Основы генетики

Оглавление

Предисловие...........................................................................................6

Список сокращений...............................................................................8

Глава 1. Предмет, краткая история 

и основные положения генетики .........................................9

Глава 2. Классический генетический анализ.................................15

2.1. Моногенные различия .................................................................15

2.2. Типы взаимодействия аллелей..................................................17

2.3. Генеалогический метод...............................................................19

2.4. Типы наследования .....................................................................21

2.5. Полигенные различия .................................................................27

2.6. Взаимодействие генов ................................................................28

2.7. Сцепленное наследование.........................................................32

Глава 3. Основы популяционной генетики ....................................40

Глава 4. Близнецовый метод............................................................44

Глава 5. Цитогенетика человека.......................................................46

5.1. Внутриклеточные носители наследственной информации 

у человека – ядро и митохондрии...............................................46

5.2. Митоз, мейоз и особенности созревания 

половых клеток человека ............................................................50

5.3. Структурно-функциональная организация хромосом..............57

5.4. Дифференциальное окрашивание 

и блочная организация хромосом ................................................61

5.5. Гибридизация in situ, хромосомный пейнтинг 

и сравнительная геномная гибридизация (CGH) ......................68

5.6. Теория старения 

в связи с динамикой структуры теломеры.................................74

5.7. Нормальный кариотип человека ................................................75

5.8. Аномалии числа хромосом .........................................................78

5.9. Внутрихромосомные перестройки .............................................86

Глава 6. Нуклеиновые кислоты......................................................105

6.1. Структура ДНК и РНК ................................................................105

6.2. Репликация ДНК.........................................................................110

6.3. Транскрипция .............................................................................112

6.4. Процессинг РНК .........................................................................113

6.5. Трансляция.................................................................................114

6.6. Рекомбинация ............................................................................116

6.7. Репарация ДНК ..........................................................................117

6.8. Генная конверсия.......................................................................118

6.9. Подвижные элементы генома ..................................................119

6.10. Генные мутации .......................................................................120

Глава 7. Основы молекулярной генетики ....................................125

7.1. Геномика, транскриптомика, протеомика................................125

7.2. Клонирование нуклеиновых кислот .........................................129

7.3. Гибридизация нуклеиновых кислот..........................................129

7.4. Геномные библиотеки ...............................................................130

7.5. Полимеразная цепная реакция (ПЦР).....................................135

7.6. Секвенирование ДНК.................................................................140

7.7. Сборка сиквенсов геномов........................................................142

7.8. Биоинформатика и системная биология .................................144

Глава 8. Молекулярная организация генома человека .............146

8.1. Повторяющиеся и уникальные последовательности ДНК.........146

8.2. Композиционная гетерогенность..............................................151

8.3. Ортология и паралогия .............................................................158

8.4. Геномные базы данных.............................................................163

Глава 9. Наследственные болезни человека ..............................169

9.1. Понятие, классификация 

и особенности наследственной патологии ................................169

9.2. Хромосомные болезни ..............................................................171

9.3. Генные болезни .........................................................................171

9.4. Молекулярные маркеры 

в изучении наследственной патологии ....................................184

Глава 10. Цитогенетическая 

и молекулярно-генетическая диагностика 
наследственных заболеваний человека ........................188

10.1. Диагностика хромосомных болезней.....................................188

10.2. Диагностика гетерозиготного носительства и определение 

генетического риска моногенных заболеваний.......................190

Глава 11. Наследственные нарушения 

умственного и физического развития ............................193

11.1. Роль генетических факторов 

в возникновении  расстройств речи .........................................193

11.2. Наследственные формы интеллектуальных нарушений.........195

11.3. Генетика эмоционально-личностных расстройств 

и девиантного поведения ..........................................................204

11.4. Наследственные формы нарушений 

опорно-двигательного аппарата. ..............................................206

11.5. Наследственные формы глухоты и тугоухости 

 в детском возрасте....................................................................212

11.6. Генетически обусловленные формы 

детской слепоты и слабовидения..............................................218

Глава 12. Современные подходы к лечению 

и профилактике наследственных заболеваний ...........226

12.1. Принципы генотерапии ...........................................................226

12.2. Медико-генетическое консультирование ..............................228

Предметный указатель.....................................................................230

Предисловие

Предметом генетики являются наследственность и измен
чивость – наиболее общие свойства живых организмов. Концептуальный характер генетики позволяет считать ее точной 
наукой наряду с математикой, физикой и химией. Таким образом, связывая биологию с другими естественнонаучными дисциплинами, 
генетика 
дает 
возможность 
формировать 
у 

студентов научное мышление на основе анализа и синтеза. Освоение логики генетического анализа содействует развитию 
дисциплины научного мышления. Прикладное значение генетики стремительно возрастает, что настоятельно требует качественного повышения уровня генетического образования. 

Для студентов-дефектологов особое значение имеет пони
мание общих принципов наследственной патологии, закономерностей 
развития 
и 
протекания 
наследственных 

заболеваний, знание методов диагностики и прогнозирования 
генетического риска, умение прочитать и понять цитогенетический диагноз. Особенности наследования заболеваний и предрасположенности 
к 
заболеваниям 
опорно-двигательного 

аппарата, эмоционально-личностных расстройств и девиантного поведения, глухоты и тугоухости, слепоты и слабовидения, 
расстройств речи также имеют существенное значение как в 
общеобразовательной, так и в практической подготовке педагогов-дефектологов. 

Знакомство с классическим генетическим анализом и клас
сическими цитогенетическими методами позволит получить 
глубокое представление о природе наследственности и путях 
ее изучения. Знание современных положений геномики, транскриптомики, протеомики и системной биологии открывает перед 
учащимися возможность постоянно расширять и пополнять
сведения о наследственных заболеваниях как с помощью спе

циальной научной литературы, так и из ресурсов геномных баз 
данных, размещенных в сети Интернет. 

Особое внимание в книге уделено составлению и анализу 

родословных, поскольку генеалогический метод лежит в основе 
генетического анализа у человека и служит как для понимания 
наследственной природы многих заболеваний, так и для прогнозирования генетического риска.

В последнее время все чаще практикуется совместное обу
чение детей с наследственными аномалиями и здоровых детей. 
Поэтому знание основ наследственной патологии человека будет полезным не только для дефектологов, но и для всех педагогов.

Студенты-биологи и студенты-медики, а также специалисты 

в данных областях смогут найти в книге систематизированные 
данные по наследственной патологии человека вообще и по 
влиянию наследственных факторов на различные формы нарушений развития у детей и подростков, в частности.

Автор искренне благодарен Анне Львовне Сазановой, ока
завшей бесценную помощь при сборе материала, составлении 
иллюстраций и подготовке рукописи к печати.

Автор посвящает книгу светлой памяти своих родителей –

Людмилы Николаевны и Александра Алексеевича.

Список сокращений

АТ
– пара нуклеотидов аденин-тимин

ГЦ
– пара нуклеотидов гуанин-цитозин

кДНК
– комплементарная дезоксирибонуклеиновая кислота

мРНК
– матричная рибонуклеиновая кислота

пг
– пикограмм

п.н.
– пара нуклеотидов

ПЦР
– полимеразная цепная реакция

т.п.н.
– тысяча пар нуклеотидов

сМ
– сантиморган

ЯОР
– район ядрышкового организатора

BAC
– искусственная бактериальная хромосома

CGH
– сравнительная геномная гибридизация

EST
– экспрессирующаяся нуклеотидная последовательность

FISH
– флуоресцентная гибридизация ДНК-ДНК in situ

FLpter
– фракционное расстояния от теломера короткого плеча

                     хромосомы (выражается в долях единицы)
GTG
– G-окраска при помощи трипсина и красителя 

          Романовского-Гимзы

HSA
– хромосома человека 

ORF
– открытая рамка считывания

SNP
– сайт мононуклеотидного полиморфомизма

Глава 1. Предмет, краткая история 

и основные положения генетики

Генетика – это комплекс наук о свойствах живых организ
мов передавать свои признаки в ряду поколений (наследственность) и изменять свои признаки в силу различных причин 
(изменчивость).

Указанные выше свойства живых организмов привлекали 

внимание людей в течение тысячелетий. Однако до открытия 
законов Менделя все они имели умозрительных характер. Очевидный факт наследуемого сходства особей одного вида, родителей 
и 
потомков, 
братьев 
и 
сестер 
находил 
иногда 

мифологические интерпретации. Во многих сказках фигурируют 
гибриды человека и животных и самые трудновообразимые 
гибриды различных видов животных. Нелепые теории вроде 
«телегонии» (влияния предыдущих половых партнеров на признаки потомков) или «волновой генетики» (существования наследственных физических полей, независимых от структуры 
ДНК) из глубины веков дошли до нашего времени в псевдонаучных изданиях.

Теория прямого наследования, выдвинутая Гиппократом 

(460 до н. э. – 377 до н. э.), господствовала в научном и философском сознании долгое время. Согласно этой теории каждый 
орган, ткань, клетка влияет на формирование половых задатков, которые передаются потомкам. Болезнь или здоровье родителей непосредственно передаются детям. Ж.-Б. Ламарк 
(1744–1829) – создатель одной из первых эволюционных теорий – в вопросах генетики следовал учению о прямом наследовании. Непосредственное влияние окружающей среды на 
органы, либо стимулирование организмов к упражнению органов вызывало, по его мнению, стойкие наследуемые изменения. По Ламарку, «благоприобретенные» признаки служили 
основой для возникновения более совершенных существ. Основные положения ламаркизма – влияние среды на наследственность, превращения видов, отрицание роли естественного 
отбора – стали постулатами «мичуринской биологии» в СССР в