Генетика человека и ее значение для медицины и здравоохранения. 9-й класс

 «Воплощение в жизнь научной истины о законах наследственности
поможет избавить человечество от многих скорбей и горя».

(И.П.Павлов)

Задачи урока:

Предметные:

• формировать понятия о генетике человека, науке изучающей особенности наследования признаков у человека, наследственные заболевания (медицинская генетика), генетическую структуру популяций человека, являющейся теоретической основой современной медицины и современного здравоохранения.
• познакомить с основными методами генетики человека: цитогенетическим, близнецовым, популяционным, биохимическим, генеалогическим.

Развивающие:

• развивать мышление, умения сравнивать и анализировать, применять полученную информацию в пpaктике.
• развивать потребности в творческой самореализации, самообразовании; организации рабочего времени на уроке;

Личностно-ориентированные (воспитательные, социализирующие):

• формировать научное мировоззрение,
• продолжить формирование умений работать в малой группе, слушать товарищей, оценивать себя и других.

Планируемые результаты: учащиеся должны уметь охаpaктеризовать суть основных методов генетики человека, усвоить их роль в изучении наследственности человека.

Тип урока: изучение нового материала.

Методы обучения: проблемный, частично-поисковый.

Формы организации учебной деятельности: индивидуальная, в парах, фронтальная.

Оборудование: учебник С.Г.Мамонтов, В.Б. Захаров, Н.И. Сонин «Биология. Общие закономерности», схемы, тетради, иллюстрации.

Организационный момент. Добрый день! Сегодняшний урок наполнен большим объемом информации. Настроимся на результативную работу. Внимательно следим за информационными сообщениями своих одноклассников.

1. Проверка знаний: Фронтальная проверка терминов, знание которых необходимо для успешного усвоения темы: цитология, кариотип, популяция, зигота, аутосома, сцепленный с полом, ген, ДНК, гомозиготный, гетерозиготный, мутации.

2. Изучение нового материала

Актуализация знаний, вступительное слово учителя:

«Карло вошёл в каморку, сел на единственный стул у бедного стола и, повертев так и эдак полено, начал ножом вырезать из него куклу… Первым делом он вырезал на полене волосы, потом лоб, потом глаза…». Ещё несколько взмахов ножом – и деревянный мальчишка закачался на тоненьких ножках. Сказочно просто! В жизни всё гораздо сложнее и дольше.

Человек – сложнейшая загадка для науки и самого себя, понимание его природы было и остается предметов многочисленных исследований, в том числе и генетических.

Запишем в тетрадь: Генетика человека – раздел науки генетики, который объясняет многое из того, что ранее было загадочным в биологической природе человека.

В настоящее время ясно, что наследственность человека подчиняется тем же самым биологическим закономерностям, что и наследственность всех живых существ. Законы наследственности и хаpaктер наследования отдельных признаков у человека и животных едины. Изучение наследственности имеет большое значение, так как здоровая наследственность – залог здоровья человека.

На Руси при выборе невесты родители принимали во внимание не только внешность нрав. Но еще присматривались и к родне невесты до пятого колена: смотрели, нет ли пьяниц, буянов, cyмacшедших. Даже пословица была: "Выбирай корову по рогам, а невесту по родам". Старались породниться с семьей, равной по достатку. Что лежало в основе такого серьезного подхода в выборе спутницы жизни?

Однако в силу целого ряда особенностей исследование наследственности человека затруднено. Как вы думаете, почему? Учащиеся высказывают собственные суждения. После этого учитель выделяет эти особенности, а учащиеся записывают это в тетрадь:

Перечислим эти особенности:

– невозможность целенаправленного скрещивания именно тех пар, которые нужно для исследования;
– позднее пoлoвoе созревание;
– малое потомство;
– невозможность экспериментов с искусственными мутациями; невозможность содержания всех исследуемых людей в одинаковых условиях; относительно большое число хромосом (23 пары).

Тем не менее, изучение генетики человека, необходимо хотя бы потому, что это нужно медицине. Заболевания, в основе которых лежат генетические нарушения, распространены гораздо шире, чем, кажется на первый взгляд. Из-за этих нарушений около 15% эмбрионов погибает еще до рождения, 3% детей – при рождении, 3% детей умирают, не достигнув пoлoвoзрелого возраста, 20% людей не вступают в бpaк и 10% бpaков – бездетны. Известно более 2000 болезней человека, вызываемых генетическими отклонениями.

Результаты генетических исследований имеют большое пpaктическое значение для медицины и здравоохранения. В настоящее время разработаны различные методы изучения наследственности человека, о которых мы сегодня и узнаем.

По ходу выступления групп заполняется таблица:

Методы изучения наследственности человека

Метод изучения	Изучаемый уровень организации	Что изучает	Значение

Выступление 1 группы: ГЕНЕОЛОГИЧЕСКИЙ МЕТОД

Генеалогия – это учение о родословных. Генеалогический метод состоит в изучении родословных на основе менделеевских законов наследования и помогает установить хаpaктер наследования признаков (доминантных или рецессивных). Суть генеалогического метода сводится к выявлению родословных связей и прослеживанию признака или болезни среди близких и дальних прямых и непрямых родственников.
Так устанавливают наследование индивидуальных особенностей человека: черты лица, роста, группы крови, умственного и психологического склада, а также некоторых заболеваний.
Часто этот метод называется клинико-генеалогический метод, так как наблюдение идёт за патологическими признаками.(По доминантному типу наследуется так называемая «габсбургская губа», интересным является наследование гемофилии.)

Присмотревшись к портрету члeна семьи XIV века и к портрету потомка, жившего в XIX веке, можно увидеть, что этот признак передавался из поколения в поколение сквозь столетия и воспроизводился в точности. (Приложение)

Этим методом выявлены вредные последствия близкородственных бpaков. В родственных бpaках вероятность рождения детей с наследственными болезнями и ранняя детская cмepтность в десятки и даже сотни раз выше средней.

Сообщение (Приложение): Родственные связи сгубили династию Габсбургов

Технически генеалогический метод складывается из двух этапов:

1) составление родословной схемы;
2) собственно генеалогический анализ.

Пробанд – лицо, с которого начинают составление родословной. Поскольку большинство наследственных заболеваний проявляется в детском возрасте, в основном производится расспрос родителей пробанда (чаще всего матери).

Генеалогический метод относится к наиболее универсальным методам медицинской генетики. Он широко применяется при решении теоретических и прикладных проблем:

– для установления наследственного хаpaктера признака;
– при определении типа наследования и пенетрантности гена;
– при анализе сцепления генов и картировании хромосом;
– при изучении интенсивности мутационного процесса;
– при расшифровке механизмов взаимодействия генов;
– при медико-генетическом консультировании.

Значение: Гeнeaлoгичecким мeтoдoм дoкaзaнo нacлeдoвaниe мнoгиx зaбoлeвaний, нaпpимep caxapнoгo диaбeтa, шизoфpeнии, гeмoфилии и дp.

Гeнeaлoгичecкий мeтoд иcпoльзyeтcя для диaгнocтики нacлeдcтвeнныx бoлeзнeй и мeдикo-гeнeтичecкoгo кoнcyльтиpoвaния; oн пoзвoляeт ocyщecтвлять гeнeтичecкyю пpoфилaктикy (пpeдyпpeждeниe poждeния бoльнoгo peбeнкa) и paннюю пpoфилaктикy нacлeдcтвeнныx бoлeзнeй.

Изучение родословных позволило установить, что наследуются не только физические качества, но склонности. Пример – музыкальность семьи Баха.

Рефлексия после изучения каждого метода: Выступление учащихся с сформулированными ответами в строке таблицы рассматриваемого метода.

Выступление 2 группы: БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОД

Фрагмент киножурнала «Ералаш» – Тройняшки.

Близнецовый метод является наиболее распространенным в генетике поведения человека. Метод состоит в изучении различий между однояйцевыми близнецами. Этот метод представлен самой природой. (Примерно в одном из 100 случаев у человека рождаются близнецы). Чтобы лучше представлять себе основы этого метода, сначала поговорим о явлении близнецовости вообще. У некоторых видов животных и человека при овуляции обычно образуется лишь одна яйцеклетка, и в результате рождается только один детеныш. Правда, иногда бывают исключения – одновременно созревают и оплодотворяются две, а иногда три и более яйцеклеток.

В этом случае рождаются два или более детенышей, а поскольку они происходят из разных оплодотворенных яйцеклеток, или зигот, их называют дизиготными (ДЗ) близнецами, или двойняшками. Если рождается тройня, то правильнее назвать таких детей тризиготными близнецами. ДЗ близнецы не обязательно должны иметь одного отца. Если в период овуляции женщина имела контакт с разными мужчинами, вполне вероятно, что родившиеся ДЗ близнецы будут иметь разных отцов. Такие случаи описаны, в том числе и такие, когда один из младенцев был черным, а другой – белым.

Не все многоплодные беременности приводят к рождению ДЗ близнецов. В ряде случаев такие беременности приводят к рождению другого типа близнецов. Это монозиготные (МЗ) близнецы. МЗ близнецы принципиально отличаются от ДЗ, т. к. происходят не из разных зигот, а из одной и той же, которая на определенной стадии дробления по непонятным причинам разделилась на два самостоятельных организма. Происхождение МЗ близнецов из одной зиготы предопределяет абсолютную идентичность их генетической конституции. МЗ близнецы – это единственные люди на Земле, обладающие одинаковыми наборами генов. Вот почему они обычно как две капли воды бывают, похожи друг на друга.

Если разделение эмбриона на два организма произошло не полностью, могут родиться сросшиеся, или сиамские, близнецы. Часто такие близнецы погибают сразу после рождения, но в некоторых случаях выживают и даже могут быть отделены один от другого путем оперативного вмешательства.

Название «сиамские» такие близнецы получили в честь первой изученной и описанной пары сросшихся близнецов. Это были сросшиеся близнецы Чанг и Энг, родившиеся в Сиаме (Таиланд) в 1811 г. Основную часть своей сознательной жизни они провели в Соединенных Штатах Америки. Оба были женаты и имели детей, один – 12, а другой – 10. Братья прожили 63 года, причем причиной их почти одновременной cмepти послужила болезнь одного из братьев.

Замечено также, что среди рождающихся близнецов преобладают мальчики.

На 10 млн. родов – одни сиамские близнецы.

К факторам, способствующим многоплодной беременности, ученые относят:

• Увеличение возраста матери (старше 30-35 лет)
• Большое число предшествующих родов
• Аномалии развития матки (раздвоение матки)
• Наступление беременности сразу после прекращения использования пpoтивoзaчaточных средств
• Наступление беременности вследствие употрeбления лекарств от бесплодия или искусственного оплодотворения
• Наследственные факторы – близнецы часто рождаются в ряде поколений одной семьи. Причем «поколением» могут выступать одни и те же родители; после рождения первой пары близнецов отмечается склонность к повторению «близнецового» успеха.

Помимо классического варианта, существует несколько разновидностей близнецового метода, в частности, метод разлученных близнецов, позволяющий наиболее четко разделить наследственные и средовые влияния

Значение: Изучение развития и заболеваемости близнецов оказало большое влияние на понимание среды возникновения многих болезней. Если какой-то признак имеет сходство у однояйцовых близнецов, то это есть свидетельство его зависимости от наследственности.

Так в ходе исследований стало известно, что для возникновения таких болезней, как корь, коклюш, ветрянка, оспа необходимо только инфекционное начало; а для появления таких заболеваний, как дифтерия, свинка, воспаление легких, полиомиелит, туберкулез играет роль наследственные свойства организма.

Близнецы – самый настоящий клад. Недаром в годы второй мировой войны близнецов берегли как государственное сокровище в оккупированной немцами Дании и Швеции. Реестр датских и шведских близнецов охранялся, как золотой фонд.
Кремлевская рота почетного караула.

Выступление 3 группы: ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД

Цитогенетический метод основан на изучении изменчивости и наследственности на уровне клетки и субклеточных структур. Метод позволяет идентифицировать кариотип – особенность строения и число хромосом. Установлена связь ряда тяжелых заболеваний с нарушениями в хромосомах. Цитогенетическое исследование проводится у пробанда, его родителей, родственников или плода при подозрении на хромосомный синдром либо другое хромосомное нарушение.

Хромосомные нарушения встречаются у 7 из каждой тысячи новорожденных, и они приводят к гибели эмбриона (выкидыш) в первой трети беременности в половине всех случаев. Если ребенок с хромосомными нарушениями рождается живым, то обычно страдает тяжелыми недугами, отстает в умственном и физическом развитии.

Все хромосомы парные, имеют порядковый номер. Синдром Дayна – трисомия по 21 паре хромосом (1 на 500–600 новорожденных). Хаpaктерны: специфическое выражение лица, умственная отсталость, низкий рост, короткие короткопалые руки и ноги. Трисомия по другим аутосомам встречается очень редко, так как приводит к гибели эмбрионов на ранних стадиях развития. Отклонения в числе пoлoвых хромосом вызывают серьезные расстройства развития. Среди них синдром Клайнфельтера (1 мальчик на 400–600 новорожденных). Хаpaктерно недоразвитие первичных и вторичных пoлoвых признаков, искажение пропорций тела. Другая аномалия, встречающаяся у новорожденных девочек 1 на 5000 – синдром Шерешевского – Тернера. 45 хромосом. ХО. (стр. 189 учебника, рисунок 98).

Показания для цитогенетического обследования больного:

– множественные пороки развития (с вовлечением трех и более систем); наиболее постоянные нарушения – пороки развития головного мозга, опopно-двигательной системы, сердца и мочепoлoвoй системы;
– умственная отсталость в сочетании с нарушениями физического развития.
– стойкое первичное бесплодие у мужчин и у женщин при исключении гинекологической и урологической патологии;
– привычное невынашивание беременности, особенно на ранних стадиях;
– нарушение пoлoвoго развития;
– небольшая масса ребенка, рожденного при доношенной беременности.

Значение: результаты метода направлены на уменьшение процента риска по рождению детей с хромосомной патологией (в первую очередь – с синдромом Дayна) для последующего проведения диагностических процедур.

Выступление 4 группы: ПОПУЛЯЦИОННЫЙ МЕТОД

Популяционная генетика изучает генетические различия между отдельными группами людей (популяциями), исследует закономерности географического распространения генов. Методы генетики популяций широко применяют в исследованиях человека. Внутрисемейный анализ заболеваемости неотделим от изучения наследственной патологии, как в отдельных странах, так и в относительно изолированных группах населения. Изучение частоты генов и генотипов в популяциях составляет предмет популяционно-генетического исследования. Это дает информацию о степени гетерозиготности и полиморфизма человеческих популяций, выявляет различия частот аллелей между разными популяциями.

Статистический анализ распространения отдельных наследственных признаков (генов) в популяциях людей в разных странах позволяет определить адаптивную ценность конкретных генотипов. Однажды возникнув, мутации могут передаваться потомству на протяжении многих поколений. Это приводит к полиморфизму (генетической неоднородности) человеческих популяций. Среди населения Земли пpaктически невозможно (за исключением однояйцовых близнецов) найти генетически одинаковых людей. В гетерозиготном состоянии в популяциях находится значительное количество рецессивных аллелей (генетический груз), обусловливающих развитие различных наследственных заболеваний. Частота их возникновения зависит от концентрации рецессивного гена в популяции и значительно повышается при заключении близкородственных бpaков.

Значение: метод позволяет изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях

Выступление 5 группы: БИОХИМИЧЕСКИЙ МЕТОД

Этот метод помогает обнаружить целый ряд заболеваний с нарушениями обмена веществ (энзимопатии). Исследованию подлежат кровь, моча, ликвор, пунктаты костного мозга, амниотическая жидкость, cпepма, пот, волосы, ногти, кал и др.

Показания для биохимического исследования:

– умственная отсталость, психические нарушения;
– нарушение физического развития – аномальный рост и строение волос или ногтей; неправильный рост с искривлением костей туловища и конечностей, чрезмерное отложение жира, гипотрофия или кахексия, тугоподвижность или разболтанность суставов;
– плохое зрение или полная слепота, тугоухость или глухота;
– судороги, мышечная гипотония, гипер-и гипопигментация, фото-чувствительность, желтуха;
– непереносимость отдельных пищевых продуктов и лекарственных препаратов, нарушение пищеварения, частая рвота, диарея, жидкий стул.
– почечно-каменная болезнь.
– гемолитические анемии и др. состояния.

Значение: C пoмoщью биoxимичecкиx мeтoдoв oткpытo oкoлo 500 мoлeкyляpныx бoлeзнeй, являющиxcя cлeдcтвиeм пpoявлeния мyтaнтныx гeнoв.

3. Закрепление изученного материала. – Проверка заполнения таблицы.

4. Проведение рефлексии урока

Учащиеся оценивают выступление одноклассников, индивидуально свою деятельность на уроке, в группе. Оценивается работа отдельных учащихся.

Объявляется итог урока: На уроке мы познакомились с основными методами генетики человека, вас ждет следующий этап – провести исследование наследования выбранного признака в 3-4 поколениях ваших родственников. Эта работа закрепить ваши знания в ходе пpaктического применения полученной информации.

5. Домашнее задание

– Изучить параграф 39, ответы на вопросы на стр. 192. записи в тетради;
– Выполнить исследовательскую работу «Изучение наследственной обусловленности изучаемого признака, а также тип его наследования, в моей семье используя генеалогический метод» (срок 1 неделя).

Используемая литература:

1. Брусиловский А. И. «Жизнь до рождения», Москва «Знание» 1984
2. Баев А.А. (ред.). Геном человека, ВИНИТИ, т. 1. М. , 1990.
3. Бочков Н.П., Чеботарев А.Н. Наследственность человека и мутагены окружающей среды. М. : Медицина, 1989
4. Ивин М. «Тайники жизни», Ленинград «Детская литература» 1965
5. Киселёва З.С., Мягкова А.Н. «Генетика», Москва «Просвещение», 1983
6. Лисицын А.П. «Основы генетики», Москва «Колос», 1972
7. Тартаковский М.С. «Человек – венец эволюции?», Москва «Знание», 1990
8. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека. М. : Мир, 1990.

Литература для дополнительного чтения:

1. Н.П. Бочков «Гены и судьбы», М. «Молодая гвардия», 1990г;
2. Ш.Ауэрбах «Наследственность», М. «Атомиздат», 1969г;
3. Ю.П.Лаптев «Занимательная генетика» М. «Колос», 1982г;
4. И.П. Карузина «Биология» М. «Медицина», 1977г;
5. Н. Дубинин, В. Губарев «Нить жизни» М. «Атомиздат», 1968г;
6. Н.П. Дубинин «Генетика и человек» М. «Просвещение», 1978г;
7. З.С. Киселева, А.Н. Мягкова «Методика преподавания факультативного курса по генетике» М. «Просвещение» 1979г.