Elenchiamo i principali metodi per lo studio della genetica umana:
1. metodo genetico in cui gli scienziati raccogliere e analizzare l'intero pedigree di una persona.
Grazie allo studio del pedigree è possibile stabilire come si trasmettono le varie malattie.
Di solito viene compilato un albero genealogico per una persona malata. Questo metodo di ricerca consente di capire come viene trasmessa la malattia.
Famiglie con molti bambini stanno meglio usando questo particolare metodo di studio della genetica.
2. metodo della popolazione ricerca genetica umana un metodo per studiare la frequenza di occorrenza dei geni nella popolazione umana.
Viene utilizzato per valutare la possibilità di avere un figlio con una determinata caratteristica.
3. metodo gemello, quale studia i gemelli identici che vivono in varie condizioni . Utilizzato anche per studiare la genetica umana materiali raccolti durante l'osservazione dei gemelli.
Questo metodo aiuta a capire come si verifica l'influenza ambiente sul genotipo e sulle proprietà mentali di una persona, ad es. ciò che viene trasmesso geneticamente e ciò che riceviamo nel corso dello sviluppo individuale.
Inoltre, per studiare la genetica umana, gli scienziati usano metodi come:
4. Metodo citogenetico per studio della struttura dei cromosomi.
Questo metodo stabilisce la forma e il numero dei cromosomi, diagnostica le malattie che sorgono a causa di cambiamenti nel numero e nella struttura dei cromosomi.
Grazie a questo metodo di ricerca, è possibile identificare una malattia genetica come la sindrome di Klinefelter (un cromosoma femminile aggiuntivo negli uomini).
5. Metodo biochimico per determinare dove e perché mutazione nei geni.
Questo metodo identifica i bambini con malattie ereditarie.
6. Genetica delle cellule somaticheè un metodo studio dell'ereditarietà e della variabilità delle cellule somatiche persona.
Per l'analisi, le cellule vengono propagate in condizioni speciali e si osservano i processi genetici che si verificano in queste cellule.
7. Studio delle patologie metaboliche. Qui si definiscono le persone con malattie ereditarie.
Immediatamente dopo la nascita, il sangue viene prelevato dal bambino per l'analisi, il che aiuta a scoprire se il neonato ha malattie ereditarie.
Sono possibili anche metodi aggiuntivi per studiare la genetica umana, tuttavia, qui abbiamo elencato i principali.
Modifica questa lezione e/o aggiungi un compito e ottieni denaro tutto il tempo* Aggiungi la tua lezione e/o compiti e ricevi denaro tutto il tempoPer la ricerca genetica, una persona è un oggetto scomodo, poiché in una persona: l'incrocio sperimentale è impossibile; un gran numero di cromosomi; la pubertà arriva tardi; un piccolo numero di discendenti in ogni famiglia; la perequazione delle condizioni di vita per la prole è impossibile.
Nella genetica umana vengono utilizzati numerosi metodi di ricerca.
L'uso di questo metodo è possibile nel caso in cui siano noti parenti diretti: gli antenati del proprietario del tratto ereditario ( probando) sulla linea materna e paterna in più generazioni o sui discendenti del probando anche in più generazioni. Quando si compilano alberi genealogici in genetica, viene utilizzato un certo sistema di notazione. Dopo aver compilato il pedigree, viene eseguita la sua analisi al fine di stabilire la natura dell'eredità del tratto in studio.
Convenzioni adottate nella preparazione dei pedigree:
1 - uomo; 2 - donna; 3 - genere non chiaro; 4 - il proprietario del tratto studiato; 5 - portatore eterozigote del gene recessivo studiato; 6 - matrimonio; 7 - matrimonio di un uomo con due donne; 8 - matrimonio correlato; 9 - genitori, figli e ordine di nascita; 10 - gemelli dizigoti; 11 - gemelli monozigoti.
Grazie al metodo genealogico sono stati determinati i tipi di eredità di molti tratti nell'uomo. Quindi, secondo il tipo autosomico dominante, polidattilia (un numero maggiore di dita), capacità di arrotolare la lingua in un tubo, brachidattilia (dita corte a causa dell'assenza di due falangi sulle dita), lentiggini, calvizie precoce, fusa dita, labbro leporino, palatoschisi, cataratta degli occhi, fragilità delle ossa e molti altri. Albinismo, capelli rossi, predisposizione alla poliomielite, diabete, la sordità congenita e altri tratti sono ereditati come autosomici recessivi.
Il tratto dominante è la capacità di far rotolare la lingua in un tubo (1) e il suo allele recessivo è l'assenza di questa capacità (2).
3 - pedigree per polidattilia (eredità autosomica dominante).
Un certo numero di tratti sono ereditati legati al sesso: eredità legata all'X - emofilia, daltonismo; Y-linked - ipertricosi del bordo del padiglione auricolare, dita palmate. Ci sono un certo numero di geni situati in regioni omologhe Cromosomi X e Y, ad esempio daltonismo generale.
L'uso del metodo genealogico ha mostrato che in un matrimonio imparentato, rispetto a uno non imparentato, la probabilità di deformità, nati morti e mortalità precoce nella prole aumenta in modo significativo. Nei matrimoni correlati geni recessivi più spesso entrano in uno stato omozigote, di conseguenza si sviluppano alcune anomalie. Un esempio di ciò è l'eredità dell'emofilia nelle case reali d'Europa.
- emofilico; - donna portatrice
1 - gemelli monozigoti; 2 - gemelli dizigoti.
I bambini nati contemporaneamente sono chiamati gemelli. Sono monozigote(identico) e dizigotico(variegato).
I gemelli monozigoti si sviluppano da uno zigote (1), che è diviso in due (o più) parti durante la fase di frantumazione. Pertanto, tali gemelli sono geneticamente identici e sempre dello stesso sesso. I gemelli monozigoti sono caratterizzati da un alto grado di somiglianza ( concordanza) in molti modi.
I gemelli dizigoti si sviluppano da due o più uova che vengono simultaneamente ovulate e fecondate da diversi spermatozoi (2). Pertanto, hanno genotipi diversi e possono essere dello stesso sesso o di sesso diverso. A differenza dei gemelli monozigoti, i gemelli dizigoti sono caratterizzati da discordanza - dissomiglianza in molti modi. I dati sulla concordanza dei gemelli per alcuni segni sono riportati nella tabella.
| segni | Concordanza, % | |
|---|---|---|
| Gemelli monozigoti | gemelli dizigoti | |
| Normale | ||
| Gruppo sanguigno (AB0) | 100 | 46 |
| colore degli occhi | 99,5 | 28 |
| Colore dei capelli | 97 | 23 |
| Patologico | ||
| Piede equino | 32 | 3 |
| "Labbro leporino" | 33 | 5 |
| Asma bronchiale | 19 | 4,8 |
| Morbillo | 98 | 94 |
| Tubercolosi | 37 | 15 |
| Epilessia | 67 | 3 |
| Schizofrenia | 70 | 13 |
Come si evince dalla tabella, il grado di concordanza dei gemelli monozigoti per tutte le caratteristiche di cui sopra è significativamente superiore a quello dei gemelli dizigoti, ma non è assoluto. Di norma, la discordanza dei gemelli monozigoti si verifica a causa di disturbi dello sviluppo intrauterino di uno di essi o sotto l'influenza dell'ambiente esterno, se diverso.
Grazie al metodo dei gemelli, è stata chiarita la predisposizione ereditaria di una persona a una serie di malattie: schizofrenia, epilessia, diabete mellito e altri.
Le osservazioni sui gemelli monozigoti forniscono materiale per chiarire il ruolo dell'ereditarietà e dell'ambiente nello sviluppo dei tratti. E sotto ambiente esterno comprendere non solo i fattori fisici dell'ambiente, ma anche le condizioni sociali.
Basato sullo studio dei cromosomi umani in condizioni normali e patologiche. Normalmente, un cariotipo umano comprende 46 cromosomi - 22 paia di autosomi e due cromosomi sessuali. Utilizzo questo metodo ha permesso di identificare un gruppo di malattie associate a un cambiamento nel numero di cromosomi oa cambiamenti nella loro struttura. Tali malattie sono chiamate cromosomico.
I linfociti del sangue sono il materiale più comune per l'analisi del cariotipo. Il sangue viene prelevato negli adulti da una vena, nei neonati - da un dito, un lobo dell'orecchio o un tallone. I linfociti vengono coltivati in uno speciale mezzo nutritivo, che, in particolare, contiene sostanze che "costringono" i linfociti a dividersi intensamente per mitosi. Dopo qualche tempo, la colchicina viene aggiunta alla coltura cellulare. La colchicina blocca la mitosi a livello di metafase. È durante la metafase che i cromosomi sono maggiormente condensati. Successivamente, le cellule vengono trasferite su vetrini, asciugate e colorate con vari coloranti. La colorazione può essere a) di routine (i cromosomi si colorano in modo uniforme), b) differenziale (i cromosomi acquisiscono striature trasversali, con ciascun cromosoma che ha un pattern individuale). La colorazione di routine consente di identificare le mutazioni genomiche, determinare il gruppo di appartenenza del cromosoma e scoprire in quale gruppo è cambiato il numero di cromosomi. La colorazione differenziale consente di identificare le mutazioni cromosomiche, determinare il cromosoma al numero, scoprire il tipo di mutazione cromosomica.
Nei casi in cui è necessario condurre un'analisi cariotipica del feto, le cellule del liquido amniotico (amniotico) vengono prelevate per la coltivazione, una miscela di cellule epiteliali e simili a fibroblasti.
Le malattie cromosomiche includono: sindrome di Klinefelter, sindrome di Turner-Shereshevsky, sindrome di Down, sindrome di Patau, sindrome di Edwards e altre.
I pazienti con la sindrome di Klinefelter (47, XXY) sono sempre maschi. Sono caratterizzati da sottosviluppo delle ghiandole sessuali, degenerazione dei tubuli seminiferi, spesso ritardo mentale, crescita elevata (dovuta a gambe sproporzionatamente lunghe).
La sindrome di Turner-Shereshevsky (45, X0) è osservata nelle donne. Si manifesta nel rallentamento della pubertà, sottosviluppo delle gonadi, amenorrea (assenza di mestruazioni), infertilità. Le donne con la sindrome di Turner-Shereshevsky sono piccole di statura, il corpo è sproporzionato - la parte superiore del corpo è più sviluppata, le spalle sono larghe, il bacino è stretto - arti inferiori accorciato, il collo è corto con pieghe, la sezione "mongoloide" degli occhi e una serie di altri segni.
La sindrome di Down è una delle malattie cromosomiche più comuni. Si sviluppa a causa della trisomia sul cromosoma 21 (47; 21, 21, 21). La malattia è facilmente diagnosticabile, in quanto ha un numero di caratteristiche peculiari: arti accorciati, cranio piccolo, ponte nasale piatto e largo, fessure palpebrali strette con incisione obliqua, presenza di una piega palpebra superiore, ritardo mentale. Si osservano spesso violazioni della struttura degli organi interni.
Le malattie cromosomiche si verificano anche a causa di cambiamenti nei cromosomi stessi. Sì, cancellazione R-il braccio dell'autosoma numero 5 porta allo sviluppo della sindrome del "grido di gatto". Nei bambini con questa sindrome, la struttura della laringe è disturbata e loro prima infanzia hanno un timbro vocale peculiare "miagolante". Inoltre, vi è un ritardo dello sviluppo psicomotorio e della demenza.
Molto spesso, le malattie cromosomiche sono il risultato di mutazioni che si sono verificate nelle cellule germinali di uno dei genitori.
Consente di rilevare i disturbi metabolici causati da cambiamenti nei geni e, di conseguenza, cambiamenti nell'attività di vari enzimi. Le malattie metaboliche ereditarie sono suddivise in malattie del metabolismo dei carboidrati (diabete mellito), metabolismo degli aminoacidi, lipidi, minerali, ecc.
La fenilchetonuria si riferisce a malattie del metabolismo degli aminoacidi. La conversione dell'aminoacido essenziale fenilalanina in tirosina è bloccata, mentre la fenilalanina viene convertita in acido fenilpiruvico, che viene escreto nelle urine. La malattia porta a sviluppo rapido demenza nei bambini. La diagnosi precoce e la dieta possono fermare lo sviluppo della malattia.
È un metodo per studiare la distribuzione dei tratti ereditari (malattie ereditarie) nelle popolazioni. Un punto essenziale quando si utilizza questo metodo è l'elaborazione statistica dei dati ottenuti. Sotto popolazione comprendere un gruppo di individui della stessa specie, a lungo vivere in un determinato territorio, incrociarsi liberamente tra loro, avere origine comune, una certa struttura genetica e, in un modo o nell'altro, isolati da altre popolazioni simili di individui di una data specie. Una popolazione non è solo una forma di esistenza di una specie, ma anche un'unità di evoluzione, poiché la base dei processi microevolutivi che culminano nella formazione di una specie sono le trasformazioni genetiche nelle popolazioni.
Lo studio della struttura genetica delle popolazioni si occupa di una sezione speciale della genetica - genetica delle popolazioni. Nell'uomo si distinguono tre tipi di popolazione: 1) panmitica, 2) demi, 3) isolati, che differiscono tra loro per numero, frequenza dei matrimoni intragruppo, percentuale di immigrati e crescita della popolazione. Popolazione grande città corrisponde alla popolazione panmitica. Le caratteristiche genetiche di qualsiasi popolazione includono i seguenti indicatori: 1) pool genico(la totalità dei genotipi di tutti gli individui di una popolazione), 2) frequenze geniche, 3) frequenze genotipiche, 4) frequenze fenotipiche, sistema matrimoniale, 5) fattori che modificano le frequenze geniche.
Per determinare le frequenze di occorrenza di determinati geni e genotipi, legge hardy-weinberg.
In una popolazione ideale, di generazione in generazione, viene preservato un rapporto rigorosamente definito di frequenze di geni dominanti e recessivi (1), nonché il rapporto di frequenze di classi genotipiche di individui (2).
p + q = 1, (1)dove p— frequenza di occorrenza del gene dominante A; q- la frequenza di occorrenza del gene recessivo a; R 2 - la frequenza di occorrenza degli omozigoti per l'AA dominante; 2 pq- frequenza di occorrenza degli eterozigoti Aa; q 2 - la frequenza di occorrenza degli omozigoti per l'aa recessiva.
La popolazione ideale è una popolazione panmitica sufficientemente grande (panmixia - incrocio libero), in cui non vi è alcun processo di mutazione, selezione naturale e altri fattori che disturbano l'equilibrio dei geni. È chiaro che in natura non esistono popolazioni ideali; nelle popolazioni reali, la legge di Hardy-Weinberg viene utilizzata con emendamenti.
La legge di Hardy-Weinberg, in particolare, viene utilizzata per contare approssimativamente i portatori di geni recessivi per malattie ereditarie. Ad esempio, è noto che la fenilchetonuria si verifica a un tasso di 1:10.000 in una data popolazione. La fenilchetonuria è ereditata con modalità autosomica recessiva, pertanto i pazienti con fenilchetonuria hanno il genotipo aa, cioè q 2 = 0,0001. Da qui: q = 0,01; p= 1 - 0,01 = 0,99. I portatori del gene recessivo hanno il genotipo Aa, cioè sono eterozigoti. La frequenza di comparsa degli eterozigoti (2 pq) è 2 0,99 0,01 ≈ 0,02. Conclusione: in questa popolazione, circa il 2% della popolazione è portatore del gene della fenilchetonuria. Allo stesso tempo, puoi calcolare la frequenza di occorrenza degli omozigoti per il dominante (AA): p 2 = 0,992, poco meno del 98%.
Un cambiamento nell'equilibrio dei genotipi e degli alleli in una popolazione panmitica si verifica sotto l'influenza di fattori ad azione costante, che includono: il processo di mutazione, le onde della popolazione, l'isolamento, la selezione naturale, la deriva genica, l'emigrazione, l'immigrazione, la consanguineità. È grazie a questi fenomeni che sorge un fenomeno evolutivo elementare: un cambiamento nella composizione genetica di una popolazione, che è la fase iniziale del processo di speciazione.
La genetica umana è una delle branche della scienza in più intenso sviluppo. Lei è base teorica medicina, rivela le basi biologiche delle malattie ereditarie. Conoscere la natura genetica delle malattie consente di effettuare una diagnosi accurata in tempo ed eseguire le cure necessarie.
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1. Metodo genealogico.
Il metodo si basa sul tracciare un tratto in un certo numero di generazioni, indicando legami familiari(compilazione di un albero genealogico).
La raccolta delle informazioni parte dal probando.
Proband - una persona il cui pedigree deve essere compilato. I fratelli e le sorelle del probando sono chiamati fratelli.
Il metodo prevede due passaggi:
1. Raccolta di informazioni sulla famiglia.
2. Analisi genealogica.
I caratteri speciali sono usati per costruire un albero genealogico. I metodi consentono di stabilire il tipo di eredità del tratto: autosomica dominante, autosomica recessiva, legata al sesso.
Con eredità autosomica dominante il gene appare in uno stato eterozigote in entrambi i sessi; subito nella prima generazione; un gran numero di pazienti, sia in verticale che in orizzontale. Lentiggini, brachidattilia, cataratta, fragilità ossea, nanismo condrodistrofico, polidattilia sono ereditati secondo questo tipo.
Con eredità autosomica recessiva il gene mutazionale compare solo nello stato omozigote in entrambi i sessi. Di norma, i bambini malati nascono da genitori sani (gene in uno stato eterozigote). Il tratto non compare in ogni generazione. Ecco come si ereditano i tratti: mancino, capelli rossi, Occhi blu, miopatia, diabete mellito, fenilchetonuria.
Con eredità dominante legata all'X le persone di entrambi i sessi sono malate, è più comune nelle donne. Ecco come si ereditano i segni: dermatosi pigmentaria, cheratosi (perdita dell'attaccatura dei capelli), vesciche ai piedi, smalto marrone dei denti.
Con un recessivo legato all'X eredità per lo più i maschi sono malati. In famiglia, la metà (50%) dei ragazzi è malata, il 50% delle ragazze è eterozigote per il gene mutante. È così che si ereditano l'emofilia A, la distrofia muscolare di Duchenne e il daltonismo.
Con eredità legata a Y solo gli uomini sono malati. Tali segni sono chiamati olandesi: sindattilia, ipertricosi.
2. Metodo citogenetico.
Il metodo si basa sull'esame microscopico dei cromosomi, sull'analisi del cariotipo umano in condizioni normali e patologiche. Lo studio del set cromosomico viene effettuato su piastre metafase di linfociti, fibroblasti coltivati in condizioni artificiali. L'analisi cromosomica viene eseguita al microscopio. Per identificare i cromosomi viene eseguita un'analisi morfometrica della lunghezza del cromosoma e del rapporto tra le loro braccia (indice centromerico), quindi viene eseguita la cariotipizzazione secondo la classificazione di Denver. Questo metodo consente di stabilire malattie ereditarie umane e la struttura dei cromosomi, le traslocazioni e costruire mappe genetiche.
Nel 1969, T. Kasperson ha sviluppato un metodo per la colorazione differenziata dei cromosomi, che ha permesso di identificare i cromosomi in base alla natura della distribuzione dei segmenti colorati. L'eterogeneità del DNA in diverse regioni lungo la lunghezza del cromosoma provoca una diversa colorazione dei segmenti (regioni etero ed eucromatiche). Questo metodo consente di rilevare aneuploidie, riarrangiamenti cromosomici, traslocazioni, poliploidie (trisomie del 13, 18, 21 - autosomi; delezioni). Le delezioni sul 5° cromosoma formano la sindrome del "grido di gatto"; il 18 - una violazione della formazione dello scheletro e del ritardo mentale.
Se la violazione riguarda i cromosomi sessuali, viene utilizzato il metodo di studio della cromatina sessuale. La cromatina sessuale (corpo di Barr) è un cromosoma X a spirale, che viene inattivato nel corpo femminile al 16° giorno dello sviluppo embrionale. Il corpo di Barr è a forma di disco e si trova nei nuclei cellulari interfase di mammiferi e umani sotto la membrana nucleare. La cromatina sessuale può essere determinata in qualsiasi tessuto. Molto spesso vengono esaminate le cellule epiteliali della mucosa buccale (raschiamento buccale).
Nel cariotipo di una femmina normale ci sono due cromosomi X e uno di questi forma il corpo della cromatina sessuale. Il numero di corpi di cromatina sessuale negli esseri umani e in altri mammiferi è uno in meno rispetto al numero di cromosomi X in un individuo. In una donna con cariotipo XO, i nuclei cellulari non contengono cromatina sessuale. Con la trisomia (XXX) - si formano 2 corpi, ad es. utilizzando la cromatina sessuale per determinare il numero di cromosomi sessuali negli strisci di sangue; nei nuclei dei neutrofilociti, i corpi della cromatina sessuale sembrano bacchette che si estendono dal nucleo dei leucociti.
Normalmente, nelle donne, i nuclei positivi per la cromatina costituiscono il 20-40%, negli uomini - 1-3%. La cromatina Y può essere rilevata anche nell'epitelio buccale. È un grande cromocentro intensamente luminoso situato in qualsiasi punto del nucleo. Normalmente, nei maschi, il 20-90% dei nuclei contiene Y-cromatina.
3. Metodo statistica della popolazione.
Il metodo permette di calcolare la frequenza di trasporto eterozigote di un gene patologico nelle popolazioni umane. Distribuzione di anomalie geniche e cromosomiche. Il metodo utilizza dati demografici e statistici, la cui elaborazione matematica si basa sulla legge di Hardy-Weinberg.
Lo studio della distribuzione di frequenza dei geni ha importanza per analizzare la diffusione delle malattie ereditarie umane. È noto che la stragrande maggioranza degli alleli recessivi si presenta nello stato eterozigote. La legge di Hardy-Weinberg consente di identificare la frequenza di trasporto di un gene patologico. Ad esempio: la frequenza di albinismo riscontrata (aq 2) è 1:20000, cioè q 2 aa = 1/20000, quindi q = √ 1/20000 = 1/141
p + q = 1, quindi p = 1- q = 1 1/141= 140/141; frequenza degli eterozigoti (portatori del gene dell'albinismo) 2 pq Aa = 2 x140/141 x 1/141 = 1/70.
4. Metodo gemello.
Il metodo si basa sullo studio dei segni che cambiano sotto l'influenza delle condizioni di vita nei gemelli mono e dizigoti. Negli studi genetici sui gemelli, è necessario studiare entrambi i tipi in modo comparativo. Questo è l'unico modo per valutare l'influenza di diverse condizioni ambientali sugli stessi genotipi (nei monozigoti), così come la manifestazione di diversi genotipi nelle stesse condizioni ambientali (nei dizigoti).
La somiglianza dei segni nei gemelli è chiamata concordanza, le differenze nei segni sono chiamate discordanza. Il confronto del grado di somiglianza in due gruppi di gemelli consente di giudicare il ruolo dell'ereditarietà e dell'ambiente nei segni patologici. Il metodo si basa su uno studio comparativo delle caratteristiche dei gemelli. Ti consente di identificare un elenco di malattie con una predisposizione ereditaria, di determinare il ruolo dell'ambiente e l'ereditarietà nella manifestazione della malattia. Per fare ciò, utilizzare il coefficiente di ereditarietà (H) e l'influenza dell'ambiente (E), che sono calcolati utilizzando la formula di Holzinger:
H \u003d (% MZ -% DZ / 100 -% DZ) x 100
MZ - concordanza di gemelli monozigoti, DZ - gemelli dizigoti.
Se il valore di H = 1, il segno si forma in misura maggiore (100%) sotto l'influenza di fattori ereditari; H = 0 - il segno è influenzato dall'azione dell'ambiente (100%); H = 0,5 - lo stesso grado di influenza dell'ambiente e dell'ereditarietà.
Ad esempio: la concordanza dei gemelli monozigoti nell'incidenza della schizofrenia è del 70% e quella dei gemelli dizigoti è del 13%. Quindi H \u003d 70-13 / 100-13 \u003d 57/87 \u003d 0,65 (65%). Di conseguenza, la predominanza dell'ereditarietà è del 65% e l'ambiente è del 35%.
Il metodo viene utilizzato per studiare:
1. Il ruolo dell'eredità e dell'ambiente nella formazione delle caratteristiche dell'organismo;
2. Fattori specifici che accrescono o indeboliscono l'influenza dell'ambiente esterno;
3. Correlazione di segni e funzioni;
5. Metodi biochimici.
Questi metodi vengono utilizzati per diagnosticare malattie metaboliche causate da cambiamenti nell'attività di alcuni enzimi (mutazioni geniche). Con questi metodi sono state rilevate circa 500 malattie molecolari.
In vari tipi malattie, è possibile determinare sia l'enzima proteico anomalo stesso, sia i prodotti intermedi del metabolismo.
I metodi comprendono diversi passaggi:
1) Identificazione di metodi semplici ed economici (metodi espressi), reazioni qualitative dei prodotti metabolici nelle urine, sangue.
2) Chiarimento della diagnosi. Per questo, preciso metodi cromatografici determinazione di enzimi, aminoacidi, carboidrati, ecc.
3) L'uso di test microbiologici basato sul fatto che alcuni ceppi di batteri possono crescere su terreni contenenti solo determinati aminoacidi, carboidrati. Se è necessaria una sostanza per un batterio nel sangue o nelle urine, si osserva la riproduzione attiva dei batteri su un substrato così preparato, cosa che non si verifica in una persona sana.
I metodi biochimici rivelano emoglobinopatie, disturbi metabolici degli aminoacidi (fenilkentonuria, alcaptonuria), carboidrati (diabete mellito, galattosemia), lipidi (idiozia amaurotica), rame (malattia di Konovalov-Wilson), ferro (emocromatosi), ecc.
6. Metodo dei dermatoglifici.
I dermatoglifici sono una branca della genetica che studia i rilievi cutanei condizionati ereditari sulle dita, sui palmi e sulla pianta dei piedi. Su queste parti del corpo ci sono sporgenze epidermiche - creste che formano schemi complessi. I disegni dei modelli della pelle sono strettamente individuali e geneticamente determinati. Il processo di formazione del sollievo capillare avviene entro 3-6 mesi dallo sviluppo intrauterino. Il meccanismo di formazione della cresta è associato alle relazioni morfogenetiche tra l'epidermide e i tessuti sottostanti.
I geni che forniscono la formazione di modelli sulla punta delle dita sono coinvolti nella regolazione della saturazione dei liquidi dell'epidermide e del derma.
Il gene A - provoca la comparsa di un arco sul pad digitale, il gene W - l'aspetto di un ricciolo, il gene L - l'aspetto di un anello. Pertanto, ci sono tre tipi principali di motivi sulla punta delle dita (Fig. 5.5). La frequenza di occorrenza dei modelli: archi - nel 6%, anelli - circa il 60%, ricci - 34%. Un indicatore quantitativo dei dermatoglifici è il conteggio delle creste (il numero di linee papillari tra il delta e il centro del modello; delta sono i punti di convergenza delle linee papillari che formano una figura sotto forma della lettera greca delta Δ).
In media, ci sono 15-20 creste su un dito, su 10 dita negli uomini - 144,98; per le donne - 127,23 pettini.
Il rilievo palmare (palmoscopia) è più complesso. Rivela una serie di campi di cuscinetti e linee palmari. Alla base delle dita II, III, IY, Y ci sono triradii del dito (a, c, d), alla base del palmo - palmare (t). L'angolo palmare - a t d normalmente non supera 57 0 (Fig. 5.6).
I modelli della pelle sono ereditari. Il rilievo della cresta della pelle è ereditato in modo poligenico.
La formazione di pattern dermatoglifici può essere influenzata da alcuni fattori dannosi fasi iniziali embriogenesi (ad esempio, l'esposizione intrauterina al virus della rosolia dà una deviazione nei modelli simili alla malattia di Down).
Il metodo dei dermatoglifici viene utilizzato nella genetica clinica come ulteriore conferma della diagnosi di sindromi cromosomiche con un cambiamento nel cariotipo.
7. Metodi immunologici.
I metodi si basano sullo studio della composizione antigenica delle cellule e dei fluidi corporei: sangue, saliva, succo gastrico. Gli antigeni più comunemente usati sono gli eritrociti, i leucociti e le proteine del sangue. Diversi tipi gli antigeni eritrocitari formano un sistema di gruppi sanguigni - AB0, Rh - fattore. La conoscenza delle caratteristiche dell'immunogenetica del sangue è necessaria per la trasfusione di sangue.
8. Metodo ontogenetico.
Il metodo ontogenetico permette di studiare le regolarità nella manifestazione dei segni nel processo di sviluppo. Lo scopo del metodo è la diagnosi precoce e la prevenzione delle malattie ereditarie. Il metodo si basa su metodi biochimici, citogenetici e immunologici. Nelle prime fasi dell'ontogenesi postnatale compaiono malattie come la fenilchetonuria, la galattosemia, il rachitismo resistente alla vitamina D, la cui diagnosi tempestiva contribuisce a misure preventive che riducono la patologia delle malattie. Malattie come diabete mellito, gotta, alcaptonuria compaiono nelle fasi successive dell'ontogenesi. Il metodo è di particolare importanza nello studio dell'attività dei geni che si trovano in uno stato eterozigote, che consente di identificare malattie recessive legate all'X. Il trasporto eterozigote viene rilevato esaminando i sintomi della malattia (con anoftalmia - una diminuzione dei bulbi oculari); con l'aiuto di stress test (aumento dei livelli di fenilalanina nel sangue nei pazienti con fenilchetonuria); utilizzando l'esame microscopico delle cellule del sangue dei tessuti (accumulo di glicogeno nelle glicogenosi); per determinazione diretta dell'attività genica.
9. Metodo di genetica delle cellule somatiche.
Basato sullo studio del materiale ereditario in cloni di cellule di tessuti cresciuti al di fuori del corpo su mezzi nutritivi. In questo caso è possibile ottenere geni puri, per ottenere cellule ibride. Ciò consente di analizzare il legame dei geni e la loro localizzazione, i meccanismi di interazione genica, la regolazione dell'attività genica e le mutazioni geniche.
L'uso di metodi antropogenetici consente una diagnosi tempestiva di una malattia ereditaria.
Per studiare l'apparato genetico umano, gli scienziati usano metodi speciali.
I metodi per studiare la genetica umana sono vari. Consideriamone alcuni. Per studiare la genetica umana, vengono utilizzati i seguenti metodi:
metodo genealogico
Con il metodo genealogico, i pedigree vengono compilati e analizzati. Ti permettono di stabilire come vengono trasmesse varie malattie. I pedigree sono stati compilati diversi secoli fa per famiglie reali. Ma per lo studio della genetica, sono stati utilizzati solo dall'inizio del secolo scorso. Un esempio è lo studio di come l'emofilia viene ereditata nella famiglia della regina Vittoria d'Inghilterra. Un albero genealogico viene compilato più spesso per una persona malata o per un portatore del tratto in studio. Colui per il quale viene compilato il pedigree si chiama probando, i suoi fratelli si chiamano fratelli. Il metodo genealogico di studio del pedigree consente di stabilire da quale tipo viene ereditato il tratto. È meglio usare il metodo dell'albero genealogico per le famiglie numerose. Aiuta a sostituire il metodo ibrido, ampiamente utilizzato per animali e piante, ma inaccettabile per l'uomo.
metodo della popolazione
Il metodo della popolazione studia la frequenza di occorrenza dei geni nelle popolazioni umane. Utilizzandolo, valutano la possibilità di avere figli con determinate caratteristiche. Consente inoltre di scoprire con quale frequenza si trovano geni recessivi nelle persone eterozigoti e di tracciare la diffusione di malattie ereditarie.
metodo gemello
I metodi per lo studio della genetica umana utilizzano anche materiali raccolti durante le osservazioni dei gemelli. Per fare questo, studia i gemelli identici che vivono in condizioni diverse. A causa della somiglianza del 100% dei geni nei gemelli identici, il metodo dei gemelli aiuta a stabilire in che modo i fattori ambientali influenzano il genotipo e le proprietà mentali di una persona.
Metodo citogenetico
Il metodo di ricerca citogenetica studia la struttura dei cromosomi, determinandone il numero e la forma e diagnostica anche le malattie ereditarie che si verificano a seguito di cambiamenti nel numero e nella struttura dei cromosomi. Per questo viene utilizzato un microscopio. Per rendere i cromosomi più facili da riconoscere, vengono colorati con metodi speciali. Il metodo citogenetico permette, ad esempio, di identificare la sindrome di Klinefelter. Questa malattia ha un cromosoma X in più.
Metodo biochimico
Utilizzando il metodo biochimico, vengono determinate la posizione e la natura della mutazione nei geni. Questo aiuta a identificare i bambini con malattie ereditarie, come l'anemia falciforme, dalla composizione aminoacidica dell'emoglobina.
Metodo dermatoglifico
Il metodo dermatoglifico consente di determinare la possibilità di una malattia ereditaria nei bambini tracciando linee sui palmi dei genitori. Ciò è dovuto al fatto che nelle persone con patologie cromosomiche ereditarie, il modello della pelle presenta differenze peculiari.
Metodo di genetica delle cellule somatiche
Questi metodi di studio della genetica sono impegnati nello studio dell'eredità e della variabilità delle cellule somatiche (non sessuali), compensando l'incapacità di applicare il metodo ibrido. Per la ricerca, le cellule vengono propagate in condizioni artificiali e vengono analizzati i processi genetici che si verificano in esse. Poiché il materiale ereditario contenuto nelle cellule somatiche è completo, i risultati ottenuti possono essere applicati all'intero organismo.
Metodo per lo studio della patologia del metabolismo
I metodi di ricerca genetica umana utilizzano lo studio della patologia metabolica per identificare le persone che hanno i corrispondenti disturbi ereditari. Non appena nasce un bambino, il sangue viene prelevato dall'alluce. Questo metodo aiuta a scoprire se un neonato ha la fenilchetonuria, una malattia ereditaria associata a un metabolismo alterato degli aminoacidi, che porta a ritardo mentale. Grazie alla diagnosi precoce, se rispettata dieta speciale, la malattia non si manifesta.
Differenze tra genetica umana e genetica generale
Per studiare l'eredità dei tratti negli esseri umani, vengono utilizzati gli stessi metodi di ricerca degli animali. L'unica differenza è che i metodi di studio della genetica umana escludono il metodo ibrido, che è il principale nella genetica di animali e piante.
metodo genealogico
La base di questo metodo è la compilazione e l'analisi dei pedigree. Questo metodo è ampiamente utilizzato dall'antichità ai giorni nostri nell'allevamento di cavalli, nella selezione di pregiate linee di bovini e suini, nell'ottenimento di cani di razza e nell'allevamento di nuove razze di animali da pelliccia. Le genealogie umane sono state compilate nel corso di molti secoli in relazione alle famiglie regnanti in Europa e in Asia.
Come metodo di studio della genetica umana, è diventato il metodo genealogico
si applicano solo dall'inizio del XX secolo, quando divenne chiaro che l'analisi
i pedigree, in cui è possibile risalire alla trasmissione di generazione in generazione di un tratto (malattia), possono sostituire il metodo ibrido, di fatto inapplicabile all'uomo. Quando si compilano i pedigree, il punto di partenza è una persona: un probando,
il cui pedigree è oggetto di studio. Di solito è il paziente o il portatore
un tratto specifico la cui eredità deve essere studiata. In
quando si compilano le tavole genealogiche, utilizzare le convenzioni proposte
G. Yust nel 1931 (Fig. 6.24). Le generazioni sono indicate da numeri romani, gli individui in una data generazione sono indicati da numeri arabi. Con l'aiuto del metodo genealogico, è possibile stabilire la condizionalità ereditaria del tratto studiato, nonché il tipo della sua eredità (autosomica dominante, autosomica recessiva, legata all'X dominante o recessiva, legata all'Y). Quando si analizzano i pedigree per diversi motivi
può essere rivelata la natura collegata della loro eredità, che viene utilizzata durante la compilazione di mappe cromosomiche. Questo metodo consente di studiare l'intensità del processo di mutazione, di valutare l'espressività e la penetranza dell'allele. È ampiamente utilizzato nella consulenza genetica medica per prevedere la prole. Tuttavia, va notato che l'analisi genealogica diventa molto più complicata quando le famiglie hanno pochi figli.
Metodo citogenetico
Il metodo citogenetico si basa sull'esame microscopico dei cromosomi nelle cellule umane. È stato ampiamente utilizzato negli studi di genetica umana dal 1956, quando gli scienziati svedesi J. Tiyo e A. Levan, proponendo nuova metodologia studio dei cromosomi, ha scoperto che nel cariotipo umano ci sono 46 e non 48 cromosomi, come
considerato in precedenza. Lo stadio attuale nell'applicazione del metodo citogenetico è associato a
sviluppato nel 1969 da T. Kasperson per colorazione differenziale dei cromosomi, che ha ampliato le possibilità dell'analisi citogenetica, consentendo di identificare con precisione i cromosomi in base alla natura della distribuzione dei segmenti colorati in essi il numero di cromosomi o con una violazione della loro struttura. Inoltre, questo metodo consente di studiare i processi di mutagenesi a livello di cromosomi e
cariotipo. Il suo utilizzo nella consulenza genetica medica ai fini della diagnosi prenatale delle malattie cromosomiche consente di prevenire la comparsa di prole con gravi disturbi dello sviluppo mediante l'interruzione tempestiva della gravidanza.
Il materiale per gli studi citogenetici sono cellule umane ottenute da vari tessuti, linfociti del sangue periferico, cellule del midollo osseo, fibroblasti, cellule tumorali e tessuti embrionali, ecc. Un requisito indispensabile per lo studio dei cromosomi è la presenza di cellule in divisione. È difficile ottenere tali cellule direttamente dal corpo; pertanto, viene utilizzato più spesso materiale prontamente disponibile, come i linfociti del sangue periferico.
Normalmente queste cellule non si dividono, ma un trattamento speciale della loro coltura con fitoemoagglutinina le riporta al ciclo mitotico. L'accumulo di cellule in divisione nella fase metafase, quando i cromosomi sono massimamente spiralizzati e chiaramente visibili al microscopio, si ottiene trattando la coltura con colchicina o
colcemid, che distrugge il fuso di divisione e impedisce la separazione dei cromatidi.
La microscopia di strisci preparati dalla coltura di tali cellule consente di osservare visivamente i cromosomi. Fotografare lastre metafase e successiva elaborazione di fotografie con la preparazione di cariogrammi, in cui i cromosomi sono disposti a coppie e distribuiti in gruppi, consentono
stabilire il numero totale di cromosomi e rilevare i cambiamenti nel loro numero e struttura nelle singole coppie. Come metodo rapido che rileva un cambiamento nel numero di cromosomi sessuali, utilizzare metodo per la determinazione della cromatina sessuale nelle cellule non in divisione della mucosa buccale. La cromatina sessuale, o corpo di Barr, si forma nelle cellule del corpo femminile di uno dei due cromosomi X. Sembra un grumo dai colori intensi situato vicino all'involucro nucleare. Con un aumento del numero di cromosomi X nel cariotipo di un organismo, i corpi di Barr si formano nelle sue cellule in una quantità inferiore a quella dei cromosomi X. In
una diminuzione del numero di cromosomi X (monosomia X), non c'è il corpo di Barr.
Nel cariotipo maschile, il cromosoma Y può essere trovato in più
intenso rispetto ad altri cromosomi di luminescenza durante l'elaborazione
loro acrichiniprite e studiano alla luce ultravioletta.
Per l'osservazione a breve termine, le cellule vengono semplicemente poste in un mezzo liquido su un vetrino; se è necessario il monitoraggio a lungo termine delle cellule, vengono utilizzate telecamere speciali. Queste sono bottiglie piatte con fori ricoperti da bicchieri sottili o camere piatte pieghevoli.
Metodo biochimico
A differenza del metodo citogenetico, che consente di studiare la struttura dei cromosomi e del cariotipo nella norma e diagnosticare malattie ereditarie associate a un cambiamento nel loro numero e organizzazione, malattie ereditarie causate da mutazioni genetiche, nonché polimorfismo in
i normali prodotti genici primari sono studiati utilizzando metodi biochimici. Per la prima volta, questi metodi hanno iniziato ad essere utilizzati per la diagnosi di malattie genetiche all'inizio del XX secolo. Negli ultimi 30 anni sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca di nuove forme di alleli mutanti. Con il loro aiuto sono state descritte più di 1000 malattie metaboliche congenite. Per molti di loro è stato identificato un difetto nel prodotto genico primario. Le più comuni tra queste malattie sono malattie associate a enzimi difettosi, strutturali, di trasporto o altro
proteine I difetti nelle proteine strutturali e circolanti vengono rivelati studiando la loro struttura. Quindi, negli anni '60. 20 ° secolo è stata completata un'analisi (catena emoglobinica a 3 globine, costituita da 146 residui di amminoacidi. È stata stabilita una grande varietà di emoglobine nell'uomo, associata a un cambiamento nella struttura delle sue catene peptidiche, che è spesso la causa dello sviluppo di malattie I difetti enzimatici sono determinati determinando il contenuto del metabolismo dei prodotti del sangue e delle urine risultante dal funzionamento di questo
scoiattolo. La carenza del prodotto finale, accompagnata dall'accumulo di prodotti intermedi e sottoprodotti di un metabolismo alterato, indica un difetto nell'enzima o la sua carenza nel corpo La diagnosi biochimica dei disordini metabolici ereditari viene effettuata in due fasi. Nella prima fase vengono selezionati casi presunti di malattie, nella seconda fase viene chiarita la diagnosi della malattia con metodi più accurati e complessi. L'utilizzo di studi biochimici per la diagnosi di malattie nel periodo prenatale o subito dopo la nascita consente di rilevare tempestivamente la patologia e di avviare misure mediche specifiche, come nel caso della fenilchetonuria. Determinare il contenuto nel sangue, nelle urine o nel liquido amniotico di prodotti intermedi, sottoprodotti e finali del metabolismo diversi da quelli qualitativi
reazioni con reagenti specifici determinate sostanze utilizzare metodi cromatografici per lo studio di amminoacidi e altri composti.
Metodi per lo studio del DNA nella ricerca genetica
Come mostrato sopra, le violazioni dei prodotti primari dei geni vengono rilevate utilizzando metodi biochimici. La localizzazione del danno corrispondente nel materiale ereditario stesso può essere rivelata dai metodi della genetica molecolare. Sviluppo del metodo trascrizione inversa Il DNA su molecole di mRNA di alcune proteine con successiva moltiplicazione di questi DNA ha portato alla comparsa Sonde a DNA per varie mutazioni nelle sequenze nucleotidiche umane. L'uso di tali sonde di DNA per l'ibridazione con il DNA delle cellule del paziente consente di rilevare i corrispondenti cambiamenti nel materiale ereditario del paziente, ad es. diagnosticare alcuni tipi di mutazioni geniche (diagnostica genica). Negli ultimi decenni sono stati raggiunti importanti risultati nella genetica molecolare sequenziamento - determinazione della sequenza nucleotidica del DNA. Ciò è stato reso possibile dalla scoperta negli anni '60. 20 ° secolo enzimi - restringere, isolato da cellule batteriche, che tagliano la molecola di DNA in frammenti in luoghi rigorosamente definiti. In vivo
Gli enzimi di restrizione proteggono la cellula dalla penetrazione nel suo apparato genetico e dalla moltiplicazione di DNA estraneo al suo interno. L'uso di questi enzimi nell'esperimento consente di ottenere brevi frammenti di DNA in cui la sequenza nucleotidica può essere determinata in modo relativamente semplice. I metodi della genetica molecolare e dell'ingegneria genetica consentono non solo di diagnosticare un certo numero di mutazioni geniche e di stabilire il nucleotide
la sequenza dei singoli geni umani, ma anche per moltiplicarli (clonarli) e ottenere grandi quantità di proteine - prodotti dei geni corrispondenti. La clonazione dei singoli frammenti di DNA viene effettuata includendoli in plasmidi batterici, che, moltiplicandosi autonomamente nella cellula, forniscono un gran numero di copie dei corrispondenti frammenti di DNA umano. La successiva espressione del DNA ricombinante nei batteri produce il prodotto proteico del corrispondente gene umano clonato. Così, con l'aiuto dei metodi di ingegneria genetica, è stato possibile ottenere determinati prodotti genici primari (insulina) basati su geni umani.
metodo gemello
Questo metodo consiste nello studio dei modelli di ereditarietà dei tratti in coppie di gemelli identici e dizigoti. Fu inizialmente proposto nel 1875 da Galton per valutare il ruolo dell'eredità e dell'ambiente nello sviluppo delle proprietà mentali di una persona. Questo metodo è attualmente ampiamente utilizzato nello studio
ereditarietà e variabilità nell'uomo per determinare il ruolo relativo dell'ereditarietà e dell'ambiente nella formazione dei vari segni, sia normali che patologici. Consente di identificare la natura ereditaria del tratto, determinare la penetranza dell'allele, valutare l'efficacia dell'azione su
il corpo di alcuni fattori esterni(droga, istruzione, educazione).
L'essenza del metodo è confrontare la manifestazione di un tratto in diversi gruppi di gemelli, tenendo conto della somiglianza o della differenza nei loro genotipi. gemelli monozigoti, sviluppandosi da un singolo uovo fecondato, sono geneticamente identici, poiché hanno il 100% di geni comuni. Pertanto, tra i gemelli monozigoti, c'è
alta percentuale coppie concordanti, in cui il tratto si sviluppa in entrambi i gemelli. Il confronto di gemelli monozigoti allevati in diverse condizioni del periodo postembrionale permette di identificare segni, in
la cui formazione appartiene un ruolo essenziale ai fattori ambientali. Secondo questi segni, tra i gemelli c'è discordanza, quelli. differenze. Al contrario, la conservazione della somiglianza tra gemelli, nonostante le differenze nelle condizioni della loro esistenza, indica la condizionalità ereditaria del tratto.
Il confronto della concordanza accoppiata per questo tratto in gemelli monozigoti e dizigoti geneticamente identici, che hanno in media circa il 50% di geni comuni, consente di giudicare in modo più oggettivo il ruolo del genotipo nella formazione del tratto. Un'elevata concordanza in coppie di gemelli monozigoti e una concordanza significativamente più bassa in coppie di gemelli dizigoti indicano l'importanza delle differenze ereditarie in queste coppie per determinare il tratto. La somiglianza dell'indice di concordanza per mono- e
i gemelli dizigoti indicano un ruolo insignificante delle differenze genetiche e il ruolo determinante dell'ambiente nella formazione di un segno o nello sviluppo di una malattia. Tassi di concordanza significativamente diversi, ma piuttosto bassi in entrambi i gruppi di gemelli, consentono di giudicare la predisposizione ereditaria alla formazione di un tratto che si sviluppa sotto l'influenza di fattori ambientali.
Vengono utilizzati numerosi metodi per identificare la monozigosità dei gemelli. 1. Un metodo polisintomatico per confrontare i gemelli in base a molte caratteristiche morfologiche (pigmentazione degli occhi, capelli, pelle, forma dei capelli e caratteristiche dell'attaccatura dei capelli sulla testa e sul corpo, forma delle orecchie, naso, labbra, unghie, corpo, motivi delle dita). 2. Metodi basati sull'identità immunologica di gemelli per antigeni eritrocitari (sistemi ABO, MN, Rhesus), per proteine sieriche (γ-globulina). 3. Il criterio più affidabile per la monozigosi è fornito da
test di trapianto mediante innesto cutaneo gemellare. (NON USATO)
Metodo statistica della popolazione
Con l'aiuto del metodo della statistica della popolazione, vengono studiati i tratti ereditari grandi gruppi popolazione su una o più generazioni. Un punto essenziale quando si utilizza questo metodo è l'elaborazione statistica dei dati ottenuti. Questo metodo può essere utilizzato per calcolare la frequenza
la presenza in una popolazione di vari alleli di un gene e diversi genotipi per questi alleli, per scoprire la distribuzione di vari tratti ereditari in esso, comprese le malattie. Consente di studiare il processo di mutazione, il ruolo dell'ereditarietà e dell'ambiente nella formazione del polimorfismo fenotipico
una persona secondo i segni normali, così come nell'insorgenza di malattie, in particolare con una predisposizione ereditaria. Questo metodo viene utilizzato anche per chiarire il significato dei fattori genetici nell'antropogenesi, in particolare nella formazione razziale. la base per chiarire la struttura genetica di una popolazione è leggeEquilibrio genetico di Hardy-Weinberg . Riflette il modello, secondo
che, in determinate condizioni, il rapporto tra alleli genici e genotipi nel pool genetico di una popolazione rimane invariato in un numero di generazioni di questa popolazione Sulla base di questa legge, avendo dati sulla frequenza
occorrenza in una popolazione di fenotipo recessivo con genotipo omozigote (aa), è possibile calcolare la frequenza di occorrenza dell'allele indicato (a) nel pool genico di una data generazione. L'espressione matematica della legge di Hardy-Weinberg è la formula ( R MA . +q a)^2, dove R e q- la frequenza di occorrenza degli alleli A e a del gene corrispondente. La divulgazione di questa formula consente di calcolare la frequenza di occorrenza
persone con genotipi diversi e, prima di tutto, eterozigoti - portatori del latente
allele recessivo: p^2AA + 2pq aa + q^2aa.
Metodo di modellazione.
Un metodo per studiare i modelli genetici su modelli biologici e matematici, un organismo o popolazioni.
Modellazione biologica- la base sulla legge della serie omologa di eredità di Vavilov. Si basa sul fatto che generi e specie geneticamente vicini hanno serie simili di variabilità ereditaria, con una tale accuratezza che la conoscenza dei cambiamenti in un genere o specie può essere prevista dall'aspetto in altri generi e specie.
Il metodo si basa sulla creazione di modelli di anomalie ereditarie umane (linee mutanti di animali) con l'obiettivo di studiare l'eziologia e la patogenesi delle malattie ereditarie. Così come lo sviluppo di trattamenti - esempi di modelli biologici - emofilia nei cani, labbro leporino nei roditori, diabete nei criceti, alcolismo nei ratti. Sordità nei gatti
Modellazione matematica - creazione modelli matematici popolazioni per calcolare: le frequenze di geni e genotipi nelle varie interazioni e cambiamenti nell'ambiente, gli effetti dell'ereditarietà legata nell'analisi di molti geni collegati, il ruolo dell'ereditarietà e dell'ambiente nello sviluppo di un tratto, il rischio di avere un figlio malato
