidie oder Aneuploidie genannt. Dies kann mit dem Fehlen eines der Chromosomen einhergehen – Monosomie für ein bestimmtes Chromosomenpaar oder des gesamten homologen Chromosomenpaares – Nullisomie. Das Vorhandensein eines oder mehrerer zusätzlicher Chromosomen wird als Polysemie bezeichnet, die wiederum in Trisomie, wenn ein Chromosom überzählig ist, Tetrasomie, wenn zwei zusätzliche Chromosomen vorhanden sind, usw. unterteilt wird. Der Name wird in diesem Fall durch die Anzahl bestimmt homologe Chromosomen, wenn zum Beispiel zwei vorhanden sind, kommt ein zusätzliches hinzu, dann handelt es sich um Trisomie, wenn zwei zusätzliche vorhanden sind, dann gibt es insgesamt vier solcher homologen Chromosomen und die Störung heißt Tetrasomie usw. Alle diese Veränderungen spiegeln sich im Phänotyp wider, da sie entweder mit einem Mangel bzw. einem Überschuss an Genen einhergehen. Die Ursache der Heteroploidie ist eine Verletzung der Chromosomensegregation während der Meiose. Wenn sich homologe Chromosomen oder Chromatiden nicht trennen, landen zwei Chromosomen in einer der Gameten und keines in der anderen. Dementsprechend entsteht unter Beteiligung solcher Gameten an der Befruchtung eine Zygote mit einer veränderten Chromosomenzahl. Das Phänomen der Heteroploidie wurde erstmals von K. Bridges in Experimenten entdeckt, die die Vererbung geschlechtsspezifischer Merkmale bei Drosophila untersuchten.

Heteroploidie sowohl in Autosomen als auch in Geschlechtschromosomen möglich. Sehr oft geht sie mit schweren Erkrankungen einher und kann sogar zum Tod führen. Insbesondere die Monosomie (das Fehlen eines homologen Chromosoms) bei pflanzlichen Sporophyten ist in der Regel tödlich. Bei Fruchtfliegen führt die Monosomie auf dem vierten Chromosom zu kleineren und weniger fruchtbaren Fliegen. Allerdings führt die Monosomie auf dem zweiten oder dritten Chromosomen derselben Fliege zum Tod, was auf die Ungleichheit der auf diesen Chromosomen befindlichen Gene hinweist. Die Auswirkung der Polysomie auf Pflanzensporen ist unterschiedlich. Daher entwickelt sich der Gametophyt in Mikrosporen nicht, und in Megasporen hat das zusätzliche Chromosom keinen Einfluss auf die Entwicklung des weiblichen Gametophyten.

Eine fehlerhafte Chromosomentrennung ist nicht nur während der Meiose, sondern auch während der Mitose möglich. Eine weitere Teilung solcher Zellen führt zu einer Zunahme ihrer Zahl. Das Ergebnis wird ein vielzelliger Organismus sein, dessen Zellen teilweise eine veränderte Chromosomenzahl und unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Das Vorhandensein von Zellen des gleichen Typs mit unterschiedlichen Eigenschaften im Körper wird als Mosaik bezeichnet. Der relative Anteil der veränderten Zellen hängt davon ab, in welchem ​​Stadium der Fragmentierung die fehlerhafte Chromosomentrennung stattgefunden hat – je früher dies geschah, desto mehr veränderte Zellen gibt es im sich entwickelnden Organismus. Dann werden, wie bei einer Verletzung der Chromosomendivergenz während der Meiose, Gameten gebildet, deren anschließende Beteiligung an der Befruchtung zur Bildung eines Organismus führt, dessen Zellen sich alle verändern.

Als Referenz:

Chromosomenmutationen– Veränderung der Chromosomenstruktur: Verlust eines Abschnitts, Verdoppelung eines Abschnitts, Drehung eines Abschnitts um 180 Grad, Übertragung eines Abschnitts auf ein anderes (nicht homologes) Chromosom usw. Die Gründe sind Verstöße beim Überfahren. Beispiel: Cry-Cat-Syndrom.
Sparen Sie in sozialen Netzwerken:

Genealogische Methode

Diese Methode basiert auf der Zusammenstellung und Analyse von Stammbäumen. Diese Methode wird seit der Antike bis heute häufig in der Pferdezucht, der Auswahl wertvoller Rinder- und Schweinelinien, bei der Gewinnung reinrassiger Hunde sowie bei der Zucht neuer Pelztierrassen eingesetzt. Über viele Jahrhunderte wurden menschliche Genealogien über die herrschenden Familien Europas und Asiens zusammengestellt.

Als Methode zur Untersuchung der Humangenetik hat sich die genealogische Methode etabliert

gelten erst ab Beginn des 20. Jahrhunderts, als klar wurde, dass die Analyse

Stammbäume, in denen die Weitergabe eines bestimmten Merkmals (einer Krankheit) von Generation zu Generation nachvollzogen wird, können die hybridologische Methode ersetzen, die eigentlich auf den Menschen nicht anwendbar ist. Ausgangspunkt bei der Erstellung von Ahnentafeln ist die Person – der Proband,

dessen Stammbaum untersucht wird. Normalerweise ist dies entweder der Patient oder ein Träger

ein spezifisches Merkmal, dessen Vererbung untersucht werden muss. Bei

Verwenden Sie beim Erstellen von Stammbaumtabellen die vorgeschlagenen Konventionen

G. Yustom im Jahr 1931 (Abb. 6.24). Generationen werden mit römischen Ziffern bezeichnet, Individuen einer Generation werden mit arabischen Ziffern bezeichnet. Mit der genealogischen Methode kann die erbliche Natur des untersuchten Merkmals sowie die Art seiner Vererbung (autosomal-dominant, autosomal-rezessiv, X-chromosomal-dominant oder rezessiv, Y-chromosomal) festgestellt werden. Bei der Analyse von Stammbäumen anhand mehrerer Merkmale

Die verknüpfte Natur ihrer Vererbung kann aufgedeckt werden, was bei der Erstellung von Chromosomenkarten verwendet wird. Mit dieser Methode können Sie die Intensität des Mutationsprozesses untersuchen und die Expressivität und Penetranz des Allels beurteilen. Es wird häufig in der medizinisch-genetischen Beratung zur Vorhersage von Nachkommen eingesetzt. Allerdings ist zu beachten, dass die genealogische Analyse bei Familien mit wenigen Kindern deutlich aufwändiger wird.

Zytogenetische Methode

Die zytogenetische Methode basiert auf der mikroskopischen Untersuchung von Chromosomen in menschlichen Zellen. Es begann in der Humangenetikforschung seit 1956 weit verbreitet zu sein, als die schwedischen Wissenschaftler J. Tijo und A. Levan eine neue Methode zur Untersuchung von Chromosomen vorschlugen und feststellten, dass der menschliche Karyotyp 46 und nicht 48 Chromosomen hat

schon früher in Betracht gezogen. Der aktuelle Stand der Anwendung der zytogenetischen Methode ist damit verbunden

1969 von T. Kasperson entwickelt Methode der differenziellen Färbung von Chromosomen, Dies erweiterte die Möglichkeiten der zytogenetischen Analyse und ermöglichte eine genaue Identifizierung von Chromosomen anhand der Art der Verteilung der gefärbten Segmente in ihnen. Die Verwendung der zytogenetischen Methode ermöglicht nicht nur die Untersuchung der normalen Morphologie von Chromosomen und des Karyotyps als Ganzes, um das genetische Geschlecht des Organismus zu bestimmen, aber vor allem um verschiedene Chromosomenerkrankungen zu diagnostizieren, die mit Veränderungen der Chromosomenzahl oder mit einer Verletzung ihrer Struktur verbunden sind. Darüber hinaus ermöglicht diese Methode die Untersuchung von Mutageneseprozessen auf Chromosomenebene und

Karyotyp. Der Einsatz in der medizinisch-genetischen Beratung zur pränatalen Diagnostik chromosomaler Erkrankungen ermöglicht es, durch einen rechtzeitigen Schwangerschaftsabbruch das Entstehen von Nachkommen mit schweren Entwicklungsstörungen zu verhindern.

Das Material für zytogenetische Untersuchungen sind menschliche Zellen, die aus verschiedenen Geweben gewonnen werden – peripheren Blutlymphozyten, Knochenmarkszellen, Fibroblasten, Tumorzellen und embryonalen Geweben usw. Eine unabdingbare Voraussetzung für die Untersuchung von Chromosomen ist das Vorhandensein sich teilender Zellen. Da es schwierig ist, solche Zellen direkt aus dem Körper zu gewinnen, wird häufig leicht zugängliches Material wie periphere Blutlymphozyten verwendet.

Normalerweise teilen sich diese Zellen nicht, aber eine spezielle Behandlung ihrer Kultur mit Phytohämagglutinin führt sie in den Mitosezyklus zurück. Die Ansammlung sich teilender Zellen im Metaphasestadium, wenn die Chromosomen maximal spiralisiert und unter dem Mikroskop deutlich sichtbar sind, wird durch Behandlung der Kultur mit Colchicin oder erreicht

Colcemid, das die Spindel zerstört und die Chromatidtrennung verhindert.

Die Mikroskopie von Abstrichen, die aus einer Kultur solcher Zellen hergestellt wurden, ermöglicht die visuelle Beobachtung von Chromosomen. Das Fotografieren von Metaphasenplatten und die anschließende Verarbeitung von Fotos mit der Erstellung von Karyogrammen, in denen Chromosomen paarweise angeordnet und in Gruppen verteilt sind, ermöglichen

Ermitteln Sie die Gesamtzahl der Chromosomen und erkennen Sie Veränderungen in ihrer Anzahl und Struktur in einzelnen Paaren. Als Expressmethode zum Nachweis von Veränderungen in der Anzahl der Geschlechtschromosomen, Methode zur Bestimmung des Geschlechtschromatins in sich nicht teilenden Zellen der Mundschleimhaut. Sexchromatin oder Barr-Körper wird in den Zellen des weiblichen Körpers auf einem der beiden X-Chromosomen gebildet. Es sieht aus wie ein intensiv gefärbter Klumpen, der sich in der Nähe der Kernmembran befindet. Mit einer Zunahme der Anzahl der X-Chromosomen im Karyotyp eines Organismus werden in seinen Zellen Barr-Körperchen in einer Menge gebildet, die um eins geringer ist als die Anzahl der X-Chromosomen. Bei

Bei einer Abnahme der Anzahl der X-Chromosomen (Monosomie X) fehlt das Barr-Körperchen.

Im männlichen Karyotyp kann das Y-Chromosom durch mehr nachgewiesen werden

intensive Lumineszenz im Vergleich zu anderen Chromosomen während der Behandlung

ihr Chinacrin und das Studium im ultravioletten Licht.

Zur Kurzzeitbeobachtung werden Zellen einfach in einem flüssigen Medium auf einem Glasobjektträger platziert; Ist eine Langzeitbeobachtung von Zellen erforderlich, kommen spezielle Kameras zum Einsatz. Dabei handelt es sich entweder um flache Flaschen mit mit dünnem Glas abgedeckten Löchern oder um zusammenklappbare flache Kammern.

Biochemische Methode

Im Gegensatz zur zytogenetischen Methode können Sie die Struktur der Chromosomen und den normalen Karyotyp untersuchen und diagnostizieren Erbkrankheiten, die mit Veränderungen ihrer Anzahl und Organisationsstörungen einhergehen, Erbkrankheiten, die durch Genmutationen verursacht werden, sowie Polymorphismus in

Normale primäre Genprodukte werden mit biochemischen Methoden untersucht. Diese Methoden wurden erstmals zu Beginn des 20. Jahrhunderts zur Diagnose genetischer Erkrankungen eingesetzt. In den letzten 30 Jahren wurden sie häufig bei der Suche nach neuen Formen mutierter Allele eingesetzt. Mit ihrer Hilfe wurden mehr als 1000 angeborene Stoffwechselerkrankungen beschrieben. Bei vielen von ihnen wurde ein Defekt im primären Genprodukt festgestellt. Die häufigsten dieser Krankheiten sind Krankheiten, die mit defekten Enzymen, Struktur-, Transport- oder anderen Enzymen einhergehen

Proteine. Defekte in strukturellen und zirkulierenden Proteinen werden durch die Untersuchung ihrer Struktur identifiziert. Also in den 60ern. 20. Jahrhundert Die Analyse der 3-Globin-Kette von Hämoglobin, bestehend aus 146 Aminosäureresten, wurde abgeschlossen. Es wurde eine große Vielfalt an Hämoglobinen beim Menschen festgestellt, die mit Veränderungen in der Struktur ihrer Peptidketten verbunden sind, die häufig die Ursache für die Entwicklung von sind Krankheiten. Enzymdefekte werden durch die Bestimmung des Gehalts an Produkten im Blut- und Urinstoffwechsel festgestellt, die sich aus deren Funktion ergeben

Eichhörnchen. Ein Mangel am Endprodukt, begleitet von der Anhäufung von Zwischen- und Endprodukten einer Stoffwechselstörung, weist auf einen Enzymdefekt oder dessen Mangel im Körper hin. Die biochemische Diagnostik erblicher Stoffwechselstörungen erfolgt in zwei Stufen. Im ersten Schritt werden Verdachtsfälle von Krankheiten ausgewählt, im zweiten Schritt wird die Diagnose der Krankheit mit genaueren und komplexeren Methoden geklärt. Der Einsatz biochemischer Studien zur Diagnose von Erkrankungen in der pränatalen Phase oder unmittelbar nach der Geburt ermöglicht es, Pathologien rechtzeitig zu erkennen und gezielte medizinische Maßnahmen einzuleiten, beispielsweise im Fall der Phenylketonurie. Zur Bestimmung des Gehalts an Zwischen-, Neben- und Endstoffwechselprodukten in Blut, Urin oder Fruchtwasser, zusätzlich zu qualitativen

Reaktionen mit spezifischen Reagenzien für bestimmte Substanzen nutzen chromatographische Methoden zur Untersuchung von Aminosäuren und anderen Verbindungen.

Methoden zur Untersuchung von DNA in der Genforschung

Wie oben gezeigt, werden Störungen primärer Genprodukte mit biochemischen Methoden erkannt. Die Lokalisierung der entsprechenden Schädigung im Erbgut selbst kann mit molekulargenetischen Methoden aufgedeckt werden. Methodenentwicklung Reverse Transkription DNA auf mRNA-Molekülen bestimmter Proteine ​​und die anschließende Reproduktion dieser DNAs führten zum Auftreten DNA-Sonden für verschiedene Mutationen menschlicher Nukleotidsequenzen. Der Einsatz solcher DNA-Sonden zur Hybridisierung mit der DNA der Zellen des Patienten ermöglicht es, entsprechende Veränderungen im Erbgut des Patienten, d. h. bestimmte Arten von Genmutationen diagnostizieren (Gendiagnostik). Wichtige Errungenschaften der Molekulargenetik der letzten Jahrzehnte wurden bearbeitet Sequenzierung - Bestimmung der Nukleotidsequenz der DNA. Möglich wurde dies durch die Entdeckung in den 60er Jahren. 20. Jahrhundert Enzyme - Restriktionsenzym, isoliert aus Bakterienzellen, die das DNA-Molekül an genau definierten Stellen in Fragmente schneiden. Unter natürlichen Bedingungen

Restriktionsgase schützen die Zelle vor dem Eindringen fremder DNA in ihren genetischen Apparat und der Fortpflanzung darin. Der Einsatz dieser Enzyme in Experimenten ermöglicht die Gewinnung kurzer DNA-Fragmente, in denen die Nukleotidsequenz relativ einfach bestimmt werden kann. Methoden der Molekulargenetik und Gentechnik ermöglichen nicht nur die Diagnose einer Reihe von Genmutationen und die Bestimmung von Nukleotiden

die Abfolge einzelner menschlicher Gene, sondern auch, um sie zu reproduzieren (klonieren) und große Mengen an Proteinen zu gewinnen – Produkte der entsprechenden Gene. Die Klonierung einzelner DNA-Fragmente erfolgt durch deren Einbau in bakterielle Plasmide, die durch autonome Vermehrung in der Zelle eine große Anzahl von Kopien der entsprechenden menschlichen DNA-Fragmente liefern. Die anschließende Expression der rekombinanten DNA in Bakterien erzeugt das Proteinprodukt des entsprechenden geklonten menschlichen Gens. So ist es mit gentechnischen Methoden möglich geworden, einige primäre Genprodukte (Insulin) aus menschlichen Genen zu gewinnen.

Zwillingsmethode

Bei dieser Methode werden die Vererbungsmuster von Merkmalen bei eineiigen und zweieiigen Zwillingspaaren untersucht. Es wurde 1875 von Galton vorgeschlagen, um zunächst die Rolle der Vererbung und der Umwelt bei der Entwicklung der geistigen Eigenschaften des Menschen zu beurteilen. Derzeit wird diese Methode in der Studie häufig verwendet

Vererbung und Variabilität beim Menschen, um die relative Rolle von Vererbung und Umwelt bei der Bildung verschiedener normaler und pathologischer Merkmale zu bestimmen. Es ermöglicht Ihnen, die erbliche Natur des Merkmals zu identifizieren, die Penetranz des Allels zu bestimmen und die Wirksamkeit der Aktion zu bewerten

der Körper von einigen externen Faktoren (Medikamente, Ausbildung, Bildung).

Der Kern der Methode besteht darin, die Manifestation eines Merkmals in verschiedenen Zwillingsgruppen unter Berücksichtigung der Ähnlichkeiten oder Unterschiede ihrer Genotypen zu vergleichen. Eineiige Zwillinge, Die aus einer befruchteten Eizelle entstehenden Eizellen sind genetisch identisch, da sie zu 100 % über die gleichen Gene verfügen. Daher gibt es unter eineiigen Zwillingen

hoher Prozentsatz übereinstimmende Paare, in dem beide Zwillinge das Merkmal entwickeln. Der Vergleich eineiiger Zwillinge, die unter verschiedenen Bedingungen der postembryonalen Periode aufgewachsen sind, ermöglicht die Identifizierung von Anzeichen

bei deren Entstehung Umweltfaktoren eine wesentliche Rolle spielen. Nach diesen Zeichen gibt es zwischen Zwillingen Unstimmigkeit, diese. Unterschiede. Im Gegenteil, die Erhaltung der Ähnlichkeiten zwischen Zwillingen trotz der Unterschiede in ihren Existenzbedingungen weist auf eine erbliche Konditionierung des Merkmals hin.

Der Vergleich der paarweisen Konkordanz für dieses Merkmal bei genetisch identischen eineiigen und zweieiigen Zwillingen, die im Durchschnitt etwa 50 % gemeinsamer Gene aufweisen, ermöglicht eine objektivere Beurteilung der Rolle des Genotyps bei der Bildung des Merkmals. Eine hohe Konkordanz bei eineiigen Zwillingspaaren und eine deutlich geringere Konkordanz bei zweieiigen Zwillingspaaren weisen auf die Bedeutung erblicher Unterschiede bei diesen Paaren für die Bestimmung des Merkmals hin. Die Ähnlichkeit der Konkordanzrate zwischen Mono- und

zweieiige Zwillinge weisen auf die unbedeutende Rolle genetischer Unterschiede und die entscheidende Rolle der Umwelt bei der Bildung eines Merkmals oder der Entwicklung einer Krankheit hin. Deutlich unterschiedliche, aber eher niedrige Konkordanzraten in beiden Zwillingsgruppen ermöglichen eine Beurteilung der erblichen Veranlagung zur Ausbildung eines Merkmals, das sich unter dem Einfluss von Umweltfaktoren entwickelt.

Zur Identifizierung einer Eineiige von Zwillingen kommen verschiedene Methoden zum Einsatz. 1. Eine polysymptomatische Methode zum Vergleich von Zwillingen anhand vieler morphologischer Merkmale (Pigmentierung der Augen, Haare, Haut, Haarform und Haarmerkmale auf Kopf und Körper, Form der Ohren, Nase, Lippen, Nägel, Körper, Fingermuster). ). 2. Methoden zur immunologischen Identität von Zwillingen auf Basis von Erythrozyten-Antigenen (ABO, MN, Rhesus-Systeme) und Serumproteinen (γ-Globulin). 3. Das zuverlässigste Kriterium für Monozygotie ist

Transplantationstest mittels Kreuzzwillingshauttransplantation. (WIRD NICHT BENUTZT)

Bevölkerungsstatistische Methode

Mit der bevölkerungsstatistischen Methode werden erbliche Merkmale in großen Bevölkerungsgruppen in einer oder mehreren Generationen untersucht. Ein wesentlicher Punkt bei der Anwendung dieser Methode ist die statistische Aufbereitung der gewonnenen Daten. Mit dieser Methode können Sie die Häufigkeit berechnen

das Vorkommen verschiedener Gen-Allele und verschiedener Genotypen für diese Allele in einer Population, um die Verteilung verschiedener erblicher Merkmale darin, einschließlich Krankheiten, herauszufinden. Es ermöglicht Ihnen, den Mutationsprozess, die Rolle der Vererbung und der Umwelt bei der Bildung des phänotypischen Polymorphismus zu untersuchen

einer Person nach normalen Merkmalen sowie beim Auftreten von Krankheiten, insbesondere mit erblicher Veranlagung. Diese Methode dient auch der Klärung der Bedeutung genetischer Faktoren bei der Anthropogenese, insbesondere bei der Rassenbildung. Die Grundlage für die Aufklärung der genetischen Struktur einer Population ist GesetzGenetisches Gleichgewicht zwischen Hardy und Weinberg . Es spiegelt ein Muster wider, gemäß

wobei unter bestimmten Bedingungen das Verhältnis von Gen-Allelen und Genotypen im Genpool einer Population über Generationen dieser Population hinweg unverändert bleibt. Auf der Grundlage dieses Gesetzes liegen Daten über die Häufigkeit vor

Wenn in einer Population ein rezessiver Phänotyp auftritt, der einen homozygoten Genotyp (aa) aufweist, können wir die Häufigkeit des Auftretens des angegebenen Allels (a) im Genpool einer bestimmten Generation berechnen. Der mathematische Ausdruck des Hardy-Weinberg-Gesetzes ist die Formel ( R A . +q a)^2, wo R Und Q- Häufigkeit des Auftretens der Allele A und a des entsprechenden Gens. Durch die Erweiterung dieser Formel ist es möglich, die Häufigkeit des Auftretens zu berechnen

Menschen mit unterschiedlichen Genotypen und vor allem Heterozygoten – Träger versteckter Krankheiten

rezessives Allel: P^2AA + 2pq Aa + q^2aa.

Modellierungsmethode.

Eine Methode zur Untersuchung genetischer Muster mithilfe biologischer und mathematischer Modelle, Organismen oder Populationen.

Biologische Modellierung– basierend auf Vavilovs Gesetz der homologen Vererbungsreihe. Es basiert auf der Tatsache, dass Gattungen und Arten, die genetisch nahe beieinander liegen, ähnliche Reihen erblicher Variabilität aufweisen, und zwar mit einer solchen Genauigkeit, dass bekannte Veränderungen in einer Gattung oder Art anhand des Auftretens in anderen Gattungen und Arten vorhergesagt werden können.

Die Methode basiert auf der Erstellung von Modellen menschlicher Erbanomalien (mutierte Tierlinien) mit dem Ziel, die Ätiologie und Pathogenese von Erbkrankheiten zu untersuchen. Sowie die Entwicklung von Behandlungsmethoden – Beispiele biologischer Modelle – Hämophilie bei Hunden, Lippenspalte bei Nagetieren, Diabetes mellitus bei Hamstern, Alkoholismus bei Ratten. Taubstummheit bei Katzen

Mathematische Modellierung - Erstellung mathematischer Populationsmodelle zum Zweck der Berechnung: der Häufigkeit von Genen und Genotypen bei verschiedenen Wechselwirkungen und Veränderungen in der Umwelt, der Auswirkungen verknüpfter Vererbung bei der Analyse vieler verknüpfter Gene, der Rolle von Vererbung und Umwelt bei der Entwicklung eines Merkmals , das Risiko, ein krankes Kind zu bekommen

Die Menschheit steht vor einer Vielzahl von Fragen, von denen viele noch immer unbeantwortet bleiben. Und diejenigen, die einem Menschen am nächsten stehen, hängen mit seiner Physiologie zusammen. Eine anhaltende Veränderung der erblichen Eigenschaften eines Organismus unter dem Einfluss der äußeren und inneren Umgebung ist eine Mutation. Dieser Faktor ist auch ein wichtiger Teil der natürlichen Selektion, da er eine Quelle natürlicher Variabilität darstellt.

Sehr oft greifen Züchter auf mutierende Organismen zurück. Die Wissenschaft unterteilt Mutationen in verschiedene Arten: genomische, chromosomale und genetische.

Die genetische Veranlagung kommt am häufigsten vor und ist auch diejenige, der wir am häufigsten begegnen. Es besteht darin, die Primärstruktur und damit die aus der mRNA abgelesenen Aminosäuren zu verändern. Letztere sind komplementär zu einer der DNA-Ketten angeordnet (Proteinbiosynthese: Transkription und Translation).

Der Name der Mutation hatte zunächst keine abrupten Änderungen. Moderne Vorstellungen zu diesem Phänomen entwickelten sich jedoch erst im 20. Jahrhundert. Der Begriff „Mutation“ selbst wurde 1901 von Hugo De Vries eingeführt, einem niederländischen Botaniker und Genetiker, einem Wissenschaftler, dessen Wissen und Beobachtungen Mendels Gesetze enthüllten. Er war es, der das moderne Konzept der Mutation formulierte und auch die Mutationstheorie entwickelte, aber etwa zur gleichen Zeit wurde sie 1899 von unserem Landsmann Sergei Korzhinsky formuliert.

Das Problem der Mutationen in der modernen Genetik

Aber moderne Wissenschaftler haben zu jedem Punkt der Theorie Klarstellungen vorgenommen.
Wie sich herausstellt, gibt es besondere Veränderungen, die sich im Laufe der Generationen häufen. Es wurde auch bekannt, dass es Gesichtsmutationen gibt, die in einer leichten Verzerrung des Originalprodukts bestehen. Die Regelung über das Wiederauftreten neuer biologischer Merkmale gilt ausschließlich für Genmutationen.

Es ist wichtig zu verstehen, dass die Bestimmung, wie schädlich oder nützlich es ist, weitgehend von der genotypischen Umgebung abhängt. Viele Umweltfaktoren können die Ordnung der Gene, den streng festgelegten Prozess ihrer Selbstreproduktion, stören.

Im Prozess der natürlichen Selektion erwarb der Mensch nicht nur nützliche Eigenschaften, sondern auch nicht die günstigsten im Zusammenhang mit Krankheiten. Und die menschliche Spezies bezahlt für das, was sie von der Natur erhält, durch die Anhäufung pathologischer Symptome.

Ursachen von Genmutationen

Mutagene Faktoren. Die meisten Mutationen wirken sich nachteilig auf den Körper aus und zerstören Merkmale, die durch natürliche Selektion reguliert werden. Jeder Organismus ist für Mutationen prädisponiert, doch unter dem Einfluss mutagener Faktoren nimmt ihre Zahl stark zu. Zu diesen Faktoren gehören: ionisierende, ultraviolette Strahlung, erhöhte Temperatur, viele chemische Verbindungen sowie Viren.

Antimutagene Faktoren, also Faktoren, die den Erbapparat schützen, können sicher die Degeneration des genetischen Codes, die Entfernung unnötiger Abschnitte, die keine genetische Information tragen (Introns), sowie des Doppelstrangs des DNA-Moleküls umfassen.

Klassifizierung von Mutationen

1. Vervielfältigung. In diesem Fall erfolgt das Kopieren von einem Nukleotid in der Kette zu einem Fragment der DNA-Kette und den Genen selbst.
2. Streichung. Dabei geht ein Teil des genetischen Materials verloren.
3. Umkehrung. Bei dieser Änderung dreht sich ein bestimmter Bereich um 180 Grad.
4. Einfügen. Es wird die Insertion eines einzelnen Nukleotids in Teile der DNA und eines Gens beobachtet.

In der modernen Welt sind wir zunehmend mit Veränderungen verschiedener Zeichen sowohl bei Tieren als auch bei Menschen konfrontiert. Mutationen erregen oft erfahrene Wissenschaftler.

Beispiele für Genmutationen beim Menschen

1. Progerie. Progerie gilt als einer der seltensten genetischen Defekte. Diese Mutation äußert sich in einer vorzeitigen Alterung des Körpers. Die meisten Patienten sterben, bevor sie das 13. Lebensjahr erreichen, und einigen gelingt es, bis zum 20. Lebensjahr Leben zu retten. Diese Krankheit führt zu Schlaganfällen und Herzerkrankungen, weshalb die Todesursache in den meisten Fällen ein Herzinfarkt oder Schlaganfall ist.
2. Yuner-Tan-Syndrom (YUT). Die Besonderheit dieses Syndroms besteht darin, dass sich die Betroffenen auf allen Vieren bewegen. Typischerweise verwenden SUT-Menschen die einfachste und primitivste Sprache und leiden an angeborenem Hirnversagen.
3. Hypertrichose. Es wird auch „Werwolf-Syndrom“ oder „Abrams-Syndrom“ genannt. Dieses Phänomen wurde seit dem Mittelalter verfolgt und dokumentiert. Menschen, die anfällig für Hypertrichose sind, zeichnen sich durch eine über der Norm liegende Menge aus, insbesondere im Gesicht, an den Ohren und an den Schultern.
4. Schwerer kombinierter Immundefekt. Diejenigen, die anfällig für diese Krankheit sind, verfügen bereits bei der Geburt nicht über das wirksame Immunsystem, über das der Durchschnittsmensch verfügt. David Vetter, der die Krankheit 1976 bekannt machte, starb im Alter von dreizehn Jahren nach einem erfolglosen Versuch einer Operation zur Stärkung des Immunsystems.
5. Marfan-Syndrom. Die Krankheit tritt recht häufig auf und geht mit einer unverhältnismäßigen Entwicklung der Gliedmaßen und einer übermäßigen Beweglichkeit der Gelenke einher. Viel seltener kommt es zu einer Abweichung, die sich durch eine Verschmelzung der Rippen äußert und entweder zu einer Vorwölbung oder einem Absinken der Brust führt. Ein häufiges Problem bei Personen, die zum Po-Syndrom neigen, ist die Krümmung der Wirbelsäule.

Genomische Mutationen gekennzeichnet durch Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen. Beim Menschen sind Polyploidie (einschließlich Tetraploidie und Triploidie) und Aneuploidie bekannt.

Polyploidie- eine Zunahme der Anzahl der Chromosomensätze, ein Vielfaches des haploiden (Зn, 4n, 5n usw.). Gründe: Doppelbefruchtung und Fehlen der ersten meiotischen Teilung. Beim Menschen führen Polyploidie sowie die meisten Aneuploidien zur Bildung tödlicher Zellen.

Aneuploidie- Veränderung (Abnahme – Monosomie, Zunahme – Trisomie) der Anzahl der Chromosomen im diploiden Satz, d.h. kein Vielfaches von haploid (2n+1, 2n-1 usw.). Entstehungsmechanismen: Chromosomen-Nichtdisjunktion (Chromosomen in der Anaphase bewegen sich zu einem Pol, während für jeden Gameten mit einem zusätzlichen Chromosom ein anderer vorhanden ist – ohne ein Chromosom) und „Anaphase-Verzögerung“ (in der Anaphase bleibt eines der sich bewegenden Chromosomen hinter allen anderen zurück ).

Trisomie- das Vorhandensein von drei homologen Chromosomen im Karyotyp (z. B. am 21. Paar, was zur Entwicklung des Down-Syndroms führt; am 18. Paar - Edwards-Syndrom; am 13. Paar - Patau-Syndrom).

Monosomie- das Vorhandensein von nur einem von zwei homologen Chromosomen. Bei einer Monosomie eines der Autosomen ist eine normale Entwicklung des Embryos unmöglich. Die einzige mit dem Leben beim Menschen kompatible Monosomie – auf Chromosom X – führt zur Entwicklung des Shereshevsky-Turner-Syndroms (45,X0).

Chromosomenerkrankungen (Syndrome) ist eine Gruppe angeborener pathologischer Zustände, die sich in Entwicklungsanomalien äußern und durch Störungen in der Anzahl oder Struktur somatischer Chromosomen (autosomale Syndrome) oder Geschlechtschromosomen (gonosomale Syndrome) verursacht werden. Ihre Gesamthäufigkeit in der Bevölkerung beträgt etwa 1 %. In den meisten Fällen handelt es sich um sporadische Fälle, die auf verschiedene chromosomale und genomische Mutationen zurückzuführen sind.

Shereshevsky-Turner-Syndrom

Shereshevsky-Turner-Syndrom- eine Chromosomenerkrankung, die mit charakteristischen Anomalien der körperlichen Entwicklung, Kleinwuchs und sexuellem Infantilismus einhergeht. Gekennzeichnet durch eine besondere körperliche Entwicklung und eine verzögerte sexuelle Entwicklung. Die Inzidenz der Erkrankung bei neugeborenen Mädchen beträgt 1:3000.

Ätiologie und Pathogenese

Diese Krankheit ist eine Folge verschiedener Anomalien im Chromosomensatz, die meist auf die Nichtdisjunktion der Geschlechtschromosomen bei Mutter oder Vater, Störungen in der mitotischen Teilung der befruchteten Zygote und das Fehlen des kurzen Arms eines der beiden X zurückzuführen sind Chromosomen. Stellt Monosomie auf dem X-Chromosom (XO) dar.

Ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem Auftreten des Turner-Syndroms und dem Alter sowie etwaigen Erkrankungen der Eltern konnte nicht festgestellt werden. Schwangerschaften werden jedoch in der Regel durch eine Toxikose, die Gefahr einer Fehlgeburt, erschwert und die Geburt erfolgt oft vorzeitig und pathologisch. Eine gestörte Bildung der Gonaden beim Turner-Syndrom wird durch das Fehlen oder strukturelle Defekte eines Geschlechtschromosoms (X-Chromosom) verursacht.

Klinik für Shereshevsky-Turner-Syndrom

Das klinische Bild der Erkrankung ist sehr vielfältig. Das häufigste Symptom ist Kleinwuchs. Schon im Kindesalter bleiben diese Patienten in der körperlichen Entwicklung hinter ihren Altersgenossen zurück und zum Zeitpunkt der Pubertät beträgt ihre Körpergröße 130 - 145 cm. In vielen Ländern, insbesondere in, gibt es Hinweise auf eine hohe Inzidenz des Shereshevsky-Turner-Syndroms bei kleinen Mädchen Japan. Das zweite charakteristische Merkmal ist der sexuelle Infantilismus, der sich besonders häufig in der Pubertät in Form von Amenorrhoe, Unterentwicklung der Geschlechtsorgane und sekundären Geschlechtsmerkmalen manifestiert. Anstelle der Eierstöcke werden Stränge identifiziert.

Eine der Haupterscheinungen- vorzeitige Alterung, deren Anzeichen bereits im Alter von 15 bis 17 Jahren auftreten. Die entscheidende Rolle bei den allgemeinen Mechanismen des Alterns kommt nach modernen Vorstellungen der Alterung des Bindegewebes zu. Zahlreiche klinische und radiologische Daten weisen auf verschiedene Erkrankungen des Bindegewebes, insbesondere des Skelettsystems, bei menschlichen Chromosomenerkrankungen hin.

Die Struktur des Körpers ist unverhältnismäßig – die Länge der oberen Körperhälfte ist viel länger als die der unteren Hälfte. Die Ohren sind deformiert und tief positioniert. Der harte Gaumen ist manchmal hoch und schmal („gotisch“) und es wird ein unregelmäßiges Zahnwachstum festgestellt. Der Hals ist breit und kurz und es ist ein geringer Haarwuchs zu beobachten. Breite Hautfalten am Hals, die von den Mastoidfortsätzen bis zu den Schultern verlaufen, verleihen dem Hals das typische Aussehen eines Pterigium coli (Pterigium). Anomalien in der Entwicklung der Hände äußern sich in einer Verkürzung des vierten Fingers (aufgrund kurzer Mittelhandknochen) und einer Krümmung des fünften Fingers. Auch die Zehen III, IV, V sind verkürzt und deformiert. Oftmals ist der Abstand zwischen der ersten und zweiten Zehe vergrößert. Es wird eine anhaltende Schwellung der Extremitäten festgestellt. Beim Shereshevsky-Turner-Syndrom kommt es zu einer Reihe von Veränderungen der inneren Organe – angeborene Herzfehler und große Gefäße (Koarktation der Aorta, offenes interventrikuläres Septum, Aortenstenose, Lungenstenose), Nierenanomalien (Hufeisenniere, Doppelbecken oder Harnleiter). ). Es liegen keine pathologischen Veränderungen des neurologischen Status vor. Die Intelligenz wird äußerst selten reduziert. Die geistige Beeinträchtigung ist gering. Kinder lernen erfolgreich in der Förderschule. Kindliches Verhalten wird auf einzigartige Weise mit harter Arbeit, Ausdauer und Gründlichkeit bei der Arbeit kombiniert.

Down-Syndrom

Das Down-Syndrom (DS) – Trisomie-21-Syndrom – ist die häufigste Form der Chromosomenpathologie beim Menschen (1:750). Zytogenetisch wird das Down-Syndrom durch einfache Trisomie (94 % der Fälle), Translokationsform (4 %) oder Mosaik (2 % der Fälle) repräsentiert. Bei Jungen und Mädchen tritt die Pathologie gleich häufig auf.

Es ist zuverlässig erwiesen, dass Kinder mit Down-Syndrom häufiger von älteren Eltern geboren werden. Wenn die Mutter 35-46 Jahre alt ist, steigt die Wahrscheinlichkeit, ein krankes Kind zu bekommen, auf 4,1 %. Die Wahrscheinlichkeit eines zweiten Krankheitsfalls in einer Familie mit Trisomie 21 liegt bei 1-2 % (das Risiko steigt mit dem Alter der Mutter).

Für die Genforschung ist der Mensch ein unbequemes Objekt, da beim Menschen: eine experimentelle Kreuzung unmöglich ist; eine große Anzahl von Chromosomen; die Pubertät kommt spät; geringe Anzahl von Nachkommen in jeder Familie; Es ist unmöglich, die Lebensbedingungen für den Nachwuchs anzugleichen.

In der Humangenetik kommen eine Reihe von Forschungsmethoden zum Einsatz.

Genealogische Methode

Der Einsatz dieser Methode ist möglich, wenn direkte Verwandte bekannt sind – die Vorfahren des Besitzers des Erbmerkmals ( Proband) mütterlicherseits und väterlicherseits in mehreren Generationen bzw. die Nachkommen des Probanden ebenfalls in mehreren Generationen. Bei der Erstellung von Stammbäumen in der Genetik wird ein bestimmtes Notationssystem verwendet. Nach der Zusammenstellung des Stammbaums wird dieser analysiert, um die Art der Vererbung des untersuchten Merkmals festzustellen.

Bei der Erstellung von Stammbäumen angewendete Konventionen:
1 - Mann; 2 - Frau; 3 – Geschlecht ist unbekannt; 4 – Besitzer des untersuchten Merkmals; 5 - heterozygoter Träger des untersuchten rezessiven Gens; 6 - Heirat; 7 - Heirat eines Mannes mit zwei Frauen; 8 - blutsverwandte Ehe; 9 - Eltern, Kinder und ihre Geburtsreihenfolge; 10 - zweieiige Zwillinge; 11 - eineiige Zwillinge.

Dank der genealogischen Methode konnten die Vererbungsarten vieler Merkmale beim Menschen bestimmt werden. So erbt der autosomal-dominante Typ Polydaktylie (erhöhte Anzahl von Fingern), die Fähigkeit, die Zunge zu einer Röhre zusammenzurollen, Brachydaktylie (kurze Finger aufgrund des Fehlens von zwei Fingergliedern), Sommersprossen, frühe Kahlheit, verwachsene Finger, Spaltbildung Lippe, Gaumenspalte, Katarakt am Auge, Knochenbrüchigkeit und viele andere. Albinismus, rote Haare, Anfälligkeit für Polio, Diabetes mellitus, angeborene Taubheit und andere Merkmale werden autosomal-rezessiv vererbt.

Das dominierende Merkmal ist die Fähigkeit, die Zunge in eine Röhre zu rollen (1), und ihr rezessives Allel ist das Fehlen dieser Fähigkeit (2).
3 - Stammbaum für Polydaktylie (autosomal-dominante Vererbung).

Eine Reihe von Merkmalen werden geschlechtsgebunden vererbt: X-chromosomale Vererbung – Hämophilie, Farbenblindheit; Y-chromosomal - Hypertrichose des Randes der Ohrmuschel, Schwimmhäute an den Zehen. Es gibt eine Reihe von Genen, die in homologen Regionen der X- und Y-Chromosomen lokalisiert sind, beispielsweise für allgemeine Farbenblindheit.

Der Einsatz der genealogischen Methode hat gezeigt, dass bei einer verwandten Ehe im Vergleich zu einer nicht verwandten Ehe die Wahrscheinlichkeit von Missbildungen, Totgeburten und früher Sterblichkeit bei den Nachkommen deutlich steigt. Bei blutsverwandten Ehen werden rezessive Gene häufig homozygot, was zur Entwicklung bestimmter Anomalien führt. Ein Beispiel hierfür ist die Vererbung der Hämophilie in den Königshäusern Europas.

- Hämophilie; - weibliche Trägerin.

Zwillingsmethode

1 - eineiige Zwillinge; 2 - zweieiige Zwillinge.

Zwillinge sind gleichzeitig geborene Kinder. Sie sind eineiig(identisch) und zweieiig(brüderlich).

Eineiige Zwillinge entwickeln sich aus einer Zygote (1), die im Spaltungsstadium in zwei (oder mehr) Teile geteilt wird. Daher sind solche Zwillinge genetisch identisch und immer vom gleichen Geschlecht. Eineiige Zwillinge zeichnen sich durch einen hohen Grad an Ähnlichkeit aus ( Konkordanz) aus vielen Gründen.

Zweieiige Zwillinge entwickeln sich aus zwei oder mehr Eizellen, die gleichzeitig ovuliert und von verschiedenen Spermien befruchtet wurden (2). Daher haben sie unterschiedliche Genotypen und können das gleiche oder verschiedene Geschlechter haben. Im Gegensatz zu eineiigen Zwillingen zeichnen sich zweieiige Zwillinge durch Diskordanz – Unähnlichkeit in vielerlei Hinsicht – aus. Daten zur Zwillingskonkordanz für einige Merkmale sind in der Tabelle aufgeführt.

Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist der Konkordanzgrad eineiiger Zwillinge für alle oben genannten Merkmale deutlich höher als der zweieiiger Zwillinge, jedoch nicht absolut. In der Regel entsteht eine Diskordanz bei eineiigen Zwillingen als Folge von Störungen in der intrauterinen Entwicklung eines von ihnen oder unter dem Einfluss der äußeren Umgebung, wenn diese unterschiedlich war.

Dank der Zwillingsmethode wurde die erbliche Veranlagung einer Person für eine Reihe von Krankheiten bestimmt: Schizophrenie, Epilepsie, Diabetes mellitus und andere.

Beobachtungen eineiiger Zwillinge liefern Material zur Aufklärung der Rolle von Vererbung und Umwelt bei der Entwicklung von Merkmalen. Darüber hinaus bezieht sich die äußere Umgebung nicht nur auf physische Umweltfaktoren, sondern auch auf soziale Bedingungen.

Zytogenetische Methode

Basierend auf der Untersuchung menschlicher Chromosomen unter normalen und pathologischen Bedingungen. Normalerweise umfasst ein menschlicher Karyotyp 46 Chromosomen – 22 Autosomenpaare und zwei Geschlechtschromosomen. Der Einsatz dieser Methode ermöglichte die Identifizierung einer Gruppe von Krankheiten, die entweder mit Veränderungen in der Anzahl der Chromosomen oder mit Veränderungen in ihrer Struktur einhergehen. Solche Krankheiten werden genannt chromosomal.

Das Material für die karyotypische Analyse sind meist Blutlymphozyten. Bei Erwachsenen wird Blut aus einer Vene entnommen, bei Neugeborenen aus einem Finger, einem Ohrläppchen oder einer Ferse. Lymphozyten werden in einem speziellen Nährmedium kultiviert, das insbesondere Zusatzstoffe enthält, die die Lymphozyten durch Mitose zu einer intensiven Teilung „zwingen“. Nach einiger Zeit wird der Zellkultur Colchicin zugesetzt. Colchicin stoppt die Mitose auf der Ebene der Metaphase. In der Metaphase sind die Chromosomen am stärksten verdichtet. Anschließend werden die Zellen auf Objektträger übertragen, getrocknet und mit verschiedenen Farbstoffen gefärbt. Die Färbung kann a) routinemäßig erfolgen (Chromosomen werden gleichmäßig gefärbt), b) differenziell (Chromosomen erhalten Kreuzstreifen, wobei jedes Chromosom ein individuelles Muster aufweist). Durch routinemäßige Färbung können genomische Mutationen identifiziert, die Gruppenzugehörigkeit eines Chromosoms bestimmt und festgestellt werden, in welcher Gruppe sich die Anzahl der Chromosomen geändert hat. Mit der Differenzialfärbung können Sie chromosomale Mutationen identifizieren, das Chromosom anhand der Anzahl bestimmen und die Art der chromosomalen Mutation herausfinden.

In Fällen, in denen eine karyotypische Analyse des Fötus erforderlich ist, werden Zellen aus dem Fruchtwasser – einer Mischung aus fibroblastenähnlichen Zellen und Epithelzellen – zur Kultivierung entnommen.

Zu den Chromosomenerkrankungen zählen: Klinefelter-Syndrom, Turner-Schereshevsky-Syndrom, Down-Syndrom, Patau-Syndrom, Edwards-Syndrom und andere.

Patienten mit Klinefelter-Syndrom (47, XXY) sind immer Männer. Sie zeichnen sich durch eine Unterentwicklung der Keimdrüsen, eine Degeneration der Samenkanälchen, häufig eine geistige Behinderung und ein hohes Wachstum (aufgrund unverhältnismäßig langer Beine) aus.

Bei Frauen wird das Turner-Schereshevsky-Syndrom (45, X0) beobachtet. Sie äußert sich in einer verzögerten Pubertät, einer Unterentwicklung der Keimdrüsen, Amenorrhoe (Ausbleiben der Menstruation) und Unfruchtbarkeit. Frauen mit Turner-Shereshevsky-Syndrom sind klein, ihr Körper ist unverhältnismäßig – der Oberkörper ist stärker entwickelt, die Schultern sind breit, das Becken ist schmal – die unteren Gliedmaßen sind verkürzt, der Hals ist kurz mit Falten, der „Mongoloid“. ” Form der Augen und eine Reihe anderer Zeichen.

Das Down-Syndrom ist eine der häufigsten Chromosomenerkrankungen. Sie entsteht als Folge einer Trisomie auf Chromosom 21 (47; 21, 21, 21). Die Krankheit ist leicht zu diagnostizieren, da sie eine Reihe charakteristischer Anzeichen aufweist: verkürzte Gliedmaßen, ein kleiner Schädel, ein flacher, breiter Nasenrücken, schmale Lidspalten mit schrägem Einschnitt, das Vorhandensein einer Falte im oberen Augenlid, geistige Behinderung. Auch Störungen im Aufbau innerer Organe werden häufig beobachtet.

Chromosomenerkrankungen entstehen auch durch Veränderungen der Chromosomen selbst. Ja, Löschung R-Arm des Autosoms Nr. 5 führt zur Entwicklung des „Katzenschrei“-Syndroms. Bei Kindern mit diesem Syndrom ist die Struktur des Kehlkopfes gestört und in der frühen Kindheit haben sie eine eigenartige „miauende“ Stimmfarbe. Darüber hinaus kommt es zu einer Verzögerung der psychomotorischen Entwicklung und Demenz.

Am häufigsten sind Chromosomenerkrankungen die Folge von Mutationen, die in den Keimzellen eines Elternteils aufgetreten sind.

Biochemische Methode

Ermöglicht die Erkennung von Stoffwechselstörungen, die durch Veränderungen in Genen und infolgedessen durch Veränderungen in der Aktivität verschiedener Enzyme verursacht werden. Erbliche Stoffwechselerkrankungen werden in Erkrankungen des Kohlenhydratstoffwechsels (Diabetes mellitus), des Stoffwechsels von Aminosäuren, Lipiden, Mineralien usw. unterteilt.

Phenylketonurie ist eine Erkrankung des Aminosäurestoffwechsels. Die Umwandlung der essentiellen Aminosäure Phenylalanin in Tyrosin wird blockiert, während Phenylalanin in Phenylbrenztraubensäure umgewandelt wird, die mit dem Urin ausgeschieden wird. Die Krankheit führt bei Kindern zu einer raschen Entwicklung einer Demenz. Eine frühzeitige Diagnose und Ernährung können die Entwicklung der Krankheit stoppen.

Bevölkerungsstatistische Methode

Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Untersuchung der Verteilung erblicher Merkmale (Erbkrankheiten) in Populationen. Ein wesentlicher Punkt bei der Anwendung dieser Methode ist die statistische Aufbereitung der gewonnenen Daten. Unter Bevölkerung Unter einer Ansammlung von Individuen derselben Art versteht man eine Ansammlung von Individuen derselben Art, die lange Zeit in einem bestimmten Gebiet leben, sich frei miteinander kreuzen, einen gemeinsamen Ursprung und eine bestimmte genetische Struktur haben und bis zu einem gewissen Grad von anderen solchen Ansammlungen von Individuen isoliert sind einer bestimmten Art. Eine Population ist nicht nur eine Existenzform einer Art, sondern auch eine Einheit der Evolution, da die mikroevolutionären Prozesse, die in der Entstehung einer Art gipfeln, auf genetischen Transformationen in Populationen basieren.

Ein spezieller Zweig der Genetik befasst sich mit der Untersuchung der genetischen Struktur von Populationen – Populationsgenetik. Beim Menschen werden drei Arten von Populationen unterschieden: 1) panmiktische, 2) Demes, 3) Isolate, die sich in Anzahl, Häufigkeit von gruppeninternen Ehen, Anteil der Einwanderer und Bevölkerungswachstum voneinander unterscheiden. Die Bevölkerung einer Großstadt entspricht einer panmiktischen Bevölkerung. Zu den genetischen Merkmalen jeder Population gehören die folgenden Indikatoren: 1) gen Pool(die Gesamtheit der Genotypen aller Individuen in einer Population), 2) Genhäufigkeiten, 3) Genotyphäufigkeiten, 4) Phänotyphäufigkeiten, Ehesystem, 5) Faktoren, die die Genhäufigkeiten verändern.

Um die Häufigkeit des Vorkommens bestimmter Gene und Genotypen zu bestimmen, wird es verwendet Hardy-Weinberg-Gesetz.

Hardy-Weinberg-Gesetz

In einer idealen Population wird von Generation zu Generation ein streng definiertes Verhältnis der Häufigkeiten dominanter und rezessiver Gene eingehalten (1) sowie das Verhältnis der Häufigkeiten genotypischer Individuenklassen (2).

Wo P— Häufigkeit des Auftretens des dominanten Gens A; Q— Häufigkeit des Auftretens des rezessiven Gens a; R 2 – Häufigkeit des Auftretens von Homozygoten für die dominante AA; 2 pq— Häufigkeit des Auftretens von Heterozygoten Aa; Q 2 – Häufigkeit des Auftretens von Homozygoten für die rezessive AA.

Die ideale Population ist eine ausreichend große, panmiktische (Panmixie – freie Kreuzung) Population, in der es keinen Mutationsprozess, keine natürliche Selektion und andere Faktoren gibt, die das Gleichgewicht der Gene stören. Es ist klar, dass es in der Natur keine idealen Populationen gibt; in realen Populationen wird das Hardy-Weinberg-Gesetz mit Änderungen verwendet.

Zur Schätzung der Anzahl der Träger rezessiver Gene für Erbkrankheiten wird insbesondere das Hardy-Weinberg-Gesetz herangezogen. Es ist beispielsweise bekannt, dass Phenylketonurie in dieser Population mit einer Häufigkeit von 1:10.000 auftritt. Phenylketonurie wird autosomal-rezessiv vererbt, daher haben Patienten mit Phenylketonurie den aa-Genotyp Q 2 = 0,0001. Von hier: Q = 0,01; P= 1 - 0,01 = 0,99. Träger eines rezessiven Gens haben den Genotyp Aa, sind also Heterozygoten. Häufigkeit des Auftretens von Heterozygoten (2 pq) ist 2 · 0,99 · 0,01 ≈ 0,02. Fazit: In dieser Population sind etwa 2 % der Bevölkerung Träger des Phenylketonurie-Gens. Gleichzeitig können Sie die Häufigkeit des Auftretens von Homozygoten nach Dominante (AA) berechnen: P 2 = 0,992, knapp 98 %.

Eine Veränderung des Gleichgewichts von Genotypen und Allelen in einer panmiktischen Population erfolgt unter dem Einfluss ständig wirkender Faktoren, darunter: Mutationsprozess, Populationswellen, Isolation, natürliche Selektion, genetische Drift, Auswanderung, Einwanderung, Inzucht. Dank dieser Phänomene entsteht ein elementares Evolutionsphänomen – eine Veränderung der genetischen Zusammensetzung der Population, die das Anfangsstadium des Artbildungsprozesses darstellt.

Die Humangenetik ist einer der sich am schnellsten entwickelnden Wissenschaftszweige. Es ist die theoretische Grundlage der Medizin und deckt die biologischen Grundlagen von Erbkrankheiten auf. Die Kenntnis der genetischen Natur von Krankheiten ermöglicht es Ihnen, rechtzeitig eine genaue Diagnose zu stellen und die notwendige Behandlung durchzuführen.

Gehe zu Vorträge Nr. 21"Variabilität"