Генетика людини та спадкові хвороби

Размещено на http://www.allbest.ru/

Генетика людини та спадкові хвороби

СОДЕРЖАНИЕ

Вступ

1 Історія розвитку генетики як науки

2 Генетичні спадкові захворювання

3 Методи генетичних досліджень. Їх застосування на сучасному етапі

4 Спадкові хвороби і причини виникнення їх

5 Спадкові хвороби які викликаються багатьма факторами

Висновок

Література

ВСТУП

Людина - живий організм, а тому вона є об'єктом біологічних досліджень. Але безумовно людина відрізняється іншими особливостями в порівнянні з будь якими живими істотами. Вона залишаючись біологічним об'єктом і вищою ланкою еволюції органічного світу, водночас є істотою соціальною. Тому, якщо у будь яких рослин і тварин еволюція пов'язана з мутаціями і добром, тобто здійснюється за біологічними законами, то прогрес людства підкорюється і соціальним законам розвитку.

Біологічна індивідуальність людей (морфологічні, фізіологічні, біохімічні особливості, в тому числі і спадкові хвороби, генетична детермінованість темпераменту і здібностей) передається з покоління в покоління за генетичними законами, спільними для всього органічного світу. Соціально трудова суть людини передається шляхом навчання, виховується у людському колективі, що впливає на реалізацію генетично - детермінованих особливостей кожного індивідууму, позначається на формуванні її особистості.

Багато спадкових хвороб відомі вже довгий час. Зовсім недавно нам приходилося займатися проблемами, які ставилися вище ніж спадкові хвороби. В багатьох районах світу , які розвиваються вони і зараз не вирішені. До них понад усе відносяться недоїдання і інфекційні хвороби. І до тих пір доки ці життєво важливі проблеми не знайдуть свого кінцевого рішення , суспільство не має право звернутися до розгляду більш тонких матерій , включаючи проблему вивчення і застереження спадкових хвороб.

Але в теперішній час з'явилася можливість запобігання багатьох спадкових хвороб, і необхідно щоб кожний знав про те чим він ризикує і якими можливостями вибору розпоряджується. Ці можливості включають вибір чоловіка (жінки); різні перевірочні іспити дозволяють виявити чи є ви носієм генетичного захворювання; аналізи і перевірки під час вагітності для діагностики особливих відхилень дитини; медико - генетичні консультації з прагненням виявлення ризику, якому піддаєтесь ви самі і наскільки великий ризик, що ваша дитина народиться з відхиленнями. Найголовніше при цьому вміти бачити речі у перспективі, оскільки біля 96% усіх дітей народжуються вільними від спадкових хвороб, серйозних природжених відхилень чи розумової відсталості.

1 ІСТОРІЯ РОЗВИТКУ ГЕНЕТИКИ ЯК НАУКИ

Генетика вивчає закони, які визначають спадковість та мінливість живих організмів. Спадковість (подібність споріднених організмів) є одними з найістотніших рис живого. Вони привертали увагу людини з давніх часів. Проте закони, які керують цими явищами, довго залишались незрозумілими.

Найрізноманітніші гіпотези щодо природи спадковості і мінливості висловлювались ще на початку історії людства. Вони частково ґрунтувались на спостереженнях людини над собою, а частково на досвіді вирощування рослин і розведення тварин. Цей примітивний відбір дозволяв людині створювати велику кількість видів різноманітних домашніх тварин і культурних рослин. Використовували гібридизацію, тобто схрещування організмів, які належать до різних видів, порід, сортів і відрізнялися один від одного якими не будь ознаками. Порівнюючи гібриди з вихідними формами , практики давно помітили деякі особливості успадкування ознак.

Фундамент сучасної генетики людини пов'язаної з усіма видами вчення людського організму, став закладатися лише в 19 ст. Але ще в 1750 р. французький вчений Мопертюи, а в 1814 р. Адамс помітив деякі особливості окремих спадкових ознак у людини.

Перший науковий твір про спадковість і мінливість з'явився лише в 17 ст., коли Камераріус опублікував «Замітки про поле у рослин», в якій він зробив висновок, що рослини, як і тварини мають стать і виказав теорію що запилення рослини одного виду пилком іншого виду може призвести до виникнення зовсім нових форм. На початку 18 ст. з'явилися перші описання таких гібридів.

Ще у 1859 р. Чарльз Дарвін обґрунтував значення спадковості та мінливості для еволюції, але й за часів Дарвіна цілком правильних уявлень про спадковість і мінливість не було.

Спадковістю - називають властивість організмів повторювати в ряді поколінь подібні ознаки і забезпечувати специфічний характер індивідуального розвитку в певних умовах середовища. Завдяки спадковості батьки і нащадки мають подібний тип біосинтезу, який визначає подібність хімічного складу тканин, характеру обміну речовин, фізіологічних функцій, морфологічних ознак та інших особливостей. Внаслідок цього кожний вид організмів відтворює себе із покоління в покоління.

Мінливість - це явище, певною мірою протилежне спадковості, і виявляється в тому, що у будь - якому поколінні окремі особини чимось відрізняються і одна від одної, і від своїх батьків. Відбувається це тому, що властивості й ознаки кожного організму - це результат взаємодії двох причин: спадкової інформації і конкретних умов зовнішнього середовища, які можуть впливати як на зміну спадкових задатків, так і на варіабельність виявлення їх.

У 1875 р. Гальтон запропонував для виділення ролі спадковості і середовища в розвитку окремих ознак людини вивчати їх становлення у близнюків. Цей метод дослідження генетичних закономірностей отримав назву близнюковий.

Основні закони генетики були встановлені в 1886 р. чеським дослідником Грегором Менделем, який експериментував з різними сортами гороха. Мендель дійшов до висновку, що спадкування кожного признаку виявляється якимось фактором, який передається через статеві клітини, і признаки організмів при схрещуванні не зникають, а успадковуються наступниками в відповідності з певними закономірностями. Пізніше ці закономірності називали законами Менделя. Хоча Мендель нічого не знав про місцезнаходження спадкових факторів в клітині, про їх хімічну природу і механізм впливу на той чи інший симптом тим мне менш його вчення про ці фактори як одиницях спадковості лягло в основу теорії гена, а розроблений ним метод генетичного аналізу спадкового признаку являється основним методом генетики.

На початку 20 ст. Закони Менделя , які не були зрозумілі його сучасниками, були « пере відкриті» рядом біологів( Г. де Фріз у Голландії, К. Корренс у Німеччині і Е. Чермак в Австрії) через це офіціально роком народження генетики , як науки прийнято рахувати 1900 р. У цей час закони Менделя піддавалися експериментальній перевірці у численних дослідах з гібридизації рослин і тварин. Було доведено загальний характер і універсальне значення основних законів спадковості. Проте у цей час одиниці спадковості вважалися умоглядними, такими, що не мають матеріальних властивостей, і локалізацією їх у клітині ніхто не цікавився. Щоб пояснити явище спадковості передачі ознак, припускали існування одиниць спадковості, які могли перекомбінуватися.

В 1906 р. за запропонуванням Бейтсона наука, яка вивчала спадковість та мінливість була названа генетикою. Почався період неймовірних відкриттів. Ще в 1901 р. Г. де Фріз встановив, що спадкові симптоми змінюються стрибкоподібно і створив теорію так званої мутації. Пізніше Т. Морган і інші представили докази того, що основними носіями генів є хромосоми - паличкоподібні утворення в ядрах клітин і , що гени розташовуються в хромосомі в лінійному порядку. Велику роль в розвитку генетики зіграли Н.І. Вавилов, Н.К. Кольцов, А.С. Серебровський, С.С. Четвериків, Н.П. Дубинін, Н.В. Тимофіїв - Рисовський і інші радянські вчені.

У 1908 р. вперше було описано спадкові хвороби обміну речовин і сформульована популяційна генетика людини, яка вивчала структуру і динаміку змісту генів в обмежених ( географічних, етнічних, соціальних та ін.) групах людей - популяціях.. Одна з найважливіших задач популяційної генетики людини «інвентаризація» фонду генів ( Чи , як кажуть генетики, генофонду) людства. Цю область генетики називають геногеографією; її наставником вважають вітчизняного вченого А.С. Серебровського. Прогрес в області популяційної генетики дозволив перейти до аналізу еволюції цілих систем генів з чим пов'язано прогнозування майбутніх відхилень в спадковій природі людини.

З установленням внутрішньоклітинних матеріальних основ спадковості починається другий період розвитку генетики (1912-1930). Як об'єкт дослідження використовується переважно мушка дрозофіла. Найбільшим досягненням цього періоду було доведення того, що гени локалізовані в хромосомі і розміщуються там в лінійному порядку (Т. Морган). Відкриття того факту, що генетичні зміни можуть викликати іонізуючі випромінювання (Г.А. Надсон, Г.С. Філіпов, 1925; Г. Меллер, 1927), значно розширило уявлення про організацію генів у хромосомі. Виявлено, що хромосоми диференційовані на якісно різні складові частини - локуси. Вітчизняний вчений С.Г. Навашин та його школа (1912-1930) заклали основи досліджень тонкої структури хромосом.

Ці обидва періоди розвитку генетики звичайно називають періодом класичної генетики. Основними надбаннями його є формулювання поняття про ген і встановлення матеріальних внутрішньоклітинних основ спадковості: створення хромосомної теорії спадковості.

З 1930 по 1953р. тривав перехідний період у розвитку генетики. В 20 - ті роки 20 ст. з'явилася евгенетика - вчення про попередження можливого погіршення спадкових якостей людини. При виникненні евгенетики прогресивні вчені ставили перед нею гуманні цілі але нацисти і расисти перетворили евгенетику в небезпечну зброю поти людства. Прикриваючись брехливими науковими твердженнями про начебто генетично визначеної неповноцінності окремих народів, соціальних груп та ін. Вони оправдовували расову , національну і класову дискримінацію замінивши в кінці кінців , як це зробив фашизм евгенетику так званою расовою генетикою і узаконивши поголівне винищення цілих народів - тобто геноцид.

У 1932-1937 рр. В СССР працював Медико - генетичний інститут в якому вивчали закономірності генетики людини (з використанням методу близнюків) і спадкові хвороби. На відміну від закордонних генетиків Які більшість уваги приділяли рідким і легко діагностичним захворюванням вітчизняні вчені ставили основною задачею вивчення взаємодії спадковості і навколишнього середовища в розвитку хвороби.

В 1939 р. на II Міжнародному генетичному конгресі була прийнята резолюція з вимогами надати всім людям ,не дивлячись на расу, націю, колір шкіри, рівні і повні можливості для розвитку. У 1944 р. групою дослідників було встановлено , що за передачу спадкових ознак відповідає дизоксорибонуклеїнова кислота - ДНК. З того часу починається стрімкий розвиток молекулярної генетики. Розшифрування Дж. Уотсоном і Ф. Кріком структури молекули ДНК (1953) дала можливість зрозуміти механізм її самовідновленням і тим самим передачі нащадкам батьківських генів. Потім була розгадана таємниця генетичного коду за допомогою якої на ділянках молекул ДНК(генах) «закодовувались» відомості про структуру білка створеного під контролем цього гена. Наступні відкриття після цих підняли генетику на новий рівень. В 50-ті роки 20 ст. Помічалась нова хвиля дослідів по генетиці людини в зв'язку з прогресом загальної і радіаційної генетики.

Період молекулярної генетики ( починаючи з 1953 р.) розпочався з детального вивчення субмікроскопічної будови і хімічного складу хромосом, оскільки стало ясно, що лише на цьому шляху можна розв'язати проблему гена. Доведено, що однією з основних складових частин хромосоми є ДНК і що саме ДНК відповідає за збереження і передачу спадкової інформації. Дослідження ДНК привело до відкриття коду спадкової інформації, тобто молекулярного механізму, зо допомогою якого в структурі нуклеїнових кислот записана програма розвитку організму з усіма властивими йому ознаками.

Досліди по генетиці людини показали, що спадковість і мінливість ознак людського організму різновид людей пов'язані як з їх спадковими завдатками так і з умовами існування (соціально - економічними, природно - кліматичними, та ін.). Було встановлено, що спадковість грає велику, але не виключну роль в виявленні психічних, розумових, можливостей людини на які помітно впливає оточуюче середовище і соціальні умови: виховання, освіта, трудова діяльність, вплив суспільства, колектив та ін.

В 1956 р. встановлено точне число хромосом (46), а в 1959 р. відкриті хромосомні хвороби людини ( одна з перших хвороба - Дауна, під час якої у всіх клітинах тіла знаходилася зайва хромосома в 21-ій парі хромосом).

генетика людина спадковий хвороба

2 ГЕНЕТИЧНІ СПАДКОВІ ЗАХВОРЮВАННЯ

Спадковість - це властивість організму забезпечувати матеріальну і функціональну наступність поколінь, а також обумовлювати специфічний характер індивідуального розвитку у відповідних умовах зовнішнього середовища.

Спадкові захворювання викликаються пошкодженням структури і функції генетичного апарату клітини. Проте не всі з цих пошкоджень успадковуються.

Слід розрізняти спадкові захворювання від уроджених, які з'являються ще в процесі ембріогенезу. Спадкові захворювання становлять близько 75% уроджених. Серед загальної захворюваності населення спадкова становить 15-25%. Тепер відомо близько 3500 спадкових захворювань і кількість їх зростає.

Спадкові захворювання і захворювання із спадковою схильністю є основною причиною смертності, особливо в економічно розвинутих країнах. На підставі великого статистичного матеріалу встановлено, що через генетичні порушення 1 із 130 зародків гине вже в перші дні, 25% припиняють своє існування у більш пізні строки вагітності. Із 40 новонароджених з'являється у світ мертвим, 40% дитячої смертності зумовлено спадковими дефектами, 5-12% новонароджених мають природжені генетичні дефекти, які зумовлені дефектом хромосом або мутаціями окремих генів. Кожна людина має 5-10 потенціальне шкідливих генів, які передаються нащадкам разом з нормальними генами. Якщо припустити, що кожна хвороба зумовлена порушенням функції кількох генів, то можна вважати, що у кожної людини близько 1% генів зачеплена мутацією.

Усі спадкові захворювання можна поділити на три групи:

- моногенні, або молекулярні;

- хромосомні;

- полігенні, або полі факторіальні.

Спадкові захворювання виникають внаслідок змін спадкового апарату клітин (мутацій), які викликаються променевою, тепловою енергією, хімічними речовинами (у тому числі й лікарськими) і біологічними факторами (вірусами, мігруючими елементами - транспозонами, глистяними токсинами тощо).

Ряд мутацій спричинюється генетичними рекомбінаціями (у людини при кросинговері), недосконалістю процесів репарації, помилками біосинтезу нуклеїнових кислот і білків.

Причиною молекулярних, так само як і хромосомних захворювань є пошкодження нитки ДНК у статевій або в соматичній клітині. Різниця між цими захворюваннями в тому, що при молекулярних захворюваннях у молекулі ДНК пошкоджений один або кілька генів, тобто порівняно невелика частина ДНК, а тому великих морфологічних змін у хромосомах не відбувається. Генетичні зміни мають молекулярний характер, а тому і називаються молекулярними спадковими захворюваннями.

При хромосомних захворюваннях зміни в молекулі ДНК займають більші ділянки, через це формування хромосом проходить неправильно. В цьому випадку під мікроскопом помітні якісні (морфологічні) або кількісні зміни хромосом.

Мутації зачіплюють як соматичні, так і статеві клітини. Розрізняють геномні (зміна геномного набору хромосом), генні (зміни структури гена) мутації і хромосомні аберації. Геном людини складається з 23 хромосом у статевих клітинах (гаплоїдний набір) - п і 46 хромосом (диплоїдний набір) - 2 л у соматичних клітинах. Зміна структур хромосом або кількості їх і призводить до хромосомних мутацій.

Геномні мутації - це зміни плоїдності, звичайно збільшення (поліплоїдія): триплоїдія (у людини 69 хромосом), тетраплоїдія (92 хромосоми - 4л) тощо. В рослинному царстві поліплоїдія - явище часте і в багатьох випадках корисне. Відомі поліплоїдна кукурудза, пшениця, буряк та інші рослини. Вони більш продуктивні, ніж диплоїдні. У людини поліплоїдія з життям не сумісна. Під час вивчення абортусів (абортованих плодів) випадки поліплоїдії зустрічаються нерідко. Г.І. Лазюк (1979) описав триплоїдну дитину яка прожила кілька днів.

Сумісним з життям є гетероплоїдія (анеплоїдія) - збільшення або зменшення не всього набору хромосом, а будь-якої однієї хромосомної пари - трисомія або моносомія за тією чи іншою хромосомою. При цьому порушується збалансований набір хромосом, що призводить до розвитку захворювання. Чим більша за розміром хромосома, тим більше інформації в ній закладено. Тому зміни кількості великих хромосом у каріотипі призводять до великих порушень будови і обміну речовин в організмі, які з життям не сумісні. Такі зиготи не розвиваються або розвинутий плід гине на ранніх стадіях розвитку, що супроводиться спонтанним абортом або викидом.

Найбільш вивченими і сумісними з життям є зміни кількості статевих хромосом і 21-ї хромосоми. Однак носії вказаних хромосомних змін мають багато дефектів у фенотипі, це хворі люди.

Хромосомні аберації - це зміни структури хромосом: делеції (відрив частини хромосоми), дуплікації (подвоєння частини хромосоми), інверсії (поворот частини хромосоми на 180°), транслокацїі (переміщення частини хромосоми на іншу) тощо. Вивчення хромосомних аберацій стало більш доступним після розробки методу диференційного фарбування хромосом. Хромосомні аберації приводять до менш тяжких змін в організмі у порівнянні з моносомією або трисомією за цілою хромосомою.

Так, при делеції короткого плеча однієї з п'ятої пари хромосом розвивається синдром кошачого крику внаслідок дефекту розвитку гортані. При транслокації довгого плеча 22-ї хромосоми на 9-у розвивається хронічний мієлолейкоз.

Генні мутації спричинюються зміною структури ДНК. Це призводить до порушення синтезу поліпептидних ланцюгів білкових молекул: структурних, регулюючих, транспортних білків або білків-ферментів. Майже половина спадкових захворювань - це наслідок генних мутацій.

При мутаціях виникають різні зміни молекули ДНК. Головні із цих змін такі.

1. Заміна однієї аналогічної азотистої основи на другу: пуринової - пуриновою, А - Г, або пірамідинової - пірамідиновою, Т - Ц. Ці зміни називаються транзиціями. Заміни пуринової основи пірамідиновоюназиваються трансверсіями. Такі мутації частіше виникають спонтанно.

2. Зміна кількості нуклеотидів, вставка нової послідовності в молекулі ДНК: дуплікація - подвоєння відповідної ділянки в молекулі ДНК; делеція - утрата одного або кількох нуклеотидів. Вставки і делеції призводять до зсуву послідовності читання нуклеотидів (зсув рамки читання). Якщо це стосується нуклеотиду, то змінюється послідовність розміщення амінокислот у поліпептиді. Якщо в середині гена при цьому утворюються триплети - термінатори, які не кодують амінокислоти, то відбувається обрив синтезу поліпептидного ланцюга.

3. Інверсія - поворот частини ДНК на 180°.

4. Транслокація - перенесення однієї частини ДНК на другу.

5. Транспозиція - заглиблення в геном різних «стрибаючих» генів (транспозонів) або вірусів і вірусоподібних організмів.

Як відмічалось, у людини в соматичних клітинах набір хромосом і генів - диплоїдний. Мутації звичайно зачіпають один із двох алелей одного гена. Внаслідок цього виникає гетерозиготність. Фенотип таких гетерозигот визначається взаємодією певних алелів, генетичного і епігенетичного поля, яке утворюється іншими генами внаслідок взаємодії з середовищем.

Молекулярні механізми деяких спадкових захворювань, зумовлених генними мутаціями, вже вивчені. Такі спадкові захворювання називаються молекулярними.

3 МЕТОДИ ГЕНЕТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ. ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ НА СУЧАСНОМУ ЕТАПІ

Генетику людини вивчають такими методами :генеалогічним, близнюковим, цитологічним.

Генеалогічний метод полягає у складанні родоводу. Цим методом встановлено, наприклад, що карий колір очей домінує над блакитним, наявність ластовиння - над його відсутністю, здатність краще володіти правою рукою над здатністю краще володіти лівою рукою тощо. Цим методом встановлено також здатність передавати у спадок деякі хвороби.

Близнюковий метод полягає у вивченні розвитку ознак у близнят. Відомо, що у людини близнята бувають двох категорій: різнояйцеві та однояйцеві. Різнояйцеві розвиваються з різних яйцеклітинах , кожна з яких запліднена «своїм» сперматозоїдом. Такі близнята можуть бути як однієї, так і різних статей. Вони схожі між собою не більше, ніж звичайні брати й сестри. Оскільки вони розвиваються в однакових умовах, то всі відмінності між ними зумовлені генотипом. Однояйцеві близнята розвиваються з однієї зиготи, яка розділилась на два фрагменти на певних етапах розвитку зародка. Вони обов'язково однієї статі і настільки подібні один до одного, що їх важко розпізнають навіть батьки. Всі відмінності між ними зумовлені факторами середовища, а подібність - генотипом. Цей метод часто дає змогу встановити, яка роль спадковості і середовища у розвитку різних ознак, а також захворювань. Наприклад, на кір хворіють як однояйцеві, так і різнояйцеві близнята, отже, ця хвороба цілком умовлена факторами середовища, тобто залежить від потрапляння в організм збудника хвороби. На туберкульоз і дифтерію можна захворіти в разі потрапляння в організм збудника, але в ризику захворіти відіграє велику роль і генотип. Зазвичай, якщо на таку хворобу захворів один із однояйцевих близнят, то часто захворює і другий. У різнояйцевих такої закономірності немає. Групи крові цілком зумовлені спадковістю, вони завжди однакові в однояйцевих близнят.

Цитологічний метод полягає у вивченні хромосомних комплексів. З цією метою зазвичай використовують лейкоцити у мазках крові. Цим методом встановлено низку мутацій, які призводять до тяжких захворювань. Наприклад , коли в диплоїдному наборі хромосом виявиться одна зайва хромосома із 21-ї пари ( 47 замість 46) , то це призведе до розвитку хвороби Дауна . Такі хворі мають малий розмір голови, вузький розріз очей, плоске обличчя і різко знижений інтелект. Виявлено і багато інших хвороб, пов'язаних з порушенням кількості і структури хромосом.

4 СПАДКОВІ ХВОРОБИ І ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ ЇХ

Людина - носій від чотирьох до восьми різних спадкових хвороб. Оскільки людина володіє поганими генами , у нього можливо вже розвилася , а можливе розвинеться в майбутньому якась спадкова хвороба. Але й тоді , коли на здорові погані гени впливають непомітно , вони робляться носіями, які мають можливість передавати ці гени дітям. Багато навіть не підозрюють своєї потенційної можливості передавати або проявляти спадкову хворобу і не уявляючи собі усього значення проблеми, пов'язаної з широкою розповсюдженістю спадкових хвороб, природжених аномалій чи розумової відсталості.

Кожний з нас може успадкувати хворобу прямим шляхом від одного з батьків, враженого, нехай хореєю Гентінгтона (прогресуюче руйнування тканини мозку, призводячи до відхилень, відсутність координації рухів і дефектів мови). А таке захворювання, як наприклад кістофіброз підшлункової залози, супроводжуючись хронічним враженням легенів і поганим всмоктуванням їжі в кишечнику , передається обома батьками. При цьому вони в двох могли бути зовсім здоровими і навіть ніколи не чути про хворобу, яку носять в своїх генах. Амавротична ідіотія ( хвороба Тея - Сакса) - розлад, призводячи до порушення мозку, втрати зору і кінець кінцем до смерті, вражає майже тільки представників етнічної групи євреїв ашкеназі і також викликається генами, переданими обома батьками.

Схожим способом негри передають своїм нащадкам гени, які викликають серповидно клітинну анемію.

Гемофілія - хвороба для якої характерні сильні кровотечі в зв'язку з тим, що не вистачає одного з факторів згортання крові передається тільки жінкам але вражає майже завжди лише представників чоловічого роду. Ця хвороба не являє собою приналежність до якоїсь раси (хоча пов'язана з європейськими королівськими сім'ями серед яких розповсюджено шлюби з близькою ріднею). Спинномозкові грижі частіше всього зустрічаються серед облич ірландського походження, але також відмічаються у всіх расах. Що ж стосовно таких хвороб як гіпертонія, рак, діабет, розумова відсталість, шизофренія, то вони можуть бути успадковані де завгодно і як завгодно.

Багато з нас в силу генетичної спадковості наших генів схильні своєрідно реагувати на різні фактори навколишнього середовища.

Наприклад, ви справляєте враження здорової людини, однак в вашому організмі не вистачає особливого ферменту, який виробляється червоними клітина крові. В такому випадку при прийманні деяких ліків (навіть аспірину) може статися тяжка реакція в зв'язку з розвитком гемолітичної анемії. До таких реакцій внаслідок невистачання саме цього ферменту (глюкози - 6 - фосфатдегідрогенази ) особливо схильні греки, італійці, деякі народи сходу, негри і ряд інших етнічних груп. Мабуть і генетично визначені і фатальні реакції на пеніцилін , але виражаються вони по іншому.

Іншим неприємним явленням треба рахувати смертельну реакцію на наркоз людей з погляду зовсім здорових, але насправді носячи в собі в закритому вигляді особливу спадкову хворобу м'язів. Під час або після операції, яка проходила під наркозом у таких хворих несподівано виростає температура (до 42 градусів), і вони помирають від ускладнень ніяк не пов'язаних з цією хворобою, по відношенню якої проводили операцію.

Особливу цікавість викликає нове відкриття того факту, що деякі люди володіють специфічним ферментом активація, якого може призвести до розвитку раку. В таких людей цей фермент може активуватися наприклад, палінням, що призводить до наступного розвитку раку легень. До речі це відкриття допомагає зрозуміти чому деякі курці не захворіють раком легень: просто в них нема специфічного ферменту чи просто він залишається неактивованим.

По степені серйозності вроджені відхилення дуже відрізняються. Малі відхилення дуже широко розповсюджені; на думку деяких дослідників, вони зустрічаються у 6-14% всіх новонароджених.

Серйозні вроджені відхилення чинять на організм більш суттєвий вплив погрожують життю або калічать людину. До цієї категорії відносяться пороки серця, дуже маленька голова(мікроцефалія), розумові відхилення, сліпота , глухота, маленький зріст і багато інших хвороб.

Як серйозні так і незначні відхилення можуть з'явитися несподівано. Причина їх може залишитися нез'ясованою. Намагаючись її знайти спеціалісти враховують і медикаменти , які приймалися під час вагітності, і можливі вірусні захворювання на початку вагітності. Між тим причина може приховуватися в спадковості. Нерідко проблема ускладнюється намаганнями відрізнити набуті дефекти ( тобто викликані вживанням ліків або вірусом) від дефектів генетичного походження навіть якщо подібного захворювання в сім'ї раніше не відмічалось. Особі з спадковими захворюваннями зазвичай народжуються з великими фізичними відхиленнями, але іноді їх хвороба не дає про себе знати місяцями (наприклад, амавротична ідіотія) і навіть десятиліттями. Такі люди помирають протягом декількох годин чи днів через непоправне біохімічне порушення обміну речовин. Невиліковні розумові відхилення також може проявитись лише через багато місяців після народження дитини.

Народження дитини з аномаліями частіше усього обумовлені травмою перенесеної ним в ранньому утробному житті. Новонароджений, який страждає від нестачі кисню чи ушкодження мозку якимсь чином отриманим за декілька годин , під час або зразу після появи на світ , пізніше опиняються жертвами паралічу центральної нервової системи, розумової відсталості чи епілепсії. Такі неприємні ушкодження можуть трапитися з дитиною, яка до цього моменту була абсолютно здорова.

5 СПАДКОВІ ХВОРОБИ ЯКІ ВИКЛИКАЮТЬСЯ БАГАТЬМА ФАКТОРАМИ

генетика людина спадковий хвороба

Існують багато причин в тому числі і не в останню чергу навколишнє середовище( так звані екзогенні фактори), які в комбінації з невеликими генами аномаліями породжують серйозні дефекти. Поки ще не вияснено як саме впливають фактори навколишнього середовища , але зв'язок багатьох широко розповсюджених хвороб з географією і соціальними умовами очевидна. До цієї категорії хвороб відносяться заяча губа та вовча паща, косолапість, вроджений виверт стегна, спинномозкова грижа, аненцефалія, деякі вроджені пороки серця, а також можливо хвороба судин серця , деякі види діабету, гіпертонії і алергії .

СПАДКОВІ ХВОРОБИ - захворювання, обумовлені порушеннями в процесах збереження, передачі та реалізації генетичної інформації. З розвитком генетики людини, у тому числі й генетики медичної, встановлена спадкова природа багатьох захворювань і синдромів, що вважалися раніше хворобами з невстановленою етіологією. В основі спадкових захворювань лежать мутації: генні, хромосомні та геномні. Відповідно до цього всі спадкові хвороби людини можна об'єднати в 4 великі групи - генні (зміни на рівні окремих нуклеотидів), геномні (зміни кількості цілих хромосом), хромосомні (внутрішньо- і міжхромосомні перебудови) і мультифакторіальні (на розвиток хвороби впливають і гени, і фактори навколишнього середовища). За локалізацією генів, які спричиняють розвиток С.х., хвороби можна розділити на ядерні та мітохондріальні. Більшість спадкових хвороб людини стосується ядерного спадкового матеріалу.

При реплікації молекули ДНК можуть відбуватися помилки, що призводять до генних мутацій. Порушення на рівні молекули ДНК можуть змінити зміст генетичної інформації, що виявиться в структурі, а отже, й функції білка. Внаслідок зазначених змін на рівні нуклеотидів виникають генні хвороби. Найбільш поширена класифікація генних спадкових хвороб за характером метаболічних розладів: порушення обміну амінокислот (приклади: фенілпіровиноградна олігофренія, тирозиноз, алкаптонурія); порушення обміну ліпідів (хвороба Німана - Піка, хвороба Гоше); порушення обміну вуглеводів (галактоземія, фруктозурія); порушення мінерального обміну (гепатоцеребральна дистрофія); порушення білірубінового обміну (синдром Криглера - Наджара, синдром Дубініна - Джонсона). Патогенетичну класифікацію доповнюють класифікацією за органно-системним принципом: С.х. крові (гемоглобінопатії), ендокринної системи (адреногенітальний синдром), з переважним ураженням нирок (фосфат-діабет, цистиноз), сполучної тканини (хвороба Марфана, мукополісахаридози); нервово-м'язової системи (прогресуючі м'язові дистрофії) і т.д. При захворюваннях, наслідуваних за аутосомно-домінантним типом, мутантний ген виявляється вже в гетерозиготному стані; хворі хлопчики і дівчатка народжуються з однаковою частотою; патологічна спадковість прослідковується в родоводі «по вертикалі»; принаймні один з батьків хворого також хворий. За аутосомно-домінантним типом успадковуються, наприклад, ахондроплазія, брахідактилія, полідактилія та ін. При захворюваннях, наслідуваних за аутосомно-рецесивним типом, мутантний ген виявляється лише в гомозиготному стані; хворі хлопчики і дівчатка народжуються з однаковою частотою; батьки хворих фенотипово здорові, але є гетерозиготними носіями мутантного гена; патологічна спадковість прослідковується в родоводі родини «по горизонталі»; імовірність народження хворих дітей зростає у разі кровного споріднення батьків. За аутосомно-рецесивним типом успадковуються агамаглобулінемія, алкаптонурія, альбінізм, муковісцидоз та ін. Із захворювань, пов'язаних зі статтю, для клініки особливе значення мають хвороби, обумовлені рецесивними мутаціями в Х-хромосомі. Жінки з такого типу мутацією, як правило, фенотипово здорові, оскільки рецесивному патологічному гену протистоїть у них нормальний алель іншої Х-хромосоми. У чоловіків же мутантний ген представлений в одному варіанті і визначає патологію фенотипу. В обтяжених родинах занедужує половина синів, а половина дочок - носії мутантного гена; батьки клінічно здорові. Хвороба часто виявляється в синів сестер хворого (пробанда) чи в його двоюрідних братів по материнській лінії. Хворий батько не передає дефектний ген синам. За Х-хромосомним типом успадковуються гемофілія А, гемофілія В, пігментний ретиніт, фосфат-діабет, кольорова сліпота й ін. Патологічний стан також може залежати від двох і більше мутантних генів. Низка патологічних генів володіє зниженою пенетрантністю. При цьому присутність їх у геномі, навіть у гомозиготному стані, необхідна, але недостатня для розвитку хвороби. Таким чином, не всі типи успадкування хвороб людини укладаються в перераховані схеми.

Причиною геномних хвороб, або анеуплоїдій, є нерозходження хромосом при поділі клітини. У нормі при мейозі пари гомологічних хромосом розходяться й у кожному сперматозоїді чи яйцеклітині міститься тільки по одній хромосомі (гомологу) кожної пари. Нерозходження може відбуватися як при першому, так і при другому мейотичному поділі. Результатом нерозходження є гамета, що містить дві копії хромосоми чи не містить жодної. Кожна з 22 пар аутосом може мати додаткову чи відсутню хромосому, крім цього, статеві хромосоми можуть виявитися в анеуплоїдних комбінаціях (Y0, Х0, ХХХ, ХХY і ХYY). Однак лише деякі хромосомні патології зустрічаються у немовлят, а в основному в таких випадках розвиток припиняється ще в ембріональний період. Найпоширенішою аутосомною анеуплоїдією є синдром Дауна. Причиною синдрому Дауна є трисомія за 21-ю хромосомою. Діти із синдромом Дауна мають множинні вади розвитку і народжуються з частотою 1:700. У молодих матерів імовірність народження дитини з цим синдромом становить 1:2000, у жінок старше 40 років - 1 : 22. Частота синдрому Патау становить близько 1 на 5000-15 000 немовлят, а причиною його є трисомія за 13-ю хромосомою. Трисомія за 18-ю хромосомою призводить до синдрому Едвардса, що має летальний наслідок. Діти із синдромом Едвардса народжуються з частотою приблизно в 1 на 4000-8000. Частота синдрому Тернера серед новонароджених дівчаток 1:2000. Причина цього захворювання - відсутність другої Х-хромосоми. Триплоїдія за Х-хромосомою, або синдром трипло-Х, зустрічається з частотою приблизно 1 на 1000-2000 жінок. Більшість жінок із синдромом трипло-Х фертильні. В основі синдрому Клайнфельтера лежить каріотип 47, ХХY. У середньому частота синдрому Клайнфельтера в популяції досить висока - 1 хлопчик на 1000 немовлят має це захворювання. Зайва Y-хромосома в чоловіків зустрічається з частотою приблизно 1:1000. Раніше вважали, що чоловіки із зайвою Х-хромосомою агресивні, однак на сьогодні ця гіпотеза не підтвердилася. Причиною дефіциту чи надлишку хромосомного матеріалу в клітині можуть бути хромосомні перебудови (аберації), що виникають при розривах хромосом та їх з'єднанні в іншому порядку. Відновлення розривів може привести до переміщення ділянок хромосом, їх подвоєння чи повороту всередині хромосоми. Можуть також виникати обміни ділянками між негомологічними хромосомами. Хромосомні перебудови в людини призводять до множинних пороків розвитку. Внаслідок цього виникають так звані хромосомні хвороби. Деякі з них передаються потомству. На відміну від анеуплоїдій, при хромосомних перебудовах кількість хромосом не змінюється. Структурні зміни хромосом мають спеціальні назви: недостача (делеція), подвоєння (дуплікація), поворот хромосомного фрагмента (інверсія), перестановка (інсерція), перенесення частини генетичного матеріалу на негомологічну хромосому (транслокація). Індивіди з хромосомними перебудовами звичайно виявляють той чи інший ступінь розумової відсталості і мають множинні фізичні аномалії. Прикладом хромосомної хвороби в людини є синдром «котячого крику», при якому спостерігається втрата ділянки короткого плеча в п'ятій хромосомі. Це найбільш розповсюджена делеція в людини. Більшість ембріонів із хромосомними аномаліями нежиттєздатні і мимовільно абортуються. Усі хромосомні аномалії пов'язані з порушенням інтелекту і поведінки. Хромосомні хвороби не виліковуються, тому єдиний спосіб їхньої профілактики - попередження народження хворих дітей. Більшість хромосомних хвороб не є спадковими в тому розумінні, що вони не передаються від батьків до дітей, оскільки хворі, як правило, помирають у дитинстві, а якщо доживають до репродуктивного віку, то звичайно виявляються бесплідними. У зв'язку з цим хромосомні хвороби являють собою нові мутації, що виникають у статевих клітинах батьків. Більшість ознак і хвороб людини залежить не від одного чи двох генів, а від цілого комплексу генів і в той же час від умов навколишнього середовища. Успадкування таких мультифакторіальних хвороб не піддається точному опису. До мультифакторіальних хвороб належать, напр. цукровий діабет, виразка шлунка, різні форми раку та ін. Мітохондрії мають власну ДНК (мтДНК); мтДНК розташовується в матриксі органели і представлена кільцевою хромосомою. Вважається, що при клітинному розподілі мітохондрії випадково розподіляються між дочірніми клітинами. Для мітохондріальних хвороб характерна різна експресивність (сила прояву), оскільки фенотипічний прояв патологічного гена залежить від співвідношення нормальних і мутантних мітохондрій. Серед мітохондріальних хвороб найкраще вивчений синдром Лебера. Мітохондріальні хвороби успадковуються тільки по материнській лінії.

Завдяки прогресу медичної генетики і розширенню уявлень про характер успадкування різних захворювань та вплив факторів навколишнього середовища на появу мутантних генів стали набагато виразніші шляхи лікування і профілактики спадкових хвороб. Радикальним методом лікування спадкових моногенних хвороб повинна стати генна терапія, однак лише в останні роки з'явилися реальні передумови для її практичного застосування. Генна терапія - це метод уведення фрагмента ДНК у клітини хворої людини з метою заміщення функції мутантного гена і лікування спадкових хвороб. Значно раніше з'явилися ефективні методи консервативної терапії - вони не змінюють генотип, але спрямовані на корекцію метаболічних чи імунологічних дефектів, що виникають під впливом мутантних генів. При ранньому розпізнаванні хвороби за допомогою цих методів удається моделювання нормального фенотипу шляхом цілеспрямованої дієтотерапії, уведення вітамінів, недостатніх гормонів, білків, мікроелементів. Велике значення в профілактиці спадкових хвороб відіграють методи пренатальної діагностики, що дозволяють виявити спадкову хворобу ще в процесі ембріогенезу. Спочатку проводять медико-генетичне консультування. До найбільш розповсюджених методів пренатальної діагностики спадкових хвороб відносять амніоцентез, дослідження ворсин хоріона, кордоцентез, дослідження клітин плоду, що потрапили в кровообіг матері, ДНК-аналіз передімплантаційних ембріонів і т.д. Існують численні показання для медико-генетичного консультування, від їх виявлення багато в чому залежить, наскільки своєчасною буде діагностика спадкового захворювання й оцінка генетичного ризику.

Фактори навколишнього середовища взаємодіють з генетичним механізмом. Ми виявляємо наприклад що деякі захворювання особливо нерідко зустрічаються в окремі сезони, враховуючи і енцефаліт (який вражає загалом новонароджених восени і зимою), вроджений виверт стегна і деякі пороки серця (включаючи скажемо не заростання Баталова протока, звуження аорти і дефект між шлункової перегородки). В виникненні таких пороків можливо винна краснуха, а також інші вірусні захворювання, які часом отримують дуже широке розповсюдження. І дійсно епідемія енцефаліту серед новонароджених про який розповідалось в Новій Англії дозволяють передбачувати дію вірусу. Роль географії стає ясною, якщо подивитись як в кордонах лише одної Великобританії при руху зі півдня Англії Північної Ірландії . Підвищується розповсюдженість спинномозкової грижі і енцефаліту: десь 2 новонароджених з одним із цим дефектом на 1000 народжених в Південній Англії і 7 на 1000 - в Белфасті. Вплив місця народження на групи людей зберігаються , можливе навіть в тому випадку, якщо вони переїжджають в інші різко відмінні від минулого місця. Так ірландці, які живуть в Бостоні, зберігають підвищений ризик народжених дітей з дефектами хребта і мозку.

Роль економічних факторів з'ясована не до кінця , хоча добре відомо, що діти з ушкодженою нервовою системою частіше народжуються серед бідних прошарків білого населення ніж серед багатих. Однак негри в США страждають від таких порушень рідше точно також, як вони страждають від них в Північній Африці і Великобританії. Підвищена частота вроджених аномалій нервової системи серед сикхів в Пенджабі знаходять особливе відображення в більш частому народженню дітей з цими пороками у індійців і пакистанців (також частіше всього вихідцями з Пенджабі), які проживають в деяких районах Англії. Деякі попередні дані дають причини думати , що ірландські жінки одружуючись за вихідців з Північної Індії зберігають більш високий ризик мати дітей з дефектами мозку і нервової системи ніж жінки інших націй. Кінець кінцем факторами, які впливають на народження дітей зі спинномозковою грижею і аненцефалією є вік матері і порядковий номер вагітності. Перший, а також четвертий і наступні за ним діти більш всього піддаються цьому ризику. У матерів , які молодші 20 і старші 35 років діти з дефектами народжуються частіше ніж у жінок в середньому інтервалі народжувального періоду.

В цілому, що стосується так званих полігенних розладів про які щойно розповідалося то для батьків , які вже мали вражену дитину, середній ризик повторення при кожній наступній вагітності десь 3-5%. Якщо їм не пощастило і в них було дві вражені дитини то степінь ризику підвищується десь до 8-12%. Слід замітити, що якщо один із батьків сам був народжений з таким дефектом, ризик для подружжя мати вражену дитину десь 3-5% вже при першій вагітності. Десь в вісім разів збільшується ризик народити дитину з дефектами спинномозкового каналу для тих чиї двоюрідні браття і сестри вражені цим дефектом.

ВИСНОВОК

Отже, генетика людини вивчає явище спадковості та мінливості у популяціях людей, особливості успадкування нормальних і паталогічних ознак, залежність захворювання від генетичної схильності і факторів середовища.

І так маємо три категорії спадкових хвороб. Перша та яка стосується наслідків, які пов'язані з порушенням хромосом: численних або структурних. Друга пов'язана з поганими генами (які ми успадковуємо з попередніх поколінь чи які створюються шляхом мутації в статевих клітинах батьків), які викликають рецесивні, домінантні і зчеплені з видом хвороби. До останньої категорії відносяться хвороби з порушеннями, які викликаються взаємодією специфічних генів з деякими поки ще точно невідомими екзогенними факторами.

Але в теперішній час з'явилася можливість запобігання багатьох спадкових хвороб, і необхідно щоб кожний знав про те чим він ризикує і якими можливостями вибору розпоряджується. Ці можливості включають вибір чоловіка ( жінки); різні перевірочні іспити дозволяють виявити чи є ви носієм генетичного захворювання; аналізи і перевірки під час вагітності для діагностики особливих відхилень дитини; медико - генетичні консультації з прагненням виявлення ризику, якому піддаєтесь ви самі і наскільки великий ризик, що ваша дитина народиться з відхиленнями. Найголовніше при цьому вміти бачити речі у перспективі, оскільки біля 96% усіх дітей народжуються вільними від спадкових хвороб, серйозних природжених відхилень чи розумової відсталості.

ЛІТЕРАТУРА

1. Медична біологія / В.П. Пішак, Ю.І. Бажора, Ш.Б. Брагін та ін. - Вінниця, 2004.

2. Жегунов Г.Ф., Жегунова Г.П. Цитогенетические основы жизни. - Х., 2004.

3. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. - М., 2004.

4. Баранов В.С. Генная терапия-медицина XXI века.

5. Бочков Н.П. Клиническая генетика. - М., 1997.

6. Вельтищев Ю.Е., Казанцева Л.З., Ветров В.П. Клиническая генетика и педиатрия. - М., 1994.

7. Горбунов В.Н., Баранов В.С. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний. - СПб, 1997.

Размещено на Allbest.ru