Listamos os principais métodos para estudar genética humana:
1. método genético em que os cientistas coletar e analisar todo o pedigree de uma pessoa.
Graças ao estudo do pedigree, é possível estabelecer como várias doenças são transmitidas.
Normalmente, um pedigree é compilado para uma pessoa doente. Esse método de pesquisa permite entender como a doença é transmitida.
Famílias com muitas crianças ficam melhor usando esse método específico de estudar genética.
2. método de população pesquisa em genética humana um método para estudar a frequência de ocorrência de genes na população humana.
É usado para avaliar a possibilidade de ter um filho com uma determinada característica.
3. método duplo, que estudar gêmeos idênticos que vivem em várias condições . Também usado para estudar genética humana materiais coletados durante a observação de gêmeos.
Este método ajuda a entender como a influência ocorre meio Ambiente sobre o genótipo e as propriedades mentais de uma pessoa, ou seja, o que é transmitido geneticamente e o que recebemos no curso do desenvolvimento individual.
Além disso, para estudar a genética humana, os cientistas usam métodos como:
4. Método citogenético por estudar a estrutura dos cromossomos.
Este método estabelece a forma e o número de cromossomos, diagnostica doenças que surgem devido a alterações no número e na estrutura dos cromossomos.
Graças a este método de pesquisa, é possível identificar uma doença genética como a síndrome de Klinefelter (um cromossomo feminino adicional nos homens).
5. Método bioquímico determinar onde e por que mutação nos genes.
Este método identifica crianças com doenças hereditárias.
6. Genética de células somáticasé um método estudo da hereditariedade e variabilidade das células somáticas pessoa.
Para análise, as células são propagadas em condições especiais e os processos genéticos que ocorrem nessas células são observados.
7. Estudo de patologias metabólicas. Aqui, as pessoas com distúrbios hereditários são definidas.
Imediatamente após o nascimento, o sangue é retirado do bebê para análise, o que ajuda a descobrir se o recém-nascido tem doenças hereditárias.
Métodos adicionais para estudar a genética humana também são possíveis, no entanto, aqui listamos os principais.
Edite esta lição e/ou adicione uma tarefa e ganhe dinheiro o tempo todo* Adicione sua própria lição e/ou tarefas e ganhe dinheiro o tempo todoPara a pesquisa genética, uma pessoa é um objeto inconveniente, pois em uma pessoa: o cruzamento experimental é impossível; um grande número de cromossomos; a puberdade chega tarde; um pequeno número de descendentes em cada família; a equalização das condições de vida para a prole é impossível.
Vários métodos de pesquisa são usados em genética humana.
O uso desse método é possível no caso de parentes diretos conhecidos - os ancestrais do proprietário do traço hereditário ( probando) nas linhas materna e paterna em várias gerações ou os descendentes do probando também em várias gerações. Ao compilar pedigrees em genética, um certo sistema de notação é usado. Após a compilação do pedigree, é realizada sua análise para estabelecer a natureza da herança da característica em estudo.
Convenções adotadas na preparação de pedigrees:
1 - homem; 2 - mulher; 3 - sexo não está claro; 4 - o dono do traço estudado; 5 - portador heterozigoto do gene recessivo estudado; 6 - casamento; 7 - casamento de um homem com duas mulheres; 8 - casamento relacionado; 9 - pais, filhos e ordem de nascimento; 10 - gêmeos dizigóticos; 11 - gêmeos monozigóticos.
Graças ao método genealógico, os tipos de herança de muitos traços em humanos foram determinados. Assim, de acordo com o tipo autossômico dominante, polidactilia (aumento do número de dedos), capacidade de enrolar a língua em um tubo, braquidactilia (dedos curtos devido à ausência de duas falanges nos dedos), sardas, calvície precoce, fusão dedos, lábio leporino, fenda palatina, catarata dos olhos, fragilidade dos ossos e muitos outros. Albinismo, cabelos ruivos, suscetibilidade à poliomielite, diabetes, surdez congênita e outros traços são herdados como autossômicos recessivos.
A característica dominante é a capacidade de enrolar a língua em um tubo (1) e seu alelo recessivo é a ausência dessa capacidade (2).
3 - pedigree para polidactilia (herança autossômica dominante).
Vários traços são herdados ligados ao sexo: herança ligada ao X - hemofilia, daltonismo; Ligado ao Y - hipertricose da borda da aurícula, dedos palmados. Existem vários genes localizados em regiões homólogas cromossomos X e Y, por exemplo, daltonismo geral.
O uso do método genealógico mostrou que em um casamento aparentado, comparado com um não aparentado, a probabilidade de deformidades, natimortos e mortalidade precoce na prole aumenta significativamente. Em casamentos relacionados genes recessivos mais frequentemente entram em um estado homozigoto, como resultado, certas anomalias se desenvolvem. Um exemplo disso é a herança da hemofilia nas casas reais da Europa.
- hemofílico; - mulher portadora
1 - gêmeos monozigóticos; 2 - gêmeos dizigóticos.
As crianças nascidas ao mesmo tempo são chamadas de gêmeos. Eles são monozigótico(idêntico) e dizigótico(variado).
Gêmeos monozigóticos se desenvolvem a partir de um zigoto (1), que é dividido em duas (ou mais) partes durante o estágio de esmagamento. Portanto, esses gêmeos são geneticamente idênticos e sempre do mesmo sexo. Gêmeos monozigóticos são caracterizados por um alto grau de semelhança ( concordância) de muitas maneiras.
Gêmeos dizigóticos se desenvolvem a partir de dois ou mais óvulos que são simultaneamente ovulados e fertilizados por diferentes espermatozoides (2). Portanto, eles têm genótipos diferentes e podem ser do mesmo sexo ou de sexo diferente. Ao contrário dos gêmeos monozigóticos, os gêmeos dizigóticos são caracterizados pela discordância - dissimilaridade de várias maneiras. Os dados sobre a concordância de gêmeos para alguns sinais são apresentados na tabela.
| sinais | Concordância, % | |
|---|---|---|
| Gêmeos monozigóticos | gêmeos dizigóticos | |
| Normal | ||
| Grupo sanguíneo (AB0) | 100 | 46 |
| cor dos olhos | 99,5 | 28 |
| Cor de cabelo | 97 | 23 |
| Patológico | ||
| Pé torto | 32 | 3 |
| "Lábio de Lebre" | 33 | 5 |
| Asma brônquica | 19 | 4,8 |
| Sarampo | 98 | 94 |
| Tuberculose | 37 | 15 |
| Epilepsia | 67 | 3 |
| Esquizofrenia | 70 | 13 |
Como pode ser visto na tabela, o grau de concordância dos gêmeos monozigóticos para todas as características acima é significativamente maior do que o dos gêmeos dizigóticos, mas não é absoluto. Como regra, a discordância de gêmeos monozigóticos ocorre como resultado de distúrbios do desenvolvimento intrauterino de um deles ou sob a influência do ambiente externo, se for diferente.
Graças ao método dos gêmeos, a predisposição hereditária de uma pessoa a várias doenças foi esclarecida: esquizofrenia, epilepsia, diabetes mellitus e outras.
Observações em gêmeos monozigóticos fornecem material para elucidar o papel da hereditariedade e do ambiente no desenvolvimento das características. E abaixo ambiente externo compreender não apenas os fatores físicos do ambiente, mas também as condições sociais.
Baseado no estudo de cromossomos humanos em condições normais e patológicas. Normalmente, um cariótipo humano inclui 46 cromossomos - 22 pares de autossomos e dois cromossomos sexuais. Uso este método possibilitou identificar um grupo de doenças associadas a uma alteração no número de cromossomos ou a alterações em sua estrutura. Tais doenças são chamadas cromossômico.
Os linfócitos do sangue são o material mais comum para análise cariotípica. O sangue é coletado em adultos de uma veia, em recém-nascidos - de um dedo, lóbulo da orelha ou calcanhar. Os linfócitos são cultivados em um meio nutriente especial, que, em particular, contém substâncias que “forçam” os linfócitos a se dividirem intensamente por mitose. Após algum tempo, a colchicina é adicionada à cultura de células. A colchicina interrompe a mitose no nível da metáfase. É durante a metáfase que os cromossomos são mais condensados. Em seguida, as células são transferidas para lâminas de vidro, secas e coradas com diversos corantes. A coloração pode ser a) rotineira (os cromossomos se coram uniformemente), b) diferencial (os cromossomos adquirem estriações transversais, com cada cromossomo tendo um padrão individual). A coloração de rotina permite identificar mutações genômicas, determinar o grupo pertencente ao cromossomo e descobrir em qual grupo o número de cromossomos mudou. A coloração diferencial permite identificar mutações cromossômicas, determinar o cromossomo para o número, descobrir o tipo de mutação cromossômica.
Nos casos em que é necessário realizar uma análise cariotípica do feto, as células do líquido amniótico (amniótico) são levadas para cultivo - uma mistura de células semelhantes a fibroblastos e epiteliais.
As doenças cromossômicas incluem: síndrome de Klinefelter, síndrome de Turner-Shereshevsky, síndrome de Down, síndrome de Patau, síndrome de Edwards e outras.
Os pacientes com síndrome de Klinefelter (47, XXY) são sempre do sexo masculino. Eles são caracterizados por subdesenvolvimento das glândulas sexuais, degeneração dos túbulos seminíferos, muitas vezes retardo mental, alto crescimento (devido a pernas desproporcionalmente longas).
A síndrome de Turner-Shereshevsky (45, X0) é observada em mulheres. Manifesta-se na desaceleração da puberdade, subdesenvolvimento das gônadas, amenorréia (ausência de menstruação), infertilidade. As mulheres com síndrome de Turner-Shereshevsky são pequenas em estatura, o corpo é desproporcional - a parte superior do corpo é mais desenvolvida, os ombros são largos, a pélvis é estreita - membros inferiores encurtado, o pescoço é curto com dobras, a seção "mongolóide" dos olhos e várias outras características.
A síndrome de Down é uma das doenças cromossômicas mais comuns. Desenvolve-se como resultado da trissomia no cromossomo 21 (47; 21, 21, 21). A doença é facilmente diagnosticada, pois possui uma série de características características: membros encurtados, crânio pequeno, nariz chato e largo, fissuras palpebrais estreitas com incisão oblíqua, presença de uma prega pálpebra superior, retardo mental. Violações da estrutura dos órgãos internos são frequentemente observadas.
As doenças cromossômicas também ocorrem como resultado de alterações nos próprios cromossomos. Sim, exclusão R-braço do autossomo número 5 leva ao desenvolvimento da síndrome do "grito de gato". Em crianças com esta síndrome, a estrutura da laringe é perturbada, e elas primeira infância tem um timbre de voz peculiar "miando". Além disso, há um retardo do desenvolvimento psicomotor e demência.
Na maioria das vezes, as doenças cromossômicas são o resultado de mutações que ocorreram nas células germinativas de um dos pais.
Permite detectar distúrbios metabólicos causados por alterações nos genes e, como resultado, alterações na atividade de várias enzimas. As doenças metabólicas hereditárias são divididas em doenças do metabolismo de carboidratos (diabetes mellitus), metabolismo de aminoácidos, lipídios, minerais, etc.
Fenilcetonúria refere-se a doenças do metabolismo de aminoácidos. A conversão do aminoácido essencial fenilalanina em tirosina é bloqueada, enquanto a fenilalanina é convertida em ácido fenilpirúvico, que é excretado na urina. A doença leva a desenvolvimento rápido demência em crianças. O diagnóstico precoce e a dieta podem impedir o desenvolvimento da doença.
É um método de estudar a distribuição de características hereditárias (doenças hereditárias) em populações. Um ponto essencial ao utilizar este método é o processamento estatístico dos dados obtidos. Debaixo população compreender um grupo de indivíduos da mesma espécie, muito tempo vivendo em um determinado território, cruzando livremente entre si, tendo origem comum, uma determinada estrutura genética e, em um grau ou outro, isolado de outras populações de indivíduos de uma determinada espécie. Uma população não é apenas uma forma de existência de uma espécie, mas também uma unidade de evolução, pois a base dos processos microevolutivos que culminam na formação de uma espécie são as transformações genéticas nas populações.
O estudo da estrutura genética das populações lida com uma seção especial da genética - genética de populações. Em humanos, distinguem-se três tipos de populações: 1) panmíticas, 2) demes, 3) isoladas, que diferem entre si em número, frequência de casamentos intragrupo, proporção de imigrantes e crescimento populacional. População cidade grande corresponde à população panmítica. As características genéticas de qualquer população incluem os seguintes indicadores: 1) pool genético(a totalidade dos genótipos de todos os indivíduos de uma população), 2) frequências gênicas, 3) frequências genotípicas, 4) frequências fenotípicas, sistema de casamento, 5) fatores que alteram as frequências gênicas.
Para determinar as frequências de ocorrência de certos genes e genótipos, lei de Hardy Weinberg.
Em uma população ideal, de geração em geração, uma razão de frequências de genes dominantes e recessivos estritamente definida (1), bem como a razão de frequências de classes genotípicas de indivíduos (2), é preservada.
p + q = 1, (1)Onde p— frequência de ocorrência do gene dominante A; q- a frequência de ocorrência do gene recessivo a; R 2 - a frequência de ocorrência de homozigotos para o AA dominante; 2 pq- frequência de ocorrência de heterozigotos Aa; q 2 - a frequência de ocorrência de homozigotos para o recessivo aa.
A população ideal é uma população panmítica suficientemente grande (panmixia - cruzamento livre), na qual não há processo de mutação, seleção natural e outros fatores que perturbem o equilíbrio dos genes. É claro que populações ideais não existem na natureza; em populações reais, a lei Hardy-Weinberg é usada com emendas.
A lei de Hardy-Weinberg, em particular, é usada para contar aproximadamente os portadores de genes recessivos para doenças hereditárias. Por exemplo, sabe-se que a fenilcetonúria ocorre a uma taxa de 1:10.000 em uma determinada população. A fenilcetonúria é herdada de forma autossômica recessiva, portanto, os pacientes com fenilcetonúria têm o genótipo aa, ou seja, q 2 = 0,0001. Daqui: q = 0,01; p= 1 - 0,01 = 0,99. Os portadores do gene recessivo possuem o genótipo Aa, ou seja, são heterozigotos. A frequência de ocorrência de heterozigotos (2 pq) é 2 0,99 0,01 ≈ 0,02. Conclusão: nesta população, cerca de 2% da população é portadora do gene da fenilcetonúria. Ao mesmo tempo, você pode calcular a frequência de ocorrência de homozigotos para o dominante (AA): p 2 = 0,992, pouco abaixo de 98%.
Uma mudança no equilíbrio de genótipos e alelos em uma população panmítica ocorre sob a influência de fatores de ação constante, que incluem: o processo de mutação, ondas populacionais, isolamento, seleção natural, deriva gênica, emigração, imigração, endogamia. É graças a esses fenômenos que surge um fenômeno evolutivo elementar - uma mudança na composição genética de uma população, que é o estágio inicial do processo de especiação.
A genética humana é um dos ramos da ciência em desenvolvimento mais intenso. Ela é base teórica medicina, revela a base biológica das doenças hereditárias. Conhecer a natureza genética das doenças permite fazer um diagnóstico preciso a tempo e realizar o tratamento necessário.
Vamos para palestras №21"Variabilidade"
1. Método genealógico.
O método baseia-se no rastreamento de uma característica em várias gerações, indicando laços familiares(compilação de um pedigree).
A coleta de informações começa a partir do probando.
Proband - uma pessoa cujo pedigree precisa ser compilado. Irmãos e irmãs do probando são chamados de irmãos.
O método inclui duas etapas:
1. Coleta de informações sobre a família.
2. Análise genealógica.
Caracteres especiais são usados para construir um pedigree. Os métodos permitem estabelecer o tipo de herança do traço: autossômico dominante, autossômico recessivo, ligado ao sexo.
Com herança autossômica dominante o gene aparece em um estado heterozigoto em ambos os sexos; imediatamente na primeira geração; um grande número de pacientes, tanto na vertical como na horizontal. Sardas, braquidactilia, catarata, fragilidade óssea, nanismo condrodistrófico, polidactilia são herdados de acordo com este tipo.
Com herança autossômica recessiva o gene mutacional aparece apenas no estado homozigoto em ambos os sexos. Como regra, as crianças doentes nascem de pais saudáveis (gene em um estado heterozigoto). O traço não aparece em todas as gerações. É assim que os traços são herdados: canhoto, cabelos ruivos, Olhos azuis, miopatia, diabetes mellitus, fenilcetonúria.
Com herança dominante ligada ao X pessoas de ambos os sexos estão doentes, é mais comum em mulheres. É assim que os sinais são herdados: dermatose pigmentar, queratose (perda da linha do cabelo), bolhas nos pés, esmalte dos dentes marrom.
Com um recessivo ligado ao X herança principalmente os homens estão doentes. Na família, metade (50%) dos meninos está doente, 50% das meninas são heterozigotas para o gene mutante. É assim que a hemofilia A, a distrofia muscular de Duchenne e o daltonismo são herdados.
Com herança ligada ao Y só os homens estão doentes. Tais sinais são chamados de holandesas: sindactilia, hipertricose.
2. Método citogenético.
O método é baseado no exame microscópico dos cromossomos, análise do cariótipo humano em condições normais e patológicas. O estudo do conjunto cromossômico é realizado em placas metafásicas de linfócitos, fibroblastos cultivados em condições artificiais. A análise cromossômica é realizada por microscopia. Para identificar os cromossomos, é realizada uma análise morfométrica do comprimento do cromossomo e da proporção de seus braços (índice centromérico) e, em seguida, o cariótipo é realizado de acordo com a classificação de Denver. Este método permite estabelecer doenças hereditárias humanas, a estrutura dos cromossomos, translocações e construir mapas genéticos.
Em 1969, T. Kasperson desenvolveu um método de coloração diferenciada de cromossomos, que possibilitou a identificação dos cromossomos pela natureza da distribuição dos segmentos corados. A heterogeneidade do DNA em diferentes regiões ao longo do cromossomo causa coloração diferente dos segmentos (regiões hetero e eucromáticas). Este método permite detectar aneuploidias, rearranjos cromossômicos, translocações, poliploidias (trissomias nos dias 13, 18, 21 - autossomos; deleções). Deleções no 5º cromossomo formam a síndrome do "grito de gato"; no dia 18 - uma violação da formação do esqueleto e retardo mental.
Se a violação diz respeito aos cromossomos sexuais, é usado o método de estudo da cromatina sexual. A cromatina sexual (corpo de Barr) é um cromossomo X espiralado, que é inativado no corpo feminino no 16º dia de desenvolvimento embrionário. O corpo de Barr é em forma de disco e é encontrado em núcleos de células de mamíferos e humanos interfásicos abaixo da membrana nuclear. A cromatina sexual pode ser determinada em qualquer tecido. Na maioria das vezes, as células epiteliais da mucosa bucal (raspagem bucal) são examinadas.
No cariótipo de uma mulher normal, existem dois cromossomos X, e um deles forma o corpo da cromatina sexual. O número de corpos de cromatina sexual em humanos e outros mamíferos é um a menos que o número de cromossomos X em um indivíduo. Em uma mulher com o cariótipo XO, os núcleos celulares não contêm cromatina sexual. Com trissomia (XXX) - 2 corpos são formados, ou seja, usando a cromatina sexual para determinar o número de cromossomos sexuais em esfregaços de sangue; nos núcleos dos neutrófilos, os corpos da cromatina sexual parecem baquetas que se estendem do núcleo dos leucócitos.
Normalmente, nas mulheres, os núcleos positivos de cromatina representam 20-40%, nos homens - 1-3%. A cromatina Y também pode ser detectada no epitélio bucal. É um grande cromocentro intensamente luminoso localizado em qualquer ponto do núcleo. Normalmente, nos machos, 20-90% dos núcleos contêm cromatina Y.
3. Método estatístico populacional.
O método permite calcular a frequência de portador heterozigoto de um gene patológico em populações humanas. Distribuição de anormalidades genéticas e cromossômicas. O método utiliza dados demográficos e estatísticos, cujo processamento matemático é baseado na lei de Hardy-Weinberg.
O estudo da distribuição de frequência dos genes tem importância analisar a propagação de doenças hereditárias humanas. Sabe-se que a grande maioria dos alelos recessivos se apresenta no estado heterozigoto. A lei de Hardy-Weinberg permite identificar a frequência de transporte de um gene patológico. Por exemplo: a frequência do albinismo encontrado (aq 2) é 1:20000, ou seja, q 2 aa = 1/20000, então q = √ 1/20000 = 1/141
p + q = 1, então p = 1- q = 1 1/141= 140/141; frequência de heterozigotos (portadores de genes de albinismo) 2 pq Aa = 2 x 140/141 x 1/141 = 1/70.
4. Método duplo.
O método baseia-se no estudo de sinais que mudam sob a influência das condições de vida em gêmeos mono e dizigóticos. Nos estudos genéticos de gêmeos, é necessário estudar os dois tipos comparativamente. Esta é a única forma de avaliar a influência de diferentes condições ambientais sobre os mesmos genótipos (em monozigotos), bem como a manifestação de diferentes genótipos nas mesmas condições ambientais (em dizigotos).
A semelhança de sinais em gêmeos é chamada de concordância, as diferenças de sinais são chamadas de discordância. A comparação do grau de semelhança em dois grupos de gêmeos permite julgar o papel da hereditariedade e do ambiente nos sinais patológicos. O método é baseado em um estudo comparativo das características de gêmeos. Permite identificar uma lista de doenças com predisposição hereditária, para determinar o papel do ambiente e da hereditariedade na manifestação da doença. Para fazer isso, use o coeficiente de hereditariedade (H) e a influência do ambiente (E), que são calculados usando a fórmula de Holzinger:
H \u003d (% MZ -% DZ / 100 -% DZ) x 100
MZ - concordância de gêmeos monozigóticos, DZ - gêmeos dizigóticos.
Se o valor de H = 1, o sinal é formado em maior extensão (100%) sob a influência de fatores hereditários; H = 0 - o sinal é afetado pela ação do ambiente (100%); H = 0,5 - o mesmo grau de influência do ambiente e hereditariedade.
Por exemplo: a concordância de gêmeos monozigóticos na incidência de esquizofrenia é de 70%, e a de gêmeos dizigóticos é de 13%. Então H \u003d 70-13 / 100-13 \u003d 57/87 \u003d 0,65 (65%). Consequentemente, a predominância da hereditariedade é de 65%, e do meio ambiente é de 35%.
O método é usado para estudar:
1. O papel da hereditariedade e do ambiente na formação das características do organismo;
2. Fatores específicos que potencializam ou enfraquecem a influência do ambiente externo;
3. Correlação de sinais e funções;
5. Métodos bioquímicos.
Esses métodos são usados para diagnosticar doenças metabólicas causadas por alterações na atividade de certas enzimas (mutações genéticas). Cerca de 500 doenças moleculares foram detectadas usando esses métodos.
No Vários tipos doenças, é possível determinar a própria proteína-enzima anormal ou os produtos intermediários do metabolismo.
Os métodos incluem várias etapas:
1) Identificação de métodos simples e acessíveis (métodos expressos), reações qualitativas de produtos metabólicos na urina, sangue.
2) Esclarecimento do diagnóstico. Para isso, preciso métodos cromatográficos determinação de enzimas, aminoácidos, carboidratos, etc.
3) O uso de testes microbiológicos baseados no fato de que algumas cepas de bactérias podem crescer em meios contendo apenas certos aminoácidos, carboidratos. Se houver uma substância necessária para uma bactéria no sangue ou na urina, a reprodução ativa de bactérias é observada em um substrato preparado, o que não acontece em uma pessoa saudável.
Os métodos bioquímicos revelam hemoglobinopatias, distúrbios metabólicos de aminoácidos (fenilcetonúria, alcaptonúria), carboidratos (diabetes mellitus, galactosemia), lipídios (idiotia amaurótica), cobre (doença de Konovalov-Wilson), ferro (hemocromatose), etc.
6. Método de dermatoglifia.
A dermatoglifia é um ramo da genética que estuda os relevos hereditários condicionados da pele nos dedos, palmas das mãos e solas dos pés. Nessas partes do corpo existem saliências epidérmicas - sulcos que formam padrões complexos. Desenhos de padrões de pele são estritamente individuais e geneticamente determinados. O processo de formação do alívio capilar ocorre dentro de 3-6 meses do desenvolvimento intrauterino. O mecanismo de formação da crista está associado a relações morfogenéticas entre a epiderme e os tecidos subjacentes.
Os genes que proporcionam a formação de padrões nas pontas dos dedos estão envolvidos na regulação da saturação de fluidos da epiderme e da derme.
Gene A - causa o aparecimento de um arco na almofada digital, gene W - o aparecimento de uma curva, gene L - o aparecimento de um loop. Assim, existem três tipos principais de padrões nas pontas dos dedos (Fig. 5.5). A frequência de ocorrência de padrões: arcos - em 6%, loops - cerca de 60%, cachos - 34%. Um indicador quantitativo de dermatoglifia é a contagem de cristas (o número de linhas papilares entre o delta e o centro do padrão; delta são os pontos de convergência das linhas papilares formando uma figura na forma da letra grega delta Δ).
Em média, existem 15-20 cristas em um dedo, em 10 dedos nos homens - 144,98; para mulheres - 127,23 pentes.
O alívio palmar (palmoscopia) é mais complexo. Revela vários campos de almofadas e linhas palmares. Nas bases dos dedos II, III, IY, Y existem trirrádios dos dedos (a, c, d), na base da palma - palmar (t). O ângulo palmar - a t d normalmente não excede 57 0 (Fig. 5.6).
Os padrões de pele são hereditários. O relevo da crista da pele é herdado poligenicamente.
A formação de padrões dermatoglíficos pode ser influenciada por alguns fatores estágios iniciais embriogênese (por exemplo, a exposição intrauterina ao vírus da rubéola dá um desvio nos padrões semelhantes à doença de Down).
O método dermatoglífico é utilizado na genética clínica como confirmação adicional do diagnóstico de síndromes cromossômicas com alteração do cariótipo.
7. Métodos imunológicos.
Os métodos são baseados no estudo da composição antigênica de células e fluidos corporais - sangue, saliva, suco gástrico. Os antígenos mais comumente usados são eritrócitos, leucócitos e proteínas do sangue. Tipos diferentes os antígenos eritrocitários formam um sistema de grupos sanguíneos - AB0, Rh - fator. O conhecimento das características da imunogenética do sangue é necessário para a transfusão de sangue.
8. Método ontogenético.
O método ontogenético permite estudar as regularidades na manifestação dos signos no processo de desenvolvimento. O objetivo do método é o diagnóstico precoce e a prevenção de doenças hereditárias. O método é baseado em métodos bioquímicos, citogenéticos e imunológicos. Nos estágios iniciais da ontogênese pós-natal, aparecem doenças como fenilcetonúria, galactosemia, raquitismo resistente à vitamina D, cujo diagnóstico oportuno contribui para medidas preventivas que reduzem a patologia das doenças. Doenças como diabetes mellitus, gota, alcaptonúria aparecem em estágios mais avançados da ontogênese. O método é de particular importância no estudo da atividade de genes que estão em estado heterozigoto, o que permite identificar doenças recessivas ligadas ao X. O portador heterozigoto é detectado examinando os sintomas da doença (com anoftalmia - diminuição dos globos oculares); com a ajuda de testes de estresse (aumento dos níveis de fenilalanina no sangue em pacientes com fenilcetonúria); usando exame microscópico de células sanguíneas de tecidos (acúmulo de glicogênio em glicogenoses); por determinação direta da atividade gênica.
9. Método de genética de células somáticas.
Baseado no estudo de material hereditário em clones de células de tecidos cultivados fora do corpo em meio nutriente. Neste caso, é possível obter genes puros, obter células híbridas. Isso torna possível analisar a ligação dos genes e sua localização, os mecanismos de interação gênica, a regulação da atividade gênica e as mutações genéticas.
O uso de métodos antropogenéticos permite o diagnóstico oportuno de uma doença hereditária.
Para estudar o aparato genético humano, os cientistas usam métodos especiais.
Os métodos para estudar a genética humana são diversos. Vamos considerar alguns deles. Para estudar a genética humana, os seguintes métodos são usados:
método genealógico
Com o método genealógico, os pedigrees são compilados e analisados. Eles permitem que você estabeleça como várias doenças são transmitidas. Os pedigrees foram compilados há vários séculos para famílias reais. Mas para o estudo da genética, eles têm sido usados apenas desde o início do século passado. Um exemplo é o estudo de como a hemofilia é herdada na família da rainha Vitória da Inglaterra. Um pedigree é compilado com mais frequência para uma pessoa doente ou para um portador da característica em estudo. Aquele para quem o pedigree é compilado é chamado de probando, seus irmãos são chamados de irmãos. O método genealógico de estudar o pedigree permite estabelecer por qual tipo o traço é herdado. É melhor usar o método de pedigree para famílias grandes. Ajuda a substituir o método hibridológico, que é amplamente utilizado para animais e plantas, mas é inaceitável para humanos.
método de população
O método populacional estuda a frequência de ocorrência de genes em populações humanas. Com ele, avaliam a possibilidade de ter filhos com determinadas características. Também permite descobrir com que frequência genes recessivos são encontrados em pessoas heterozigotas e rastrear a disseminação de doenças hereditárias.
método duplo
Os métodos para estudar a genética humana também usam materiais coletados durante as observações de gêmeos. Para fazer isso, estude gêmeos idênticos que vivem em condições diferentes. Devido à semelhança de 100% dos genes em gêmeos idênticos, o método dos gêmeos ajuda a estabelecer como os fatores ambientais afetam o genótipo e as propriedades mentais de uma pessoa.
Método citogenético
O método de pesquisa citogenética estuda a estrutura dos cromossomos, determinando seu número e forma, e também diagnostica doenças hereditárias que ocorrem como resultado de alterações em seu número e estrutura de cromossomos. Para isso, um microscópio é usado. Para tornar os cromossomos mais fáceis de reconhecer, eles são corados usando métodos especiais. O método citogenético permite, por exemplo, identificar a síndrome de Klinefelter. Esta doença tem um cromossomo X extra.
Método bioquímico
Usando o método bioquímico, a localização e a natureza da mutação nos genes são determinadas. Isso ajuda a identificar crianças com doenças hereditárias, como anemia falciforme, pela composição de aminoácidos da hemoglobina.
Método dermatoglífico
O método dermatoglífico permite determinar a possibilidade de uma doença hereditária em crianças desenhando linhas nas palmas das mãos dos pais. Isso se deve ao fato de que em pessoas com patologias cromossômicas hereditárias, o padrão da pele apresenta diferenças peculiares.
Método de genética de células somáticas
Esses métodos de estudo da genética estão envolvidos no estudo da hereditariedade e variabilidade das células somáticas (não sexuais), compensando a incapacidade de aplicar o método hibridológico. Para a pesquisa, as células são propagadas em condições artificiais e os processos genéticos que ocorrem nelas são analisados. Uma vez que o material hereditário contido nas células somáticas é completo, os resultados obtidos podem ser aplicados a todo o organismo.
Método para estudar a patologia do metabolismo
Os métodos de pesquisa em genética humana usam o estudo da patologia metabólica para identificar pessoas que têm os distúrbios hereditários correspondentes. Assim que um bebê nasce, o sangue é retirado do dedão do pé. Esse método ajuda a descobrir se um recém-nascido tem fenilcetonúria, uma doença hereditária associada ao comprometimento do metabolismo de aminoácidos, levando ao retardo mental. Graças ao diagnóstico precoce, se respeitado dieta especial, a doença não se manifesta.
Diferenças entre genética humana e genética geral
Para estudar a herança de características em humanos, os mesmos métodos de pesquisa são usados para animais. A única diferença é que os métodos de estudo da genética humana excluem o método hibridológico, que é o principal na genética de animais e plantas.
método genealógico
A base deste método é a compilação e análise de pedigrees. Este método é amplamente utilizado desde os tempos antigos até os dias atuais na criação de cavalos, seleção de valiosas linhagens de bovinos e suínos, na obtenção de cães de raça pura, bem como na criação de novas raças de animais de pele. As genealogias humanas foram compiladas ao longo de muitos séculos em relação às famílias reinantes na Europa e na Ásia.
Como método de estudo da genética humana, o método genealógico tornou-se
aplicam-se apenas a partir do início do século XX, quando ficou claro que a análise
pedigrees, nos quais a transmissão de geração em geração de um traço (doença) pode ser rastreada, pode substituir o método hibridológico, que na verdade é inaplicável a humanos. Ao compilar pedigrees, o ponto de partida é uma pessoa - um probando,
cujo pedigree está sendo estudado. Geralmente é o paciente ou o portador
uma característica específica cuja herança precisa ser estudada. No
ao compilar tabelas de linhagem, use as convenções propostas
G. Yust em 1931 (Fig. 6.24). As gerações são indicadas por algarismos romanos, os indivíduos de uma determinada geração são designados por algarismos arábicos. Com a ajuda do método genealógico, pode-se estabelecer a condicionalidade hereditária do traço estudado, bem como o tipo de sua herança (autossômica dominante, autossômica recessiva, dominante ligada ao X ou recessiva, ligada ao Y). Ao analisar pedigrees por vários motivos
a natureza ligada de sua herança pode ser revelada, que é usada ao compilar mapas de cromossomos. Este método permite estudar a intensidade do processo de mutação, avaliar a expressividade e penetrância do alelo. É amplamente utilizado no aconselhamento genético médico para prever a prole. No entanto, deve-se notar que a análise genealógica se torna muito mais complicada quando as famílias têm poucos filhos.
Método citogenético
O método citogenético é baseado no exame microscópico de cromossomos em células humanas. Tem sido amplamente utilizado em estudos de genética humana desde 1956, quando os cientistas suecos J. Tiyo e A. Levan, propondo nova metodologia estudo de cromossomos, descobriu que no cariótipo humano existem 46, e não 48 cromossomos, como
considerado anteriormente. O estágio atual da aplicação do método citogenético está associado à
desenvolvido em 1969 por T. Kasperson por coloração diferencial de cromossomos, que ampliou as possibilidades de análise citogenética, tornando possível identificar com precisão os cromossomos pela natureza da distribuição de segmentos corados neles, o número de cromossomos ou com uma violação de sua estrutura. Além disso, este método permite estudar os processos de mutagénese ao nível dos cromossomas e
cariótipo. Seu uso no aconselhamento genético médico para fins de diagnóstico pré-natal de doenças cromossômicas permite evitar o aparecimento de descendentes com distúrbios graves do desenvolvimento por meio da interrupção oportuna da gravidez.
O material para estudos citogenéticos são células humanas obtidas de vários tecidos, linfócitos do sangue periférico, células da medula óssea, fibroblastos, células tumorais e tecidos embrionários, etc. Um requisito indispensável para o estudo dos cromossomos é a presença de células em divisão. É difícil obter essas células diretamente do corpo; portanto, materiais prontamente disponíveis, como linfócitos do sangue periférico, são mais frequentemente usados.
Normalmente, essas células não se dividem, mas um tratamento especial de sua cultura com fitohemaglutinina as devolve ao ciclo mitótico. A acumulação de células em divisão na fase metafásica, quando os cromossomas estão no máximo em espiral e claramente visíveis ao microscópio, é conseguida tratando a cultura com colchicina ou
colcemid, que destrói o fuso de divisão e impede a separação das cromátides.
A microscopia de esfregaços preparados a partir da cultura dessas células permite observar visualmente os cromossomos. A fotografia de placas metafásicas e o posterior processamento das fotografias com a elaboração de cariogramas, nos quais os cromossomos são dispostos aos pares e distribuídos em grupos, permitem
estabelecer o número total de cromossomos e detectar mudanças em seu número e estrutura em pares individuais. Como um método expresso que detecta uma mudança no número de cromossomos sexuais, use método para determinar a cromatina sexual em células não divisíveis da mucosa bucal. A cromatina sexual, ou corpo de Barr, é formada nas células do corpo feminino de um dos dois cromossomos X. Parece um caroço de cor intensa localizado perto da membrana nuclear. Com um aumento no número de cromossomos X no cariótipo de um organismo, os corpos de Barr são formados em suas células em uma quantidade um a menos que o número de cromossomos X. No
uma diminuição no número de cromossomos X (monossomia X), não há corpúsculo de Barr.
No cariótipo masculino, o cromossomo Y pode ser encontrado em mais
intenso em comparação com outros cromossomos de luminescência durante o processamento
seu acrichiniprite e estudo em luz ultravioleta.
Para observação de curto prazo, as células são simplesmente colocadas em meio líquido em uma lâmina de vidro; se você precisar de monitoramento de longo prazo das células, serão usadas câmeras especiais. Estas são garrafas planas com orifícios cobertos com vidros finos ou câmaras planas dobráveis.
Método bioquímico
Ao contrário do método citogenético, que permite estudar a estrutura dos cromossomos e cariótipo na norma e diagnosticar doenças hereditárias associadas a uma mudança em seu número e organização, doenças hereditárias causadas por mutações genéticas, bem como polimorfismo em
produtos de genes primários normais são estudados usando métodos bioquímicos. Pela primeira vez, esses métodos começaram a ser usados para o diagnóstico de doenças genéticas no início do século XX. Nos últimos 30 anos, eles têm sido amplamente utilizados na busca de novas formas de alelos mutantes. Com a ajuda deles, mais de 1.000 doenças metabólicas congênitas foram descritas. Para muitos deles, foi identificado um defeito no produto do gene primário. As mais comuns entre tais doenças são as doenças associadas a enzimas defeituosas, estruturais, de transporte ou outras
Defeitos nas proteínas estruturais e circulantes são revelados pelo estudo de sua estrutura. Então, nos anos 60. século 20 foi concluída uma análise (cadeia de hemoglobina de 3 globinas, composta por 146 resíduos de aminoácidos. Foi estabelecida uma grande variedade de hemoglobinas em humanos, associada a uma alteração na estrutura de suas cadeias peptídicas, que muitas vezes é a causa do desenvolvimento de doenças . Os defeitos enzimáticos são determinados pela determinação do conteúdo do metabolismo dos produtos sanguíneos e urinários resultantes do funcionamento deste
esquilo. A deficiência do produto final, acompanhada pelo acúmulo de intermediários e subprodutos do metabolismo prejudicado, indica um defeito na enzima ou sua deficiência no organismo.O diagnóstico bioquímico de distúrbios metabólicos hereditários é realizado em duas etapas. Na primeira etapa, são selecionados casos presuntivos de doenças, na segunda etapa, o diagnóstico da doença é esclarecido com métodos mais precisos e complexos. A utilização de estudos bioquímicos para o diagnóstico de doenças no período pré-natal ou imediatamente após o nascimento permite detectar a patologia em tempo hábil e iniciar medidas médicas específicas, como no caso da fenilcetonúria. Determinar o conteúdo no sangue, na urina ou no líquido amniótico de intermediários, subprodutos e produtos finais do metabolismo que não sejam qualitativos
reações com reagentes específicos certas substâncias usar métodos cromatográficos para o estudo de aminoácidos e outros compostos.
Métodos para estudar o DNA na pesquisa genética
Como mostrado acima, as violações dos produtos primários dos genes são detectadas usando métodos bioquímicos. A localização do dano correspondente no próprio material hereditário pode ser revelada pelos métodos da genética molecular. Desenvolvimento de métodos Transcrição reversa O DNA nas moléculas de mRNA de certas proteínas com a subsequente multiplicação desses DNAs levou ao aparecimento sondas de DNA para várias mutações em sequências nucleotídicas humanas. A utilização de tais sondas de DNA para hibridização com o DNA das células do paciente permite detectar as alterações correspondentes no material hereditário do paciente, ou seja, diagnosticar certos tipos de mutações genéticas (diagnóstico de genes). Importantes conquistas em genética molecular nas últimas décadas foram o trabalho em sequenciamento - determinar a sequência de nucleotídeos do DNA. Isso foi possível pela descoberta na década de 1960. século 20 enzimas - restringir, isolados de células bacterianas, que cortam a molécula de DNA em fragmentos em locais estritamente definidos. Na Vivo
As enzimas de restrição protegem a célula da penetração em seu aparelho genético e da multiplicação de DNA estranho nele. A utilização destas enzimas na experiência permite obter fragmentos curtos de ADN em que a sequência de nucleótidos pode ser determinada com relativa facilidade. Os métodos da genética molecular e da engenharia genética permitem não só diagnosticar uma série de mutações genéticas e estabelecer o nucleotídeo
a sequência de genes humanos individuais, mas também para multiplicá-los (cloná-los) e obter grandes quantidades de proteínas - produtos dos genes correspondentes. A clonagem de fragmentos de DNA individuais é realizada incluindo-os em plasmídeos bacterianos, que, se multiplicando de forma autônoma na célula, fornecem um grande número de cópias dos fragmentos de DNA humano correspondentes. A expressão subsequente do DNA recombinante em bactérias produz o produto proteico do gene humano clonado correspondente. Assim, com a ajuda de métodos de engenharia genética, tornou-se possível obter certos produtos gênicos primários (insulina) baseados em genes humanos.
método duplo
Este método consiste em estudar os padrões de herança de traços em pares de gêmeos idênticos e dizigóticos. Foi proposto em 1875 por Galton inicialmente para avaliar o papel da hereditariedade e do ambiente no desenvolvimento das propriedades mentais de uma pessoa. Atualmente, este método é amplamente utilizado no estudo
hereditariedade e variabilidade em humanos para determinar o papel relativo da hereditariedade e do ambiente na formação de vários sinais, normais e patológicos. Permite identificar a natureza hereditária do traço, determinar a penetrância do alelo, avaliar a eficácia da ação sobre
o corpo de alguns fatores externos(drogas, educação, educação).
A essência do método é comparar a manifestação de uma característica em diferentes grupos de gêmeos, levando em consideração a semelhança ou diferença em seus genótipos. gêmeos monozigóticos, desenvolvendo a partir de um único óvulo fertilizado, são geneticamente idênticos, pois possuem 100% dos genes comuns. Portanto, entre gêmeos monozigóticos, há
alta porcentagem pares concordantes, em que a característica se desenvolve em ambos os gêmeos. A comparação de gêmeos monozigóticos criados em diferentes condições do período pós-embrionário permite identificar sinais, em
cuja formação um papel essencial pertence a fatores ambientais. De acordo com esses sinais, entre os gêmeos há discordância, Essa. diferenças. Ao contrário, a preservação da semelhança entre gêmeos, apesar das diferenças nas condições de sua existência, indica a condicionalidade hereditária do traço.
A comparação da concordância pareada para essa característica em gêmeos monozigóticos e dizigóticos geneticamente idênticos, que possuem em média cerca de 50% de genes comuns, permite julgar de forma mais objetiva o papel do genótipo na formação da característica. Alta concordância em pares de gêmeos monozigóticos e concordância significativamente menor em pares de gêmeos dizigóticos indicam a importância das diferenças hereditárias nesses pares para determinar o traço. A semelhança do índice de concordância para mono e
gêmeos dizigóticos indica um papel insignificante das diferenças genéticas e o papel determinante do ambiente na formação de um sinal ou no desenvolvimento de uma doença. Taxas de concordância significativamente diferentes, mas bastante baixas, em ambos os grupos de gêmeos, permitem julgar a predisposição hereditária para a formação de um traço que se desenvolve sob a influência de fatores ambientais.
Vários métodos são usados para identificar a monozigosidade de gêmeos. 1. Um método polissintomático para comparar gêmeos de acordo com muitas características morfológicas (pigmentação dos olhos, cabelo, pele, formato do cabelo e características da linha do cabelo na cabeça e no corpo, formato das orelhas, nariz, lábios, unhas, corpo, padrões de dedos). 2. Métodos baseados na identidade imunológica de gêmeos para antígenos eritrocitários (sistemas ABO, MN, Rhesus), para proteínas séricas (γ-globulina). 3. O critério mais confiável para monozigosidade é fornecido por
teste de transplante usando enxerto de pele gemelar. (NÃO USADO)
Método estatístico populacional
Com a ajuda do método estatístico populacional, os traços hereditários são estudados em grandes grupos população ao longo de uma ou mais gerações. Um ponto essencial ao utilizar este método é o processamento estatístico dos dados obtidos. Este método pode ser usado para calcular a frequência
a ocorrência em uma população de vários alelos de um gene e diferentes genótipos para esses alelos, para descobrir a distribuição de vários traços hereditários nela, incluindo doenças. Permite estudar o processo de mutação, o papel da hereditariedade e do ambiente na formação do polimorfismo fenotípico
uma pessoa de acordo com os sinais normais, bem como na ocorrência de doenças, especialmente com predisposição hereditária. Este método também é usado para elucidar a importância dos fatores genéticos na antropogênese, em particular na formação racial. a base para elucidar a estrutura genética de uma população é leiEquilíbrio genético de Hardy-Weinberg . Ele reflete o padrão, de acordo com
que, sob certas condições, a proporção de alelos gênicos e genótipos no pool gênico de uma população permanece inalterada em várias gerações dessa população.
ocorrência em uma população de fenótipo recessivo com genótipo homozigoto (aa), é possível calcular a frequência de ocorrência do alelo indicado (a) no pool gênico de uma dada geração. A expressão matemática da lei de Hardy-Weinberg é a fórmula ( R MAS . + q a)^2, onde R e q- a frequência de ocorrência dos alelos A e a do gene correspondente. A divulgação desta fórmula permite calcular a frequência de ocorrência
pessoas com diferentes genótipos e, em primeiro lugar, heterozigotos - portadores da doença latente
alelo recessivo: p^2AA + 2pq aa + q^2aa.
Método de modelagem.
Um método de estudar padrões genéticos em modelos biológicos e matemáticos, um organismo ou populações.
Modelagem biológica- a base na lei da série homóloga de hereditariedade de Vavilov. Baseia-se no fato de que gêneros e espécies geneticamente próximos possuem séries semelhantes de variabilidade hereditária, com tal precisão que conhecer as mudanças em um gênero ou espécie pode ser prevista a partir do aparecimento em outros gêneros e espécies.
O método baseia-se na criação de modelos de anomalias hereditárias humanas (linhagens mutantes de animais) com o objetivo de estudar a etiologia e patogênese das doenças hereditárias. Assim como o desenvolvimento de tratamentos - exemplos de modelos biológicos - hemofilia em cães, fissura labial em roedores, diabetes em hamsters, alcoolismo em ratos. Surdez em gatos
modelagem matemática - criação modelos matemáticos populações para calcular: as frequências de genes e genótipos em várias interações e mudanças no ambiente, os efeitos da herança ligada na análise de muitos genes ligados, o papel da hereditariedade e do ambiente no desenvolvimento de uma característica, o risco de ter um filho doente
