Metodo biochimico: consente di identificare i disturbi metabolici ereditari.
L'introduzione di questo metodo nella pratica è associata alla scoperta da parte del medico inglese A. Garrod all'inizio del XX secolo della natura biochimica delle malattie metaboliche ereditarie, che Garrod stesso chiamava errori congeniti del metabolismo. Studiando l'alcaptonuria, scoprì che questa malattia è ereditata come tratto recessivo ed è determinata dall'assenza di un enzima specifico.
Lo sviluppo dell'idea del meccanismo d'azione dei geni attraverso il controllo dei singoli stadi del metabolismo di vari composti nella cellula dovrebbe essere considerato il lavoro di D. Beadle ed E. Tatum, che hanno espresso il principio "un gene-uno ipotesi “enzimatica”. Successivamente è stata modificata nell’ipotesi “un gene-una catena polipeptidica”.
Le malattie ereditarie causate da mutazioni genetiche che modificano la struttura o la velocità della sintesi proteica sono solitamente accompagnate da disturbi del metabolismo dei carboidrati, delle proteine, dei lipidi e di altri tipi. I difetti metabolici ereditari possono essere diagnosticati determinando la struttura della proteina alterata o la sua quantità, identificando gli enzimi difettosi o rilevando gli intermedi metabolici nei fluidi corporei extracellulari (sangue, urina, sudore, ecc.). Ad esempio, l'analisi delle sequenze di aminoacidi delle catene proteiche dell'emoglobina mutatamente alterate ha permesso di identificare diversi difetti ereditari che sono alla base di una serie di malattie: l'emoglobinosi. Pertanto, nell’anemia falciforme negli esseri umani, l’emoglobina anormale dovuta alla mutazione differisce da quella normale sostituendo un solo amminoacido (acido glutammico con valina).
Attualmente sono state descritte più di 600 malattie metaboliche. Ad esempio, la fenilchetonuria è una malattia del metabolismo degli aminoacidi.
Ciò blocca la conversione dell'aminoacido essenziale fenilalanina in tirosina e la fenilalanina viene convertita in acido fenilpiruvico, che viene escreto nelle urine. La malattia porta al rapido sviluppo della demenza nei bambini. La diagnosi precoce e la dieta possono fermare lo sviluppo della malattia.
Nella pratica sanitaria, oltre all'identificazione dei portatori omozigoti di geni mutanti, esistono metodi per identificare i portatori eterozigoti di alcuni geni recessivi, il che è particolarmente importante nella consulenza genetica medica. Pertanto, negli eterozigoti fenotipicamente normali per la fenilchetonuria (una malattia autosomica recessiva; negli omozigoti per il gene mutante, il metabolismo dell'aminoacido fenilalanina viene interrotto, il che porta a ritardo mentale) dopo l'assunzione di fenilalanina, si verifica un aumento del livello di fenilalanina nel sangue rilevato. Nell'emofilia, il portatore eterozigote di un gene mutante può essere stabilito determinando l'attività dell'enzima alterato a seguito della mutazione.
A differenza del metodo citogenetico, che consente di studiare normalmente la struttura dei cromosomi e del cariotipo e di diagnosticare malattie ereditarie associate a cambiamenti nel loro numero e all'interruzione dell'organizzazione, malattie ereditarie causate da mutazioni genetiche, nonché polimorfismo in cellule primarie normali i prodotti genetici, vengono studiati utilizzando metodi biochimici.
Questi metodi furono utilizzati per la prima volta per diagnosticare le malattie genetiche all’inizio del XX secolo. Negli ultimi 30 anni sono stati ampiamente utilizzati nella ricerca di nuove forme di alleli mutanti. Con il loro aiuto sono state descritte più di 1000 malattie metaboliche congenite. Per molti di loro è stato identificato un difetto nel prodotto genetico primario. Le più comuni tra queste malattie sono le malattie associate a difetti negli enzimi, nelle proteine strutturali, di trasporto o di altro tipo.
I difetti nelle proteine strutturali e circolanti vengono identificati studiando la loro struttura. Quindi, negli anni '60. 20 ° secolo È stata completata l'analisi della catena 3-globina dell'emoglobina, composta da 146 residui di aminoacidi. È stata stabilita un'ampia varietà di emoglobine nell'uomo, associata a cambiamenti nella struttura delle sue catene peptidiche, che spesso è la causa dello sviluppo delle malattie (vedi § 4.1).
I difetti enzimatici vengono determinati determinando il contenuto dei prodotti metabolici nel sangue e nelle urine che sono il risultato del funzionamento di questa proteina. La carenza del prodotto finale, accompagnata dall'accumulo di prodotti intermedi e sottoprodotti del metabolismo disturbato, indica un difetto dell'enzima o la sua carenza nell'organismo (vedere § 4.1).
La diagnosi biochimica dei disordini metabolici ereditari viene effettuata in due fasi. Nella prima fase vengono selezionati i casi presunti di malattia, nella seconda la diagnosi della malattia viene chiarita utilizzando metodi più accurati e complessi. L'uso di studi biochimici per diagnosticare malattie nel periodo prenatale o immediatamente dopo la nascita consente di identificare tempestivamente la patologia e avviare misure mediche specifiche, come, ad esempio, nel caso della fenilchetonuria.
Per determinare il contenuto di intermedi, sottoprodotti e prodotti metabolici finali nel sangue, nelle urine o nel liquido amniotico, oltre alle reazioni qualitative con reagenti specifici per determinate sostanze, vengono utilizzati metodi cromatografici per lo studio degli amminoacidi e altri composti.
23.Metodo biochimico, sua essenza, possibilità di applicazione nella consulenza genetica medica.
Metodi biochimici.
Questi metodi vengono utilizzati per diagnosticare le malattie metaboliche causate da cambiamenti nell'attività di alcuni enzimi. Utilizzando metodi biochimici sono state scoperte circa 500 malattie molecolari derivanti dalla manifestazione di geni mutanti. In vari tipi di malattie è possibile determinare sia l'enzima proteico anomalo stesso, sia prodotti metabolici intermedi. Questi metodi sono altamente laboriosi, richiedono attrezzature speciali e pertanto non possono essere ampiamente utilizzati per studi di popolazione di massa allo scopo di identificare precocemente pazienti con patologie metaboliche ereditarie.
Negli ultimi due decenni, programmi speciali sono stati sviluppati e applicati per la ricerca di massa in diversi paesi.
Primo stadio Tale programma consiste nell'identificare, tra un gran numero di soggetti, presumibilmente i pazienti che presentano qualche tipo di deviazione ereditaria dalla norma. Tale programma è chiamato programma di vagliatura o screening. Per questa fase vengono solitamente utilizzate un numero limitato di tecniche semplici e accessibili (metodi espressi). I metodi Express si basano su semplici reazioni qualitative per identificare i prodotti metabolici nelle urine e nel sangue.
Nella seconda fase viene effettuato un chiarimento (conferma della diagnosi o rifiuto in caso di reazione falsa positiva al primo stadio). Per questo vengono utilizzati metodi cromatografici precisi per determinare enzimi, amminoacidi, ecc.
Vengono utilizzati anche test microbiologici, su cui si basano che alcuni ceppi di batteri possono crescere solo in terreni contenenti determinati aminoacidi e carboidrati. È stato possibile ottenere ceppi per sostanze che sono substrati o metaboliti intermedi in pazienti con disturbi metabolici. Se nel sangue o nelle urine è presente una sostanza necessaria per la crescita, nella capsula di Petri attorno alla carta da filtro imbevuta di uno di questi liquidi si osserva una proliferazione attiva di microbi, cosa che non avviene nel caso dell'analisi in una persona sana . Sono in fase di sviluppo varie varianti di metodi microbiologici.
I metodi biochimici, immunologici e altri metodi paraclinici non sono specifici della consulenza genetica, ma sono ampiamente utilizzati quanto nella diagnosi di malattie non ereditarie. Nelle malattie ereditarie, spesso è necessario applicare gli stessi test non solo al paziente, ma anche ad altri membri della famiglia (compilazione di un “albero genealogico” biochimico o immunologico).
24. Gemellarità nell'uomo, criteri per determinare l'identità dei gemelli. Metodo dei gemelli nell'analisi genetica.
I gemelli sono figli della stessa madre, che si divertono durante la stessa gravidanza e nascono quasi contemporaneamente a seguito della stessa nascita. I gemelli possono essere dello stesso sesso o del sesso opposto.
Esistono due tipi principali di gemelli:
monozigote (omozigote);
dizigote (eterozigote).
Gemelli monozigoti (identici, omozigoti o identici). sono formati da uno zigote (un uovo fecondato da uno spermatozoo), che viene diviso in due (o più) parti nella fase di scissione. Hanno gli stessi genotipi. I gemelli identici monozigoti sono sempre dello stesso sesso e hanno un aspetto molto simile.
Gemelli dizigoti si sviluppano quando due ovuli vengono fecondati da due spermatozoi. Naturalmente, i gemelli dizigoti hanno genotipi diversi. Non sono più simili tra loro dei fratelli e delle sorelle, poiché hanno circa il 50% di geni identici.
L'incidenza complessiva dei parti gemellari è pari a circa l'1%, di cui circa 1/3 sono gemelli monozigoti.
Per confermare la monozigosi dei gemelli, vengono utilizzati numerosi approcci:
confronto basato su molte caratteristiche, principalmente morfologiche: pigmentazione degli occhi, dei capelli e della pelle, caratteristiche dei capelli sulla testa e sul corpo, nonché la forma dei capelli, la forma delle orecchie, del naso, delle labbra e delle unghie, delle dita pattern (approccio polisintomatico);
confronto per antigeni eritrocitari - gruppi sanguigni ABO, Rhesus, MN, ecc., per proteine e siero del sangue: tutti i marcatori elencati appartengono alla categoria dei tratti mendeliani monogenici e i geni che li controllano si distinguono per una ristretta velocità di reazione ( approccio immunologico);
confronto dei dati dell'ECG e dell'elettrocardiografia dell'EG e degli encefalogrammi dei gemelli (metodo clinico-funzionale);
test di trapianto, che consiste nell'innesto incrociato di pelle nei gemelli (una variante dell'approccio immunologico; l'innesto incrociato riuscito è il criterio più affidabile di monozigosi).
Viene utilizzato il metodo gemellare chiarimento della condizionalità ereditaria dei tratti e ben dimostra la relazione tra il genotipo e l'ambiente esterno. Utilizzando questo metodo è stato possibile valutare l'importanza della predisposizione genetica a molte malattie, penetranza, espressività e condizioni per la manifestazione di alcuni tipi di patologie. I dati sui gemelli risultano utili per quantificare il grado di determinazione genetica dei tratti individuali, e quindi il metodo dei gemelli può essere considerato uno dei metodi importanti della genetica quantitativa.
Pertanto, il metodo dei gemelli consente di quantificare il contributo dell'ereditarietà (genotipo) e il contributo dell'ambiente allo sviluppo del tratto (malattia) studiato.
Il metodo gemellare prevede i seguenti passaggi:
Fase 1. Selezione di coppie di gemelli monozigoti e dizigoti.
Vengono selezionate 100 coppie di gemelli, in cui almeno uno dei due gemelli possiede il tratto studiato
Fase 2. Calcolo del grado di somiglianza all'interno di ciascun gruppo di gemelli.
Determinato separatamente per ciascun gruppo
La concordanza (C) è la presenza di una caratteristica contemporaneamente in entrambi i gemelli.
La discordanza (D) è la presenza di un tratto in un solo gemello di una coppia.
Coefficiente di ereditarietà H
Mz - monozigote
Dz-dizigotico
Formula Holzinger
H - coefficiente di ereditarietà
E - la quota dell'ambiente nella formazione del tratto studiato
Fase 3 Calcolo della quota del genotipo e della quota dell'ambiente nello sviluppo del tratto studiato
Se l'influenza dell'ereditarietà NON predomina
Se il fattore ambientale NON è il fattore determinante.
La chimica biologica è emersa come scienza indipendente quasi 100 anni fa, ma molti processi biochimici sono noti all'uomo fin dai tempi antichi e sono stati utilizzati in vari settori della produzione, prima su scala artigianale e poi su scala industriale. Ad esempio, la cottura del pane, la produzione del formaggio, la vinificazione e la concia del cuoio si basano su reazioni biochimiche.
Gli uomini producono formaggio e prodotti a base di latte fermentato già da prima della nostra era, questo è menzionato anche nelle poesie di Pamer. Nel processo di preparazione dei prodotti a base di latte fermentato, i batteri lattici svolgono un ruolo importante.
L'uso delle piante medicinali per curare le malattie ha portato alla ricerca di un principio attivo e ci ha fatto riflettere su cosa succede ad esso nel corpo umano. Anche il consumo di frutta, verdura e la produzione di coloranti vegetali hanno attirato l'interesse per la composizione chimica delle piante. Molte sostanze medicinali di varia origine sono descritte nell’opera del grande guaritore arabo Avicenna, “Il canone della scienza medica”.
Il famoso artista italiano Leonardo da Vinci ha condotto vari esperimenti e ha concluso che gli organismi viventi possono esistere solo in un'atmosfera in cui possono apparire le fiamme. Adesso tutti sanno che quasi tutti sono vivi
Tutti gli organismi necessitano di ossigeno, che è contenuto nell'aria atmosferica e garantisce il processo di combustione. Alla fine del XVIII secolo. fu scoperto il significato della respirazione e spiegato il ruolo dell'ossigeno per un organismo vivente.
Lo studio della composizione chimica degli organismi viventi permise al medico e chimico inglese W. Prout nel 1827 di dividere le molecole in proteine, grassi e carboidrati.
La composizione chimica del corpo umano ha suscitato grande interesse nel mondo scientifico. Il chimico tedesco F. Wöhler nel 1828 fu il primo a ottenere una sostanza organica come l'urea, prima dall'ammoniaca e dall'acido cianico, e poi dall'ammoniaca e dall'anidride carbonica. Nel 1882, lo scienziato I.Ya. Gorbachevskij (Ucraina) ottenne l'acido urico dalla glicina e in ulteriori lavori rivelò il processo di formazione dell'acido urico negli organismi viventi: l'urea e l'acido urico si formano come risultato della trasformazione delle proteine nel corpo e il loro livello nell'organismo il sangue è un indicatore importante dello stato del metabolismo proteico. I. Ya. Gorbachevskij è noto anche per altre ricerche nel campo della biochimica (produzione di acido metilurico, creatina, scoperta della xantina ossidasi). Fu lui a dimostrare che le proteine sono costituite da aminoacidi e a sviluppare un metodo per determinare l'azoto nelle urine e in altri materiali biologici.
Nel 1854, il chimico francese P. Berthelot ottenne i grassi durante esperimenti di laboratorio e nel 1861 il chimico russo A. M. Butlerov espresse una teoria sulla struttura dei composti organici. Il microbiologo francese L. Pasteur ha studiato i microrganismi e la fermentazione da essi provocata. La fermentazione è la scomposizione dei carboidrati sotto l'influenza degli enzimi, che avviene con o senza la partecipazione di ossigeno e porta alla formazione di energia che i microrganismi utilizzano per le loro funzioni vitali.
Nel corpo umano, la fermentazione viene effettuata nell'intestino dai microrganismi che lo abitano, sotto l'influenza degli enzimi che secernono. Anche il chimico tedesco E. Buchner ha studiato la fermentazione, il che ha dimostrato che il processo di scomposizione dello zucchero ha una natura più chimica che biologica, poiché avviene con la partecipazione non solo di lieviti (funghi vivi), ma anche di un loro estratto.
Un grande contributo allo studio delle proteine è stato dato dal chimico tedesco E. Fischer, che ha determinato la struttura e le proprietà della maggior parte degli amminoacidi. Stabilì anche il legame chimico tra gli amminoacidi nelle proteine, che fu la base della teoria peptidica della struttura delle proteine. Nel 1926, il biochimico americano D. Sumner ottenne l'ureasi (un enzima) e dimostrò che si tratta di una proteina. Ulteriori studi sugli enzimi hanno portato alla scoperta della struttura delle vitamine e hanno determinato la loro trasformazione nel corpo. Sono stati studiati la glicolisi (decomposizione dei carboidrati senza ossigeno) e il ciclo degli acidi tricarbossilici (reazioni cicliche durante le quali si formano sostanze con un grande apporto di energia). La scoperta degli acidi nucleici nelle proteine e il modello della struttura del DNA hanno rappresentato una svolta per la biologia e la medicina (biochimica, genetica). Per questo, nel 1953, il medico e biologo inglese F. Crick e il biologo americano D. Watson ricevettero il Premio Nobel.
Tutte queste scoperte e risultati, nonché ulteriori ricerche biochimiche, hanno permesso di descrivere il metabolismo nel corpo umano. In varie condizioni patologiche, si verificano cambiamenti nella composizione chimica di cellule, tessuti, fluidi biologici e secrezioni. Molto spesso, sangue, urina, feci, saliva, liquido cerebrospinale, bile e succo gastrico sono sottoposti ad analisi biochimiche. Meno comunemente, viene esaminata la composizione chimica del midollo osseo rosso, del liquido amniotico, del sudore, del vomito, dei capelli, delle unghie e dello sperma.
La composizione chimica del materiale biologico può cambiare sia quantitativamente (aumento o diminuzione del contenuto di eventuali sostanze, violazione del rapporto tra loro) sia qualitativamente (identificazione di sostanze assenti o non normalmente determinate). A questo proposito, l'analisi biochimica in alcuni casi viene effettuata in modo mirato, determinando il livello di una sostanza nel materiale in esame o rivelandone solo la presenza.
Molte malattie ereditarie sono associate a disturbi metabolici. Spesso ciò è causato da una carenza geneticamente determinata di qualche enzima, nel qual caso gli studi biochimici aiutano a fare una diagnosi accurata. A volte a questo scopo vengono analizzati anche pezzi di tessuto di organi interni.
Gli studi biochimici consentono di identificare alcuni disturbi metabolici già durante il periodo di sviluppo intrauterino o immediatamente dopo la nascita di un bambino, mentre è possibile il trattamento precoce delle malattie ereditarie, che consente di normalizzare la condizione del feto o del bambino, a fornire al meglio le condizioni per il suo sviluppo in base all'età.
Utilizzando i comuni test biochimici è possibile rilevare la presenza di disturbi metabolici e vengono effettuati studi più dettagliati per effettuare una diagnosi accurata. Molti test biochimici che consentono di identificare i disturbi metabolici ereditari che minacciano la vita o lo sviluppo dei bambini vengono attualmente eseguiti in massa sotto forma di test di screening. Ad esempio, tutti i neonati nell'ospedale di maternità vengono sottoposti a screening per la fenilchetonuria. Inoltre, con l'aiuto di test biochimici, vengono identificati tali problemi.
malattie quali enzimopatie, glicogenosi, fibrosi cistica, sindrome adrenogenitale. In tali casi, il materiale più accessibile del paziente (sangue e urina) viene sottoposto a ricerca.
Dopo l'esame di screening, vengono eseguiti test biochimici chiarificatori, viene determinata la quantità di una sostanza indicante la malattia in un'unità del materiale da testare e in futuro viene monitorato il suo livello nel corpo.
I moderni laboratori biochimici sono dotati di computer e analizzatori che consentono di condurre contemporaneamente un gran numero di studi con elevata precisione dei risultati e della loro interpretazione. Le analisi biochimiche vengono eseguite utilizzando metodi quali cromatografia, elettroforesi e centrifugazione.
Cromatografia
La cromatografia è un metodo per stabilire la composizione chimica di una miscela, basato su una certa distribuzione di sostanze in diversi stati di aggregazione (gas, liquido, particelle solide) tra due fasi (mobile o stazionaria). La fase mobile comprende gas e liquidi, mentre la fase stazionaria comprende solidi. In determinate condizioni, le sostanze presenti nella miscela iniziano a essere sfasate: i gas si muovono verso l'alto, le particelle solide si depositano, uno strato di liquido si accumula tra di loro, alcuni liquidi possono anche delaminarsi. Le sostanze della fase mobile si muovono a velocità diverse, il che consente anche di giudicare la composizione della miscela. Distribuiti nell'analizzatore per fasi, i componenti della miscela formano una colonna di colore, mentre ogni sostanza ha le proprie caratteristiche cromatiche.L'ideatore del metodo è il biologo russo M. S. Tsvet, il quale, facendo passare miscele di sostanze coloranti di origine vegetale attraverso un assorbente incolore, scoprì che esso viene colorato in strati con caratteristiche cromatiche diverse. Questa colonna di colore era chiamata cromogramma.
Attualmente esistono molti tipi di cromatografia. Ad esempio, la cromatografia ad adsorbimento si basa sull'uso di adsorbenti (solidi assorbenti). Sostanze diverse vengono assorbite dagli adsorbenti in modi diversi, è l'identificazione di queste caratteristiche che consente di valutare la composizione qualitativa della miscela in esame. La cromatografia di partizione si basa sulla diversa solubilità delle sostanze nelle diverse fasi.
La cromatografia a scambio ionico si basa sulla penetrazione degli ioni della fase mobile (liquido in studio) nella sostanza della fase stazionaria, che avviene a causa dell'interazione elettrostatica tra gli ioni di queste sostanze. La capacità dei solidi di precipitare consente la cromatografia di precipitazione.
Esiste anche la cromatografia ad esclusione dimensionale, in cui la distribuzione delle sostanze è fornita a causa della diversa permeabilità delle molecole della fase liquida nel gel (fase stazionaria).
elettroforesi
I test biochimici basati sul principio dell'elettroforesi sono ampiamente utilizzati nella pratica medica, poiché sono sia informativi che economici. Il metodo dell'elettroforesi, sviluppato nel 1937 dal biochimico svedese A. Tiselius, consente di separare le macromolecole in frazioni e si basa sulla proprietà delle macromolecole che, una volta sciolte in acqua, acquisiscono una carica elettrica. Quando viene applicato un campo elettrico alla soluzione, le molecole vengono attratte dall'elettrodo con carica opposta.La velocità con cui si muovono le molecole dipende dalla loro dimensione e dalla carica elettrica. Pertanto, le molecole proteiche sono anfotere, cioè hanno una carica positiva a un'estremità e una carica negativa all'altra, quindi la loro velocità e direzione di movimento dipendono dall'ambiente (acido o alcalino). La carica delle molecole proteiche in ambienti con la stessa acidità è influenzata dagli aminoacidi che le compongono. Quando una molecola proteica si rompe, si formano catene di amminoacidi con diverse cariche elettriche che, sotto l'influenza di un campo elettrico, vengono attratte da un elettrodo di carica opposta e quindi separate.
Un gel è una miscela di più sostanze che ha le proprietà dei solidi (mantiene la sua forma), ma è molto plastico (si deforma). Una sostanza è sempre costituita da grandi molecole che formano una rete (struttura) riempita con piccole molecole della seconda sostanza.
Per semplificare la separazione delle sostanze, l'elettroforesi viene effettuata su carta da filtro, cellulosa, gel e agarosio; in questo caso i gel agiscono come un filtro ionico: gli ioni piccoli penetrano nei pori del gel, ma quelli grandi no, il che fornisce ulteriori informazioni per la ricerca.
L'elettroforesi viene spesso utilizzata per separare le proteine in frazioni (tutte le proteine del sangue sono divise in albumine e diversi tipi di globuline). In molte malattie, non cambia solo la quantità totale di proteine nel sangue, ma anche il rapporto tra le sue varie frazioni. I risultati di tali studi sono importanti per la diagnosi di malattie del fegato, malattie renali, tumori maligni, disturbi immunitari, malattie infettive e malattie ereditarie.
Centrifugazione
Utilizzando una centrifuga è possibile separare miscele liquide con componenti di diversa densità specifica, poiché con una rotazione molto rapida le miscele vengono separate e particelle di diversi componenti nel campo centrifugo si depositano a velocità diverse, che dipendono dalla lorodimensione e densità.
Ad esempio, quando il sangue viene centrifugato in una provetta, si formano diversi strati: lo strato giallo superiore è il plasma, lo strato scuro inferiore sono le cellule del sangue (eritrociti, leucociti e piastrine). In questo caso, si può vedere un sottile strato grigiastro di piastrine al confine del fluido.
Sostanze di valore diagnostico possono essere trovate nelle cellule del sangue o nel plasma; alcuni elementi e sostanze chimiche sono determinati in entrambi, quindi la divisione del sangue in frazioni consente una diagnosi accurata.
Qualsiasi mezzo liquido eterogeneo può essere sottoposto a centrifugazione ed è suddiviso in preparativo e analitico.
Centrifugazione preparativa
Condotto con l'obiettivo di ottenere determinati componenti da materiale biologico per ulteriori analisi biochimiche. Tali componenti possono essere cellule, i loro organelli (mitocondri, ribosomi, nuclei, ecc.) e macromolecole (proteine, DNA, ecc.). Questo tipo di preparazione del materiale per ulteriori ricerche viene utilizzato più spesso di quello successivo.
Centrifugazione analitica
Effettuare per identificare le caratteristiche di un materiale omogeneo, ad esempio le macromolecole. Il materiale viene centrifugato, con conseguente precipitazione delle particelle sotto il controllo di sistemi ottici. In questo caso è possibile determinarne l'omogeneità, il peso molecolare e la struttura, poiché la forma e la massa delle particelle influenzano la velocità di deposizione. Effettuando calcoli utilizzando formule standard, è possibile calcolare questi parametri e compilare le caratteristiche del materiale in studio.
Il metodo principale della genetica è ibridologico(incrociando alcuni organismi e analizzando la loro progenie, questo metodo fu usato da G. Mendel).
Il metodo ibridologico non è adatto all'uomo per ragioni morali ed etiche, nonché per il numero limitato di bambini e la pubertà tardiva. Pertanto, per studiare la genetica umana vengono utilizzati metodi indiretti.
1) Genealogico- studio delle genealogie. Consente di determinare modelli di ereditarietà dei tratti, ad esempio:
- se un tratto appare in ogni generazione, allora è dominante (destrimano)
- se dopo una generazione - recessivo (colore degli occhi azzurri)
- se si verifica più spesso in un sesso, si tratta di un tratto legato al sesso (emofilia, daltonismo)
2) Gemello- il confronto tra gemelli identici permette di studiare la variabilità delle modifiche (determinare l'impatto del genotipo e dell'ambiente sullo sviluppo del bambino).
I gemelli identici si verificano quando un embrione allo stadio di 30-60 cellule si divide in 2 parti e ciascuna parte diventa un bambino. Questi gemelli sono sempre dello stesso sesso e sono molto simili tra loro (perché hanno esattamente lo stesso genotipo). Le differenze che si verificano in questi gemelli nel corso della vita sono associate all'esposizione alle condizioni ambientali.
I gemelli fraterni (non studiati con il metodo gemellare) vengono prodotti quando due ovuli vengono fecondati contemporaneamente nel tratto riproduttivo della madre. Tali gemelli possono essere dello stesso sesso o di sesso diverso, simili tra loro come normali fratelli e sorelle.
3) Citogenetica- studio al microscopio del set cromosomico - il numero di cromosomi, caratteristiche della loro struttura. Consente il rilevamento di malattie cromosomiche. Ad esempio, nella sindrome di Down c’è un cromosoma 21 in più.
4) Biochimico- studio della composizione chimica del corpo. Permette di scoprire se i pazienti sono eterozigoti per un gene patologico. Ad esempio, gli eterozigoti per il gene della fenilchetonuria non si ammalano, ma nel loro sangue si può trovare un aumento del contenuto di fenilalanina.
5) Genetica delle popolazioni- studio della proporzione di vari geni nella popolazione. Basato sulla legge di Hardy-Weinberg. Permette di calcolare la frequenza dei fenotipi normali e patologici.
Scegline uno, l'opzione più corretta. Quale metodo viene utilizzato per identificare l’influenza del genotipo e dell’ambiente sullo sviluppo di un bambino?
1) genealogico
2) gemello
3) citogenetico
4) ibridologico
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Viene utilizzato il metodo della ricerca gemellare
1) citologi
2) zoologi
3) genetica
4) allevatori
5) biochimici
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. I genetisti, utilizzando il metodo della ricerca genealogica, realizzano
1) mappa genetica dei cromosomi
2) schema di attraversamento
3) albero genealogico
4) lo schema dei genitori ancestrali e i loro legami familiari in un numero di generazioni
5) curva di variazione
Risposta
1. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Per stabilire viene utilizzato il metodo della ricerca genealogica
1) la natura dominante dell'ereditarietà del tratto
2) sequenza di fasi dello sviluppo individuale
3) cause di mutazioni cromosomiche
4) tipo di attività nervosa superiore
5) collegamento del tratto con il sesso
Risposta
2. Seleziona due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate nella tabella. Il metodo genealogico ci permette di determinare
1) il grado di influenza dell'ambiente sulla formazione del fenotipo
2) l'influenza dell'educazione sull'ontogenesi umana
3) tipo di ereditarietà del tratto
4) intensità del processo di mutazione
5) stadi dell'evoluzione del mondo organico
Risposta
3. Seleziona due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate nella tabella. Per determinare viene utilizzato il metodo genealogico
3) modelli di ereditarietà dei tratti
4) numero di mutazioni
5) natura ereditaria del tratto
Risposta
4. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Viene utilizzato il metodo genealogico
1) studiare l'influenza dell'educazione sull'ontogenesi umana
2) ottenere mutazioni geniche e genomiche
3) studiare le fasi dell'evoluzione del mondo organico
4) identificazione di malattie ereditarie in famiglia
5) studi sull'ereditarietà e la variabilità umana
Risposta
5. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Per determinare viene utilizzato il metodo genealogico
1) il grado di influenza dei fattori ambientali sulla formazione del tratto
2) la natura dell'ereditarietà del tratto
3) la probabilità di trasmettere un tratto attraverso le generazioni
4) struttura cromosomica e cariotipo
5) frequenza di comparsa del gene patologico nella popolazione
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Il metodo principale per studiare i modelli di ereditarietà dei tratti
1) genealogico
2) citogenetico
3) ibridologico
4) gemello
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Per determinare la natura dell'influenza del genotipo sulla formazione del fenotipo nell'uomo, viene analizzata la natura della manifestazione dei tratti
1) nella stessa famiglia
2) in grandi popolazioni
3) in gemelli identici
4) nei gemelli fraterni
Risposta
Stabilire una corrispondenza tra la caratteristica e il metodo: 1) citogenetico, 2) genealogico. Scrivi i numeri 1 e 2 nell'ordine corretto.
A) viene esaminato il pedigree della famiglia
B) viene rivelato il collegamento del tratto con il genere
C) il numero di cromosomi viene studiato nella fase metafase della mitosi
D) si stabilisce un tratto dominante
D) viene determinata la presenza di mutazioni genomiche
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Un metodo che consente di studiare l'influenza delle condizioni ambientali sullo sviluppo dei tratti
1) ibridologico
2) citogenetico
3) genealogico
4) gemello
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Quale metodo genetico viene utilizzato per determinare il ruolo dei fattori ambientali nella formazione del fenotipo di una persona?
1) genealogico
2) biochimico
3) paleontologico
4) gemello
Risposta
Scegline uno, l'opzione più corretta. Quale metodo viene utilizzato in genetica quando si studiano le mutazioni genomiche?
1) gemello
2) genealogico
3) biochimico
4) citogenetico
Risposta
1. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Per la determinazione viene utilizzato il metodo citogenetico
1) il grado di influenza dell'ambiente sulla formazione del fenotipo
2) ereditarietà dei caratteri legati al sesso
3) cariotipo dell'organismo
4) anomalie cromosomiche
5) la possibilità di manifestazione di tratti nei discendenti
Risposta
2. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Il metodo citogenetico rende possibile lo studio sugli esseri umani
1) malattie ereditarie associate a mutazioni genomiche
2) sviluppo dei sintomi nei gemelli
3) le caratteristiche metaboliche del suo organismo
4) il suo corredo cromosomico
5) il pedigree della sua famiglia
Risposta
3. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Metodo citogenetico per lo studio della genetica umana
1) basato sulla compilazione di pedigree umani
2) utilizzato per studiare l'ereditarietà caratteristica di un tratto
3) consiste in un esame microscopico della struttura dei cromosomi e del loro numero
4) utilizzato per identificare mutazioni cromosomiche e genomiche
5) aiuta a stabilire il grado di influenza dell'ambiente sullo sviluppo dei tratti
Risposta
Tutti i seguenti metodi di ricerca tranne due vengono utilizzati per studiare l'ereditarietà e la variabilità umana. Identificare questi due metodi che sono "anomali" dall'elenco generale e annotare i numeri sotto i quali sono indicati.
1) genealogicamente
2) ibridologico
3) citogenetico
4) sperimentale
5) biochimico
Risposta
Seleziona tre frasi dal testo che caratterizzano correttamente i metodi di studio della genetica umana e dell'ereditarietà. Annotare i numeri sotto i quali sono indicati. (1) Il metodo genealogico utilizzato nella genetica umana si basa sullo studio dell'albero genealogico. (2) Grazie al metodo genealogico è stata stabilita la natura dell'eredità di caratteristiche specifiche. (3) Il metodo dei gemelli ci consente di prevedere la nascita di gemelli identici. (4) Quando si utilizza il metodo citogenetico, viene determinata l'ereditarietà dei gruppi sanguigni negli esseri umani. (5) Il modello ereditario dell'emofilia (scarsa coagulazione del sangue) è stato stabilito attraverso l'analisi genealogica come gene recessivo legato all'X. (6) Il metodo ibridologico consente di studiare la diffusione delle malattie nelle zone naturali della Terra.
Risposta
Di seguito è riportato un elenco di metodi genetici. Tutti, tranne due, si riferiscono a metodi di genetica umana. Trova due termini che “cadono” dalla serie generale e scrivi i numeri sotto i quali sono indicati.
1) gemello
2) genealogico
3) citogenetico
4) ibridologico
5) selezione individuale
Risposta
1. Scegli due opzioni di risposta corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Il metodo di ricerca biochimica viene utilizzato per:
1) studio del cariotipo dell'organismo
2) stabilire la natura dell'ereditarietà di un tratto
3) diagnosi di diabete mellito
4) determinazione dei difetti enzimatici
5) determinazione della massa e della densità degli organelli cellulari
Risposta
2. Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Viene utilizzato il metodo di ricerca biochimica
1) determinare il grado di influenza dell'ambiente sullo sviluppo dei tratti
2) studiare il metabolismo
3) studio del cariotipo dell'organismo
4) studi di mutazioni cromosomiche e genomiche
5) chiarimento delle diagnosi di diabete mellito o fenilchetonuria
Risposta
1. Scegli tre opzioni. L'essenza del metodo ibridologico è
1) incrociando individui che differiscono per diverse caratteristiche
2) studiare la natura dell'ereditarietà dei tratti alternativi
3) utilizzo di mappe genetiche
4) l'uso della selezione di massa
5) contabilità quantitativa delle caratteristiche fenotipiche dei discendenti
6) selezione dei genitori secondo la norma di reazione dei segni
Risposta
2. Scegli due risposte corrette. Le caratteristiche del metodo ibridologico includono
1) selezione di coppie genitoriali con caratteristiche alternative
2) la presenza di riarrangiamenti cromosomici
3) contabilità quantitativa dell'eredità di ciascun tratto
4) identificazione di geni mutanti
5) determinazione del numero di cromosomi nelle cellule somatiche
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Quali metodi di ricerca scientifica vengono utilizzati per diagnosticare il diabete mellito e identificare la natura della sua eredità?
1) biochimico
2) citogenetico
3) gemello
4) genealogico
5) storico
Risposta
Scegli due risposte corrette su cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate nella tabella. Metodi utilizzati nella genetica umana
1) citogenetico
2) genealogico
3) selezione individuale
4) ibridologico
5) poliploidizzazione
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Per studiare le malattie umane ereditarie, le cellule del liquido amniotico vengono esaminate utilizzando metodi
1) citogenetico
2) biochimico
3) ibridologico
4) fisiologico
5) anatomico comparativo
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Viene utilizzato il metodo statistico della popolazione per lo studio della genetica umana
1) calcolo della frequenza di comparsa di geni normali e patologici
2) studio delle reazioni biochimiche e del metabolismo
3) prevedere la probabilità di anomalie genetiche
4) determinare il grado di influenza dell'ambiente sullo sviluppo dei tratti
5) studiare la struttura dei geni, il loro numero e la posizione nella molecola del DNA
Risposta
Stabilire una corrispondenza tra esempi e metodi per rilevare le mutazioni: 1) biochimica, 2) citogenetica. Annota i numeri 1 e 2 nell'ordine corrispondente alle lettere.
A) perdita del cromosoma X
B) formazione di triplette prive di significato
B) la comparsa di un cromosoma aggiuntivo
D) cambiamento nella struttura del DNA all'interno di un gene
D) cambiamento nella morfologia dei cromosomi
E) cambiamento nel numero di cromosomi nel cariotipo
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Viene utilizzato il metodo gemellare per studiare la genetica umana
1) studiare la natura dell'ereditarietà di un tratto
2) determinare il grado di influenza dell'ambiente sullo sviluppo dei tratti
3) prevedere la probabilità di avere gemelli
4) valutazione della predisposizione genetica a varie malattie
5) calcolare la frequenza di comparsa dei geni normali e patologici
Risposta
Scegli due risposte corrette tra cinque e scrivi i numeri sotto i quali sono indicate. Utilizzato in genetica
1) somiglianza convergente degli individui
2) analisi ibrida
3) incrocio di individui
4) mutagenesi artificiale
5) centrifugazione
Risposta
Analizza la tabella "Metodi per studiare l'ereditarietà umana". Per ogni cella indicata da una lettera selezionare il termine corrispondente dall'elenco fornito.
1) stabilire la natura dell'eredità di vari tratti
2) esame microscopico del numero e della struttura dei cromosomi
3) metodo biochimico
4) metodo citogenetico
5) metodo gemellare
6) studio dei legami familiari tra le persone
7) studio della composizione chimica del sangue
8) identificazione dei disordini metabolici
Risposta
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