В.И. Иванов - Генетика

ЫгК 2К04 Реяеизееиы: академик РАМН Н.П. Бочков, доктор медицинских наук, профессор С.И. Котшова лаглорьк Иванов Владимир Ильич; Барышникова Наталья Владимировна; Билсва Джемма Серафимовна; Дадали Елена Леонидовна; Кш ~сгацтинова Людмила Михайловна; Кузнецова Ольга Викторовна; 11оля кои Александр Владимирович Генетика. Учебник для вузов/ Под ред. академика РАМН В.И. Иванова. — Мз ИКЦ <Академкнига>, 2006. — 638 сх ил. 18 ВХ 5-94628-146-1 В книгу включены базовые разделы общей генетики, а также обширный мол скулярн огснстичсский материал, полученный при изучении классических генетических объектов и человека.

Рассмотрены задачи, методы и перспективы развития медицинской генетики. Приведена классификация и характеристика основных групп наследственных болезней, описаны отлельные нозологические формы. Широко представлены мультифакториальпыс иболсвания, приводятся сведения о прионных болезнях. Для студентов и аспирантов медико-биологических специальностей. 18 В1ч 5-94628- 146-1 Ю В.И. Иванов, Н.В. Барышникова, Дж.С.

Билева, Е.Л. Дадали, Л.М. Константинова, О. В, Кузнецова, АВ. Поляков, 2006 © ИКП «Академкнига к 2006 ПРЕДИСЛОВИЕ Преподавание генетики (как и других биологических наук) на медико-биологических факультетах отражает двойственный характер таких факультетов: за время обучения студенты должны специализироваться сразу в двух областях — медицине и биологии. Поэтому учебные программы по генетике для медико-биологических факультетов по глубине и сложности почти не уступают соответствующим программам биологических факультетов университетов и включают молекулярные и клеточные основы генетики, ее физиологические и онтогенетическне аспекты, учение о наследственности и изменчивости в семьях и популяциях, эволюционную и экологическую генетику и тд. Естественно, не менее углубленным должно быть изучение мелицииской генетики — этиологии, патогеиеза и клиники наследственных и врожденных заболеваний, роли генетических факторов в развитии других заболеваний, генетических основ диагностики, лечения и профилактики наследственной и иной патологии.

Представительно охватить такой широкий круг проблем и вопросов и явтшется основной задачей авторского коллектива данного учебного пособия. За последние два десятка лет в генетике произошли крупные сдвиги: основное направление исследований сместилось в область изучения молекулярных основ строения и функционирования геномов, установлены полные нуклеотидные последовательности геномов ряда организмов, включая человека, что привело к обособле~нию самостоятельной дисциплины — геномики и ее важнейших перспективных направлений — функциональной геномики, протеомики и биоинформатики. Все это привело к переосмыслению основных задач медицинской генетики, к интенсивному проникновению генетических подходов и методов в исследования широко рас- ~ ~ространениых хронических, инфекционных и иных заболеваний.

На этом фоне выход нового учебника генетики для студентов медико-биологических факультетов представляется весьма своевременным. Предлагаемое пособие состоит из двух частей — «Общая генетика» и «Медицинская генетика». Обшая часть включает такие темы, как закономерности наследования признаков, установленные Менделем, хромосомная теория наследственности, структура и функции генетического материала и его молекулярная организация, взаимодействие генов, генотип и фе яотин, сцепление генов и кросс инговер, генетика пола, молекулярные механизмы репликации, репарации и рекомбинации генетического материала, регуляция генной активности, мугациоиная изменчивость и мутагеиез, нехромосомиая наследствснттость, генетика и онтогенез, популяционная генетика с элементами экологии, и, наконец, геномика и геиомиые технологии.

Материал глав 3 и 4 может показаться избыточно упрощенным и схематичным; такое его изложение обусловлено тем, что Иредигловив курс пщстики читается слудсц п|м после курса биохимии, и колором молекулярная орщ~~изация нуклеиновых кислот рассмьпривастся Гюлсс оГ>сгоятельно. Специальная часть — «Медицинская ю~стика» охватьпюст основную т:матику, коцкретизирующую общие основы генетики примеиитсяьцо к проблемам медицины. Сюда включены такие темы, как наследственность и патология человека, хромосомцые аномалии и синдромы, моногениые болезни, болезни с нетрадиционными типами наследования, генетика широко распространенных заболеваний, профилактика и лечение наследственной патологии.

В основу предлагаемого пособия положен пятнадцатилетний опыт преподавания щоретического и практического курса генетики на кафедре генетики медико-био~нн цчсского факультета Российского государственного медицинского университета ) Р) 'М У). Соответственно, авторский коллектив включает основной состав преподалщ слей названной кафедры, представивших материалы своих лекционных и прак- ~ ~щсских занятий со студентами четырех отделений факультета — биофизики, биосцмии, медицинской кибернетики и теоретической медицины.

Одновременно явщя сь научными сотрудниками Медико-генетического научного центра РАМН, пра~ цчсски лес авторы имеют опыт исследовательской и/или клинической работы в я1лас ги мслицицской генетики. 1',слн грул авторов будет встречен благосклонно, то в этом они чувствуют себя в лщчитсльцой мере обязанными своим учителям Н.В. Тимофееву-Ресовскому, О В. Керк псу, А А. Малиновскому и Л О. Бадаляну чьей светлой памяти с глубокой щщпллрцостью посвящается эта книга. Как и ~процессе чтения курса, так и при подготовке рукописи авторы получали х1льи ос число ценных советов и замечаний от многих своих коллег.

Всем им автола ~лубоко благодарны, особенно профессорам О.В. Евграфову, Л.Ф. Курило, канилатам паук И.Е Лильп, ЛШ Телегину и В.Б. Черных, а также врачу-цитогенетиу В. Г А~ попенко. Академик РАМН В,И. Иванов Введение ПРЕДМЕТ, МЕТОДЫ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ СТАНОВЛЕНИЯ ГЕНЕТИКИ Почти три с половиной миллиона видов животных, растений и микроорганизмов |населяют нашу планету Их численность варьирует в широких пределах: от нескольких десятков особей, как у амурского тигра, до нескольких миллиардов индивидов, как, например, у Ното зартет — человека разумного. Длительность существования |~а Земле отдельных индов живых организмов исчисляется миллионами лет, простираясь на целые геологические периоды, при этом продолжительность жизни конкретной особи может составлять от нескольких часов (у отдельных видов микрооршцизмов) до нескольких тысячелетий (у отдельных видов хвойных деревьев).

Длительность существования биологических видов, состоящих из короткоживущих индивидов, обеспечивается процессами размножения, представляющими собой фундаментальное отличие живых систем от мира неживой природы. Главная особенность размножения живых существ состоит в том, что особи люГюго вида производят на свет только себе подобных кошка рождает кошку, а человек— человека.

Именно это и называют наследственностью. При этом наследственность не означает тождествен ность родительских и дочерних особей, а лишь их чрезвычайное сходство между собой и отличие от индивидов, принадлежащих к другим, даже очень близким биологическим видам. Феномену наследственности неизменно сопутствует феномен изменчивости, отражающий индивидуальные, семейные и иные различия между особями одного вила. В совокупности наследственность и изменчивость живых организмов составляют предмет изучения генетики.

Интуитивные представления о наследственности и изменчивости существовали еще в библейские и античные времена, однако обособление генетики как самостоятельнойй науки стало возможным лишь на рубеже Х)Х вЂ” ХХ столетий. В это время уже сложились достаточно точные и тонкие методы скрещивания живых организмов и, кроме того, при изучении клеток и хромосом стали использовать микроскопию. Первые умозрительные гипотезы о механизме наследственности высказывали древнегреческие философы. Согласно Демокриту (460 г.

до н.э.) все амире состоит из неделимых частиц — атомов, а «семя есть истечение ... из всего тела и его важнейших частей — костей, мяса и хсил». Пгпнократ (400 г. до н.э.) также считал, что половые продукты состоят из экстрактов, поступающих из всего организма, так что все органы тела непосредственно влияют на признаки потомства (прямое наследование признаков). В одном из произведений Гиппократа(«0 священной болезни») получила развитие точка зрения Демокрита, согласно которой «произрастающее семя происходит из всех частей тела; из здоровых — здоровое, а из больных — больное» и поэто- )Ь««! «'пив мужи флс)мнтикн рожднсгся флс>мюик, отжсл июп> жсл'и>ый, отчнхоп>ч)юш— чахоточный и от с > рщвиощс> о сенс к»кой — сгр глюо»н>й сслс ми кой». И паче, но столь жс умозрител ы ю рассуждал Аристотель (384-322 до н.э ). Критикуя гипотезу своих предшественников о происхождении семени из всех частей тела, ои исходил из представлений о наследовании не только морфологических, но и физиологических признаков, а также признаков, свойственных предкам родителей, от которых н семя ничего не отошло.