Конспект уроку з біології для 9-го класу на тему "Генетичне консультування. Сучасні методи молекулярної генетики."

Тема:  ”Генетичне консультування. Сучасні методи молекулярної генетики.”

Мета:

освітня: розглянути особливості генетики людини і методи, які використовують для її вивчення, ознайомити учнів із спадковими захворюваннями та способами їх профілактики, виробити в учнів судження про важливість генетичного консультування та молекулярних методів діагностики у сучасній генетиці;

розвивальна: розвивати вміння логічно мислити та знаходити закономірності процесів забезпечення спадковості й мінливості живих організмів;

виховна: виховувати розуміння єдності всіх біологічних процесів у живих організмах і важливості цих процесів для існування життя на прикладі процесів забезпечення спадковості і мінливості.

Обладнання і матеріали: таблиці або слайди презентації з зображенням різних варіантів успадкування ознак у людини.

Базові поняття й терміни: генетика людини, родоводи, спадкові захворювання, генні патології, хромосомні хвороби, геномні хвороби, біохімічний метод, метод близнюків, популяційно-статистичний метод.

Тип уроку: засвоєння нових знань

ХІД УРОКУ

I.Організаційний етап

 1. Привітання учнів.

2. Перевірка присутності учнів.
3. Перевірка готовності учнів до уроку.

 

II.Актуалізація опорних знань і мотивація навчальної діяльності

Питання для бесіди:

1. Що вивчає наука генетика людини?
2. У чому полягають особливості людини, як біологічного виду?
3. Чи може людина як біологічний вид підпорядковуватись тим самим закономірностям успадкування, що й будь-яка тварина?
4. У чому полягають особливості генетичних досліджень людини?
5. Чи можна лікувати спадкові хвороби?

 

III.Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя з елементами бесіди

 

1.Генетичне консультування.

Спеціалізований вид медичної допомоги населенню, спрямований на профілактику спадкових хвороб, називають медико-генетичним консультуванням. Його суть полягає у визначенні прогнозу народження дитини зі спадковою патологією, поясненні ймовірності цієї події та допомозі родині, що консультується, в ухваленні рішення про дітородіння.

 

Вдаватися до медико-генетичного консультування бажано всім подружнім парам, що планують дітородіння, але в більшості країн сім'ї звертаються до лікаря-генетика тільки за наявності очевидних чинників ризику — особливостей родоводу, поганого стану власного здоров'я тощо.

 

Ризик народження дитини зі спадковою хворобою або вродженою вадою розвитку є в будь-якого подружжя за кожної вагітності. Його формують багато чинників:

 

— спадковий вантаж, отриманий від багатьох поколінь предків;

— нові мутації, що відбуваються в ДНК за утворення яйцеклітин і сперматозоонів;

— несприятливі фізичні, хімічні та інші впливи зовнішнього середовища на організм протягом ембріонального розвитку;

— несприятливі впливи на ембріон із боку материнського організму (інфекційні, ендокринні та інші хвороби матері).

 

Один або кілька вказаних чинників ризику можуть стосуватися кожної сімейної пари. Тому потрібно кількісно оцінити цей ризик для потомства конкретної родини. У більшості випадків ризик народження дитини зі спадковою хворобою низький і не перевищує 5%, але переконатися в цьому дає змогу тільки медико-генетичне консультування. Як правило, за консультацією звертаються подружжя, у яких вже є дитина зі спадковою патологією або хворі родичі.

 

Консультування складається з декількох етапів, для того, щоб генетик зміг дати обгрунтовану рекомендацію і ­підготувати сім’ю до правильного рішення. При цьому перед консультантом виникають не тільки медичні, але і морально-етичні проблеми.

 

Перший етап консультування розпочинається з встановлення точного діагнозу. Вихідним пунктом є клінічний діагноз хворої дитини. Далі застосовуються всі методи медичної генетики для встановлення кінцевого діагнозу і типу успадкування хвороби.

 

Другий етап консультування полягає у визначенні ризику народження хворої дитини. Вихідним моментом є родовід хворої дитини.

В оцінці ризику немає повної одностайності у генетиків. Однак в якості високого ризику можна прийняти весь інтервал вірогідності при моногенно спадкових ознаках від одиниці (100 % вірогідність) до 1/8 (12 % вірогідність народження хворої дитини).

 

Часом ризик народження хворої дитини хоча і існує, але є зневажливо малим, тобто є однаковим з вірогідністю будь-якої дитини в популяції народитись мертвою або успадкувати напівлетальні чи летальні фактори. Відомі спеціалісти в галузі генетичного консультування Стівенсон і Девісон межою такої вірогідності вважають величину 1/50 (ризик 2 %). При цьому ризику лікар повинен рекомендувати сім’ї мати дітей.

 

Між ділянкою високих і зневажливо малих вірогідностей є широкий проміжний діапазон, при якому важко дати точну пораду.

 

Третій етап консультування полягає в оформленні заключення про ризик виникнення хвороби у майбутніх дітей і рекомендаціях батькам.

Складаючи рекомендації, лікар повинен враховувати тяж­кість сімейної патології, величину ризику народження хворої дитини та морально-етичну сторону питання.

 

Величина ризику не має домінуючого значення. Навіть при високій вірогідності народження хворої дитини багато спадкових захворювань і аномалій не можуть стати протипоказанням до дітонародження. Це відноситься до всіх спадкових вад, які не порушують здоров’я. Наприклад, аномалії рефракції і кольорового зору не призводять до інвалідізації дитини. Це ж відноситься до захворювань, що піддаються корекції і до тих, що проявляються в похилому віці. Наприклад, пізні форми діабету, атеросклероз тощо.

 

Рекомендації щодо дітонародження мають особливо велике значення в таких випадках, як сублетальні і летальні генні за­хворювання, тяжкі некурабельні аутосомні і зчеплені зі статтю домінантні і рецесивні захворювання, хромосомні хвороби, психічні недуги та родинні шлюби. В таких випадках роль лікаря-генетика найбільш актуальна.

 

Заключний етап консультування полягає в допомозі батькам у прийнятті правильного рішення. Він вимагає найуважнішого ставлення. Ризик слід пояснити в доступній формі, стосовно рівня інтелектуального розвитку і освіти тих, хто консультується.

 

Генетичне консультування

 

 

 

 

                Активне                                                                    Пасивне

При пасивній  лікар-генетик дає поради особам, які самостійно звернулись до консультації. Роль лікаря у відборі осіб для консультування пасивна. Зарубіжні країни обмежуються лише цією формою консультації, що обумовлено комерційним характером медицини. Велика кількість осіб, яким показане МГК, не входить в коло обстежених. Активна форма МГК відповідає профілактичному напрямку медицини нашої країни. Лікувально-профілактичні заклади виявляють осіб, яким необхідне консультування, і направляють їх в МГК.

 

Об’єктом активної консультації повинні бути насамперед здорові родичі хворих зі спадковою патологією. При цьому вирішується два питання: прогноз для їхнього потомства і виявлення схильності до сімейної патології у всіх членів родини.

 

Крім складання родоводу, лікар-генетик може запропонувати пацієнту генетичне тестування на наявність найпоширеніших і тяжких спадкових захворювань. Такими хворобами в європейській популяції людей є муковісцидоз, спінальна м'язова атрофія та фенілкетонурія. Відсутність у родоводі випадків цих захворювань не є гарантією відсутності відповідних алелей. Зазвичай діти з такими хворобами народжуються в родинах із необтяженою спадковістю, якщо в шлюбі зустрілися носії однакового патологічного гена. При цьому ризик народження хворої дитини становить 25%.

 

Для профілактики вказаних захворювань достатньо обстежити одного з партнерів подружньої пари. Якщо в нього виявлено носійство аномального алеля гена, то необхідно обстежити іншого партнера на носійство цього самого алеля. Проводити обстеження потрібно до запліднення або на ранніх термінах вагітності (до 10— 14 тижнів).

 

Крім тягаря патологічної спадковості, лікар-генетик визначає чинники зовнішнього середовища, що можуть негативно вплинути на геном статевих клітин, а також на розвиток плода. При цьому враховують такі обставини: виробничі та побутові шкідливі чинники; стан здоров'я подружжя; наявні хвороби та вживання шлюбними партнерами різних медикаментів у період, що передує зачаттю, чи безпосередньо під час вагітності тощо.

 

Якщо консультування проводять до настання вагітності, то після з'ясування кількісної оцінки ризику спадкової та вродженої патології у майбутніх дітей родина одержує такі рекомендації:

 

— оптимальні заходи підготовки до вагітності;

— індивідуальне спостереження за майбутньою матір'ю в період вагітності;

— можливі способи підтвердження чи спростування конкретного спадкового захворювання плода в першому-другому триместрах вагітності.

Якщо консультування проводять уже під час вагітності, то йдеться лише про рекомендації стосовно спостереження та пренатальної діагностики. Однак оптимальним часом для звертання до медико-генетичної консультації є період, коли родина ще тільки планує народження первістка.

 

Для точного визначення того, які алелі генів одержала дитина (цей процес випадковий і керувати ним неможливо), під час вагітності проводять процедуру забору зразків навколоплідних вод (амніоцентез) чи ворсинок епітелію хоріона, що є попередником плаценти (біопсія хоріона).

 

Важливо, щоб при цьому не здійснювалося ніяких маніпуляцій безпосередньо з плодом. Біопсію хоріона проводять між дев'ятим і десятим тижнями вагітності. Амніоцентез здійснюють на 15—17 тижні.

 

У разі виявлення захворювання батьки мають змогу прийняти рішення про припинення чи продовження вагітності. Останнім часом з'явилася можливість за допомогою технології запліднення "у пробірці" поставити діагноз ембріону ще до перенесення його в порожнину матки.

 

Критерієм ефективності медико-генетичного консультування в широкому розумінні є зменшення частоти патологічних алелей, а окремої консультації — зміна поведінки подружніх пар, що звертаються з питань дітородіння. За широкого впровадження медико-генетичного консультування можна досягнути деякого зниження частоти спадкових хвороб, а також смертності (особливо дитячої) у популяції.

 

 

2.Спадкові хвороби. Генні патології. Хромосомні хвороби (Повідомлення учнів)

 

Спадкові хвороби людини - захворювання, викликані хромосомними і генними дефектами. Основою спадкових захворювань є генні, хромосомні і мітохондріальні порушення спадкової інформації.

 

Не варто плутати спадкові та вроджені захворювання. Вроджені захворювання обумовлені не тільки спадковими, але і зовнішніми чинниками, наприклад негативним впливом на ембріон хімічних речовин, ліків або опромінення.

 

Спадкові захворювання людини можуть бути виявлені відразу після народження, а можуть проявитися через тривалий час. Близько 10% всіх захворювань людини обумовлено патологічними генами або генами, які відповідають за схильність до хвороби.
 

Багато з спадкових хвороб зустрічаються в декількох поколіннях, наприклад фенілкетонурія. Вона характеризується тяжкими ураженнями вищої нервової діяльності, недоумством, розладом регуляції рухових функцій. Причина названої хвороби – порушення синтезу ферменту, потрібного для нормального обміну речовин. Внаслідок дефекту ферменту організмом не засвоюється амінокислота фенілаланін, в результаті чого порушується утворення необхідних для організму гормонів:

 

• адреналіну
• норадреналіну
• тирозину

 

Мутація, що порушує синтез фенілаланіну, протягом десятків тисяч років передається з покоління в покоління, зберігаючись в популяції. Генетичний вантаж даної мутації в популяціях людей не зменшився навіть внаслідок таких жорстоких заходів, як знищення хворих (це відбувалося в античній Спарті) і примусова стерилізація в першій половині XX ст. в США.

 

Іноді хвороботворні мутації можуть виникати в клітинах під час ембріонального розвитку організму. Наприклад, один з видів карликовості – ахондроплазія – зустрічається з частотою 1 новонароджений на 100 000 народжених. У 80% випадків ахондроплазія викликається знову виниклою домінантною мутацією, що приводить до заміни в білку (гормон росту) амінокислоти гліцин на аргінін. При цьому ні в кого з родичів ахондроплазія ніколи не виявлялася. Ембріони, гомозиготні по даній мутації, гинуть. Гетерозиготи виживають, але мають непропорційну статуру, їх зростання не перевищує 120-130 см.

 

Інший приклад генної мутації – накопичення з покоління в покоління повторюваних фрагментів ДНК в деяких генах. До такого захворювання відноситься синдром ломкої X-хромосоми (на хромосомних препаратах X-хромосома хворих виглядає «зламаною»). Це захворювання проявляється вже в дитинстві і супроводжується затримкою росту і розумового розвитку, доглядом дитини «в себе» (аутизм). Частота його зустрічальності – один хлопчик на 2000 новонароджених. Однією з причин аутизму є те, що в певному гені X-хромосоми збільшено число повторів триплетів ЦГГ. У нормі число повторів не перевищує 50, тоді як у хворих їх більше 90.

 

Більшість шкідливих мутацій проявляється на ранніх етапах післязародишевого розвитку і навіть в ембріональному періоді. Однак деякі «збої» генів можуть виявитися тільки в старості (наприклад, хвороби Альцгеймера, Паркінсона).

 

Найбільш часто зустрічається хвороба Альцгеймера, яка проявляється у людей у віці 60-80 років у вигляді втрати пам’яті на недавні події і втрати здатності виконувати звичні дії (одягатися, зачісуватися, приймати їжу). Хворий поступово забуває своє ім’я, перестає впізнавати своїх близьких і стає абсолютно безпорадним. Ця хвороба зустрічається майже у 50% людей старше 80 років. Мутація в генах призводить до загибелі нейронів і наростаючого недоумства. Вивчення мутованих генів допомагає зрозуміти причини змін роботи мозку на молекулярному рівні і знайти способи лікування даної хвороби.

 

Хромосомні захворюванні. Ці захворювання пов’язані зі зміною числа або будови хромосом, тоюто з геномними і хромосомними мутаціями. Вони часто виникають при утворенні статевих клітин. Як правило, хромосомні мутації призводять або до загибелі несучих їх клітин, або до загибелі зародків на ранніх стадіях розвитку, або до мертвонародження.

За оцінкою вчених, 25% мимовільних (спонтанних) викиднів і випадків мертвонародження обумовлені значними порушеннями хромосомного набору плода. У деяких випадках хромосомні мутації сумісні з життям: плід не гине, але народжується хвора дитина.

 

Хромосомні хвороби можуть бути пов’язані з аномаліями аутосом або статевих хромосом. Зазвичай хромосомні хвороби (синдроми) називають по імені тих учених, які їх описали або з’ясували причину виникнення.

 

Серед аутосомних хромосомних хвороб часто зустрічається синдром Дауна (в середньому один новонароджений на 500-600 народжень). Значно вище ризик народження хворої дитини у матері старше 40 років (більша частина зародків з мутацією гине внутрішньоутробно). Страждаючий цією хворобою має непропорційно маленьку голову, короткий кремезний тулуб, коротку шию, пласке обличчя, вузькі очні щілини, аномалії у розвитку багатьох внутрішніх органів.

 

У таких людей знижена опірність хворобам, відзначається розумова відсталість. Цю хворобу вперше описав англійський лікар Л. Даун (1866), але її природа майже 100 років залишалася неясною. У 1959 р французькі генетики виявили в хромосомному наборі хворих зайву хромосому в 21-й парі.

 

В якості прикладів аномалій статевих хромосом можна назвати синдроми Шерешевського – Тернера і Клайнфельтера. Синдром Шерешевського – Тернера обумовлений відсутністю однієї X-хромосоми у жінок. У них в каріотипі є всього 45 хромосом – зі статевих хромосом присутня тільки одна X-хромосома.

 

Частота народження названого захворювання серед новонароджених – одна хвора дівчинка на 5000 народжень. Вперше синдром Шерешевського – Тернера був описаний в 1925 р, проте причина цієї аномалії (відсутність однієї X-хромосоми) стала зрозуміла тільки після застосування цитогенетичного методу. Основна патологічна ознака описуваного синдрому – недорозвинення яєчників, що призводить до формування організму з жіночим фенотипом, але статеві особливості сильно згладжені. У хворих виражена диспропорція тіла: широкі плечі, вузький таз, укорочені ноги, коротка шия зі складками шкіри, що йдуть від потилиці. Розумовий розвиток не страждає, але відзначається нестійкість емоцій і настрою.

 

Синдром Клайнфельтера спостерігається у чоловіків з каріотипом 47 хромосом (статеві хромосоми – XXY). Частота народження серед новонароджених 1: 1000 (0,1%). Таке співвідношення зберігається серед дорослих чоловіків, так як хворі з синдромом Клайнфельтера досить життєздатні. Характерна особливість – недорозвинення сім’яників і відсутність сперматогенезу. У таких чоловіків:

• вузькі плечі;
• широкий таз;
• жировідкладення йде за жіночим типом;
• відзначається слабкий розвиток мускулатури.

 

При синдромі Клайнфельтера зазвичай виражена розумова відсталість.

 

Тератогенні захворювання. Такі захворювання зустрічаються у 2,3-3,0% новонароджених. Вони виникають під впливом так званих тератогенних (від грец. Teras – чудовисько, урод; genos – походження) чинників, які обумовлюють ушкодження організму в період його ембріонального розвитку. До тератогенних чинників відносять алкоголь, деякі лікарські препарати, віруси, наркотики та ін.

 

Доведено, що алкоголь і продукти його розпаду порушують нормальний хід транскрипції і трансляції біосинтезу білків. Алкоголь здатний порушувати цілісність хромосом, тобто викликати хромосомні мутації. Вживання алкоголю вагітними жінками призводить до мертвонародження, недоношеності, загибелі новонародженого в перші тижні життя. У систематично вживаючих алкоголь жінок часто народжуються діти, у яких знижена маса тіла, деформовані кістки черепа, спостерігається затримка розумового розвитку, полідактилія (додаткові пальці), вроджені вади серця та ін.

 

Для вагітної жінки особливу небезпеку становить безконтрольне застосування ліків. Навіть найбільш безневинні на перший погляд ліки, наприклад аспірин, вражають легеневу і печінкову тканини ембріона. Тому рішення про застосування лікарських препаратів вагітною жінкою має прийматися тільки лікарем, який знає механізм дії ліків і його побічні ефекти.

 

Серйозну небезпеку для розвитку плода представляють вірусні захворювання матері, особливо в перші місяці вагітності, коли відбувається закладка тканин і органів плоду. Абсолютно неприпустимо вживання майбутніми матерями наркотиків, що викликають смертельну небезпеку і для організму матері, і для плоду.

3.Методи медичної  генетики

 

 

 

IV. Узагальнення і систематизація знань

Вплив на потомство шкідливих звичок (тютюнокуріння, вживання алкоголю, наркотичних речовин). (Демонстрування відео фрагмента)

 

V. Домашнє завдання

Вивчити конспект і відповідний параграф, підготуватись до опитування.