Човечка генетика

Човечката генетика — проучување на наследството на луѓето. Човечката генетика опфаќа различни полиња кои се преклопуваат, вклучувајќи: класична генетика, цитогенетика, молекуларна генетика, биохемиска генетика, геномика, популациона генетика, развојна генетика, клиничка генетика и генетско советување.
Гените се заеднички фактор на квалитетите на повеќето особини што ги наследува човекот. Проучувањето на човечката генетика може да одговори на прашања за човековата природа, може да помогне во разбирањето на болестите и развојот на ефективен третман и да ни помогне да ја разбереме генетиката на човечкиот живот. Оваа статија ги опишува единствено основните карактеристики на човечката генетика; за генетиката на нарушувања, погледнете: медицинска генетика.
1 Генетски разлики и модели на наследување
Наследувањето на особините за луѓето се заснова на моделот на наследување на Грегор Мендел. Мендел заклучил дека наследството зависи од дискретни единици на наследување, наречени фактори или гени.
1.1 Автозомно доминантно наследување
Автозомните особини се поврзани со еден ген на автосомот (неполов хромозом) - тие се нарекуваат „''доминантни''“ затоа што една копија - наследена од кој било родител - е доволна за да се појави оваа особина. Ова често значи дека и еден од родителите мора да ја има истата особина, освен доколку не се појавила поради неверојатна нова мутација. Примери за автосомно доминантни особини и нарушувања се Хантингтоновата болест и ахондроплазијата.
1.2 Автозомно рецесивно наследување
Автозомно рецесивни особини се еден модел на наследување за особина, болест или нарушување што треба да се пренесе низ семејствата. За да се прикаже рецесивна особина или болест треба да се прикажат две копии од особина или нарушување. Карактеристиката или генот ќе се наоѓа на не-полов хромозом. Бидејќи се потребни две копии од особина за да се прикаже некоја особина, многу луѓе несвесно можат да бидат носители на некоја болест. Од еволутивна перспектива, рецесивната болест или особина може да остане скриена неколку генерации пред да се прикаже фенотипот. Примери за автосомно рецесивни нарушувања се албинизам, цистична фиброза.
1.3 Х- и Y- наследување
X-поврзани гени се наоѓаат на половиот X-хромозом. X-поврзаните гени исто како автосомните гени имаат и доминантен и рецесивен тип. Рецесивните Х-поврзани нарушувања ретко се забележуваат кај жените и обично ги погодуваат само мажите. Тоа е затоа што мажите го наследуваат својот X-хромозом и сите гени поврзани со Х ќе бидат наследени од мајчината страна. Татковците го пренесуваат својот Y хромозом само на своите синови, така што нема да се наследат особини поврзани со Х од татко на син. Мажите не можат да бидат носители на рецесивните X поврзани особини, бидејќи имаат само еден Х хромозом, така што ќе се појави секоја X поврзана особина наследена од мајката.
Жените изразуваат Х-поврзани нарушувања кога се хомозиготни за нарушувањето и стануваат носители кога се хетерозиготни. Х-поврзаното доминантно наследување ќе го покаже истиот фенотип како хетерозигот и хомозигот. Исто како и Х-поврзаното наследување, ќе има недостаток на наследување од маж до маж, што го прави да се разликува од автосомните особини. Еден пример за X-поврзана карактеристика е Кофин-Ловриевиот синдром, кој е предизвикан од мутација на генот на рибозомалниот протеин. Оваа мутација резултира со скелетни, краниофацијални абнормалности, ментална ретардација и низок раст.
X хромозомите кај жените се подложени на процес познат како X-инактивација. X-инактивација е кога еден од двата Х хромозома кај жените е речиси целосно деактивиран. Важно е овој процес да се случи инаку жената би произведувала двојно поголема количина од нормалните протеини на Х-хромозомот. Механизмот за инактивација на Х ќе се појави за време на ембрионската фаза. За луѓе со нарушувања како трисомија X, каде што генотипот има три Х хромозоми, Х-инактивацијата ќе ги деактивира сите Х хромозоми додека не постои само еден Х-хромозом активен. Мажите со Клинефелтеров синдром, кои имаат дополнителен X хромозом, исто така ќе бидат подложени на X инактивација за да имаат само еден целосно активен Х хромозом.
Наследувањето поврзано со Y се јавува кога ген, особина или нарушување се пренесува преку Y хромозомот. Бидејќи Y хромозомите можат да се најдат само кај мажите, Y поврзаните особини се пренесуваат само од татко на син. Одредувачкиот фактор на тестисот, кој се наоѓа на хромозомот Y, ја одредува машкоста на поединците. Покрај машкоста наследена во Y-хромозомот, нема други пронајдени карактеристики поврзани со Y.
1.4 Анализа на педигре
Педигре е дијаграм што ги прикажува односите на предците и пренесувањето на генетските особини во текот на неколку генерации во едно семејство. Квадратните симболи речиси секогаш се користат за претставување на мажите, додека круговите се користат за жените. Тие се користат за да помогнат во откривањето на многу различни генетски болести. Тоа, исто така, може да се користи за да помогне да се одредат шансите родителот да произведе потомство со специфична особина.
Четири различни карактеристики може да се идентификуваат со анализа на графиконот на педигре: автосомно доминантно, автосомно рецесивно, x-поврзано или y-поврзано. Делумната пенетрација може да се покаже и пресмета од педигре. Пенетрацијата е процентуално изразена фреквенција со која индивидуите од даден генотип манифестираат барем одреден степен на специфичен мутантен фенотип поврзан со особина.
Инбридирањето или парењето помеѓу тесно поврзани организми, може јасно да се види на графиконите за педигре. Графиконите на кралските семејства често имаат висок степен на вкрстување, бидејќи било вообичаено и пожелно кралското семејство да се омажи односно ожени за друг член на кралското семејство. Генетските советници најчесто користат педигре за да им помогнат на паровите да утврдат дали родителите ќе можат да раѓаат здрави деца.
1.5 Кариотип
Кариотипот е многу корисна алатка во цитогенетиката. Кариотипот е слика на сите хромозоми во метафазната фаза наредени според должината и положбата на центромерот. Кариотипот може да биде корисен и во клиничката генетика, поради неговата способност да дијагностицира генетски нарушувања. На нормален кариотип, анеуплоидијата може да се открие со тоа што јасно може да се набљудуваат сите исчезнати или дополнителни хромозоми.
Г-поврзување, од кариотипот може да се користи за откривање на бришења, вметнувања, дупликации, инверзии и транслокации. Г-поврзувањето ќе ги обои хромозомите со светли и темни ленти уникатни за секој хромозом. ''FISH'', флуоресцентна ''in situ'' хибридизација, може да се користи за набљудување на бришења, вметнувања и транслокации. ''FISH'' користи флуоресцентни сонди за да се врзат за одредени секвенци на хромозомите што ќе предизвикаат хромозомите да флуоресцираат единствена боја.
2 Геномика
Геномиката е поле на генетиката што се занимава со структурни и функционални студии на геномот. Геномот е целата ДНК содржана во организам или клетка вклучувајќи ја јадрената и митохондриската ДНК. Човечкиот геном е вкупната збирка на гени во човечко суштество содржана во човечкиот хромозом, составена од над три милијарди нуклеотиди Во април 2003 година, Проектот за човечки геном успеал да ја секвенционира целата ДНК во човечкиот геном и да открие дека човечкиот геном е составен од околу 20.000 протеински гени кои кодираат.
3 Медицинска генетика
Медицинската генетика е гранка на медицината која вклучува дијагноза и третман на наследни нарушувања. Медицинската генетика е примена на генетиката за медицинска нега. Се поклопува со човечката генетика, на пример, истражувањето за причините и наследството на генетските нарушувања ќе се смета и во рамките на човечката генетика и медицинската генетика, додека дијагнозата, управувањето и советувањето на лицата со генетски нарушувања ќе се сметаат за дел од медицинската генетика.
4 Популациона генетика
Популационата генетика е гранка на еволутивната биологија одговорна за истражување на процесите кои предизвикуваат промени во фреквенциите на алели и генотипови кај популациите засновани на Менделовото наследство. Четири различни сили можат да влијаат на фреквенциите: природна селекција, мутација, проток на гените (миграција) и Генетско поместување. Популацијата може да се дефинира како група на поединци кои се вкрстуваат и нивните потомци. За човековата генетика популациите ќе се состојат само од човечкиот вид. Принципот Харди-Вајнбергова рамнотежа е широко користен принцип за одредување на алелните и генотипните фреквенции.
5 Митохондриска ДНК
Покрај јадрената ДНК, луѓето (како и речиси сите еукариоти) имаат митохондриска ДНК. Митохондриите, „''моќните куќи''“ на клетката, имаат своја ДНК. Митохондриите се наследени од мајката, а нивната ДНК често се користи за следење на мајчините линии на потекло (види митохондриска Ева). Митохондриската ДНК е долга само 16 kb и кодира за 62 гени.
5.1 Гени и пол
Системот за определување на полот XY е систем за одредување пол кој се наоѓа кај луѓето, повеќето други цицачи, некои инсекти (''Drosophila'') и некои растенија (''Гинко''). Во овој систем, полот на поединецот се одредува со пар полови хромозоми (гонозоми). Женките имаат два ист вид на полови хромозоми (XX), и се нарекуваат хомогаметички пол. Мажите имаат два различни полови хромозоми (XY) и се нарекуваат хетерогаметички пол.
5.2 X-поврзани особини
Половата поврзаност е фенотипски израз на алел поврзан со хромозомскиот пол на поединецот. Овој начин на наследување е во контраст со наследувањето на карактеристиките на автосомните хромозоми, каде што двата пола имаат иста веројатност за наследување. Бидејќи луѓето имаат многу повеќе гени на X од Y, има многу повеќе X-поврзани особини отколку Y-поврзани особини. Сепак, жените носат две или повеќе копии од Х-хромозомот, што резултира со потенцијално токсична доза на X-поврзани гени.
За да се поправи оваа нерамнотежа, жените развиле единствен механизам за компензација на дозата. Конкретно, по пат на процесот наречен инактивација на Х-хромозомот (XCI), женските цицачи транскрипционално замолчуваат еден од нивните два X на комплексен и високо координиран начин.
X-врска доминантна, Х-врска рецесивна, Наводи
Алпортов синдром, Отсуство на крв во урината
Кофин-Ловриев синдром, Нема кранијални малформации
Визија во боја, Далтонизам
Нормален фактор на коагулација, Хемофилија А и Б
Силно мускулно ткиво, Дишенова мускулна дистрофија
синдром на кревка Х, Нормален Х хромозом
Ајкардиев синдром, Отсуство на мозочни дефекти
Отсуство на автоимунитет, IPEX синдром
Xg крвна група, Отсуство на антиген
Производство на гликозаминогликан, Хантеров синдром
Нормална мускулна сила, Бекерова мускулна дистрофија
Непогодено тело, Фабриева болест
Без прогресивно слепило, Хороидеремија
Без оштетување на бубрезите, Дентова болест
Ретов синдром, Без микроцефалија
Производство на HGPRT, Леш-Нихан синдром
Високо ниво на бакар, Менкесova болест
Нормално ниво на имунитет, Вискот-Олдричev синдром
Фокална дермална хипоплазија, Нормална пигментирана кожа
Нормален пигмент во очите, Окуларен албинизам
Рахитис отпорен на витамин Д, Апсорпција на витамин Д
Синестезија, Неперцепirawe на бои
5.3 Човечки особини со можни моногени или олигогени модели на наследување
Доминантен, Рецесивен, Наводи
Низок пулс, Висок пулс,
Widow's peak, straight hair line,
ocular hypertelorism, Hypotelorism
Normal digestive muscle, POLIP syndrome
Facial dimples *, No facial dimples,
Able to taste PTC, Unable to taste PTC,
Unattached (free) earlobe, Attached earlobe,
Clockwise hair direction (left to right), Counter-Clockwise hair direction (right to left),
Cleft chin, smooth chin,
No progressive nerve damage, Friedreich's ataxia
Ability to roll tongue (Able to hold tongue in a U shape), No ability to roll tongue
extra finger or toe, Normal five fingers and toes
Straight Thumb, Hitchhiker's Thumb
Freckles, No freckles,
Wet-type earwax, Dry-type earwax,
Normal flat palm, Cenani Lenz syndactylism
shortness in fingers, Normal finger length
Webbed fingers, Normal separated fingers
Roman nose, No prominent bridge,
Marfan's syndrome, Normal body proportions,
Huntington's disease, No nerve damage,
Normal mucus lining, Cystic fibrosis,
Photic sneeze reflex, No ACHOO reflex,
Forged chin, Receding chin,
White Forelock, Dark Forelock,
Ligamentous angustus, Ligamentous Laxity,
Ability to eat sugar, Galactosemia,
Total leukonychia and Bart pumphrey syndrome, partial leukonychia,
Absence of fish-like body odour, Trimethylaminuria,
Primary Hyperhidrosis, little sweating in hands,
Lactose persistence *, Lactose intolerance *,
Prominent chin (V-shaped), less prominent chin (U-shaped),
Acne prone, Clear complexion,
Normal height, Cartilage–hair hypoplasia
5.4 Услови за оневозможување
ГенетскиХромозомски
Ефект, Извор, Наводи
Даунов синдром, Дополнителен 21-ви хромозом,
Синдром на мачкин плач, Делумно бришење на хромозом во групата Б,
Клинефелтеров синдром, Еден или повеќе дополнителни полови хромозоми,
Тарнеров синдром, Преуредување на еден или двата Х хромозоми, бришење на дел од вториот Х хромозом, присуство на дел од Y хромозом,