Материал: Биология как одна из теоретических основ медицины, ее задачи, объект и методы исследования. Разделы дисциплины биологии и их значение для деятельности врача

Наряду с проблемами генетики человека существенный вопрос для медицины представляют генетические вопросы биологии возбудителей инфекционныхзаболеваний вирусов, бактерий. Важное место занимают проблемы изменчивости и разнообразия штаммов (разновидностей) возбудителей, выработки иммунитета, устойчивости к антибиотикам и другим лекарственным препаратам. Изучение генетики микроорга­низмов имеет большое значение в микробиологической промышленно­сти для организации производства биохимических продуктов путем синтеза их подходящими штаммами бактерий. Генетика человека - изучает закономерности наследования нормальных и патологических признаков человека.Человек является сложным объектом генетических исследований и

• 
  имеет ряд недостатков:
  

1. малое количество потомков, 2. позднее половое созревание,3. большое количество хромосом, 4. невозможность экспериментирования,5. невозможность создания одинаковых условий жизни,

6. 
   медленная смена поколений.
   

• 
  преимущества перед другими объектами генетических исследований:
  

1. 
   лучше всех других объектов изучен клинически,
   
2. 
   существует международное сотрудничество генетиков,
   
3. 
   большое количество методов:
   

• 
  основные (генеалогический, близнецовый, цитогенетический, популяционно-статистический, биохимический, моделирования, методы рекомбинантной ДНК - клонирование ДНК и гибридизация нуклеиновых кислот)
  
• 
  экспресс-методы – методы предварительной диагностики. Помогают выбрать из большого числа людей тех лиц, у которых есть некоторые отклонения от обычных показателей, чтобы в дальнейшем тщательно обследовать их другими методами.
  

• 
  дородовой диагностики позволяют установить наследственные дефекты плода на ранних стадиях беременности.
  

Раздел генетики человека, изучающий наследственные болезни, называется медицинской генетикой. В настоящее время известно более 4000 наследственных заболеваний человека:

• 
  болезни, связанные с изменением числа хромосом. Пример: синдром Дауна - лишняя 21-я хромосома. Для них характерно слабоумие, узкие глазные щели, низко расположенные уши, пороки внутренних органов, сниженная жизнеспособность.
  
• 
  наследственные заболевания обмена веществ. Пример: фенилкетонурия (в организме накапливается ФПВК, которая поражает нервные клетки, вследствие чего наблюдается прогрессирующая умственная отсталость).
  
• 
  болезни, связанные с изменением структуры хромосом. Пример: синдром кошачьего крика. Для таких больных характерно лунообразное лицо, патология гортани (поэтому все звуки напоминают кошачье мяуканье), пороки внутренних органов, сниженная жизнеспособность.
  

Одна из основных задач генетики человека заключается в ранней диагностике наследственных заболеваний, разработке методов лечения и профилактике наследственных болезней. Важным направлением в профилактике наследственных заболеваний является медико-генетическое консультирование, задачами которого являются:1. Повышение генетической грамотности населения.2. Выявление генетически опасных факторов внешней среды и разработка методов их нейтрализации.3. Составление прогноза рождения больного ребенка у обратившейся в консультацию супружеской пары. Медико-генетические консультации есть в каждом областном центре. Использование методов дородовой диагностики позволяет прервать беременность по медицинским показаниям.

14. 
    Основные законы генетики и их цитологические механизмы.
    

Основные закономерности наследования были открыты Менделем. По уровню развития науки своего времени Мендель не мог еще связать наследственные факторы с определенными структурами клетки. Впоследствии было установлено; что гены находятся в хромосомах, поэтому при объяснении закономерностей, полученных Менделем, мы будем исходить из современных представлений на клеточном уровне. Мендель достиг успеха в своих исследованиях благодаря совершенно новому, разработанному им методу, получившему название гибридологического анализа. Основные положения этого метода следующие:

1. Учитывается не весь многообразный комплекс признаков у родителей и гибридов, а анализируется наследование по отдельным альтернативным признакам.2. Проводится точный количественный учет наследования каждого альтернативного признака в ряду последовательных поколений: прослеживается не только первое поколение от скрещивания, но и характер потомства каждого гибрида в отдельности. Гибридологический метод нашел широкое применение в. науке и практике.Скрещивание, в котором родительские особи анализируются по одной альтернативной паре признаков, называется моногибридным, по двум - дигибридным, по многим альтернативным парам - полигибридным. Прежде всего следует ознакомиться со способом наследования на примере моногибридного скрещивания.Моногибридное скрещивание. Правило единообразия гибридов первого поколения. при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, все потомство в первом поколении единообразно как по фенотипу, так и по генотипу.Правило расщепления, при скрещивании двух гетерозиготных особей, т.е. гибридов, анализируемых по одной альтернативной паре признаков, в потомстве наблюдается расщепление по фенотипу в соотношении 3:1 и по генотипу 1: 2: 1.Гипотеза «чистоты гамет» Правило расщепления показывает, что хотя у гетерозигот проявляются лишь доминантные признаки, однако рецессивный ген не утрачен, более того, он не изменился. Следовательно, аллельные гены, находясь в гетерозиготном состоянии, не сливаются, не разбавляются, не изменяют друг друга. Эту закономерность Мендель назвал гипотезой «чистоты гамет». В дальнейшем эта гипотеза получила цитологическое обоснование. Вспомним, что в соматических клетках диплоидный набор хромосом. В одинаковых местах (локусах) гомологичных хромосом находятся аллельные гены. Если это гетерозиготная особь, то в одной из гомологичных хромосом расположен доминантный аллель, в другой .- рецессивный. При образовании половых клеток происходит мейоз и в каждую из гамет попадает лишь одна из гомологичных хромосом. В гамете может быть лишь один из аллельных генов. Гаметы остаются «чистыми», они несут только какой-то один из аллелей, определяющий развитие одного из альтернативных признаков.Доминантные и рецессивные признаки в наследственности человека. В генетике человека известно много как доминантных, так и рецессивных признаков. Одни из них имеют нейтральный характер и обеспечивают полиморфизм в человеческих популяциях, другие приводят к различным патологическим состояниям. Но при этом следует иметь в виду, что доминантные патологические признаки как у человека, так и у других организмов, если они заметно снижают жизнеспособность, сразу же будут отметены отбором, так как носители их не смогут оставить потомства. Наоборот, рецессивные гены, даже заметно снижающие жизнеспособность, могут в гетерозиготном состоянии длительно сохраняться, передаваясь из поколения в поколение, и проявляются лишь у гомозигот.

14. 
    Генотип как целостная система. Формы взаимодействия аллельных и неаллельных генов.
    

Свойства генов. На основании знакомства с примерами наследования признаков при моно- и дигибридном скрещивании может сложиться впечатление, что генотип организма слагается из суммы отдельных, независимо действующих генов, каждый из которых определяет развитие только своего признака или свойства. Такое представление о прямой и однозначной связи гена с признаком чаще всего не соответствует действительности. На самом деле существует огромное количество признаков и свойств живых организмов, которые определяются двумя и более парами генов, и наоборот, один ген часто контролирует многие признаки. Кроме того, действие гена может быть изменено соседством других генов и условиями внешней среды. Таким образом, в онтогенезе действуют не отдельные гены, а весь генотип как целостная система со сложными связями и взаимодействиями между ее компонентами. Эта система динамична: появление в результате мутаций новых аллелей или генов, формирование новых хромосом и даже новых геномов приводит к заметному изменению генотипа во времени. Характер проявления действия гена в составе генотипа как системы может изменяться в различных ситуациях и под влиянием различных факторов. В этом можно легко убедится, если рассмотреть свойства генов и особенности их проявления в признаках:

1. 
   Ген дискретен в своем действии, т. е. обособлен в своей активности от других генов.
   
2. 
   Ген специфичен в своем проявлении, т. е. отвечает за строго определенный признак или свойство организма.
   
3. 
   Ген может действовать градуально, т. е. усиливать степень проявления признака при увеличении числа доминантных аллелей (дозы гена).
   
4. 
   Один ген может влиять на развитие разных признаков — это множественное, или плейотропное, действие гена.
   
5. 
   Разные гены могут оказывать одинаковое действие на развитие одного и того же признака (часто количественных признаков) — это множественные гены, или полигены.
   
6. 
   Ген может взаимодействовать с другими генами, что приводит к появлению новых признаков. Такое взаимодействие осуществляется опосредованно — через синтезированные под их контролем продукты своих реакций.
   
7. 
   Действие гена может быть модифицировано изменением его местоположения в хромосоме (эффект положения) или воздействием различных факторов внешней среды.
   

14. 
    Иммуногенетика: наследование антигенных систем HLA, АВО, резус фактора. Значение для медицины. Генетические и иммунологические основы гемолитической болезни новорожденных. Профилактика последствий несовместимости между матерью и плодом.
    

Наука иммуногенетика изучает законы наследования антигенных систем, изучает наследственные факторы иммунитета, внутривидовое разнообразие и наследование тканевых антигенов, генетические и популяционные аспекты взаимоотношений макро и микро организмов и тканевой несовместимости. Термин предложил Ирвин. Антиген – продукт активности генов, белковое вещество, встроенное в мембрану клетки, определяет индивидуальность организма. При введении в чужой организм вызывают спец.реакцию реагирующих с ними антителами. Антитела- белки, относящиеся к гамма-глобулинам, содержащимся в крови. Синтезируются в-лимфоцитами.( Врожденные антитела характерны только для АВ0 системы)Иммуногенетика - раздел иммунологии, занятый изучением четырех основных проблем: 1) генетики гистосовместимости ; 2) генетического контроля структуры иммуноглобулинов и других иммунологически значимых молекул; 3) генетического контроля силы иммунного реагирования и 4) генетики антигенов . Первая из этих проблем связана с направлением исследований, задачи которого - познание причин несовместимости тканей при внутривидовых пересадках - родилось в 30-е годы. Экспериментальные усилия привели к открытию комплекса генов, контролирующих поверхностные клеточные структуры - молекулы (антигены) гистосовместимости , - которые и вызывают иммунную реакцию отторжения чужеродной ткани. (Основные вопросы, связанные со структурой и функциями этих молекул рассматривались ранее (см. " Главный комплекс гистосовместимости (MHC) ". В этой же главе основное внимание уделено освещению отдельных вопросов генетики гистосовместимости). Вторая проблема иммуногенетики связана с изучением геномной организации иммуноглобулинов. Она возникла после выяснения особенностей молекулярной организации антител и разработанных в середине 60-х годов чисто теоретических представлений о генетических основах их структур. (Вопросы генетического контроля структуры иммуноглобулинов также уже рассматривались и в данном разделе не обсуждаются (см. " ГЕНОМНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ Ig И ТКР "). Изучение генетического контроля силы иммунного ответа (третья из перечисленных выше проблем) как самостоятельного направления исследований началось тоже в 60-е годы и вскоре слилось с проблемой, направленной на выяснение механизмов распознавания антигена Т-клетками .