Методы генетики человека (близнецовый, популяционно - статистический методы)

1.

«Методы генетики
человека
(близнецовый,
популяционностатистический методы)

2.

Актуальность темы: современный уровень развития
теоретической и практической медицины характеризуется
широким использованием генетических методов. Изучение
развития и заболеваемости близнецов дает возможность
определить степень влияние окружающей среды на
проявление и характер протекания многих наследственных
болезней, что позволяет выявить и исключить факторы риска
индивидуального характера, а также устранению факторов
риска, имеющих значение для популяции.
Цель занятия:
изучить методы генетики человека
(близнецовый и популяцинно-статистический)

3.

Вопросы для самоподготовки:
1. Близнецовый метод, его сущность. Влияние генотипа и среды на
развитие признака. Методы установления зиготности близнецов.
2. Формула
Хольцингера.
Коэфициент
наследуемости.
Конкордантность и дискондартность
3. Популяционная генетика, ее задачи. Популяция, типы популяций:
большая, малая (дем, изолят), идеальная, панмиксная
4. Основные генетические характеристики популяций: генофонд,
генетическая
гетерогенность,
внутрипопуляционный
полиморфизм, генетическое единство
5. Факторы генетической динамики популяций: мутационный
процесс, дрейф генов, изоляция, естественный отбор
6. Сущность популяционно-статистического метода
7. Описание популяций и их генетического состава с использованием
закона генетического равновесия Харди-Вайнберга

4.

Близнецовый
метод
позволяет выявить
мультифакториальные
заболевания т.е.
болезни с наследственной
предрасположенностью
дает возможность
установить роль генотипа и
факторов среды в
возникновении заболевания

5.

доля общих генов
100%
доля общих генов
50%
БЛИЗНЕЦЫ

6.

Методы установления зиготности близнецов
Сравнение пар по фенотипу
Сравнение данных ЭКГ и ЭГ (клиникофункциональный подход)
Дерматоглифика
Иммуногенетически
Приживляемость кусочков
кожи (трансплантация)
(группа крови, белки сыворотки,
лейкоцитарные антигены и т.д.)

7.

Близнецовый метод в генетических
исследованиях.
Конкордантность монозиготных близнецов обозначается КМБ,
дизиготных – КДБ.
Для вычисления роли наследственности используется
формула Хольцингера:
Для определения роли среды в развитии признака используется формула: С =
100% – Н
Н – роль наследственности, С – роль среды
•Н > 0,7 (70 %) – в проявлении признака преобладают наследственные
факторы
•Н - от 0,3 до 0,7 (30 – 70 %) – влияние как наследственных, так и факторов
внешней сред
•Н < 0,3 (30 %) - основная роль принадлежит факторам внешней среды

8.

Значение близнецового метода
Определение причин
различной
пенетрантности и
экспрессивности генов
Оценка эффективности
влияния внешних факторов на
человека (возможность
коррекции нарушений)
Окружающая среда
Генотип => Фенотип

9.

ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА - раздел генетики,
изучающий генофонд популяций и его изменение в
пространстве и во времени.
Популяция — это совокупность
организмов одного вида с общим
генофондом, в течение длительного
времени населяющих определенное
пространство и сохраняющих устойчивое
воспроизводство численности.
Генофонд популяции
— это совокупность
генотипов всех
входящих в состав
популяции особей

10.

Характеристики популяции
Статические
•Ареал (территория)
•Численность (сколько
особей)
•Плотность (численность
разделённая на ареал)
•Половой и возрастной
состав
Динамические
•Рождаемость
•Смертность
•Естественный прирост
(рождаемость минус
смертность)
Генетические
•Генофонд
ассортимент аллелей,
частоту встречаемости
аллелей,
Характеристики
популяции
Экологические
•Экологическая
ниша

11.

ПОПУЛЯЦИОННО-СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД
определяют частоту
генов и генотипов в
популяциях людей

12.

Факторы динамики популяции
Мутации
Дрейф генов
Изоляция

13.

Закон Харди-Вайнберга
Положение популяционной генетики: в популяции
частоты генотипов по какому-либо гену будут поддерживаться
постоянными из поколения в поколение и
соответствовать уравнению:

14.

Закон Харди-Вайнберга
Условия выполнения закона
1. Случайность скрещивания в популяции (панмиксия).
2. Не должно быть мутаций.
3. Не должно быть миграций как в популяцию, так и из нее.
4. Не должно быть естественного отбора.
5. Популяция должна иметь достаточно большие размеры, в
противном случае даже при соблюдении остальных условий
будут наблюдаться чисто случайные колебания частот генов
(так называемый дрейф генов).
6. Особи с любым генотипом одинаково способны к
скрещиванию и передаче генов, т.е. нет отбора против
конкретного генотипа.

15.

Закон Харди-Вайнберга
Биологический смысл закона:
Процесс наследования не влияет сам по себе на частоту аллелей в популяции, а
возможные изменения её генетической структуры возникают вследствие
других причин.
Практическое значение:
В медицинской генетике: позволяет оценить популяционный риск генетически обусловленных
заболеваний, поскольку каждая популяция обладает собственным аллелофондом и, соответственно,
разными частотами неблагоприятных аллелей.
В селекции: позволяет выявить генетический потенциал исходного материала (природных
популяций, а также сортов и пород народной селекции), поскольку разные сорта и породы
характеризуются собственными аллелофондами, которые могут быть рассчитаны с помощью закона
Харди — Вайнберга.
В экологии: позволяет выявить влияние самых разнообразных факторов на популяции. Дело в том,
что, оставаясь фенотипически однородной, популяция может существенно изменять свою
генетическую структуру под воздействием ионизирующего излучения, электромагнитных полей и
других неблагоприятных факторов. По отклонениям фактических частот генотипов от расчётных
величин можно установить эффект действия экологических факторов.

16.

Сравнительная характеристика идеальных и природных
популяций
Идеальная популяция
Реальные популяции
1. Численность популяции бесконечно
большая, и случайная элиминация
(гибель) части особей не влияет на
структуру популяции.
1. Популяция состоит из ограниченного
числа особей.
2. Отсутствует половая
дифференцировка, женские и мужские
гаметы равноценны.
2. Существуют различные типы половой
дифференцировки, способы воспроизведения и системы скрещивания.
3. Наличие панмиксии – свободного
3. Существует избирательность при
скрещивания; равновероятность встречи образовании брачных пар, при встрече
гамет и образования зигот независимо от гамет и образования зигот.
генотипа и возраста родителей.
4. В популяции отсутствуют мутации.
4. Мутации происходят всегда.
5. В популяции отсутствует естественный 5. Всегда существуют различия в
отбор.
воспроизведении генотипов,
выживаемости и эффективности
размножения.
6. Популяция изолирована от других
6. Существуют миграции – поток генов.
популяций этого вида.

17.

Решение
задач

18.

РАБОТА 1. Близнецовый метод в генетических исследованиях.
Задача 1. Конкордантость монозиготных близнецов по заболеванию
шизофрении равна 70%, а дизиготных – 13%. Оцените роль наследственности
и среды в развитии заболевания.
Эталон решения:
Вычисляем по формуле Н = (70 - 13) / (100 – 13) x 100% = 65 %.
С=100% - 65% = 35%.
Ответ: В данном случае преобладают генетические факторы, но
существенную роль играют и условия среды.
Для определения роли среды в развитии признака используется формула:
С = 100% – Н
Н – роль наследственности, С – роль среды
•Н > 0,7 (70 %) – в проявлении признака преобладают наследственные
факторы
•Н - от 0,3 до 0,7 (30 – 70 %) – влияние как наследственных, так и факторов
внешней сред
•Н < 0,3 (30 %) - основная роль принадлежит факторам внешней среды

19.

РАБОТА 2. Популяционно-статистический метод
Задача 9. Альбинизм обусловлен отсутствием фермента, участвующего в
образовании пигмента меланина и является наследственным рецессивным
признаком. Заболевание встречается с частотой 1:20000.С какой частотой в
данной популяции встречаются гетерозиготные носители аллеля
альбинизма?
Эталон решения :
А– аллель, отвечающий за нормальное содержание меланина в тканях
А– аллель, отвечающий за альбинизм
1) Частота аллеля а = q; частота аллеля А = р. Вычислим частоту аллеля а (q).
По условию q2= 1/20000 (согласно закону Харди-Вайнберга). Отсюда
= 1/ 141.
2) Частота аллеля А= р = 1 - q= 141 / 141 – 1 / 141 = 140 /1 41.
3) Частота гетерозигот в популяции равна 2 рq: 2 × 140 / 141 × 1 / 141 = 1 / 70
4) Следовательно, число гетерозигот в популяции из 20000 человек составит:
1 / 70 × 20000 = 280 чел.
Ответ: число гетерозигот в популяции равно 280 человек.