stringtranslate.com

Генетика человека

Генетика человека – это изучение наследственности, которая происходит у людей . Генетика человека охватывает множество пересекающихся областей, включая: классическую генетику , цитогенетику , молекулярную генетику , биохимическую генетику , геномику , популяционную генетику , генетику развития , клиническую генетику и генетическое консультирование .

Гены являются общим фактором качеств большинства унаследованных человеком черт. Изучение генетики человека может ответить на вопросы о природе человека, помочь понять болезни и разработать эффективные методы лечения, а также помочь нам понять генетику человеческой жизни. В этой статье описаны лишь основные особенности генетики человека; информацию о генетике заболеваний см.: Медицинская генетика .

Представление структуры двойной спирали ДНК человека.

Генетические различия и закономерности наследования

Аутосомно-доминантный тип, вероятность 50/50.

Наследование признаков у людей основано на модели наследования Грегора Менделя . Мендель пришел к выводу, что наследование зависит от отдельных единиц наследственности, называемых факторами или генами. [1]

Аутосомно-доминантное наследование

Аутосомные признаки связаны с одним геном на аутосоме (неполовой хромосоме) — их называют « доминантными », поскольку одной копии, унаследованной от любого из родителей, достаточно, чтобы вызвать появление этого признака. Это часто означает, что один из родителей также должен иметь тот же признак, если только он не возник в результате маловероятной новой мутации. Примерами аутосомно-доминантных признаков и нарушений являются болезнь Хантингтона и ахондроплазия .

Аутосомно-рецессивное наследование

Аутосомно-рецессивное наследование, вероятность 25%.

Аутосомно-рецессивные признаки — это один из вариантов наследования признака, заболевания или расстройства, передающегося через семью. Для проявления рецессивного признака или заболевания необходимо представить две копии признака или заболевания. Признак или ген будет расположен на неполовой хромосоме. Поскольку для проявления признака требуются две копии признака, многие люди могут неосознанно быть переносчиками заболевания. С эволюционной точки зрения рецессивное заболевание или признак может оставаться скрытым в течение нескольких поколений, прежде чем проявится фенотип. Примерами аутосомно-рецессивных заболеваний являются альбинизм , муковисцидоз .

X-сцепленное и Y-сцепленное наследование

Х-сцепленные гены находятся на половой Х-хромосоме. Х-сцепленные гены, как и аутосомные гены, имеют как доминантный, так и рецессивный типы. Рецессивные Х-сцепленные заболевания редко наблюдаются у женщин и обычно поражают только мужчин. Это связано с тем, что мужчины наследуют свою Х-хромосому, и все X-сцепленные гены будут унаследованы по материнской линии. Отцы передают сыновьям только Y-хромосому, поэтому никакие Х-сцепленные признаки не передаются от отца к сыну. Мужчины не могут быть носителями рецессивных Х-сцепленных признаков, поскольку у них есть только одна Х-хромосома, поэтому любой Х-сцепленный признак, унаследованный от матери, проявится.

У женщин наблюдаются Х-сцепленные заболевания, когда они гомозиготны по этому заболеванию, и становятся носителями, когда они гетерозиготны. Х-сцепленное доминантное наследование будет демонстрировать тот же фенотип, что и гетерозигота и гомозигота. Как и в случае с Х-сцепленным наследованием, наследование от мужчины к мужчине будет отсутствовать, что отличает его от аутосомных признаков. Одним из примеров Х-сцепленного признака является синдром Коффина-Лоури , который вызван мутацией гена рибосомального белка. Эта мутация приводит к скелетным, черепно-лицевым аномалиям, умственной отсталости и низкому росту.

Х-хромосомы у женщин подвергаются процессу, известному как инактивация Х. Инактивация Х – это когда одна из двух Х-хромосом у женщин почти полностью инактивирована. Важно, чтобы этот процесс происходил, иначе женщина будет производить вдвое больше нормальных белков Х-хромосомы. Механизм инактивации X будет происходить на эмбриональной стадии. Для людей с такими расстройствами, как трисомия Х , когда генотип имеет три Х-хромосомы, Х-инактивация инактивирует все Х-хромосомы до тех пор, пока не останется активной только одна Х-хромосома. Мужчины с синдромом Клайнфельтера , у которых есть дополнительная Х-хромосома, также подвергаются инактивации Х, чтобы иметь только одну полностью активную Х-хромосому.

Y-сцепленное наследование происходит, когда ген, признак или заболевание передаются через Y-хромосому. Поскольку Y-хромосомы встречаются только у мужчин, Y-сцепленные признаки передаются только от отца к сыну. Фактор , определяющий семенники , который расположен на Y-хромосоме, определяет мужественность особей. Помимо мужественности, унаследованной по Y-хромосоме, других Y-сцепленных характеристик не обнаружено.

Анализ родословных

Пример семейной родословной с аутосомно-рецессивным признаком.

Родословная — это схема, показывающая родовые связи и передачу генетических признаков на протяжении нескольких поколений в семье. Квадратные символы почти всегда используются для обозначения мужчин, а круги — для женщин. Родословные используются для выявления множества различных генетических заболеваний. Родословную также можно использовать, чтобы определить шансы родителя произвести потомство с определенным признаком.

С помощью анализа диаграммы родословной можно выявить четыре различных признака: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, x-сцепленный или y-сцепленный. Частичную пенетрантность можно показать и рассчитать на основании родословных. Пенетрантность — это процентная выраженная частота, с которой особи данного генотипа проявляют, по крайней мере, некоторую степень специфического мутантного фенотипа, связанного с признаком.

Инбридинг , или спаривание между близкородственными организмами, можно ясно увидеть в родословных картах. Родословные королевских семей часто имеют высокую степень инбридинга, поскольку для членов королевской семьи было обычным и предпочтительным вступать в брак с другим членом королевской семьи. Консультанты-генетики обычно используют родословные, чтобы помочь парам определить, смогут ли родители произвести на свет здоровых детей.

Кариотип

Микрографическая кариограмма мужчины, показывающая 46 хромосом, включая половые хромосомы XY.
Схематическая кариограмма человека с аннотированными полосами и подполосами . На нем показаны темные и белые области на полосе G. На нем показаны 22 гомологичные хромосомы : мужская (XY) и женская (XX) версии половой хромосомы (внизу справа), а также митохондриальный геном (внизу слева).

Кариотип — очень полезный инструмент цитогенетики. Кариотип – это изображение всех хромосом на стадии метафазы , упорядоченное по длине и положению центромеры. Кариотип также может быть полезен в клинической генетике благодаря его способности диагностировать генетические нарушения. При нормальном кариотипе анеуплоидию можно обнаружить по четкому наблюдению любых недостающих или дополнительных хромосом. [1]

Полосы Гимзы, g-полосы кариотипа могут использоваться для обнаружения делеций , инсерций , дупликаций, инверсий и транслокаций . G-бэндинг окрашивает хромосомы светлыми и темными полосами, уникальными для каждой хромосомы. FISH, флуоресцентная гибридизация in situ , может использоваться для наблюдения за делециями, инсерциями и транслокациями. FISH использует флуоресцентные зонды для связывания с определенными последовательностями хромосом, которые заставляют хромосомы флуоресцировать уникальным цветом. [1]

Геномика

Геномика — это область генетики, занимающаяся структурными и функциональными исследованиями генома. [1] Геном – это вся ДНК, содержащаяся в организме или клетке, включая ядерную и митохондриальную ДНК . Геном человека — это совокупность генов человека, содержащихся в хромосоме человека и состоящей из более чем трех миллиардов нуклеотидов. [2] В апреле 2003 года в рамках проекта «Геном человека» удалось секвенировать всю ДНК в геноме человека и обнаружить, что геном человека состоит примерно из 20 000 генов, кодирующих белки.

Медицинская генетика

Медицинская генетика — раздел медицины , занимающийся диагностикой и лечением наследственных заболеваний . Медицинская генетика – это применение генетики в медицинской помощи. Это частично совпадает с генетикой человека, например, исследования причин и наследования генетических нарушений будут рассматриваться как в рамках генетики человека, так и в медицинской генетике, в то время как диагностика, ведение и консультирование людей с генетическими нарушениями будут считаться частью медицинской генетики.

Популяционная генетика

Популяционная генетика — это раздел эволюционной биологии, ответственный за исследование процессов, вызывающих изменения в частотах аллелей и генотипов в популяциях, основанных на менделевском наследовании . [3] На частоты могут влиять четыре различные силы: естественный отбор , мутация , поток генов (миграция) и генетический дрейф . Популяцию можно определить как группу скрещивающихся особей и их потомков. Что касается генетики человека, популяции будут состоять только из человеческого вида. Принцип Харди-Вайнберга является широко используемым принципом для определения частот аллелей и генотипов.

Митохондриальная ДНК

Помимо ядерной ДНК , у человека (как и почти у всех эукариот ) имеется митохондриальная ДНК . Митохондрии , «энергетические дома» клетки, имеют собственную ДНК. Митохондрии наследуются от матери, и их ДНК часто используется для отслеживания материнских линий происхождения (см. Митохондриальная Ева ). Митохондриальная ДНК имеет длину всего 16 КБ и кодирует 62 гена.

XY-хромосомы

Гены и секс

Система определения пола XY — это система определения пола, обнаруженная у людей , большинства других млекопитающих , некоторых насекомых ( дрозофилы ) и некоторых растений ( гинкго ). В этой системе пол особи определяется парой половых хромосом ( гоносомами ). У женщин есть две одинаковые половые хромосомы (XX), и их называют гомогаметным полом . Самцы имеют две отдельные половые хромосомы (XY), и их называют гетерогаметным полом .

X-сцепленные черты

Половая связь — это фенотипическое выражение аллели, связанной с хромосомным полом человека. Этот тип наследования отличается от наследования признаков по аутосомным хромосомам, при котором оба пола имеют одинаковую вероятность наследования. Поскольку у людей гораздо больше генов на X, чем на Y , X-связанных признаков гораздо больше, чем Y-сцепленных. Однако женщины несут две или более копии Х-хромосомы, что приводит к потенциально токсичной дозе Х-сцепленных генов . [4]

Чтобы исправить этот дисбаланс, самки млекопитающих выработали уникальный механизм дозовой компенсации . В частности, посредством процесса, называемого инактивацией Х-хромосомы (XCI), самки млекопитающих подавляют транскрипцию одного из двух своих Х-хромосом сложным и высокоскоординированным образом. [4]

Признаки человека с возможными моногенными или олигогенными типами наследования

Условия отключения

Генетическая
хромосомная

[35]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd Нуссбаум, Роберт Л.; Макиннес, Родерик Р.; Уиллард, Хантингтон Ф. (2007). Генетика в медицине (7-е изд.). Филадельфия: Сондерс.
  2. ^ «Глоссарий». Домашний справочник по генетике. Национальная медицинская библиотека США. 14 марта 2008 г.
  3. ^ Фриман, Скотт; Джон С., Херрон (2007). «Эволюционный анализ» (4-е изд.). Река Аппер-Седл: Пирсон: Прентис-Холл.
  4. ^ Аб Ан, Дж.; Ли, Дж. (2008). «Инактивация Х-хромосомы». Научная таблица . Природное образование.
  5. ^ Калкинс, Хью. «Может ли синусовая брадикардия передаваться по наследству?» . Журнал NEJM Watch . Массачусетское медицинское общество.
  6. ^ Кэмпбелл, Нил ; Рис, Джейн (2005). Биология . Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс . п. 265. ИСБН 0-07-366175-9.
  7. МакКьюсик, Виктор А. (10 февраля 2009 г.). «Вдовий пик». Интернет-менделевское наследование у человека . Университет Джонса Хопкинса. 194000. Архивировано из оригинала 9 декабря 2015 года.
  8. ^ abc «Генетика/Репродукция». ScienceNet – Науки о жизни . Сингапурский научный центр. Архивировано из оригинала 25 сентября 2003 г.
  9. ^ МакКьюсик, Виктор А. (25 июня 1994 г.). «Ямочки на лице». Интернет-менделевское наследование у человека . Университет Джонса Хопкинса. 126100. Архивировано из оригинала 9 апреля 2019 года.
  10. Вудинг, Стивен (28 июня 2004 г.). «Естественный отбор в действии генетической изменчивости по вкусу». Медицинские новости сегодня . Архивировано из оригинала 13 декабря 2007 г.
  11. ^ Аб Круз-Гонсалес, Л.; Лискер, Р. (1982). «Наследование типов ушной серы, прикрепления мочек уха и способности переворачивания языка». Акта Антропогенет . 6 (4): 247–54. ПМИД  7187238.
  12. ^ МакКьюсик, Виктор А.; Лопес, А. (30 июля 2010 г.). «Прикрепление мочки уха, прикрепленное или неприкрепленное». Интернет-менделевское наследование у человека . Университет Джонса Хопкинса. 128900.[ постоянная мертвая ссылка ]
  13. Макдональд, Джон Х. (8 декабря 2011 г.). «Завиток волос». Мифы генетики человека . Университет штата Делавэр.
  14. МакКьюсик, Виктор А. (23 марта 2013 г.). "Раздвоенный подбородок". Интернет-менделевское наследование у человека . Университет Джонса Хопкинса. 119000. Архивировано из оригинала 29 апреля 2017 года.
  15. ^ Сюэ-Цзюнь Чжан; и другие. (2004). «Ген веснушек соответствует хромосоме 4q32–q34». Журнал исследовательской дерматологии . 122 (2): 286–290. дои : 10.1046/j.0022-202x.2004.22244.x . ПМИД  15009706.
  16. ^ МакКьюсик, Виктор А.; О'Нил, Марла Дж. Ф. (22 ноября 2010 г.). «Секреция апокриновых желез, вариации». Интернет-менделевское наследование у человека . Университет Джонса Хопкинса. 117800. Архивировано из оригинала 30 апреля 2017 года.
  17. ^ ab «Менделевские черты человека» (PDF) . Генетика человека . Суперкомпьютерный центр Сан-Диего (SDSC).
  18. ^ Чен, Гарольд (08 марта 2019 г.). Бюлер, Брюс (ред.). «Генетика синдрома Марфана». Медскейп . ООО «ВебМД».
  19. ^ Стаффорд, Кейт; Маннор, Майкл. «Мутации и генетические заболевания». Генетические заболевания . ThinkQuest. Архивировано из оригинала 3 января 2007 г.
  20. ^ «Аутосомно-рецессивный: муковисцидоз, серповидно-клеточная анемия, болезнь Тея-Сакса». Медицинская генетика . Детская больница Питтсбурга. 3 февраля 2008 г. Архивировано из оригинала 24 августа 2009 г. . Проверено 28 сентября 2011 г.
  21. Шрок, Карен (10 января 2008 г.). «Взгляд на солнце может вызвать чихание». Научный американец . Архивировано из оригинала 19 марта 2011 г.
  22. ^ «Наследственные человеческие черты». ЭдКвест. Архивировано из оригинала 1 февраля 2012 г.
  23. ^ Скотт, CI (1971). «Необычное лицо, гипермобильность суставов, генитальная аномалия и низкий рост: новый дисморфический синдром». Оригинальная серия статей о врожденных дефектах . 7 (6): 240–246. ПМИД  5173168.
  24. ^ Фанкхаузер, DB (2 февраля 2006 г.). «Наследственные черты человека». Клермонтский колледж Университета Цинциннати. Архивировано из оригинала 23 февраля 2012 г.
  25. ^ Тузюн, Ялчин; Караку, Озге (2009). «Лейконихия» (PDF) . Журнал Турецкой академии дерматологии . ДЖТАД. Архивировано из оригинала (PDF) 3 марта 2016 г. Проверено 3 марта 2012 г.
  26. ^ «Знание о триметиламинурии». genome.gov . Национальный институт исследования генома человека.
  27. ^ Кауфманн, Орасио; и другие. (апрель 2003 г.). «Первичный гипергидроз - Доказательства аутосомно-доминантного наследования» (PDF) . Клинические вегетативные исследования . 13 (2): 96–98. дои : 10.1007/s10286-003-0082-x. PMID  12720093. S2CID  37824317.
  28. Боуэн, Р. (25 апреля 2009 г.). «Непереносимость лактозы (неустойчивость лактазы)». Государственный университет Колорадо.
  29. ^ Яблецкий, Донна Мэй. «Вариации человеческого лица» (PDF) . Научные эксперименты в файле . Факты в файле.
  30. ^ Стрикленд, Барбара. «Акне – это слово из четырех букв». Мудрый совет . Барбара Стрикленд. Архивировано из оригинала 7 февраля 2006 г.
  31. ^ «Синдром Дауна». Словарь Мосби по медицине, сестринскому делу и медицинским профессиям . Elsevier Науки о здоровье . Проверено 27 сентября 2013 г.
  32. ^ «Синдром Cri Du Chat (синдром кошачьего крика)» . Энциклопедия специального образования . Уайли . Проверено 27 сентября 2013 г.
  33. ^ «Синдром Клайнфельтера». Энциклопедия специального образования . Уайли . Проверено 27 сентября 2013 г.
  34. ^ Тагер-Флюсберг, Хелен (1999). Нарушения нервно-психического развития . Массачусетс: Массачусетский технологический институт. п. 227. ИСБН 0-262-20116-Х.
  35. ^ «Этиология». Энциклопедия специального образования . Уайли . Проверено 27 сентября 2013 г.

дальнейшее чтение

Внешние ссылки