• Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости на всех уровнях его организации и существования: молекулярном, клеточ-ном, организменном, популяционном.
• Медицинская генетика изучает роль наследственности в патологии человека, закономерности передачи от поколения к поколению наследственных болезней, разрабатывает методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии, включая болезни с наследственной предрасположенностью.

система знаний о роли генетических факторов в патологии человека и система методов диагностики, лечения и профилактики наследственной пато-логии

Клиническая генетика - прикладной раздел медицинской генетики, т.е. применение достижений последней для решения клинических проблем у пациентов или в их семьях

Цель медицинской генетики

разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственной и наследственно обусловленной патологии человека.

• диагностика наследственных заболеваний
• анализ их распространенности в различных популяциях и этнических группах
• профилактика наследственных заболеваний на базе пренатальной (дородовой) диагностики
• изучение молекулярно-генетических основ этиологии и патогенеза наследственных заболеваний
• выявление генетических факторов риска многофакторных заболеваний
• медико-генетическое консультирование семей больных

ИСТОРИЯ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ

Доменделевский период

Учение о наследственности человека зарождалось в медицине из наблюдений семейных и врожденных болезней.

В трудах Гиппократа (V в. до н.э.) отмечалась роль наследственности в происхождении болезней:

«…эпилепсия, как и другие болезни, развиваются на почве наследственности; и действительно, если от флегматика происходит флегматик, от желчного - желчный, от чахоточного - чахоточный, от страдающего болезнью селезенки - страдающий болезнью селезенки, то что может помешать, чтобы болезнь, которою страдают отец и мать, поразила бы также одного из их детей».

В XVIII–XIX вв. появились отдельные работы о значении наследственности в происхождении болезней.

• К XVIII в. относятся первые описания доминантного (полидактилии, т.е. шестипалости) и рецессивного (альбинизма у негров) признаков, сделанных французским ученым П. Мопертюи.
• В начале XIX в. несколькими авторами одновременно было описано наследование гемофилии в результате изучения родословных семей, в которых встречались лица, страдающие этой болезнью.
• В 1814 г. вышла книга лондонского врача Д. Адамса «Трактат о предполагаемых наследственных свойствах болезней, основанный на клинических наблюдениях».
• Понятие о патологической наследственности у человека утвердилось во второй половине XIX в. и было принято многими врачебными школами.

• Альбинизм - врождённое отсутствие пигмента кожи, волос, радужной и пигментной оболочек глаза .

• С пониманием патологической наследственности зародилась концепция о вырождении человеческого рода и необходимости его улучшения, причем одновременно (1865 г.) и независимо друг от друга ее высказывали В.М. Флоринский в России и Ф. Гальтон в Англии.

Френсис Гальтон (1822–1911)

Один из основоположников генетики человека и евгеники. Основные труды: «Наследственный талант и характер» (1865); «Наследственный гений: исследование его законов и следствий» (1869); «Очерки по евгенике» (1909). Попытки экспериментально оценить значение наследственных и внешнесредовых факторов в становлении количественных признаков у человека положили начало генетике количественных признаков.

Флоринский Василий Маркович (1834–1899)

В 1865 году Ф. Гальтон выступил в печати с предложением «вирикультуры», т.е. кастового «разведения» талантливых людей, которые по его мнению должны заключать браки только внутри своей касты, отнюдь не смешиваясь с остальной массой посредственности. На латинском «вирикультура» значит «культура мужества». В 1883 году Гальтон предпочел заменить термин «вирикультура» термином «евгеника», что в переводе с греческого означает «облагораживание» (eugenes, греч. – хороший род).

Родословная, в центре которой двоюродные братья - Ч.Дарвин и Ф.Гальтон и их общий дед – Э. Дарвин.

Выделял ряд заболеваний наследственной природы,

предлагал социальное совершенствование общества в целях гармонического развития народа,

рассматривал положительную роль смешения народов

Наряду с противоречивыми или неверными положениями, в этой книге был поднят и правильно освещен ряд вопросов медицинской генетики. Среди них: значение среды для формирования наследственных признаков, вред близкородственных браков, наследственный характер многих патологий (глухонемоты, альбинизма, заячьей губы, пороков развития нервной трубки)

Миазм (от др.-греч. - загрязнение)

• В 1902 г английский врач Арчибальд Гаррод, исследуя родословные семей, пришёл к выводу, что алкаптонурия , болезнь, связанная с нарушением обмена веществ, передаётся по наследству в соответствии с закономерностями наследования признаков, открытых Менделем (Алкапто́нури́я - НЗ, обусловленное выпадением функций оксидазы гомогентизиновой кислоты и характеризующееся расстройством обмена тирозина).
• А.Гаррод объяснил и другие биохимические аномалии, опубликовав в 1909 г. книгу «Врожденные ошибки метаболизма», благодаря которой он был признан отцом биохимической генетики.

• В 1906 г. английский ученый Уильям Бэтсон предложил для науки о наследственности и изменчивости название генетика .

В первых двух десятилетиях XX века возникла эйфория от менделевской интерпретации многих болезней, в результате которой была существенно преувеличена роль наследственности в формировании поведения человека и в наследственной отягощённости населения.

Концепция обречённости и вырождения семей с наследственной патологией стала ведущей для объяснения отягощённости общества потомством таких больных. Диагноз наследственной болезни считался приговором больному и даже его семье. На этом фоне снова стала набирать силу евгеника - ранее сформулированное Гальтоном направление об улучшении породы (или природы) человека.

История медицинской генетики в России

• Василий Маркович Флоринский – начало евгенического движения в России (1865 г.)

• В 1920 году Николай Константинович Кольцов создал в Москве Русское евгеническое общество, при котором издавался «Русский евгенический журнал». В 1920 году в Институте экспериментальной биологии (ИЭБ), руководимом Н. К. Кольцовым, был организован евгенический отдел, развернувший исследования по генетике человека. Были начаты первые работы по наследованию групп крови, содержанию каталазы в крови, наследованию цвета волос и глаз, изменчивости и наследственности сложных признаков с использованием близнецового метода. При отделе работала первая медико-генетическая консультация.

• В 1921 году Юрий Александрович Филипченко организовал в Петрограде Бюро по евгенике, где, в частности, было выполнено уникальное популяционно-генетическое исследование творческих способностей человека.

Н.К.Кольцов

Ю.А.Филипченко

• Позиции отечественных евгенистов принципиально отличались от таковых западных евгенистов гуманностью и научной направленностью
• Термин «евгенический» был адекватен термину «медико-генетический»
• Не ставили в виде окончательной цели проведение в жизнь принудительных евгенических мероприятий
• В СССР не поддерживались идеи негативной евгеники (улучшение породы человека через законодательно закрепленное выбраковывание нежелательных с точки зрения евгеники элементов)
• Одновременно с обсуждением евгенических идей создаются практические начала медицинской генетики в России

20-30-е годы XX века

В СССР медицинская генетика успешно развивалась в 20-30-х годах. Среди известных русских врачей-ученых начала XX века особое место занимает Сергей Николаевич Давиденков (1880-1961), впервые применивший идеи генетики в клинике. С.Н.Давиденков является основоположником клинической генетики и медико-генетического консультирования

• В 1920 г. С.Н. Давиденковым была создана первая медико-генетическая консультация в Москве, а в 1934 г. - в Ленинграде.
• Впервые поставил вопрос о создании каталога генов (1925).
• Впервые предложил термин «нейрогенетика», который сейчас применяется во всем мире.
• Сформулировал гипотезу о генетической гетерогенности наследственных заболеваний, определил основные направления профилактики НБ.
• По генетике наследственных болезней нервной системы опубликовал несколько книг: «Наследственные болезни нервной системы» (1-е изд. в 1925 г, 2-е изд. в 1932 г.); «Проблема полиморфизма наследственных болезней нервной системы» (1934); «Эволюционно-генетические проблемы в невропатологии» (1947).

30-40-е годы XX века

С 1930 по 1937 г. медицинская генетика развивалась в Медико-биологическом институте , переименованном в 1935г. в Медико-генетический институт им. М.Горького . Это был передовой институт, проводивший много работ по близнецовым и цитогенетическим исследованиям, были разработаны и усовершенствованы 3 метода – клинико-генеалогический, близнецовый и цитологический .

15 мая 1934 г. в этом институте состоялась первая в истории советской биологии и медицины конференция по медицинской генетике.

В этот день директор Медико-биологического института Соломон Григорьевич Левит выступил с докладом «Антропогенетика и медицина», в котором определил новую дисциплину.

«Левит стал основоположником российской медицинской генетики, сформулировал ее ключевые принципы и идеи» (историк генетики В.В.Бабков)

С.Г. Левит (1894-1937)

• Противники генетиков, во главе которых стоял Трофим Денисович Лысенко (директор Института генетики АН СССР с 1940 по 1965 годы), говорили, что не может быть особого вещества наследственности; наследственностью обладает весь организм; что гены - это выдумка генетиков: ведь их никто не видел.
• Основные обвинения против генетиков носили политический характер. Генетика объявлялась буржуазной реакционной наукой. Сторонники Лысенко утверждали, что граждане социалистической страны не могут иметь наследственных болезней, а разговоры про гены человека - это основа расизма и фашизма.
• Многие генетики были арестованы в 1937 г. В 1940 г. был арестован Н.И.Вавилов. Его обвинили в том, что он английский шпион. В 1943 г. Вавилов умер в Саратовской тюрьме от истощения. Вслед за Вавиловым были арестованы Г.Д.Карпеченко (зав. кафедрой генетики растений Ленинградского государственного университета), Г.А.Левитский (зав. Цитологической лабораторией во Всеросси́йском институ́те растениево́дства им. Н. И. Вави́лова), которые погибли в тюрьме, и другие генетики.

• В 1937 году проф. С.Г.Левита уволили с должности директора Медико-генетического института, а институт закрыли. Спустя год С.Г.Левит был арестован, приговорен к смертной казни за терроризм и шпионаж и расстрелян. Левит был реабилитирован посмертно в 1956 году.
• Трижды арестовывали Владимира Павловича Эфроимсона.
• Гонениям подвергся и профессор С.Н. Давиденков. Его научные работы по медицинской генетике не публиковались, а доцентура в Ленинградском институте усовершенствования врачей была закрыта.
• Кольцов Н.К. был уволен с должности директора ИЭБ и в том же 1940 году умер от инфаркта миокарда.

• Во время Великой Отечественной войны репрессии заметно утихли, но вновь усилились уже в 1946 году.
• Разгром произошел в августе 1948 года на сессии ВАСХНиЛ, Всесоюзной академии сельскохозяйственных наук им. В.И.Ленина (ВАСХНИЛ), на которой Лысенко выступил с докладом "О положении в биологической науке". В докладе генетика подверглась разгромной критике и была заклеймлена как «буржуазная лженаука».
• 9–10 сентября 1948 г. Президиум АМН СССР официально запретил медицинскую генетику.
• После сессии ВАСХНИЛ все ведущие генетики были уволены с работы, преподавание генетики в школе и в вузах было запрещено. Были уволены или понижены в должности около 3 тысяч ученых), некоторые генетики были арестованы)
• Николай Петрович Дубинин (основатель Института цитологии и генетики) был вынужден заняться изучением птиц в лесозащитных полосах;
• Ио́сиф Абра́мович Раппопорт (был выдвинут на Нобелевскую премию за открытие химического мутагенеза) стал лаборантом-геологом и т.д.

• После смерти Сталина ситуация в генетике начала меняться. Стали появляться статьи с критикой Лысенко, возобновились генетические исследования.
• Генетики надеялись на полную реабилитацию своей науки, но этого не произошло. Лысенко смог войти в доверие и к Н.С.Хрущеву. В результате господство Лысенко в биологии продолжалось до конца 1964г. (до снятия Хрущева).
• В 1956 г. было правильно подсчитано число хромосом человека (до этого считалось, что у человека их 48). Число хромосом у человека было одновременно описано сразу двумя группами исследователей в США и в Англии.
• В 1959 г. была открыта хромосомная природа болезней - установлена связь между нарушением числа хромосом и некоторыми наследственными болезнями (синдром Дауна, синдром Шерешевского-Тернера и синдром Клайнфелтера). Цитогенетика стала ведущим направлением.
• В этот период сформировалась клиническая генетика как результат слияния трёх ветвей генетики человека - цитогенетики, формальной (менделевской) генетики и биохимической генетики.
• Человек стал главным объектом общегенетических исследований (до этого времени человек как объект исследования не очень привлекал генетиков).

• В 1956 году в Москве в Институте биологической физики АН была организована лаборатория радиационной генетики (зав.Николай Петрович Дубинин)
• В 1957 году в составе Сибирского отделения АН СССР (Новосибирск) был организован Институт цитологии и генетики (ИЦиГ СО АН СССР) (директор Н. П. Дубинин).
• В 1958 году С. Н. Давиденков организовал в Ленинграде Медико-генетическую лабораторию АМН, которую после его смерти в 1961 году возглавила Е. Ф. Давиденкова.
• В 1958 г. создан Совет по общей и медицинской генетике под председательством академика АМН И. Д. Тимакова.
• Бурное возрождение медицинской генетики происходило в Москве. Александра Алексеевна Прокофьева-Бельговская возглавила две лаборатории: лабораторию кариологии в Институте молекулярной биологии АН СССР (1962) и лабораторию цитогенетики в Институте морфологии человека АМН СССР (1964), организовала курсы для обучения врачей методам цитогенетики.
• Началом восстановления «клинической части» медицинской генетики можно считать выход в свет в 1964 году книги Владимира Павловича Эфроимсона «Введение в медицинскую генетику».

• В апреле 1967 года был издан приказ министра здравоохранения СССР о медико-генетической помощи населению. Первые консультации появились в Москве и в Ленинграде
• Первые медико-генетические консультации возникали по инициативе и под патронажем академических учреждений. Специалистов по медицинской цитогенетике стали готовить в начале 60-х годов на базе лабораторий в Москве под руководством А. А. Прокофьевой-Бельговской и в Ленинграде под руководством Е. Ф. Давиденковой.
• В 1969 году под руководством Прокофьевой-Бельговской вышла книга «Основы цитогенетики человека».
• В 1969 году создан Институт медицинской генетики (ИМГ). Директором института назначен Николай Павлович Бочков. Этот институт стал ведущим и координирующим учреждением страны по медицинской генетике. В него перешла Лаборатория цитогенетики человека (зав. - А. А. Прокофьева-Бельговская, были организованы Лаборатория общей цитогенетики (зав. -А.Ф. Захарова) и Лаборатория мутагенеза и популяционной цитогенетики (зав. – Н.П.Бочков). Кроме того, в состав института влился коллектив Московской медико-генетической консультации.

• В ИМГ начались разработка скрининг-программ для ранней диагностики и профилактики наследственных заболеваний, исследования по генетике развития (Владимир Ильич Иванов) и популяционной генетике наследственных болезней (Евгений Константинович Гинтер).
• В 1982 году открыт Томский отдел ИМГ. Руководителем отдела приглашен В. П. Пузырев. Через пять лет он возглавил НИИ Медицинской генетики в составе Томского научного центра Сибирского отделения АМН, организованного на базе отдела.
• Медицинская генетика в Ленинграде получила новый импульс к развитию в 1987 году, когда в Институт акушерства и гинекологии АМН им. Д. О. Отта пришел В. С. Баранов, создавший и возглавивший лабораторию пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней.
• В 1988 году Н.П.Бочков организовал кафедру медицинской генетики в 1-м Московском медицинском институте. В 1989 году Е. И. Шварц создал аналогичную кафедру в Ленинградском педиатрическом институте.

• На рубеже XX и XXI веков медицинская генетика заняла лидирующее место в медико-биологической науке, аккумулировав передовые методы и концепции разных медицинских и биологических дисциплин.

Три обстоятельства способствовали интенсивному развитию медицинской генетики во второй половине XX века:

• во-первых, благодаря снижению уровня инфекционных и алиментарных заболеваний после второй мировой войны больше внимания и финансов уделялось болезням эндогенной прироцы, в том числе наследственным.
• во-вторых, прогресс лабораторной и инструментальной медицины, широкий обмен информацией обеспечили более точную нозологизацию синдромов и болезней.
• в-третьих, прогресс общей генетики и биологии принципиально изменил методологию генетики человека (генетика соматических клеток).

Главным итогом медицинской генетики к концу XX-началу XXI века стало создание генетических технологий для медицины, которые позволяют ускоренно решать трудные вопросы в медицине и здравоохранении.

Генетика человека в России

Н.К.Кольцов

Гипотеза о молекулярном строении и

Матричной репродукции хромосом (1928)

Организатор и председатель Русккого

евгенического общества (1921-1929)

Евфеника – «учение о хорошем проявлении

Наследственных задатков»

А.С.Серебровский

Термин «генофонд» (1927)

Генетика популяций, структура гена

С.Г.Левит

Основатель превого

медико-генетического

института (1935)

С.Н.Давиденков

Идея создания каталога генов (1925)

Первая в мире медико-генетическая консультация (1920)

Премия Давиденкова РАМН

Современные центры генетики человека

Медико-генетический научный центр РАМН, Москва (ранее ИМГ)

Институт медицинской генетики СО РАМН, Томск

Институт акушерства, гинекологии и перинатологии РАМН, СПБ

Институт общей генетики, Москва

Институт цитологии и генетики, Новосибирск

Институт биохимии и генетики, Уфа

Н.П.Бочков

Академик РАМН

Основатель и первый директор

Института медицинской генетики (МГНЦ)

Медицинская генетика рассматривает следующие вопросы:

• какие наследственные механизмы поддерживают гомеостаз организма и определяют здоровье индивида;
• каково значение наследственных факторов (мутации или сочетание определенных аллелей) в этиологии болезней;
• каково соотношение наследственных и средовых факторов в патогенезе болезней;
• какова роль наследственных факторов в определении клинической картины болезней (и наследственных, и ненаследственных);
• влияет ли (и если влияет, то как) наследственная конституция на процесс выздоровления человека и исход болезни;
• как наследственность определяет специфику фармакологического и других видов лечения.

11000 наследственных болезней, поражающих все органы, системы и функции организма Распространенность НП у детей: 5-5,5% новорожденных Генные болезни - 1% Хромосомные болезни - 0,5% Болезни с наследственной предрасположенностью - 3-3,5% Несовместимость матери и плода - 0,4% Генетические соматические нарушения - ? Причины детской смертности: до 50% в пери- и неонатальной смертности - ВПР, НБ и другие «генетические» причины Генные болезни - 8-10% Хромосомные - 2-3% Мультифакториальные (генетич. предрасположенность) - 35-40%) Негенетические причины - 50% Смена «профиля» НП с возрастом при постоянстве «груза»" width="640"

Значение генетики для медицины

~ 30000 нозологических форм

11000 наследственных болезней, поражающих все органы, системы и функции организма

Распространенность НП у детей: 5-5,5% новорожденных

Генные болезни - 1%

Хромосомные болезни - 0,5%

Болезни с наследственной предрасположенностью - 3-3,5%

Несовместимость матери и плода - 0,4%

Генетические соматические нарушения - ?

Причины детской смертности: до 50% в пери- и неонатальной смертности - ВПР, НБ и другие «генетические» причины

Генные болезни - 8-10%

Хромосомные - 2-3%

Мультифакториальные (генетич. предрасположенность) - 35-40%)

Негенетические причины - 50%

Смена «профиля» НП с возрастом при постоянстве «груза»

• В настоящее время твердо установлено, что в живом мире законы генетики носят всеобщий характер, действительны они и для человека.

• Однако, поскольку человек – это не только биологическое, но и социальное существо , генетика человека отличается от генетики большинства организмов рядом особенностей:

• для изучения наследования человека неприменим гибридологический анализ (метод скрещиваний);
• для генетического анализа используются специфические методы:

• генеалогический (метод анализа родословных),
• близнецовый,
• цитогенетические,
• биохимические,
• популяционные,
• молекулярно-генетические

• для человека характерны социальные признаки, которые не встречаются у других организмов, например, темперамент, сложные коммуни-кационные системы, основанные на речи, а также математические, изобразительные, музыкальные и иные способности;
• благодаря общественной поддержке возможно выживание и существование людей с явными отклонениями от нормы (в дикой природе такие организмы оказываются нежизнеспособными).

• Сложный кариотип – много хромосом и групп сцепления
• Позднее половое созревание (12-15 лет)
• Редкая смена поколений (25 лет)
• Низкая плодовитость и малое количество потомков (в семье 1-2-3 ребенка)
• Невозможность планирования искусственных браков и экспериментирования (гибридологический анализ)
• Невозможность создания абсолютно одинаковых условий жизни для всех потомков
• Большой генетический и фенотипический полиморфизм

Вехи генетики

Фрэнсис Крик и

Джеймс Дью Уотсон

Фрэнсис Коллинз и

Крейг Вентер

Грегор Мендель

• 1. Открытие двойной спирали ДНК (1953) Фрэнсис Крик и Джеймс Дью Уотсон 1953
• 2. Расшифровка генома человека (2001-2003) Фрэнсис Коллинз и Крейг Вентер 2001 / 2003

3. Выделение эмбриональных стволовых

клеток человека (1998)

! Длина всех молекул ДНК в одной клетке около 2 метров

Всего в организме человека 5Х10 13 клеток

Длина всех молекул ДНК во всех клетках составляет 10 11 км , что в тысячи раз превышает расстояние от Земли до Солнца

В одной молекуле ДНК содержится 3,0 миллиарда пар нуклеотидов !

N.Novgorod public lecture , 4 Dec 2004

Секвенирование - заводской процесс на ABI Prizm 3700 Цикл непрерывный: при 15 мин труда оператора в сутки Celera - секвенирует более 1,5 млрд п.н. в месяц

Сиквенс генома человека занял 9 месяцев 10 дней и 200 млн долларов...После 10 лет разработки методов и инструментов

Lander e.a., Nature (2001), v.409, p.860

Результаты секвенирования ДНК с флуоресцентной меткой

N.Novgorod public lecture

N.Novgorod public lecture , 4 Dec 2004

ПРОЕКТ

ГЕНОМ ЧЕЛОВЕКА

ОФИЦИАЛЬНО

ЗАВЕРШЕН

ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА АКТИВНО ПРОДОЛЖАЮТСЯ

Число генов у человека оценено в 20 - 25 тысяч , (оценка 2001 г. - 35 – 40 тыс) Nature 21oct 2004 ili 15 oct 2004 19 600 exp validated

Основная часть генома человека занята НЕ генами (63 - 74%). Сам ген внутри «пустой»: 95% - некодирующая часть). Общая длина кодирующих областей - 1%

Размер генома (включая бреши)

2,91 млрд. п.н.

Часть генома, состоящая из повторов

Число аннотированных генов (и гипотетических)

Число экзонов

2 5 000

Часть генома, приходящаяся на межгенную ДНК, %

от 74.5 до 63,6

Часть генома, занимаемая генами, %

от 25,5 до 37,8

Часть генома, занимаемая экзонами, %

от 1,1 до 1,4

Ген с максимальным числом интронов ( Titin)

234 экзона

Средний размер гена

27 тыс. п.н.

Максимальный размер гена (миодистрофин).

2400 тыс. п.н.

0.5%) Venter e.a., Science, 16 Feb. 200 7 , v.291, p. 1304" width="640"

Распределение функций 25 000 белок кодирующих генов человека

13% - белки, связывающиеся с ДНК

12% - передача сигнала

10% - ферменты

17% - разные (с частотами 0.5% )

ПРОЕКТ “ СЕКВЕНИРОВАНИЕ 1 000 ГЕНОМОВ ЧЕЛОВЕКА ”

• Стоимость проекта – 60 млн.долларов

3 этапа :

• 1. Секвенирование геномов 6 людей из 2-х семей с высоким разрешением
• 2. Секвенирование геномов 180 людей с низким разрешением
• 3. Секвенирование кодирующих регионов 1 000 генов у 1 000 людей из разных популяций мира

НАСЛЕДСТВЕННЫЕ БОЛЕЗНИ

• Патологические состояния, причиной которых является изменение генетического материала.

ТИПЫ НЗ :

• Моногенные
• Хромосомные
• Митохондриальные
• Мультифакториальные

• Существует генетическая и клиническая классификация наследственных болезней.

• Генетическая классификация отражает этиологию заболевания – тип мутации и взаимодействие со средой.
• Клиническая классификация или фенотипическая организована по органному, системному принципу или по типу обмена веществ.

Классификация наследственных болезней

• Генные болезни – болезни, вызванные генными мутациями
• Хромосомные – болезни, вызванные хромосомными и геномными мутациями

• ГЕНОМИКА ЧЕЛОВЕКА изучает геном

• Генетика человека - раздел генетики, изучающий закономерности наследования и изменчивости признаков у человека
• Генетика человека – это особый раздел генетики, который изучает особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека.
• Генетика человека является теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения.

Предмет и задачи медицинской генетики и геномики

Генетика человека

Медицинская

генетика

Геномика

Клиническая

генетика

Геномная медицина

Генетика человека : наследственность и изменчивость у человека на всех уровнях его организации и существования (молекулярный, клеточный, организменный, популяционный)

Медицинская генетика : роль наследственности в патологии человека, закономерности передачи из поколения в поколение наследственных болезней, методы диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии, включая болезни с наследственной предрасположенностью

Клиническая генетика : применение знаний и разработок в области мед. генетики к клиническим проблемам (диагностика, лечение, прогноз и профилактика)

Геномика : структурная и функциональная организация и изменчивость генома

(Томас Родерик, 1989)

Геномная медицина : применение знаний и разработок геномики и молекулярной генетики для диагностики, терапии и профилактики болезней и прогноза состояния здоровья

«рутинное использование генотипического анализа, обычно в форме ДНК-тестирования, с целью улучшения качества медицинской помощи» (A.Beaudet, 1998). Индивидуализированная медицина (« boutique medcine » , B.Bloom, 1999) .

Геномика

Геном – полный состав ДНК клетки

Геномика : общие принципы построения и структурно-функциональной организации генома. Секвенирование, картирование, идентификация генов и внегенных элементов

Структурная геномика – последовательность нуклеотидов в геноме, строение генов и негенных элементов (повторяющейся ДНК, промоторов, энхансеров и т.д.), физические, генетические, транскрипционные карты

Функциональная геномика : выявление функций генов / участков генома, их функциональных взаимодействий в клеточной системе

Протеомика : изучение белковых ансамблей в клетке

Сравнительная геномика : организация геномов разных видов, общие закономерности строения и функционирования геномов

Эволюционная геномика : эволюция геномов, происхождение наследственного разнообразия

Этногеномика : генетическое разнообразие популяций человека, генетика происхождения человека как вида, рас, народов

Медицинская геномика (геномная медицина ): применение знаний и технологий геномики к вопросам клинической и профилактической медицины (ДНК-диагностика, генотерапия)

История генетики: основные события и открытия (2)

1977 Клонирован первый ген человека - хорионический соматомаммотропин

1977 Разработаны методы секвенирования ДНК (Сэнгер; Максам, Гилберт)

1980 Описан полиморфизм длины рестрикционных фрагментов ДНК, выдвинута концепция «обратной генетики» (Ботстейн)

1986 Изобретена ПЦР (Мюллис)

1990 Начат проект «Геном человека»

1995 Секвенирован первый полный геном - H . Influenza

1996 Секвенирован первый эукариотический геном - дрожжи

1997 Первая успешная попытка клонирования организма из «взрослой» клетки - Долли

2001 Получен черновой сиквенс генома человека

2003 Полностью секвенирован геном человека

Что такое генетика

– это наука о закономерностях наследования признаков у организмов.

Классификация:

• Животные
• Человек
• Растения
• Микроорганизмы

Играют важную роль:

• Медицине
• Сельском хозяйстве
• Микробиологической промышленности
• Генетической инженерии

Ген - участок молекулы ДНК (или участок хромосомы), определяющий возможность развития отдельного признака, или синтез одной белковой молекулы.

Свойства:

• Дискретность
• Стабильность
• Лабильность
• Множественный аллелизм
• Аллельность
• Специфичность
• Плейотропия
• Экспрессивность
• Пенетрантность
• Амплификация

Классификация:

• Структурные – они содержат в себе информацию о строении белков или цепей РНК.
• Функциональные - отвечают за правильную структуру всех остальных участков ДНК, за синхронность и последовательность ее считывания.

Генотип, фенотип

Фенотип – совокупность свойств и признаков организма

Генотип - совокупность всех генов одного организма.

альтернативные признаки

Альтернативные признаки – противоположные качества одного признака или гена.

• Доминантный признак
• Рецессивный признак

Первооткрыватели законов Менделя

Эрих Чермак Австрийский ученый генетик. Скрещивал садовые и с\х растения

Грегор Мендель – основоположник генетики.Поставил серию опытов на горохе. Сделал корректные выводы из эксперимента.

Карл Эрих Корренс Немецкий биолог. Пионер генетики в Германии

I закон Менделя

Закон доминирования: «При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся по альтернативным вариантам одного и того же признака, все потомство от такого скрещивания окажется единообразным и будет нести признак одного из родителей».

II закон Менделя

Закон расщепления: «при скрещивании двух потомков первого поколения между собой во втором поколении наблюдается расщепление в определенном числовом соотношении: по фенотипу 3:1, по генотипу 1:2:1»

III закон Менделя

Закон независимого комбинирования: «при скрещивании двух гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по двум и более парам альтернативных признаков, гены и соответствующие им признаки наследуются независимо друг от друга и комбинируются во всех возможных сочетаниях».

Неполное доминирование

При скрещивании растений ночной красавицы, имеющей пурпурные цветки (АА) с растением, имеющем белые цветки (аа), все растения первого поколения будут иметь промежуточную розовую окраску. Это не противоречит правилу единообразия гибридов первого поколения Г.Менделя: ведь действительно в первом поколении все цветки розовые. При скрещивании двух особей ночной красавицы из первого поколения во втором поколении происходит расщепление, но не в соотношении 3: 1, а в соотношении 1: 2: 1, т.е. один цветок белый (аа), два розовых (Аа) и один пурпурный (АА).

1 из 23

Презентация на тему: Генетика Человека

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

№ слайда 3

Описание слайда:

Грегор Мендель (Грегор Иоганн Мендель) (1822-84) - австрийский естествоиспытатель, ученый-ботаник и религиозный деятель, монах, основоположник учения о наследственности (менделизм). Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха (1856-63), сформулировал закономерности наследственности (Грегор Мендель родился 22 июля 1822, Xейнцендорф, Австро-Венгрия, ныне Гинчице. Скончался 6 января 1884, Брюнн, ныне Брно, Чешская Республика. Грегор Мендель (Грегор Иоганн Мендель) (1822-84) - австрийский естествоиспытатель, ученый-ботаник и религиозный деятель, монах, основоположник учения о наследственности (менделизм). Применив статистические методы для анализа результатов по гибридизации сортов гороха (1856-63), сформулировал закономерности наследственности (Грегор Мендель родился 22 июля 1822, Xейнцендорф, Австро-Венгрия, ныне Гинчице. Скончался 6 января 1884, Брюнн, ныне Брно, Чешская Республика.

№ слайда 4

Описание слайда:

№ слайда 5

Описание слайда:

№ слайда 6

Описание слайда:

Этот метод позволяет, используя данные по членам нескольких родственных семейств, определить тип наследования какого – либо признака. Этот метод позволяет, используя данные по членам нескольких родственных семейств, определить тип наследования какого – либо признака.

№ слайда 7

Описание слайда:

Популяционно – генетические исследования заключаются в определении частоты встречаемости генов и генотипов в популяции. Исследования позволяют оценить вероятность рождения ребенка с определенным признаком в данной популяции. Популяционно – генетические исследования заключаются в определении частоты встречаемости генов и генотипов в популяции. Исследования позволяют оценить вероятность рождения ребенка с определенным признаком в данной популяции.

№ слайда 8

Описание слайда:

№ слайда 9

Описание слайда:

№ слайда 10

Описание слайда:

№ слайда 11

Описание слайда:

№ слайда 12

Описание слайда:

№ слайда 13

Описание слайда:

(Болезнь Марфана, Marfan syndrome, арахнодактилия, долихостеномелия) -заболевание из группы наследственных коллагенопатий, заболеваний соединительной ткани человека. Наследственное заболевание, входит под номером 154700 в систему табуляции МакКьюсика OMIM. Заболевание имеет полиорганные проявления. Помимо характерных изменений в органах опорно-двигательного аппарата (удлинённые кости скелета, гиперподвижность суставов), наблюдается патология в органах зрения и сердечно-сосудистой системы, что составляет классическую триаду. (Болезнь Марфана, Marfan syndrome, арахнодактилия, долихостеномелия) -заболевание из группы наследственных коллагенопатий, заболеваний соединительной ткани человека. Наследственное заболевание, входит под номером 154700 в систему табуляции МакКьюсика OMIM. Заболевание имеет полиорганные проявления. Помимо характерных изменений в органах опорно-двигательного аппарата (удлинённые кости скелета, гиперподвижность суставов), наблюдается патология в органах зрения и сердечно-сосудистой системы, что составляет классическую триаду.

№ слайда 14

Описание слайда:

(фенилпировиноградная олигофрения) - Наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся, в частности, в виде нарушения умственного развития. (фенилпировиноградная олигофрения) - Наследственное заболевание группы ферментопатий, связанное с нарушением метаболизма аминокислот, главным образом фенилаланина. Сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС, проявляющемуся, в частности, в виде нарушения умственного развития.

№ слайда 15

Описание слайда:

(от лат. albus - белый), отсутствие нормальной пигментации: у животных и людей - кожи, волос, радужной оболочки глаза, у растений - зелёной окраски всего растения или отдельных частей (пестролистность). А. - наследственный признак, зависящий от наличия рецессивного, т. е. подавляемого, гена, блокирующего в гомозиготном состоянии (см. Гомозиготность) синтез пигментов (у растений - хлорофилла, у животных - меланина). (от лат. albus - белый), отсутствие нормальной пигментации: у животных и людей - кожи, волос, радужной оболочки глаза, у растений - зелёной окраски всего растения или отдельных частей (пестролистность). А. - наследственный признак, зависящий от наличия рецессивного, т. е. подавляемого, гена, блокирующего в гомозиготном состоянии (см. Гомозиготность) синтез пигментов (у растений - хлорофилла, у животных - меланина).

№ слайда 16

Описание слайда:

№ слайда 17

Описание слайда:

(трисомия по хромосоме 21) - одна из форм геномной патологии, при которой чаще всего кариотип представлен 47 хромосомами вместо нормальных 46, поскольку хромосомы 21-й пары, вместо нормальных двух, представлены тремя копиями (трисомия, см. также Плоидность). Существует ещё две формы данного синдрома: транслокация хромосомы 21 на другие хромосомы (чаще на 15, реже на 14, ещё реже на 21, 22 и Y-хромосому) - 4% случаев, и мозаичный вариант синдрома - 5%. (трисомия по хромосоме 21) - одна из форм геномной патологии, при которой чаще всего кариотип представлен 47 хромосомами вместо нормальных 46, поскольку хромосомы 21-й пары, вместо нормальных двух, представлены тремя копиями (трисомия, см. также Плоидность). Существует ещё две формы данного синдрома: транслокация хромосомы 21 на другие хромосомы (чаще на 15, реже на 14, ещё реже на 21, 22 и Y-хромосому) - 4% случаев, и мозаичный вариант синдрома - 5%.

Описание слайда:

№ слайда 20

Описание слайда:

Медико-генетическая консультация состоит из 4 этапов; диагноз, прогноз, заключение, совет. При этом необходимо откровенное и доброжелательное общение врача-генетика с семьей больного. Консультирование всегда начинается с уточнения диагноза наследственной болезни, по-скольку точный диагноз является необходимой предпосылкой любой консультации. Лечащий врач, прежде чем направить пациента в медико-генетическую консультацию, должен с помощью доступных ему методов максимально уточнить диагноз и определить цель консультации. Необходимо еще применение генеалогического, цитогенетического, биохимических и других специальных генетических методов (например, определить сцепление генов или использовать молекулярно-генетические методы и т. п.). Медико-генетическая консультация состоит из 4 этапов; диагноз, прогноз, заключение, совет. При этом необходимо откровенное и доброжелательное общение врача-генетика с семьей больного. Консультирование всегда начинается с уточнения диагноза наследственной болезни, по-скольку точный диагноз является необходимой предпосылкой любой консультации. Лечащий врач, прежде чем направить пациента в медико-генетическую консультацию, должен с помощью доступных ему методов максимально уточнить диагноз и определить цель консультации. Необходимо еще применение генеалогического, цитогенетического, биохимических и других специальных генетических методов (например, определить сцепление генов или использовать молекулярно-генетические методы и т. п.).

№ слайда 21

Описание слайда:

21 век -век генетики... для человека она актуальна..т.к. во-первых многие забелевания имеют наследственную предрасположенность..и зная какие гены, комбинации генов, мы можем предвидеть те или иные заболевания..так например уже точно известно что эссенциальная гипертония у лиц с наследственной предрасположенностью имеет наибольшую вероятность появления.. во-вторых, генетика человека актуальна с точки зрения ЭКО.. мы можем подбирать будущему ребенку любые признаки..встраивать их в геном яйцеклетки и получать ребеночка,с признаками которые бы нам хотелось иметь.. вся сложность тут в благополучной имплантации этой яйцеклетки и дальнейшем развитии..но над этим пока ведуться работы.. плюс ко всему.. медикогенетические кольсунтирования активно ведуться..даже у нас в москве..в генетическом центре.. на каширке вроде.. туда приходят семейные пары и обсуждают возможный риск появления ребенка с теми или иными патологиями... на основе генеалогического метода и цитогенетического исследования. 21 век -век генетики... для человека она актуальна..т.к. во-первых многие забелевания имеют наследственную предрасположенность..и зная какие гены, комбинации генов, мы можем предвидеть те или иные заболевания..так например уже точно известно что эссенциальная гипертония у лиц с наследственной предрасположенностью имеет наибольшую вероятность появления.. во-вторых, генетика человека актуальна с точки зрения ЭКО.. мы можем подбирать будущему ребенку любые признаки..встраивать их в геном яйцеклетки и получать ребеночка,с признаками которые бы нам хотелось иметь.. вся сложность тут в благополучной имплантации этой яйцеклетки и дальнейшем развитии..но над этим пока ведуться работы.. плюс ко всему.. медикогенетические кольсунтирования активно ведуться..даже у нас в москве..в генетическом центре.. на каширке вроде.. туда приходят семейные пары и обсуждают возможный риск появления ребенка с теми или иными патологиями... на основе генеалогического метода и цитогенетического исследования.

№ слайда 22

Описание слайда:

Какой метод использовал Г. Мендель: Какой метод использовал Г. Мендель: Какой из двух генов подавляет действие другого: Сколько типов гамет образует гетерозигота при моногибридном скрещивании: Сколько типов гамет образует гомозигота при дигибридном скрещивании: Если в процессе транскрипции из молекулы матричной РНК выпал один нуклеотид, то такая мутация относится к: Если набор половых хромосом (гетеросом) у мужского пола ХУ, то такой мужской пол является: Как называются неполовые хромосомы человека: Сколько генотипов образуется в F2 при моногибридном скрещивании: Сколько фенотипов образуется F 2 при дигибридном скрещивании: Сколько фенотипов образуется в F 1 при неполном доминировании:

№ слайда 23

Описание слайда:

Особенности генетики человека выполнила ученица 10 «А» класса Савинцева Елена

Что такое генетика? Генетика - это наука, изучающая закономерности наследственности и изменчивости организмов.

Особенность наследования и изменчивости человека Наследственность и изменчивость – всеобщие свойства живых организмов. Основные закономерности генетики имеют универсальное значение и в полной мере применимы к человеку. Однако человек как объект генетических исследований имеет свои специфические особенности.

1. Невозможность отбора особей и проведения направленного скрещивания. 2. Малочисленность потомства. 3. Позднее половое созревание и редкая (25–30 лет) смена поколений. 4. Невозможность обеспечения одинаковых и контролируемых условий развития потомства. 5. На фенотип человека серьезно влияют не только биологические, но и социальные условия среды. Особенности:

Методы изучения наследственности человека. 1. Генеалогический (Тип наследования изучается путем составления родословных.); 2. Цитогенетический (Изучаются хромосомные наборы здоровых и больных людей, а также микроскопическое строение хромосом.); 3.Близнецовый (Изучаются генотипические и фенотипические особенности близнецов.); 4.Биохимический (Изучается химический состав внутриклеточной среды, крови, тканевой жидкости организма.);

Изменчивость - свойство организма приобретать новые признаки. Виды изменчивости: Ненаследственная (фенотипическая, или модификационная); Наследственная (комбинативная, мутационная) Закономерности изменчивости.

Типы мутаций. Генные мутации (изменения в генах) Изменение расположения нуклеотидов ДНК. Выпадение или внедрение одного или нескольких нуклеотидов. Замена одного нуклеотида другим.

Типы мутаций. Хромосомные мутации (перестройки хромосом) Удвоение участка хромосомы. Потеря участка хромосомы. Перемещение участка одной хромосомы на другую, не гомологичную ей хромосому.

Типы мутаций. Геномные мутации (ведут к изменению числа хромосом) Утеря или появление лишних хромосом в результате нарушения процесса мейоза Полиплоидия - кратное увеличение числа хромосом

Выводы: Раздел генетики, изучающий наследственность и изменчивость у человека, называется антропогенетикой или генетикой человека. Генетика человека - это наука о наследственно обусловленных различиях между людьми. Из генетики человека выделяется медицинская генетика, исследующая механизмы развития наследственных болезней, возможности их лечения и профилактики. В настоящее время человек хорошо изучен морфологически, физиологически, биохимически, что способствует рассмотрению его генетических особенностей.

Спасибо за внимание!

1 слайд

План. 1)Введение 2)Законы Грегора Менделя 3)Условия выполенения законов Менделя 4)Закон Т. Моргана 5)Аллели. Аллельные и неаллельные гены. 6)Группы крови 7)Совместимость эритроцитов 8)Определение групп крови 9) Использование данных о группе крови 10)Значение

2 слайд

3 слайд

Законы Грегори Менделя. Закон Единообразия гибридов первого поколения Закон Расщепления Закон независимого наследования признаков

4 слайд

Основные положения теории наследственности Менделя За наследственные признаки отвечают дискретные (отдельные, не смешивающиеся) наследственные факторы - гены (термин «ген» предложен в 1909 г. В.Иоганнсеном) Каждый диплоидный организм содержит пару аллелей данного гена, отвечающих за данный признак; один из них получен от отца, другой - от матери. Наследственные факторы передаются потомкам через половые клетки. При формировании гамет в каждую из них попадает только по одному аллелю из каждой пары (гаметы «чисты» в том смысле, что не содержат второго аллеля).

5 слайд

Условия выполнения законов Менделя В соответствии с законами Менделя наследуются только моногенные признаки. Если за фенотипический признак отвечает более одного гена (а таких признаков абсолютное большинство), он имеет более сложный характер наследования.

6 слайд

Условия выполнения закона расщепления при моногибридном скрещивании: Расщепление 3: 1 по фенотипу и 1: 2: 1 по генотипу выполняется приближенно и лишь при следующих условиях: 1)Изучается большое число скрещиваний (большое число потомков). 2)Гаметы, содержащие аллели А и а, образуются в равном числе (обладают равной жизнеспособностью). 3)Нет избирательного оплодотворения: гаметы, содержащие любой аллель, сливаются друг с другом с равной вероятностью. 4)Зиготы (зародыши) с разными генотипами одинаково жизнеспособны.

7 слайд

Условия выполнения закона независимого наследования Все условия, необходимые для выполнения закона расщепления. Расположение генов, отвечающих за изучаемые признаки, в разных парах хромосом (несцепленность). Условия выполнения закона чистоты гамет Нормальный ход мейоза. В результате нерасхождения хромосом в одну гамету могут попасть обе гомологичные хромосомы из пары. В этом случае гамета будет нести по паре аллелей всех генов, которые содержатся в данной паре хромосом.

8 слайд

Хромосомная теория наследственности Т. Моргана Гены локализованы в хромосомах. При этом различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Кроме того, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален. Аллельные гены занимают одинаковые локусы в гомологичных хромосомах. Гены расположены в хромосоме в линейной последовательности. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления, благодаря нему происходит сцепленное наследование некоторых признаков. При этом сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами. Каждый биологический вид характеризуется определенным набором хромосом - кариотипом.