47. Биохимические методы. Закон Вавилова.

Биохимические методы применяются для выявления наследственных болезней обмена веществ по активности фермента или по количеству конечного продукта реакции, которую катализирует данный фермент. Выявлять генные мутации (причины болезней обмена веществ) помогают методы хроматографические, флуорометрические, радиоиммунологические и другие. Например, фенилкетонурия – нарушение обмена фенилаланина (ФА). Частота встречаемости болезни 1:10000.

Фенилкетонурию можно определить по содержанию в крови фенилаланина: у здоровых 1-2 мг %, у больных 50-60 мг %. Каждый 30-40-й человек является носителем гена фенилкетонурии. Гетерозиготность можно выявить при нагрузке (введении) фенилаланином и определении его содержания в крови. Если после введения ФА кривая его содержания в крови медленно возвращается к норме, значит – человек является гетерозиготным по гену фенилкетонурии (рисунок 30).

Моделирование:

– биологическое: изучение наследственных аномалий человека на животных. Например, гемофилия у собак, сахарный диабет у крыс, незаращение губы и неба у мышей. Теоретическая основа перенесения результатов, полученных на животных, на человека – закон гомологичных рядов Н. И. Вавилова (генетически близкие виды и роды имеют сходные ряды наследственной изменчивости). Метод биологического моделирования применяется для изучения мутагенного и тератогенного действия новых лекарственных препаратов.

Гомологические ряды в наследственной изменчивости — понятие, введенное Н. И. Вавиловым^[1] при исследовании параллелизмов в явлениях наследственной изменчивости по аналогии с гомологическими рядами органических соединений.

Генетически близкие виды и роды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов.

48. Методы генетики соматических клеток. Понятие о программе «Генном человека»

Методы генетики соматических клеток. Метод разработан Г. Барским в 1960 г. Благодаря быстрому размножению на питательных средах соматические клетки могут быть получены в количествах, необходимых для анализа.

Все это позволяет использовать культуры соматических клеток, полученные из материала биопсий (периферическая кровь, кожа, опухолевая ткань, ткань эмбрионов, клетки из околоплодной жидкости), для генетических исследований человека, в которых используют следующие приемы: 1) простое культивирование, 2) клонирование, 3) селекцию, 4) гибридизацию.

1. Культивирование позволяет получить достаточное количество клеточного материала для цитогенетических, биохимических, иммунологических и других исследований.

2. Планирование—получение потомков одной клетки; дает возможность проводить в генетически идентичных клетках биохимический анализ наследственно обусловленных процессов.

3. Селекция соматических клеток с помощью искусственных сред используется для отбора мутантных клеток с определенными свойствами и других клеток с интересующими исследователя характеристиками.

4. Гибридизация соматических клеток основана на слиянии совместно культивируемых клеток разных типов, образующих гибридные клетки со свойствами обоих родительских видов. Для гибридизации могут использоваться клетки от разных людей, а также от человека и других животных (мыши, крысы, морской свинки, обезьяны, джунгарского хомячка, курицы).

Методы рекомбинантной ДНК:

1.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.

2. 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.

В 1990 г. молекулярно – генетические лаборатории США, Западной Европы, России и Японии приступили к осуществлению Международной программы «Геном человека».

Программа включает три направления:

1) картирование генов человека и выяснения нуклеотидной последовательности человеческого генома;

2) структурно - функциональное изучение генома;

3) медицинскую генетику и генотерапию.

Для решения главной задачи этой программы – выяснения нуклеотидной последовательности человеческого генома - используют методы секвенирования ДНК. Это сложная методика, позволяющая расшифровать последовательность нуклеотидов ДНК. Предполагалось, что секвенирование всего генома будет осуществлено до 2005 года. Однако благодаря техническим усовершенствованиям этого процесса в настоящее время структура ДНК человека расшифрована практически полностью.

Кроме колоссального теоретического значения для фундаментальных наук, расшифровка строения ДНК человека важна для понимания патогенеза, предупреждения и лечения наследственных болезней, позволяет исследовать молекулярные механизмы моногенных заболеваний, способствует расшифровке генетических основ мультифакториальных заболеваний и наследственной предрасположенности к таким широко распространенным заболеваниям как атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, психические и онкологические заболевания..

Расшифровка строения генов, ответственных за наследственные заболевания, создает предпосылки для их диагностики и генотерапии.