Методические указания до практического занятия

                                                        для студентов 1-го курса медицинского факультета

 

ЗАНЯТИЕ № 5

 

Тема: СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ. ГЕНЕТИКА ПОЛА. ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕЕ ФОРМЫ И ПРОЯВЛЕНИЯ.

 

Количество часов: 6

Цель: Выучить основные положения хромосомной теории наследственности. Уметь объяснить цитогенетическую суть кроссинговера и решать задачи для использования которых необходимы усвоенные знания по генетике; понимания данных закономерностей наследования разрешает прогнозировать здоровье человека. Уметь прогнозировать вероятность генотипа и фенотипа детей родителей, которые владеют геном признака, сцепленной с полом, для следующего медико-генетического консультирования. Выучить формы изменчивости и их роль в патологии человека с целью следующего применения генетических знаний для диагностики, лечения и профилактики болезней, медико-генетического консультирования.

Профессиональная ориентация студентов. У человека 24 группы сцепления (22 пары аутосом, Х, Y). Знания явлений сцепленного наследования помогает прогнозировать вероятность генотипа и фенотипа людей, которые владеют геном сцепленного признака или генами сцепленных признаков. Сцеплено с Х-хромосомой наследуются гены , которые предопределяют цвет эмали зубов, гипоплазия эмали зубов, свертывание крови, цветовосприятие, и т.п., с Y-хромосомой – гены, которые определяют образования роговой чешуи на коже (ихтиоз), рост волос на ушных раковинах (гипертрихоз).

Клинически изменчивость проявляется в форме болезней. Врач должен дифференциировать фенокопии, которые подобны к мутациям, но возникают на ранних стадиях ембриогенеза под влиянием факторов внешней среды и не наследуются, и мутации, которые обусловленные изменениями генетического материала и наследуются.

 

Методика выполнения практической работы: (9⁰⁰ – 12⁰⁰).

І. СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ. ГЕНЕТИКА ПОЛА.

Работа 1. Используя таблицу 1, решить ситуационные задачи, которые моделируют закономерности наследования пола и признаков, сцепленных с полом.

 

 

Таблица 1.

Некоторые признаки, обусловленные генами, локализованными в Х-хромосоме человека

 

В случае сцепления признаков с полом придерживаются таких правил:

• признак, сцепленный с полом, обозначают буквой латинского алфавита вместе с соответствующей половой хромосомой. Например: Х^А, Х^а.
• Анализ потомства целесообразно проводить в отдельности за мужской и женскими полами.
• Генотип женщины – Х^АХ^а, Х^АХ^А, Х^аХ^а; генотип мужчины – Х^АY, Х^аY.

 

Задача. Дочь гемофилика выходит замуж, за сын другого гемофилика, причем обое они не болеют на гемофилию. Определите вероятность рождения больного ребенка.

Решение.

Дочь гемофилика получила от отца Х-

хромосому с рецессивным аллелем гемофилии h, но поскольку она не является больной, значит, ее вторая Х-хромосома несет доминантный алель. Таким образом, генотип невесты – Х^НХ^h. Жених получил от отца Y-хромосому, от матери X-хромосому с алелем H, и его генотип – Х^НY.

 

♀ ХНХh	P:	♀ ХНХh		x		♂ ХНY
♂ ХНУ	Гаметы:	ХН  ,   Хh				ХН  ,  Y
F1 – ?	F1:	ХНХН,	ХНХh,		ХНY,		ХhY.

Ответ. Вероятность рождения больного ребенка составляет 25% и это будет мальчик.

 

Задачи  для  самостоятельного  решения

Задача 1. У человека гипоплазия эмали наследуется как сцепленный с Х-хромосомой признак (доминантный). В семье родители страдают этой аномалией, а сын родился с нормальными зубами. Каким может быть фенотип второго сына?

Задача 2. Потемнения эмали зубов определяется двумя доминантными генами, один из которых расположенный в аутосоме, второй – в Х-хромосоме. В семье родителей, которые имеют темные зубы, родились девочка и мальчик с нормальным цветом зубов. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка также без аномалии, если темные зубы материобусловленные геном, сцепленным с Х-хромосомой, а темные зубы отца – аутосомным геном. Определите генотипы здоровых детей.

Задача 3. У человека гемофилия, детерминированная рецессивным геном (h), сцепленным с полом.

а) Отец и мать здоровые, их единственный ребенок болен на гемофилию. Кто с родителей передал ребенку ген гемофилии?

б) Здоровая женщина, гетерозиготная за геном гемофилии, вышла замуж за здорового мужчину. Какая вероятность того, что их ребенок будет болеть на гемофилию?

Задача 4. У человека отсутствие потовых желез кодируется рецессивным геном, локализованным в Х-хромосоме. Здоровый юноша вступил в брак с гетерозиготной женщиной. Возможно ли проявление указанного признака в потомстве от этого брака?

Задача 5. Гипертрихоз наследуется как признак, который сцепленный с Y-хромосомой. Какая вероятность рождения детей с этой аномалией в семье, где отец имеет гипертрихоз?

Ответы: 1.50% – здоровых сыновей и  0% – больных. 2. 25 % от всех детей и 25 % от всех мальчиков. Генотипы здоровых детей bbХ^aХ^a и bbХ^aY, где b и Х^а – нормальная эмаль зубьев. 3. а) мать; б) 25%. 4. Проявление  признака возможно в потомстве от брака здорового отца и гетерозиготной матери. Вероятность проявления  признак  в 50% сыновей. 5. Все мальчики будут с этой аномалией.

 

Работа 2. Рассмотреть схему образования некросоверных и кросоверных гамет.

 Генотип дигетерозиготы при сцепленном наследовании записывается через дробь: . При этом аллели одного гена (А,а и В,b) пишутся точно один под другим. Две параллельных линии символизируют пару гомологических хромосом. Комбинации генов над и под ними – группы сцепления, унаследованные от матери (верхняя) и от отца (та, что снизу). Гаметы с исходными группами сцепления называют некросоверными, а с новыми комбинациями аллелей – кросоверными. При полном сцеплении генов у особ с таким генотипом получаются лишьнекросоверные гаметы двух типов – АВ и аb (в равных количественных соотношениях (по 50 %). При условии неполного сцепления между хромосомами в результате кросинговера в особ получаются четыре типа гамет:

– некросоверные гаметы двух типов – АВ и аb;

– кросоверные гаметы двух типов – Аb и аB.

Некросоверных гамет всегда больше, чем кросоверных. Процент образованных гамет при условии неполного сцепления зависит от расстояния между генами в группе сцепления.

 

Работа 3. Ознакомиться с методикой решения задач, которые моделируют закономерности сцепленного наследования признаков.

Задача 1. Гены В и С сцепленные и перекрест между ними составляет 24%, ген Е содержится в другой группе сцепления. Какие типы гамет и в каком процентном соотношении получаются у особ с генотипомі ?

Решение.

Сначала определим количество кросоверных и некросоверных хромосом:

-некросоверных ВС и bс  76% (по 38%);

-кросоверных Bс и bС 24% (по 12%).

При образовании гамет каждая из этих комбинаций аллелей может с равной вероятностью объединяться или с аллелем Е, или с аллелем е. Вследствие этого получаются 8 типов гамет:

-по 19% ВСЕ, ВС, bсЕ, bce;

-по 6% Все, Все, bСЕ, bСе.

Задача 2. У нормальной женщины родилось трое сыновей: один – гемофілік и дальтоник, второй – гемофилик с нормальным зрением, третий – нормальный за обеими признаками. Чем это можно объяснить?

Решение.

Генотип одного сына – Х^hdY, второго – Х^hDY, третьего – Х^HDY. Значит, они получили от матери три типа хромосом – Х^hd, Хh, Х^HD. Это возможно в том случае, когда между X-хромосомами матери происходит кросинговер. Генотип матери может быть Х^HD//Х^hd, тогда получаются некросоверные (Х^HD, Х^hd) и кросоверные (Х^Нd, Хh). Генотип матери может быть такжеХ^Hd//Хh, и тогда получаются некросоверные (Х^Нd, Хh) и кросоверные (Х^HD, Х^hd ) гаметы.

 

Работа 4. Решить ситуационные задачи, которые моделируют закономерности сцепленного наследования признаков.

 

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Какие типы гамет и в каком процентном соотношении образовывают организмы с данными генотипами: a) Cb//c, б) CB//cb (гены исследуемых признаков дают 10 % кросинговера)?

Задача 2. Сколько и какие типы гамет образовывает организм с генотипом   ? Расстояние между генами В і С составляет 12 морганид.

Задача 3. У человека ген гемофилии (h) и ген цветной слепоты (d) локализированы в Х-хромосоме на расстоянии 9,8 морганид. Оба гена рецессивные. Определить, какие типы гамет и вкаком количестве образовывают лица, которые имеют такой генотип:

а) Женщина с генотипом Х^Dh //Хd.

б) Мужчина, рецессивный за обoими генами.

 

Ответы: 1. а) некросоверные: 45 % Сb, 45 % c; кросоверные: 5 % СВ, 5 % cb. б) некросоверні: 45 % СВ, 45 % сb; кросоверні: 5 % сВ, 5 % Cb. 2. Кросоверные: по 3 % – Все, Все, bСЕ, bСе;некросоверные: по 22 % – ВСЕ, Все, bсЕ, bce. 3. а) 4 типы: 2 типы некросоверных Х^Dh (41,5 %) и Хd (41,5 %), 2 типы кросоверных – Х^dh (4,9 %) и Х^DH (4,9 %); б) 2 типы: Х^dh (50 %) и Y (50 %).

 

ІІ. ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕЕ ФОРМЫ И ПРОЯВЛЕНИЯ.

 Работа 1.  Классификация форм изменчивости.

Зарисовать в альбом классификацию изменчивости.

 

Работа 2. Решить ситуационные задачи.

Ситуационные задачи

1. Какие из перечисленных признаков человека имеют широкую, узкую и однозначную нормы реакции: а) масса тела; б) группа крови; в) количество эритроцитов в крови; г) цвет глаз; д) степень развития скелетных мышц; е) особенности дактилоскопических отпечатков пальцев.

2. У врача-рентгенолога наблюдается лучевое поражение кожи руки (появились клетки с 47 хромосомами). К какому виду изменчивости належит данное заболевание?  Можно ли ожидать подобного изменения у его детей?

3. У женщины, которая во время беременности перенесла краснуху (вирусное инфекционное заболевание), родился глухой ребенок. Можно ли ждать в дальнейшем рождения глухих внуков?

4. Участок хромосомы 21 переместилась на хромосому 15. Какой это вид мутации?

5. В фрагменте исходной молекулы ДНК нуклеотиды расположены таким образом: ААТЦГГАЦТТ. После мутации данная часть гена набрала такого вида: ААТАГГЦЦТТ. Какое изменение состоялось и как она называется?

6. Какой тип мутаций, которая происходит у человека, имеет наибольшую вероятность оказаться в следующем поколении: а) рецесивная, сцепленная с полом, которая возникает в Х-хромосоме; б) рецесивная, которая возникает в аутосомах; в) доминантная аутосомная мутация ?

7. В гемоглобине Токучи состоялось замещение аминокислоты гистидина на аргинин. О каком виде мутаций идет речь?

Ответы: 1. Широкая норма реакции: а,д; узкая: в; однозначная: бы,г,э. 2. Соматическая мутация. Дети не унаследуют. 3. Нет. 4. Хромосомная аберрация. Транслокация. 5. Генная мутация. Инверсия. 6.в. 7.Генная мутация.

 

Семинарское обсуждение теоретических вопросов: (12³⁰ – 14⁰⁰).

Программа самоподготовки студентов:

І. СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ. ГЕНЕТИКА ПОЛА.

1. Сцепленное наследование. Особенности наследования групп сцепления.

2.Хромосомная теория наследственности.

3.Механизм кросинговера, цитологические доказательства, биологическое значение.

4.Нехромосомная наследственность.

5.Наследование пола человека. Наследование сцепленных с полом заболеваний человека. Признаки, ограниченные полом и зависимые от пола. Гемизиготность. Признаки, сцепленные с полом, закономерности их наследования.

6.Механизмы генетического определения пола у человека и их нарушения. Бисексуальна природа человека. Проблема переопределения пола, психосоциальные аспекты.

 

ІІ. ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕЕ ФОРМЫ И ПРОЯВЛЕНИЯ.

1.Изменчивость у человека как свойство жизни и генетическое явление. Формы изменчивости.

2.Фенотипическая изменчивость. Норма реакции.

3.Мультифакториальный принцип формирования фенотипа. Значения условий среды для экспрессивности и пенетрантности генов. Фенокопии.

4.Комбинативная изменчивость, ее значение для фенотипического разнообразия в популяциях людей. Явление гетерозиса у человека.

5.Классификация мутаций: геномные, хромосомные аберрации, генные.

6. Мутационная изменчивость у человека и ее фенотипические проявления. Мозаицизм.

7. Спонтанные и индуцированные мутации.

8. Мутагены: физические, химические, биологические. Комутагены. Антимутагены.

9. Генетический мониторинг. Средства снижения риска возникновения мутаций.

 

Самостоятельнаяработастудентов: (14¹⁵ – 15⁰⁰).

Письменноетестированиестудентов всистеме «MOODLE», сдачаматрикуловпрактическихнавыков, просмотртематическихучебныхвидеофильмов, тренингтестовлицензионногоэкзамена “Крок – 1», углубленноеизучениематериала тем, вынесенных на самостоятельнуюработу.

 

Студент должен знать:

1. Генетическое определение пола.

2. Закономерности наследования пола и признаков, сцепленных с статьей.

3.Закономерности наследования признаков, зависимых от пола и ограниченных статьей.

4.Изменчивость, ее формы и роль в патологии человека.

Студент должен уметь:

1. Объяснить хромосомный механизм наследования пола, закономерности наследования генов гемофилии, дальтонизма и других признаков, сцепленных с пoлом (половыми хромосомами X,У).

2. Решать ситуационные задачи, которые моделируют закономерности наследования признаков, сцепленных с полом.

3. Решать ситуационные задачи из медицинской генетики.

 

Исходный уровень знаний проверяется путем писменного тестирования решением ситуационных задач.

 

Источники информации:

Главные:

1.  Биология: Учебник для студентов медицинских специальностей Вузов. В 2-х книгах /Кол. авт.; Под ред. проф. Ярыгина В. Н. – М: Высшая школа, 2001 (1997). – 432 (448) с. (книга I): 334 (340) с. (книга II); ил.

2. Слюсарев А.А., Жукова С.В. Биология – К.: Высшая школа, 1987. – 415 с.

3. Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. – Г.: Медицина, 1984. – 560 с.

4. Матеріали для підготовки студентів до практичних занять.

 

Дополнительные:

1. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека / В 3-х т. – Мир, 1990.

2. Билич Г. Л., Крыжановский В. А. Биология / Полный курс. В 3-х т. – М.: Изд. дом «Оникс 21 век», 2002. – 864с.

 

 

 

Автор: асист. Недошитко Х. Ю. 

Утверждено  на заседании кафедры 13.01.2014р.,протокол № 6