Народна освіта » Біологія » Роль генотипу і факторів навколишнього середовища у формуванні фенотипу людини. Медична генетика

Завантаження
 

Роль генотипу і факторів навколишнього середовища у формуванні фенотипу людини. Медична генетика

Автор: admin от 11-04-2013, 17:20, переглянуло: 3032


Формування фенотипу - генетично визначений процес, який залежить від умов середовища життя. Особливості фенотипу визначають взаємодія алельних (повне та неповне домінування, проміжний характер успад­кування) та неалельних (епістаз, комплементарність, полімерія) генів та їхня множинна дія.

Чи впливає на формування фенотипу людини позаядерна спад­ковість?

Як ви пам’ятаєте, мітохондрії мають власний спадковий матеріал - кільцеву молекулу ДНК. Оскільки сперматозоїди не передають своїх мітохондрій при заплідненні, то до зиготи мітохондрії потрапляють з цитоплазмою яйцеклітини. Отже, ознаки, закодовані в генах мітохондрій, можуть проявитись у фенотипах особин обох статей, однак успад­ковуються по материнській лінії. До таких ознак належать втрата зору у центральній частині зорового поля або утворення доброякісної пухлини нирок.

Як фактори навколишнього середовища впливають на формування Фенотипу людини?

Дані щодо впливу умов довкілля на організм отримують, застосовуючи близнюковий метод досліджень. Оскільки генотипи однояйцевих близ­нюків однакові, то розбіжності в їхніх фенотипах будуть спричинені виключно впливом факторів середовища життя. Це дає можливість з ясувати, формування яких саме ознак визначає генотип, а на які з них впливають  умови середовища життя (табл. 16.1).

Відсотки збігу певних ознак однояйцевих близнюків

Ознака

Збіг, %

Група крові

100

Колір очей

99

Колір волосся

89

Розумова відсталість

97

Епілепсія

72

Туберкульоз

56

Заяча губа

42

Шизофренія

46

Бронхіальна астма

92

Цукровий діабет

56

Гіперфункція щитоподібної залози

47

Псоріаз

61

Кір

97

 

У деяких випадках певні алелі визначають не варіант ознаки, а схиль­ність до її прояву (наприклад, може передаватись у спадок схильність до ожиріння або цукрового діабету). При цьому ймовірність прояву того чи іншого варіанта ознаки залежить від різних чинників: статі, способу життя (наприклад, людям, схильним до ожиріння, необхідно вести активний спосіб життя, щоб уникнути цієї вади), дієти (людям зі схиль­ністю до цукрового діабету слід обмежувати вживання продуктів, що міс­тять глюкозу).

Запам’ятайте: умови життя можуть як знижувати, так і підвищувати

ризик прояву у фенотипі певних вад або хвороб.

Як здійснюється генетична регуляція диференціації клітин?

Дроблення зиготиРозвиток людського організму здійснюється шляхом вибіркового «вми­кання» та «вимикання» специфічних генів у клітинах того чи іншого типу у певний час від початку розвитку. Ці проблеми вивчає розділ генетики ~ генетика розвитку.

Будь-яка нестатева (соматична) клітина має повний набір спадкової інформації, притаманний цілісному організму. Таким чином, клітина®* багатоклітинного організму притаманна властивість реалізовувати гене- тичну інформацію, що забезпечує їхню диференціацію та розвиток до ДІ' лісного організму. Звідси випливає висновок: різні типи клітин вико- ристову ють не всі, а лише певні гени з усього їхнього набору.

Учені запропонували гіпотезу диференціальної експресії генів. Кліти­ни, які виникли на ранніх етапах поділу зиготи, спроможні дати початок окремому повноцінному організму (мал. 16.1). Саме так виникають однояйцеві близнюки. Клітини на пізніших і етапах зародкового розвитку таку влас­тивість зазвичай втрачають, оскільки відбувається їхня диференціація.

Запам'ятайте: у клітинах різного типу існують «вимкнені» гени, що можуть бути активовані за певних умов.

У деяких випадках диференціюван­ня клітин може бути пов’язане з пере­будовою генетичного матеріалу. Напри­клад, такі клітини імунної системи людини, як В-лімфоцити після взаємо­дії з антигеном починають ділитися і перетворюються на клітини, здатні синтезувати антитіла. Із значної кіль­кості антитіл, структура яких закодо­вана у геномі В-лімфоцитів, ці клітини після активації починають синтезувати ' тільки один їхній тип, залежно від ан­тигену, з яким вони стикнулися. Така диференціація пов’язана з перебудовою певних ділянок молекул ДНК, які від­повідають за синтез антитіл. Тттпті клі­тини імунної системи - Т-лімфоцити -

такоік можуть втрачати частину свого геному при формуванні рецепторів, здатних взаємодіяти з певним антигеном.

На диференціальну активність генів, яка позначається на диференціа­ції клітин, впливають біологічно активні речовини.

Що досліджує медична генетика?

Медична генетика — наука про спадкові хвороби та вади людини. Вона розробляє методи діагностики спадкових захворювань, їхньої профілак­тики та лікування. Сучасна медична генетика насамперед орієнтується на профілактику спадкових захворювань, зокрема запобігання народженню Дітей з певними спадковими захворюваннями або вадами. За допомогою методів цієї науки визначають батьківство. Оскільки дитина частину спадкової інформації отримує від матері, а частину - від батька, то завдя­ки різноманітним методам з високим відсотком ймовірності (до 99 %) мож­на зробити висновок, чи є певна людина батьком дитини або ні.

Які відомі типи спадкових захворювань і вад людини?

ПолідактиліяСпадкові захворювання і вади, а також генетична схильність до різних захворювань — актуальні медико-біологічні проблеми. За даними Все­світньої організації охорони здоров’я, 5 зі 100 новонароджених страж­дають тим чи іншим важким спадковим захворюванням, ще 5 мають генетичні вади, а ще 2 народжуються мертвими внаслідок цих порушень. Ці показники зростають з року в рік унаслідок забруднення довкілля Різноманітними мутагенами. Нині відомо понад 4000 спадкових захво­рювань і захворювань зі спадковою схильністю, тоді як у 1958 році - не більше 500.

Спадкові захворювання можливі різні прояви:

порушення будови організму, наприклад вовча паща (виникнення щілини, що сполучає носову та ротову порожнини внаслідок розщеплення верхніх куби, щелепи та піднебіння);

заяча губа (розщеплення верхньої губи); багатопалість чи зрощення пальців (мал. 16.2) тощо; розлад фізіологічних функцій, на­приклад гемофілія та дальтонізм; порушення процесів обміну речо­вин, зокрема цукровий діабет, фенілкетонурія та ін.

Деякі зі спадкових захворювань, наприклад хвороба Дауна, проявля­ються відразу після народження. Інші, наприклад хорея Гентінгтона (за­хворювання клітин нервових вузлів, яке супроводжується мимовільними рухами, поступово прогресуючою недоумкуватістю тощо), проявляються лише у певному віці.

Різноманітні спадкові захворювання та генетичні вади можуть бути спричинені змінами будови хромосом (табл. 16.2).

Таблиця 16.2

Можливі фенотипні наслідки через втрату ділянки певної хромосоми людини

Фенотипний прояв

Номер хромосоми зі втраченою ділянкою (позначено «+»)

4-та

5-та

18-та

Синдром котячого крику

 

+

-

Недоумкуватість

+

+

+

Порушення розвитку головного мозку

+

-

-

Зменшення розмірів голови

+

+

+

Косоокість

+

+

+

Недорозвиненість носу та верхньої щелепи

-

-

+

Дефекти вушних раковин

+

+

+

Розщеплення піднебіння

+

-

-

Вади серця

+

-

+

 

Вади, зумовлені втратою ділянки хромосоми або цілої хромосом * успадковуються досить рідко. Мутації цього типу спричиняють настіль тяжкі наслідки, що такі люди зазвичай не залишають нащадків. Виж ють лише зародки, у яких відбулися втрати чи подвоєння невеликих лянок хромосом.

Частина (6-20 %) онкологічних захворювань зумовлена спадковою схильністю до них. За даними Міністерства екології та природних ресур- [ сів України, нині кожний 50-й мешканець нашої країни (2 % населення) страждає на онкологічні захворювання. Зокрема, радіонукліди, що ут­ворилися внаслідок Чорнобильської аварії, значно збільшують кількість випадків раку щитоподібної залози, лімфатичної та кровоносної систем тощо.

У чому полягає медико-генетичне консультування?

Метод генної терапіїВажливу роль у профілактиці спадкових захворювань відіграє медико- генетичне консультування. У медико-генетичних консультаціях пра­цюють фахівці різних спеціальностей - генетики, біохіміки, цитологи, імунологи, медики тощо. За допомогою різноманітних методів вони вияв­ляють носіїв алелів, які зумовлюють прояви спадкових захворювань, ви­раховують ймовірність успадкування і прояву спадкових захворювань у нащадків. Коли ймовірність появи нащадків із значними спадковими ва­дами висока, майбутнім батькам пропонують утриматись від народження дитини. Це, передусім, спрямовано не лише на запобігання народженню дітей з певними генетичними дефектами, а й на запобігання подальшої передачі мутантних алелів наступним поколінням. За допомогою різнома­нітних методів визначають схильність людини до прояву того чи іншого спадкового захворювання і прогнозують можливість його прояву в її феяо- типі у майбутньому.

Різноманітні тести дають змогу виявляти дефектні алелі, які відповіда­ють за спадкові захворювання та вади, не лише у майбутніх батьків, а й у зародків. Так, за допомогою вивчення зародкових клітин, взятих із навко­лоплідної рідини, деякі порушення обміну речовин можна виявити вже на 14-16-Му тижні вагітності.

Оскільки домінантні мутантні алелі або хромосомні захворювання про­являються у фенотипі, їхнє діагностування не дуже складне, на відміну від мутантних рецесивних алелів, які у гетерозиготному стані зазвичай не проявляються. Але за допомогою аналізу крові можна виявити людей, ге­терозиготних за рецесивним алелем, наприклад, серпопсдібноклітинноі анемії. Разом з тим, якщо шлюб беруть гетерозиготні за певним мутант­ним геном особини, рецесивні алелі можуть у нащадків перейти в гомози­готний стан і проявитись фенотипно. Ймовірність зародження хворої ди­тини у гетерозиготних батьків становить 25 %.

Перспективним напрямом у медичній генетиці є генна терапія.

Що таке генна терапія?

Генна терапія (від грец. терапейа - лікування, оздоровлення) - медич­на процедура, під час якої у хворого вилучають певні типи клітин (крові, епітелію шкіри або кишечнику та ін.), замінюють їхні дефектні алельні гени нормальними, а потім вводять в організм. Завдяки цьому в організмі хворої людини можуть синтезуватись білки, яких до цього не вистачало. Нормальні гени вилучають з організму здорової людини та методами ген­ної інженерії отримують їхні численні копії (мал. 16.3).

Для введення генів у клітину необхідний переносник, так званий век тор (від лат. вектор - носій). Для цього використовують деякі віруси, на­приклад ретровіруси. Проникнувши у цитоплазму клітини людини або тварин, вони на власній молекулі РНК, використовуючи її як матрицю, синтезують ланцюг ДНК, а потім до нього добудовується друга нитка. Ця ДНК проникає через ядерну оболонку та вбудовується в хромосомну ДНК клітини. Останнім етапом такої процедури є введення клітин з нормаль­ними генами в організм людини (Е).

За певних онкологічних та інфекційних захворювань методами генної терапії можна пригнічувати активність генів, не притаманну нормальній клітині, або посилювати її (наприклад, для збільшення синтезу гемогло­біну у хворих на серпоподібноклітинну анемію). Ще одна галузь засто­сування генної терапії - генетична модифікація клітин, спрямована на посилення імунних реакцій.

Загалом до 80 % сучасних розробок генної терапії пов’язані з пухлинними захворюваннями людини. Введення «генів-убивць» призводить до загибелі пухлинних клітин. Особливе місце у розробках генної терапії по­сідають методи боротьби зі СНІДом. Зокрема учені створюють генетично модифіковані клітини, здатні виробляти антитіла проти ВІЛу.

Молекулярна діагностика спадкових захворювань - напрям генної терапії, що ґрунтується на методиках визначення алелів, які зумовлю­ють ті чи інші спадкові захворювання або схильність до них (хвороба Альцгеймера, рак молочної залози, цукровий діабет, атеросклероз тощо)» Своєчасно поставлений діагноз дає можливість розпочати профілактику або лікування ще до того, як з’являться перші симптоми такого захворю­вання.

Запам’ятайте: мета генної терапії - виправлення або знищення спад­кової інформації, яка зумовлює захворювання.

Нові терміни та поняття:  Диференційна експресія генів, медико-генетичне консультування, генна терапія, молекулярна діагностика спадкових захворювань.


загрузка...
загрузка...

Категорія: Біологія