Генетика: современный подход
одной пары альтернативных признаков. На основании полученных данных
Мендель ввел понятие доминантного и рецессивного признака.
Доминантным признаком он назвал признак, который переходит в
гибридные растения совершенно неизменным или почти неизменным, а
рецессивным тот, который становится при гибридизации скрытым.
Затем Мендель впервые сумел дать количественную оценку частотам
появления рецессивных форм среди общего числа потомков для случаев
моно-, ди-, тригибридного и более сложных скрещиваний. В результате
исследований Г. Менделем были получены обоснования следующих
обобщений фундаментальной важности:
1. При моногибридном скрещивании наблюдается явление доминирования.
2. В результате последующих скрещиваний гибридов происходит
расщепление признаков в соотношении 3:1.
3. Особи содержат либо только доминантные, либо только рецессивные,
либо смешанные задатки.
Зигота, содержащая смешанные задатки получила название гетерозиготы,
а организм, развившейся из гетерозиготы - гетерозиготным. Зигота,
содержащая одинаковые (доминантные или рецессивные) задатки называется
гомозиготой, а организм, развившейся из гомозиготы-гомозиготным.
Мендель вплотную подошел к проблемам соотношения между
наследственными задатками и определяемыми ими признаками организма.
Внешний вид организма зависти от сочетания наследственных задатков.
Этот вывод был им рассмотрен в работе "Опыты над растительными
гибридами". Мендель впервые четко сформулировал понятие дискретного
наследственного задатка, независящего в своем проявлении от других
задатков. Каждая гамета несет по одному задатку . Сумма
наследственных задатков организма стала по предложению Иогансена в
1909 году называться генотипом, а внешний вид организма,
определяемый генотипом , стал называться фенотипом. Сам
наследственный задаток Иогансен позднее назвал геном. Во время
оплодотворения гаметы сливаются, формируя зиготу, при этом в
зависимости от сорта гамет, зигота получит те или иные
наследственные задатки. За счет перекомбинации задатков при
скрещиваниях образуются зиготы, несущие новое сочетание задатков,
чем и обуславливаются различия между индивидуумами. Это легло в
основу фундаментального закона Менделя - закона частоты гамет.
Сущность закона заключается в следующем положении - гамет чисты, то
есть они содержат по одному наследственному задатку от каждой
пары. Пара задатков, сходящихся в гамете была названа аллелем, а
сами задатки аллельными. Позднее появился термин аллельные гены,
определяющий пару аллельных задатков. Работы Г. Менделя не
получили в свое время никого признания и оставались неизвестными
вплоть до вторичного пере открытия законов наследственности К.
Корренсом, К.Гермаком и Г. Де Фризом в 1900 году. В том же году
Корренсом были сформулированы три закона наследования признаков,
которые позднее были названы законами Менделя в честь выдающегося
ученого, заложившего основы генетики. Моногибридное скрещивание.
Единообразие гибридов первого поколения. Закон расщепления признаков.
Цитологические основы единообразия гибридов первого поколения и
расщепления признаков во втором поколении. Моногибридное скрещивание-
это метод исследования, при котором изучается исследование одной
пары альтернативных признаков. Для опытов по моногибридному
скрещиванию Мендель выбрал 22 сорта гороха, которые имели четкие
альтернативные различия по семи признакам: семена круглые или
угловатые, семядоли желтые или зеленые, кожура семян серая или
белая, семена гладкие или морщинистые, желтые или зеленые, цветки
пазушные или верхушечные, растения высокие или карликовые. В
течении ряда лет Мендель путем самоопыления отбирал материал для
скрещивания , где родители были представлены чистыми линиями, то
есть находились в гомозиготном состоянии. Скрещивание показало, что
гибриды проявляют только один признак.
«Геном человека» в медицине.
Наследственные заболевания.
Интенсивное развитие в истекающем XX в. медико-биологических наук и
технологий на их основе позволяет не только описывать в терминах
молекулярных структур и процессов тонкое строение отдельных частей тела и
их согласованную работу, но и создавать принципиально новые методы
диагностики, лечения и профилактики многих заболеваний.
Такое проникновение в ультратонкую организацию и жизнедеятельность
организма стало возможным благодаря установлению химического строения и
функций нуклеиновых кислот, содержащих передаваемые от поколения к
поколению генетические тексты, согласно которым реализуется программа
развития организма.
Разумеется, сказанное относится к нормальному развитию организма в
нормальных условиях. В действительности в ходе онтогенеза часто происходят
ошибки. Многие оплодотворенные яйцеклетки не способны пройти все стадии
внутриутробного развития, что приводит к спонтанным абортам или появлению
нежизнеспособных плодов. Но и среди новорожденных младенцев 4 - 5%
составляют дети с различными врожденными заболеваниями и (или) пороками
развития наружных и (или) внутренних органов, порой несовместимыми с после
утробной жизнью.
Однако далеко не все наследственные заболевания проявляются при рождении
человека. Около 15% населения отягощено позже развивающимися, но также
зависящими от наследственной предрасположенности болезнями: сахарным
диабетом, бронхиальной астмой, гипертонической болезнью, псориазом, большой
группой неврологических расстройств и др. Приведенные данные относятся к
нормальным условиям жизни. А каковы они будут с учетом влияния
экологических катастроф и антропогенных загрязнений биосферы, пока нельзя
сказать. Ясно только, что наследственный груз человечества станет
значительно больше.
В России каждый год на 1.2 - 1.3 млн родов появляется около 60 тыс. детей с
врожденными пороками развития и наследственными болезнями, в том числе
около 15 тыс. младенцев с очень тяжелыми поражениями. Часть таких детей
умирает в раннем возрасте, многие становятся инвалидами. Ежегодно число
инвалидов с детства в России увеличивается на 15 - 20 тыс. при средней
продолжительности их жизни 20 - 40 лет.
Наследственные болезни и пороки развития, весомую долю которых составляют
семейные формы патологии, ложатся тяжким бременем на семью и общество. В
год на содержание одного такого ребенка в специализированном учреждении
затрачивается до 20 тыс. деноминированных рублей (до 17 августа 1998 г.), а
на содержание 300 - 500 тыс. инвалидов требуется не менее 6 - 8 млрд руб.,
соответственно. При этом речь идет о самых скромных расходах на уход и
поддержание жизни таких страдальцев.
Все это говорит о том, что диагностика, лечение и профилактика
наследственных и врожденных заболеваний и пороков - одна из самых
актуальных задач медицинской генетики. В развитых странах большинство
современных подходов к ее решению базируется на результатах молекулярно-
генетических исследований, объединенных в самый крупный в истории
человечества международный биологический проект "Геном человека".
В России также существует программа "Геном человека", руководители которой
осознают, что наряду с главной задачей прочесть и расшифровать весь геном
человека, необходимо уделять немалое внимание медико-генетической части.
Сегодня это один из самых больших разделов программы, который включает ДНК-
диагностику и генотерапию наследственной патологии, изменения генома при
опухолевых заболеваниях, правовые и этические проблемы геномных
исследований и их медицинских приложений.
Всего 20 лет назад самыми тонкими методами изучения наследственной
патологии человека были цитогенетический анализ дифференциально окрашенных
хромосом и биохимическое исследование метаболитов и ферментов методами
электрофореза и хроматографии. Со второй половины 80-х годов ситуация
радикально изменилась. Новые методы выделения, клонирования,
секвенирования, гибридизации ДНК уже вошли в лабораторную и клиническую
практику диагностики наследственной (и не только наследственной) патологии.
Разработанные же на базе рекомбинантных ДНК методы конструирования векторов
