Введение
Нетехническое введение в тему Изучение наследственности, как это происходит у людей Генетика человека - это изучение наследственности, как это происходит у людей. Генетика человека охватывает различные перекрывающиеся области, включая: классическую генетику, цитогенетику, молекулярную генетику, биохимическую генетику, геномику, популяционную генетику, генетику развития, клиническую генетику и генетическое консультирование. Гены являются общим фактором качества большинства унаследованных человеческими чертами. Изучение генетики человека может ответить на вопросы о природе человека, может помочь понять болезни и разработать эффективное лечение и помочь нам понять генетику человеческой жизни. В этой статье описываются только основные особенности человеческой генетики; для генетики расстройств см. Медицинская генетика.
Study of inheritance as it occurs in human beings
Human genetics is the study of inheritance as it occurs in human beings. Human genetics encompasses a variety of overlapping fields including: classical genetics, cytogenetics, molecular genetics, biochemical genetics, genomics, population genetics, developmental genetics, clinical genetics, and genetic counseling. Genes are the common factor of the qualities of most human inherited traits. Study of human genetics can answer questions about human nature, can help understand diseases and the development of effective treatment and help us to understand the genetics of human life. This article describes only basic features of human genetics; for the genetics of disorders please see: medical genetics.
Генетические различия и модели наследования
Наследственность черт у людей основана на модели наследования Грегора Менделя. Мендель сделал вывод, что наследственность зависит от дискретных единиц наследственности, называемых факторами или генами.
Автосомно-доминирующее наследование
Автосомные признаки связаны с одним геном на автосоме (не половой хромосоме) - их называют "доминирующими", потому что одной копии, унаследованной от любого из родителей, достаточно, чтобы вызвать появление этой черты. Это часто означает, что один из родителей также должен иметь ту же черту, если только она не возникла из-за маловероятной новой мутации. Примерами аутосомно-доминирующих признаков и расстройств являются болезнь Хантингтона и ахондроплазия.
Автосомно-рецессивное наследование
Автосомно-рецессивное наследование – это один из способов передачи признака, заболевания или расстройства по наследству в семьях. Для проявления рецессивного признака или заболевания необходимо наличие двух копий гена, ответственного за этот признак или заболевание. Ген, определяющий этот признак, расположен на одной из аутосом – неполовых хромосом. Поскольку для проявления признака требуются две копии гена, многие люди могут быть бессимптомными носителями заболевания. С эволюционной точки зрения, рецессивное заболевание или признак может оставаться скрытым на протяжении нескольких поколений, прежде чем проявится фенотип. Примерами аутосомно-рецессивных заболеваний являются альбинизм и муковисцидоз.
Наследственное право, связанное с X и Y
Гены, связанные с Х, находятся на половой Х-хромосоме. Гены, связанные с X, как и аутосомные гены, имеют доминирующий и рецессивный тип. Рецессивные Х-связанные нарушения редко наблюдаются у женщин и обычно поражают только мужчин. Это связано с тем, что мужчины наследуют свою Х-хромосому, и все связанные с Х гены будут унаследованы с материнской стороны. Отцы передают свои Y-хромосомы только своим сыновьям, поэтому никакие связанные с X черты не будут передаваться от отца к сыну. Мужчины не могут быть носителями рецессивных связанных с Х признаков, так как у них есть только одна Х-хромосома, поэтому любая связанная с Х черта, унаследованная от матери, будет проявляться. Женщины выражают Х-связанные нарушения, когда они гомозиготны для расстройства и становятся носителями, когда они гетерозиготны. X-связанное доминирующее наследование будет показывать тот же фенотип, что и гетерозиготы и гомозиготы. Как и в случае с наследственностью, связанной с Х, будет отсутствовать наследственность от мужчины к мужчине, что делает его отличимым от аутосомных признаков. Одним из примеров связанных с Х признаков является синдром Коффина-Лоури, который вызван мутацией в рибосомном белковом гене. Эта мутация приводит к аномалиям скелета, черепно-лицевой аномалии, умственной отсталости и низкому росту. Х-хромосомы у женщин проходят процесс, известный как икс-инективация. Икс-инективация - это когда одна из двух Х-хромосом у женщин почти полностью инактивирована. Важно, чтобы этот процесс происходил, иначе женщина произвела бы в два раза больше нормального количества белков Х-хромосомы. Механизм инактивации Х-клеток будет происходить на эмбриональной стадии. Для людей с такими нарушениями, как трисомия X, где генотип имеет три Х-хромосомы, инактивация Х будет инактивировать все Х-хромосомы, пока не останется только одна активная Х-хромосома. Мужчины с синдромом Клайнфельтера, у которых есть дополнительная Х-хромосома, также подвергаются инактивации Х-хромосомы, чтобы иметь только одну полностью активную Х-хромосому. Y-связанное наследование происходит, когда ген, черта или расстройство передаются через Y-хромосому. Поскольку Y-хромосомы можно найти только у мужчин, Y-связанные черты передаются только от отца к сыну. Фактор определения яичка, который расположен на Y-хромосоме, определяет мужскую принадлежность индивидуумов. Кроме мужской черты, унаследованной в Y-хромосоме, нет других Y-связанных характеристик.
Анализ родословной
Педдигри - это диаграмма, показывающая отношения между предками и передачу генетических признаков в течение нескольких поколений в семье. Квадратные символы почти всегда используются для обозначения мужчин, в то время как круги используются для обозначения женщин. Родословные используются для выявления многих различных генетических заболеваний. Племена также могут быть использованы для определения шансов родителя произвести потомство с определенной чертой. Анализ генеалогических карт позволяет выявить четыре различных признака: аутосомно-доминирующий, аутосомно-рецессивный, х-связанный или y-связанный. Частичная проницаемость может быть показана и рассчитана на основе родословной. Проникновение - это процентная частота, с которой индивиды данного генотипа проявляют по крайней мере некоторую степень специфического мутантного фенотипа, связанного с чертой. Внутриродственное скрещивание, или спаривание между близкородственными организмами, можно четко увидеть на родословных диаграммах. В родословных королевских семей часто наблюдается высокая степень инбридинга, потому что было принято и предпочтительно, чтобы члены королевской семьи женились на других членах королевской семьи. Генетические консультанты обычно используют родословные, чтобы помочь парам определить, смогут ли родители родить здоровых детей.
Кариотип
Кариотип — очень полезный инструмент в цитогенетике. Кариотип — это изображение всех хромосом в метафазной стадии, расположенных в порядке убывания длины и по положению центромеры. Кариотип также может быть полезен в клинической генетике благодаря своей способности диагностировать генетические заболевания. На нормальном кариотипе анеуплоидию можно обнаружить, четко наблюдая любые отсутствующие или дополнительные хромосомы. В апреле 2003 года проект «Геном человека» секвенировал всю ДНК генома человека и обнаружил, что геном человека состоит примерно из 20 000 генов, кодирующих белки.
Медицинская генетика
Медицинская генетика - это раздел медицины, который включает диагностику и лечение наследственных заболеваний. Медицинская генетика - это применение генетики в медицинской помощи. Например, исследования причин и наследственности генетических расстройств будут рассматриваться как в генетике человека, так и в медицинской генетике, в то время как диагностика, лечение и консультирование людей с генетическими расстройствами будут считаться частью медицинской генетики.
Генетика популяций
Генетика популяций - это раздел эволюционной биологии, который отвечает за исследование процессов, вызывающих изменения в частоте аллелей и генотипов в популяциях, основанных на менделевском наследовании. Четыре различных силы могут влиять на частоты: естественный отбор, мутации, потоки генов (миграция) и генетический дрейф. Популяцию можно определить как группу скрещивающихся индивидуумов и их потомков. Для генетики человека популяции будут состоять только из человеческого вида. Принцип Харди-Вайнберга - широко используемый принцип для определения частот аллелей и генотипов.
Митохондриальная ДНК
В дополнение к ядерной ДНК, люди (как и почти все эукариоты) обладают митохондриальной ДНК. Митохондрии, "энергетические станции" клетки, имеют собственную ДНК. Митохондрии наследуются по материнской линии, и их ДНК часто используется для прослеживания материнских линий родства (см. Митохондриальная Ева). Митохондриальная ДНК имеет длину всего 16 килобайт и кодирует 62 гена.
Гены и пол
XY система определения пола — это система определения пола, встречающаяся у человека, большинства других млекопитающих, некоторых насекомых (дрозофилы) и некоторых растений (гинкго). В этой системе пол особи определяется парой половых хромосом (гоносом). Самки имеют две одинаковые половые хромосомы (XX) и называются гомогаметическим полом. Самцы имеют две различные половые хромосомы (XY) и называются гетерогаметическим полом.