Лекции по биологии в 2-х кн. Ч. I. Цитология и генетика Под ред проф

136 условия, приобретают сходные признаки. Например, если сосуд с эвгленами зелеными поместить в темноту, то все они утратят зеленую окраску, если же вновь выставить на свет - все опять станут зелеными.
Загар под влиянием ультрафиолета образуется у всех людей. На холоде сосуды сужаются, на коже появляются «мурашки».
3.
Модификационная изменчивость является определенной, т.е. всегда соответствует факторам, которые ее вызывают. Так, ультрафиолетовые лучи изменяют окраску кожи человека (так как усиливается синтез пигмента), но не изменяют пропорций тела, а усиленные физические нагрузки влияют на степень развития мышц, а не на цвет кожи. Т.о. модификационные изменения адекватны воздействиям окружающей среды, т.е. имеют приспособительное значение для адаптации организма к условиям среды.
4.
Большинство модификаций являются кратковременными, т.е. исчезают при устранении фактора, вызывающего их. Если фактор, вызвавший данное изменение, перестает действовать, то изменение (например, загар, появляющийся под яркими лучами солнца) может исчезнуть.
Возникновение модификаций связано с воздействием условий среды на ферментативные реакции, протекающие в организме:
Ген белок биохимическая реакция признак
Условия среды
Однако не следует забывать, что развитие любого признака определяется, прежде всего, генотипом. Вместе с тем, гены определяют возможность развития признака, а его появление и степень выраженности во многом определяется условиями среды. Так, зеленая окраска растений зависит не только от генов, контролирующих синтез хлорофилла, но и от наличия света. При отсутствии света хлорофилл не синтезируется.
Не все признаки могут меняться под влиянием условий среды. В зависимости от этого признаки бывают пластичными (цвет кожи, вес, скорость ферментативных реакций, т.е. количественные признаки) и непластичными (качественные признаки: цвет волос, цвет глаз, рост, группа крови и т.д.).
Например, деревья различаются по высоте, размеру кроны и т. д. Это связано с тем, что растения со сходным генотипом развиваются в условиях разной влажности, освещенности, состава почвы. Все листья одного дерева имеют одинаковый генотип, однако они отличаются по фенотипу, например по размерам. Частота встречаемости листьев разного размера неодинакова.
Как показали наблюдения, наиболее часто встречаются листья со средним

137 выражением признака. Объясняется это тем, что листья развиваются в различных условиях. Мелкие листья формируются в неблагоприятных условиях, например при плохой освещенности и недостаточной влажности и т.д. Самые крупные листья развиваются в наиболее благоприятных условиях.
Несмотря на то, что под влиянием условий внешней среды пластичные признаки могут изменяться, эта изменчивость не беспредельна. Даже в случае нормального развития признака степень его выраженности различна.
Так, на поле пшеницы можно обнаружить растения с крупными колосьями
(20 см и более) и очень мелкими (3-4 см). Это объясняется тем, что генотип определяет определенные границы, в пределах которых может происходить изменение признака. Степень варьирования признака, или пределы
модификационной изменчивости, называют нормой реакции. Как правило, пластичные (количественные) признаки (урожайность, размер листьев, удойность коров, яйценоскость кур) имеют более широкую норму реакции, нежели качественные признаки (цвет шерсти, жирность молока, строение цветка, группа крови). Чем шире норма реакции признака, тем больше у организма возможностей для приспособления к условиям среды обитания.
Учение о норме реакции имеет в виду, что хотя проявления генотипа зависят от условий среды, тем не менее они происходят лишь в определенных пределах, ограниченных возможностями данного генотипа
(т.е. норма реакции зависит от генотипа). Примером может служить опыт с чистопородными крольчатами одного помета (генотип у всех одинаковый).
Часть крольчат кормят обильно, другие получают минимальный рацион.
Выросших животных различают по величине. Но как бы обильно не кормили кроликов I группы, они остаются не больше определенной величины.
Напротив, как бы плохо не кормили кроликов II группы, если они выживут, они тоже будут не меньше определенной величины. Крайние величины роста и веса зависят от нормы реакции того генотипа, который получен от родителей. (Это свойство используется, например, при отборе детей в группы волейбола или баскетбола, когда учитывают рост родителей).
Знание нормы реакции имеет большое значение для практики.
Модификационная изменчивость многих признаков растений, животных и человека подчиняется общим закономерностям. Эти закономерности выявляются на основании анализа проявления признака у группы из n особей, из которая называется выборочной совокупностью. Каждое конкретное значение изучаемого признака называют вариантой и обозначают буквой v. Частота встречаемости отдельных вариант обозначается буквой p. Количественные признаки можно измерить и построить вариационный ряд, в котором особи располагаются по возрастанию показателя изучаемого признака. На основании вариационного ряда строится вариационная кривая - графическое отображение частоты встречаемости каждой варианты (рис. 10.2.).

138
Знание закономерностей модификационной изменчивости имеет большое практическое значение, поскольку позволяет предвидеть и заранее планировать степень выраженности многих признаков организмов в зависимости от условий внешней среды.
Итак, необходимо еще раз подчеркнуть: норма реакции организма определяется генотипом; различные признаки отличаются пределами изменчивости под влиянием внешних условий; модификационная изменчивость в естественных условиях носит приспособительный характер.
Знания о закономерностях модификационной изменчивости широко используют на практике. Известно, что фенотип особи - это результат взаимодействия генотипа и факторов внешней среды. Следовательно, изменение условий среды может влиять на фенотип. Например, при соблюдении норм кормления и содержания животных можно увеличить их продуктивность, получить от них больше шерсти, мяса, молока. За счет дополнительного освещения растений в теплицах, улучшения минерального питания, водоснабжения можно повысить урожаи овощей.
Таким образом, любой признак обусловлен генотипом, но его фенотипическое проявление может изменяться под влиянием условий среды в пределах нормы реакции по этому признаку. Степень фенотипического проявления данного генотипа называется экспрессивностью. Влияние средовых факторов на экспрессивность признака можно продемонстрировать на примере усиления пигментации кожи у человека при УФ-облучении.
Другой пример – тяжесть течения большинства болезней (экспрессивность) во многом зависит от условий ухода за больным человеком. При адекватном лечении, хорошем питании и т.д. любая болезнь протекает более легко.
Примером может служить легкое течение фенилкетонурии при своевременной постановке диагноза и применении безфенилаланиновой белковой пищи (экспрессивность признака снижена благодаря созданию определенных условий).
Другим показателем фенотипического проявления является
пенетрантность – т.е. частота фенотипического проявления генотипа или гена. Пенетрантность – это процент особей, у которых генотип проявился в фенотипе, по отношению к общему числу особей, у которых данный генотип мог бы проявиться. Например, если из 100 человек с какой-то мутацией заболевание проявляется у всех 100, то пенетрантность равна 100%
(П=(генотип проявился/генотип имелся)*100%. В остальных случаях говорят о неполной пенетрантности и указывают ее процент (например, пенетрантность подагры для женщин – 0% (женщины не болеют), а для мужчин – 20% (т.е. из всех мужчин с наличием данного генотипа заболеют подагрой только 20%)).

139
Термины экспрессивность и пенетрантность введены в 1927 г. Советским ученым-генетиком
Тимофеевым-Рессовским.
Обе закономерности необходимо иметь в виду при изучении наследственности у человека.
Следует помнить, что гены, контролирующие патологические признаки, могут иметь различную пенетрантность и экспрессивность, т.е. проявляться не у всех носителей аномального генотипа, а у болеющих степень тяжести болезни может быть различной в зависимости от условий.
Из рассмотренных примеров становится ясно, что экспрессивность и пенетрантность имеют большое значение для медицины, поскольку отягощенная наследственная предрасположенность не обязательно должна проявиться, что особенно характерно для многофакторных заболеваний, которых большинство. Значит, многие болезни можно либо предупредить, либо не допустить тяжелого течения заболевания. Это – первостепенная задача врачей. Т.о. наследственность и среда играют большую роль в патогенезе любого заболевания человека.
Под действием факторов внешней среды признак может меняться и копировать признаки, характерные для другого генотипа, что обозначается термином фенокопия. Примером фенокопий являются врожденные пороки развития (ВПР).
В зависимости от причины возникновения все ВПР делят на наследственные (45%) и экзогенные (55%). Наследственными называют пороки, вызванные изменением генов или хромосом в гаметах родителей, в результате чего зигота с самого возникновения несет мутацию. Генетические факторы начинают проявляться на определенных этапах эмбрионального развития путем нарушения биохимических, клеточных, тканевых и органных процессов.
Экзогенными называют пороки развития, возникшие под влиянием тератогенных факторов, которые действовали на плод во время эмбрионального развития и нарушали развитие органов и тканей. Такими факторами могут быть лекарства, пищевые добавки, вирусы, химические соединения, никотин, алкоголь и др. Выраженное тератогенное действие показано для вируса краснухи. Очень страшное событие произошло в 1959-
1961 гг. в ряде стран Запада, когда после применения беременными женщинами талидомида (обезболивающий препарат) родилось несколько десятков тысяч детей с тяжелыми ВПР. (другой пример – ртуть в рыбе в японском озере и появление детей с ВПР у жителей деревни, которые питались этой рыбой).
Поскольку средовые экзогенные факторы в конечном итоге оказывают влияние на те же биохимические процессы, что и мутации, механизмы возникновения ВПР при их действии такие же, как и при генетических причинах. В результате появляются дети со сходными фенотипическими проявлениями ВПР – фенокопии. При рождении ребенка с ВПР очень трудно

140 сразу установить истинную причину патологии без специальных исследований.
Генокопии – это одинаковое фенотипическое проявление мутаций разных генов. Примером генокопий могут служить различные виды гемофилии.
Клинически заболевание проявляется снижением свертываемости крови, но причиной этого могут быть мутации в разных генах (фактора VIII (гемофилия А) или фактора IX (гемофилия Б)). Другой пример – мышечная дистрофия Дюшенна и Беккера, которые обусловлены мутациями в разных генах, но клиническая картина заболеваний очень сходная.

141
Глава 12
МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКА. ЧЕЛОВЕК КАК ОБЪЕКТ
ГЕНЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ. МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ
ГЕНЕТИКИ ЧЕЛОВЕКА: ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЙ, БЛИЗНЕЦОВЫЙ,
ДЕРМАТОГЛИФИЧЕСКИЙ, БИОХИМИЧЕСКИЙ, МЕТОДЫ
ГЕНЕТИКИ СОМАТИЧЕСКИХ КЛЕТОК
Одним из разделов генетики является генетика человека или антропогенетика, изучающая закономерности наследственности и изменчивости у человека в норме и при патологии. Термин
«антропогенетика» был введен Гальтоном. Разделом антропогенетики является медицинская генетика, изучающая закономерности наследственности и изменчивости при патологии у человека, т.е. причины возникновения заболеваний, характер наследования заболеваний в семье, распространение заболевания в популяции.
Генетика человека – одна из важнейших основ теоретической медицины. Одним из основоположников медицинской генетики является выдающийся советский невропатологи С.Н. Давиденков (1880-1961). Он впервые применил методы генетики в клинической практике для анализа ряда наследственных заболеваний, часть из которых была описана впервые.
Важной заслугой С.Н. Давиденкова является разработка методов молекулярно-генетического консультирования и первое применение их в нашей стране.
Выдающимися учеными нашей страны в области генетики человека являются:
1.
Н.П.Бочков (Москва)
2.
Н.П.Кулешов (Москва)
3.
Е.Н.Гинтер (Москва)
4.
В.С.Баранов, Шварц (С-Петербург)
5.
В.П.Пузырев (Томск)
6.
Э.К.Хуснутдинова (Уфа).
Объектом изучения антропогенетики является человек. Важной особенностью человека, как представителя животного мира, является его не только биологическая, но и социальная сущность (биосоциальная).
Биологическая сущность человека определяется местом человека в живой природе.

142
Определим место человека в живой природе.
Империя
Клеточные формы
Надцарство
Эукариоты
Царство животные подцарство многоклеточные
Тип
Хордовые
Класс
Млекопитающие
Отряд
Приматы
Вид
Человек разумный (Homo sapiens)
В соответствии с этой классификацией человек обладает всеми свойствами, которые присущи представителям того или иного уровня организации. Физиологические, морфологические, патологические признаки у человека изучены гораздо детальнее, чем у любого другого организма, даже такого классического объекта генетики, как дрозофила.
Социальная, т.е. общественная сущность, определяется человеческим сознанием, поведением в обществе, культурой, т.е. характеризуется особенностями взаимосвязи людей между собой. Социальную сущность человека изучает самостоятельная наука – социология.
Основные закономерности наследственности, установленные для живых организмов, универсальны и в полной мере справедливы и для человека. Вместе с тем как объект генетических исследований человек имеет свои преимущества и недостатки, связанные с биологической и социальной сущностью.
1. Связанные с биологическими особенностями:
1)
Для людей невозможно планировать искусственные браки. Однако эта трудность преодолима благодаря прицельной выборке из большого числа брачных пар тех, которые соответствуют целям данного генетического исследования.
2)
Сложный кариотип - большое число хромосом – 2n=46 и генов (30-40
тыс.). Но разработка новейших методов работы с ДНК, метода гибридизации соматических клеток и некоторых других методов устраняет эту трудность.
3)
Низкая плодовитость из-за небольшого числа потомков (в большинстве
семей рождается по 2 – 3 ребенка). Но в больших популяциях можно выбрать семьи с интересующими исследователя признаками. Кроме того, в некоторых семьях определенные признаки прослежены на протяжении многих поколений. В таких случаях возможен генетический анализ.
4)
Еще одна трудность связана с длительностью смены поколений у
человека. Одно поколение у человека занимает в среднем 30 лет. И,

143 следовательно, генетик не может наблюдать более одного-двух поколений.
5)
Позднее половое созревание (14-15 лет)
6)
Для человека характерен большой генотипический и фенотипический
полиморфизм. Проявление многих признаков и болезней в сильной степени зависят от условий внешней среды. Понятие «среда» для человека более широкое по сравнению с растениями и животными. Наряду с питанием, климатом и другими абиотическими и биотическими факторами, средой для человека являются и социальные факторы, трудно изменяемые по желанию исследователя. Вместе с тем, человека как генетический объект широко изучают врачи всех специальностей, что нередко помогает установить различные наследственные отклонения.
7)
Невозможность создания полностью одинаковых условий для жизни
всего потомства.
2. Связанные с социальной сущностью:
1). Невозможно проводить эксперименты.
2).По этим причинам невозможно не возможно произвести гибридологический анализ.
3). Необходимо считаться с особенностями культуры и традициями народа, их обычаями. (например: кастовые предрассудки богатых жениться на бедной, национальные и т.д.)
Т.о. , человек - относительно неудобный объект для генетических исследований. Но несмотря на все эти трудности генетика человека на сегодня изучена лучше, чем генетика многих других организмов.
Основные методы изучения генетики человека
1. Генеалогический
2. Близнецовый
3. Популяционно-статистический
4. Биохимический
5. Онтогенетический
6. Дерматоглифический
7. Цитогенетический
8. Молекулярно-генетический и биологический
9. Метод математического моделирования
10. Генетики соматических клеток
В настоящее время интерес и внимание к изучению генетики человека активно возрастает. Глобальная международная программа «Геном человека» имеет своей задачей изучение генома человека на молекулярном уровне. Для ее решения используются современные методы генетики и медицины.

144
Генетика человека изучает явления наследственности и изменчивости в популяциях людей, особенности наследования признаков в норме и их изменения под действием условий окружающей среды. Целью медицинской генетики является разработка методов диагностики, лечения и профилактики наследственной патологии человека.
Задачами генетики человека являются:
1)
определение полной нуклеотидной последовательности ДНК генома человека, локализации генов и создание их банка;
2)
ранняя диагностика наследственной патологии путем совершенствования методов пренатальной (дородовой) и экспресс-диагностики;
3)
широкое внедрение медико-генетического консультирования;
4)
разработка методов генной терапии наследственных заболеваний на основе генной инженерии;
5)
выявление генетически опасных факторов внешней среды и разработка методов их нейтрализации.
Генеалогический метод
Это метод составления родословной. Изучает наследственные признаки в ряду поколений. Генеалогия – это родословная человека.
Генеалогический метод был введен в науку в начале 19 века Гальтоном.
Возможности генеалогического метода:
Метод позволяет установить:
1.
Является ли данный признак наследственным.
2.
Определить тип и характер наследования.
3.
Выявить гетерозиготное носительство.
4.
Пенетрантность и экспрессивность.
5.
Взаимодействие генов. Сцепление генов.
6.
Изучение интенсивности мутационного процесса.
7.
Возможность прогнозировать потомство.
Этапы генеалогического анализа:
1.
Сбор данных о всех родственниках обследуемого (анализ)
2.
Построение родословной
3.
Анализ родословной и выводы.

145
Рис. 11.1.Условные обозначения, используемые при составлении родословных.

146
При составлении родословной исходным является человек, который обратился в консультацию, для которого изучают родословную – это
пробанд. Обычно это больной или носитель определенного признака. При составлении родословной используют условные обозначения, предложенные
Юстом в 1931 г (рис.11.1).
Правила составления родословной:
1. Члены одного поколения должны быть на одной горизонтальной черте.
В каждой семье сибсы располагаются слева направо в порядке рождаемости.
Члены одного поколения обозначаются арабскими цифрами 1,2,3,…(1,2,3)
2. Для составления родословной необходима информация как минимум о 3-х поколениях. Поколения обозначаются римскими цифрами.
Основные типы наследования признаков у человека
Аутосомно-доминантный тип наследования (рис.11.2) характеризуется следующими признаками:
1) больные в каждом поколении;
2) больной ребенок у больных родителей;
3) болеют в равной степени мужчины и женщины;
4) наследование идет по вертикали и по горизонтали;
5) вероятность наследования 100%, 75% и 50%.
Следует подчеркнуть, что вышеперечисленные признаки аутосомно- доминантного типа наследования будут проявляться только при полном доминировании. Так наследуется у человека полидактилия (шестипалость), веснушки, курчавые волосы, карий цвет глаз и др. При неполном доминировании у гибридов будет проявляться промежуточная форма наследования. При неполной пенетрантности гена больные могут быть не в каждом поколении.
Аутосомно-рецессивный тип наследования (рис.11.2) характеризуется следующими признаками:
1) больные не в каждом поколении;
2) у здоровых родителей больной ребенок;
3) болеют в равной степени мужчины и женщины;
4) наследование идет преимущественно по горизонтали;
5) вероятность наследования 25%, 50% и 100%.
Чаще всего вероятность наследования болезни аутосомно- рецессивного типа составляет 25% , так как вследствие тяжести заболевания такие больные либо не доживают до детородного возраста,

147
Рис. 11.3. Пример родословной с аутосомно-рецессивным типом наследования.
Рис. 11.2. Пример родословной с аутосомно-доминантным типом наследования.

148 либо не вступают в брак. Так наследуется у человека фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия, голубой цвет глаз и др.
Сцепленный с полом рецессивный тип наследования (рис.11.3) характеризуется следующими признаками:
1) больные не в каждом поколении;
2) у здоровых родителей больной ребенок;
3) болеют преимущественно мужчины;
4) наследование идет в основном по горизонтали;
5) вероятность наследования 25% от всех детей и 50% у мальчиков.
Так наследуются у человека гемофилия, дальтонизм, наследственная анемия, мышечная дистрофия и др.
Сцепленный с полом доминантный тип наследования (рис.11.4) сходен с аутосомно-доминантным, за исключением того, что мужчина передает этот признак всем дочерям (сыновья получают от отца Y-хромосому, они здо- ровы). Примером такого заболевания является особая форма рахита, устойчивая к лечению витамином В.
Голандрический тип наследования (рис.11.5) характеризуется следующими признаками:
1) больные во всех поколениях;
2) болеют только мужчины;
3) у больного отца больны все его сыновья;
4) вероятность наследования 100% у мальчиков.
Голандрические признаки не имеют существенного значения в наследственной патологии человека. По голандрическому типу у мужчин наследуются ихтиоз (шелущение кожи) кожи, гипертрихоз (избыточный рост волос на ушных раковинах и наружных слуховых проходах), перепонки между пальцами на ногах и др.
Близнецовый метод изучения генетики человека
Метод введен в медицинскую практику Ф. Гальтоном в 1876 г. Он позволяет определить роль генотипа и среды в проявлении признаков. Суть метода заключается в сравнении проявления признаков в разных группах близнецов при учете сходства и различия их генотипов.
Различают моно- и дизиготных близнецов.
Монозиготные
(однояйцевые) близнецы развиваются из одной оплодотворенной яйцеклетки.
Монозиготные близнецы имеют совершенно одинаковый генотип и, если они отличаются фенотипически, то это обусловлено воздействием факторов внешней среды.

149
Рис. 11.5. Родословная сцепленного с Х-хромосомой доминантного типа наследования.
Рис. 11.4. Пример родословной сцепленного с Х- хромосомой рецессивного типа наследования.

150
Дизиготные (двуяйцевые) близнецы развиваются после оплодотворения сперматозоидами нескольких одновременно созревших яйцеклеток.
Близнецы будут иметь разный генотип и их фенотипические различия обусловлены как генотипом, так и факторами внешней среды.
Монозиготные близнецы имеют большую степень сходства по признакам, которые определяются в основном генотипом. Например, монозиготные близнецы всегда однополы, у них одинаковые группы крови по разным системам (АВО, RH, МN и др.)» одинаковый цвет глаз, однотипны дерматоглифические показатели на пальцах и ладонях и др. Эти фенотипическке признаки и используются в качестве критериев диагностики зиготности близнецов.
Процент сходства группы близнецов по изучаемому признаку называется конкордантностью, а процент различия – дискордантностью
(рис.11.6). Так как монозиготные близнецы имеют одинаковый генотип, то конкордантность их выше, чем у дизиготных.
Генетическая предрасположенность к наследственным и многофакторным заболеваниям определяется с помощью близнецового метода следующим образом:
1.
Если заболевание обусловлено только наследственными факторами, то КМБ=100%, КДБ=25-50%.
2.
При МФЗ – низкий уровень конкордантности для МЗБ и
ДЗБ.
3.
КМБ=КДБ – ведущая роль среды.
Для оценки роли наследственности и среды в развитии того или иного признака используют формулу Хольцингера (рис.11.7): где Н – доля наследственности,
C
MZ
– конкордантность монозиготных близнецов,
C
DZ
– конкордантность дизиготных близнецов.
При Н=100% признак полностью определяется наследственным компонентом. При Н=0 – средовым. При Н=50% - одинакова роль наследственности и среды (МФЗ).
Биохимический метод
Основан на изучении активности ферментных систем (либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой данным ферментом). Они позволяют выявлять генные мутации – причины болезней обмена веществ (например, фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия).

151
Где Н – доля наследственности; КМБ% - конкордантность
монозиготных близнецов; КДБ% - конкордантность
дизиготных близнецов.
Рис. 11.7.Формула Хольцингера.
Конкордантность – процент сходства группы близнецов по
изучаемому признаку.
Дискордантность – процент различия группы близнецов по
изучаемому признаку
К= (число пар с 2 признаками):(число пар с
2 и 1 признаками)*100%;
Где К – конкордантность.
Рис. 11.6.Определение конкордантности близнецов.

152
С помощью биохимических нагрузочных тестов можно выявлять гетерозиготных носителей патологических генов, например, фенилкетонурии. Исследуемому человеку вводят внутривенно определенное количество аминокислоты фенилаланина и через равные промежутки вре- мени определяют его концентрацию в крови. Если человек гомозиготен по доминантному гену (АА), то концентрация фенилаланина в крови довольно быстро возвращается к контрольному уровню (определяется до введения фенилаланина), а если он гетерозиготен (Аа), то снижение концентрации фенилаланина идет вдвое медленнее.
Аналогично проводятся тесты, выявляющие предрасположенность к сахарному диабету, гипертонии и др. болезням.
Методы рекомбинантной ДНК
Эти методы позволяют анализировать фрагменты ДНК, находить и изо- лировать отдельные гены и сегменты генов и устанавливать в них последовательность нуклеотидов.
Метод клонирования ДНК позволяет изолировать отдельные гены или их части, транскрибировать (создавать их копии) и транслировать изолированные гены.
Это стало возможным благодаря открытию ферментов-рестриктаз. Эти ферменты опознают специфическую олигонуклеотидную последовательность в двухнитевой ДНК и разрезают ее в данном сайте
(месте) (см. лекцию 8). Разные рестриктазы распознают различные последовательности нуклеотидоз и разрезают ДНК в разных сайтах.
Гибридизация нуклеиновых кислот. При этом методе линейные отрезки двухцепочечной ДНК подвергают тепловой обработке и получают одноцепочечные фрагменты (денатурирование). Денатурированную ДНК инкубируют при таких условиях (ť – 37°С), когда происходит гибридизация, т.е. взаимное распознавание двух комплементарных нитей посредством спаривания азотистых оснований. Часто для идентификации порядка нуклеотидов используют в качестве «зонда» одну радиоактивную нить ДНК.
Можно идентифицировать как полностью, так и частично гомологичные последовательности. Специфичность гибридизации нуклеиновых кислот позволяет обнаружить единственный ген среди десятков тысяч. Различные модификации этого метода позволяют в клинике анализировать очень малые количества ДНК, взятые у больного.
Для широкого применения в практическом здравоохранении методов рекомбинантной ДНК необходимо создание библиотек радиоактивных зондов всех последовательностей ДНК генома человека, что теперь успешно выполняют.

153
Рис. 11.8. Гибридизация соматических клеток с образованием синкарионов.

154
Методы генетики соматических клеток
(Культивирование, клонирование, селекция, метод гибридизации соматических клеток).
Дают возможность изучать многие вопросы генетики человека в экс- перименте. Для культивирования чаще используют клетки соединительной ткани (фибробласты) и лимфоциты крови. На искусственных питательных средах их можно клонировать, т.е. получать потомков одной клетки. Все они будут иметь одинаковый генотип (как монозиготные близнецы) и, следовательно, на клеточном уровне можно изучать роль генотипа и среды в проявлении признаков.
Можно проводить селекцию клеток – отбор клеток с заранее заданными свойствами. Для этого используют селективные питательные среды. Например, если в питательную среду добавить не лактозу, а другие сахара, то из большого числа клеток найдется несколько, которые смогут существовать без лактозы, и в дальнейшем можно получить клон таких клеток.
Наибольший интерес для генетики человека представляет метод гибридизации соматических клеток (рис.11.8). В 1960 г. французский ученый
Ж. Барский, выращивая в культуре клетки две линии мышей, обнаружил, что некоторые из них по своим морфологическим и биохимическим свойствам оказались промежуточными между исходными родительскими клетками. Это были гибридные клетки.
Такое спонтанное слияние соматических клеток в культуре ткани происходит довольно редко. В дальнейшем было установлено, что при введении в культуру клеток РНК-содержащего вируса парагриппа Сендай, инактивированного при облучении ультрафиолетом, частота гибридизации клеток значительно повышается, и в смешанной культуре разных типов клеток образуются гетерокарионы – клетки, содержащие два ядра разных клеток в одной цитоплазме. Часть таких клеток способна размножаться митозом. После митоза из двуядерного гетерокариона образуются две одноядерные клетки, каждая из которых представляет собой синкарион – настоящую гибридную клетку, содержащую хромосомы обеих исходных клеток.
Гибридизация возможна не только между клетками организмов разных видов, но и типов: человек – мышь, человек – комар и др. Синкарионы обычно удается получать при гибридизации клеток разных видов, относящихся к одному классу. В таких синкарионах происходит объединение геномов двух видов. Например, гибридные клетки человека и мыши имеют
43 пары хромосом: 23 – от человека и 20 – от мыши. В дальнейшем происходит постепенное удаление хромосом того организма, клетки

155 которого имеют более медленный темп размножения. У гибридных клеток человек – мышь удаляются хромосомы человека.
В гибридных клетках функционируют хромосомы как человека, так и мыши, гены которых детерминируют синтез соответствующих белков.
Морфологически можно отличить каждую из хромосом (дифференциальное окрашивание).
Если в гибридной клетке отсутствует какая-либо хромосома и не происходит синтез каких-то белков, то можно предположить, что гены, детерминирующие синтез этих белков, локализованы в данной хромосоме.
Таким образом, метод позволяет устанавливать группы сцепления у человека, а используя нехватки и транслокации выяснять и последовательность расположения генов, т.е. строить генетические карты хромосом человека.
Биологическое моделирование
Биологическое моделирование определенных наследственных аномалий человека можно проводить на мутантных линиях животных, имеющих сходные нарушения. Например, у собак встречается гемофилия, обусловленная рецессивным сцепленным с Х-хромосомой (с полом) геном.
Происхождение расщелины губы и неба у мышей сходно с аналогичными аномалиями человека, у хомяков и крыс встречаются сахарный диабет, ахондроплазия, мышечная дистрофия и др. Хотя мутантные линии животных не дают точную картину наследственных болезней человека, даже частичное воспроизведение их фрагментов в ряде случаев позволяет изучить механизмы первичного отклонения от нормы. Закон гомологичных рядов Н. И. Вавилова
(виды и роды генетически близкие обладают сходными рядами наследственной изменчивости) позволяет с определенными ограничениями экстраполировать экспериментальные данные на человека.

156
Закон Харди-Вайнберга:
в идеальной популяции частоты генов и генотипов
находятся в равновесии и не изменяются в ряду
поколений. p(А)+q(а)=1 (100%)
p2+2pq+q2=1(100%)
АА : 2Аа : аа
Рис. 12.1. Иллюстрация закона Харди-Вайнберга.

157

перейти в каталог файлов