Методичні вказівки для практичного заняття
для студентів 1-го курсу фармацевтичного факультету
ЗАНЯТТЯ № 3
Тема: Методи вивчення спадковості людини. Генеалогічний, близнюковий, дерматогліфічний, імунологічний методи та метод гібридизації соматичних клітин. Хромосомні хвороби. Цитогенетичний метод їх діагностики. Хвороби обміну речовин. Біохімічний метод і ДНК-діагностика.
Кількість годин: 6
Мета. Навчитися складати генеалогічний родовід сім’ї зі спадковими хоробами та провести його аналіз; визначати вплив довкілля на прояв патологічних ознак людини за допомогою близнюкового методу. Ознайомитись з цитогенетичним методом генетики людини. Знати механізми виникнення, а також основні фенотипові прояви та принципи лабораторної діагностики молекулярних і хромосомних хвороб людини. Вміти застосовувати методи медичної генетики.
Професійна орієнтація студентів. Генеалогічнийтаблизнюковийметоди вивчення спадковості людини застосовують на клінічних кафедрах для діагностики спадкових хвороб, при медико-генетичному консультуванні для встановлення прогнозу народження хворих дітей. Метод гібридизації соматичних клітин дозволяє пізнати геном людини. Необхідним в трансфузіології, трансплантології є імунологічний метод. 40% випадків самовільного переривання вагітності пов’язані з хромосомними аномаліями. Близько 5 % дітей народжуються з генетичними дефектами. Серед фенотипових проявів хромосомних захворювань є вади кісток черепа (мікрогнатія при синдромі Едвардса, заяча губа та вовча паща при синдромі Патау). Хромосомні захворювання є причиною 45-50 % множинних уроджених вад розвитку, 36 % випадків розумової відсталості, 50 % безпліддя у жінок та 10 % безпліддя у чоловіків. Лікарі повинні знати механізми їх виникнення та прояви для подальшої діагностики та профілактики. Цитогенетичний метод є базовим для діагностики хромосомних хвороб. Використання амніоцентезу дозволяє ще в пренатальному періоді діагностувати захворювання, визначати стать плода. Методи вивчення спадковості людини застосовують для діагностики спадкових хвороб, при медико-генетичному консультуванні для встановлення прогнозу народження хворих дітей, у судовій медицині для ідентифікації осіб.
Методика виконання практичної роботи: (900 – 1200).
1. Методи вивчення спадковості. Генеалогічний, близнюків, дерматогліфічний, імунологічний методи та метод гібридизації соматичних клітин.
Робота 1. Правила складання родоводів.
Особа, родовід якої складається, називається пробандом, її брати і сестри – сибсами. Осіб жіночої статі позначають кружечком, осіб чоловічої статі – квадратом. Пробанда на родоводі відмічають стрілкою. Символи членів сім’ї, які несуть досліджувану ознаку, виділяють за допомогою кольору або штрихування. Кожному поколінню сім’ї виділяється окремий рядок, на якому зліва направо в ряд розміщуються символи членів сім’ї в порядку народження і з’єднуються з проведеною над ними горизонтальною лінією. Символи осіб, які перебувають у шлюбі, з’єднуються лінією шлюбу. Римськими цифрами позначають послідовні покоління, арабськими – нащадки одного покоління. Замалювати основні символи, які використовують для складання родоводів.
Робота 2. Аналіз родоводу (тип успадкування, генотип пробанда, ймовірність народження хворих дітей у родині пробанда).
1. Автосомно-домінантнийтип успадкування з повною пенетрантністю характеризується такими ознаками:
1) хворіють однаково чоловіки і жінки;
2) ознака успадковується по вертикалі родоводу;
3) один або обоє батьків хворої дитини хворі.
2. Автосомно-рецесивнийтип успадкування:
1) хворіють однаково особи як чоловічої, так і жіночої статі;
2) ознака успадковується по горизонталі родоводу;
3) батьки хворої дитини можуть бути фенотипово здоровими, але гетерозиготними носіями мутантного гена;
4) ген захворювання проявляється лише в гомозиготному стані (аа);
5) імовірність народження хворих дітей зростає в родинних шлюбах.
3. Х-зчеплений рецесивнийтип успадкування:
1) хворіють переважно особи чоловічої статі;
2) відсутня передача ознаки від батька до сина.
4. Х-зчеплений домінантнийтип успадкування:
1) жінки хворіють частіше, ніж чоловіки;
2) ознака успадковується по вертикалі родоводу;
3) якщо ознака є тільки в жінки, то її успадкують або всі діти (якщо жінка гомозиготна) або 50 % дітей, незалежно від статі (якщо жінка гетерозиготна);
4) якщо ознака є тільки в чоловіка, то успадкують її всі дочки, сини – здорові.
5. Y-зчеплений тип успадкування:
1) ознака успадковується виключно по чоловічій лінії з покоління в покоління;
2) хворий батько передає ознаку всім синам.
Робота 3. Визначення за допомогою близнюкового методу впливу чи співідношення спадковості та довкілля в прояві патологічних ознак у людини.
З метою оцінки ролі спадковості в розвитку тієї чи іншої ознаки проводять розрахунки за формулою:
|
Н =
|
% подібності МЗ – % подібності ДЗ |
|
100 % – % подібності ДЗ |
де Н – коефіцієнт спадковості, МЗ – мононозиготи, ДЗ – дизиготи.
Якщо значення коефіцієнта Н близьке або дорівнює одиниці, то ознака цілком визначається генотиповим чинником, якщо коефіцієнт Н близький або дорівнює нулю – визначальна роль належить фенотиповим чинникам. При коефіцієнті Н, який коливається в межах 0,5 можна вважати плив спадковості і середовища на формування ознаки приблизно рівнозначним.
Робота 4. Розв’язати ситуаційні задачі.
Задача 1. У пологовому будинку обстежили одностатевих близнят. У одного з них І група крові резус-позитивна, МN. У другого – кров І групи резус-позитивна, ММ. Визначте зиготність близнят. За якими ознаками близнята конкордантні, а за якими дискордантні?
Задача 2. Конкордантність монозиготних близнят при певному захворюванні 55 %, дизиготних – 48 %. Чи зумовлене це захворювання генетичними факторами?
Задача 3. Пробанд – хлопчик, який добре володіє правою рукою. Брати і сестри його – лівші. Мати пробанда правша, а батько – лівша. Бабуся пробанда за материнською лінією – правша, а дід – лівша. Брат матері пробанда (дядько пробанда) – правша, одружився з жінкою-правшою. У них дві дочки – лівші. Складіть родовід сім’ї. Визначте: а) тип успадкування ознаки; б) генотипи всіх членів сім’ї.
Задача 4. У людини відсутність потових залоз кодується рецесивним геном. У сім’ї народився син, у якого відсутні потові залози. Батьки дитини, а також бабусі і дідусі за материнською і батьківською лініями були з нормальною шкірою, але сестра бабусі страждала від відсутності потових залоз. Складіть родовід. Визначте тип успадкування ознаки і генотипи членів сім’ї.
Задача 5. Проаналізуйте родовід сім’ї з ахондроплазією. Визначте тип успадкування.
 |
Родовід до задачі 5.
Задача6. Складіть родовід своєї сім’ї, прослідкувавши успадкування будь-якої довільно вибраної менделюючої ознаки в ряді поколінь (практична навичка з „Матрикула…” під номером 46).
Відповіді: 1. Близнята дизиготні. Конкордантні за статтю, резус-фактором, групою крові за системою АВ0; дискордантні за групою крові MN. 2. Ні, переважно зовнішнім середовищем, тому що Н=0,13.
3. Родовід до задачі 3.
Автосомно-домінантний тип успадкування. Генотипи: І, 1 – аа; І, 2 – Аа; ІІ, 2, 3, 4 – Аа; ІІ, 1, 5 – аа; ІІІ, 1, 2, 4, 5 – аа; ІІІ, 3 – Аа.
4. Родовід до задачі 4.
Зчеплений з Х-хромосомою, рецесивний тип успадкування. Генотипи: І, 1 – ХаХа; І, 2 – ХАХа; І, 3 і І, 5 – ХАY; І, 4 – Х АХА; ІІ, 1 – Х АХа ; ІІ,2 – ХАY; ІІІ, 1 – ХаY. 5. Автосомно-домінантний. 6. Автосомно-домінантний тип успадкування. Генотипи: І, 1 і І, 2 – Аа; ІІ,1 – АА або Аа; І, 3; ІІ, 2, 3, 4, 5 – аа.
2. 2. Хромосомні хвороби. Цитогенетичний метод їх діагностики.
Робота 5. Класифікація хромосомних хвороб.
Ознайомтесь та вивчіть основні групи спадкових хвороб (додаток).
Робота 6. Цитогенетичний метод.
Ознайомтесь із суттю цитогенетичного методу генетики людини та показами до його застосування.
Цитогенетичний метод – це метод дослідження хромосомдля визначення каріотипу (каріотипування) та визначення статевого хроматину.
Каріотипуваннявикористовують для:
1) діагностики хромосомних захворювань;
2) складання карт хромосом;
3) вивчення мутаційного процесу в людських популяціях;
4) розв’язання деяких еволюційних питань.
Вивчення статевого хроматинупроводять для:
1) діагностики хромосомних захворювань, обумовлених дисбалансом гетеро хромосом;
2) визначення статі плода за клітинами амніотичної рідини;
3) визначенні статі при гермафродитизмі;
4) при вивченні пухлин статевих органів;
5) для вирішення питання про застосування статевих гормонів.
Каріотипування проводять 1) прямим або 2) непрямим методом.
Прямий метод – біопсійний матеріал (клітини кісткового мозку, ембріона, пухлин, статевих залоз) досліджують відразу після одержання.
Непрямий метод – матеріал (клітини шкіри, лейкоцити крові) досліджують після попереднього культивування на поживних середовищах.
Методика каріотипування непрямим методом: 1) венозну кров центрифугують, виділяють лейкоцити; 2) їх вміщують в поживне середовище з фітогемаглютиніном (стимулює поділ клітин); 3) після інкубації в термостаті до суспензії додають колхіцин (зупиняє поділ лейкоцитів на стадії метафази); 4) додають гіпотонічний розчин, центрифугують; 5) препарат фіксують, фарбують, вивчають під світловим мікроскопом; 6) фотографують і вирізають хромосоми, систематизують за Денверською класифікацією.
Методика визначення статевого хроматину: 1) шпателем отримують зіскрібок зі слизової поржнини рота і розміщують на предметне скельце; 2) фіксують 15-20 хв у 96% етанолі; 3) на підсушений мазок наносять 1-2 краплі розчину ацетосеїну; 4) накривають покривним скельцем та вивчають під світловим мікроскопом (інтерфазні ядра).
Розглянути мікрофотографії каріотипів здорових та хворих на хромосомні хвороби людей. Дати генетичне заключення (стать хворого, кількість хромосом, у випадку патології вказати в яких групах згідно з Денверською класифікацією та парах хрососом є порушення, для якої хромосомної хвороби це характерно).
Робота 7. Розв’яжіть ситуаційні задачі.
Задача 7. Напишіть каріотип дівчинки із синдромом Патау.
Задача 8.У жінки з синдромом Шерешевського-Тернера частина соматичних клітин містить нормальну кількість хромосом. Напишіть каріотип жінки. Як називається дане явище?
Задача 9. У медичній літературі описані випадки збільшення числа статевих хромосом у чоловіків: XXY, ХУУ, XXXXY, XYYYY тощо (замість XY) і в жінок XXX, ХХХХ; ХХХХХ (замість XX). Поясніть механізм появи надмірного числа статевих хромосом. Чому дане явище відбивається не тільки на порушенні статевої функції? До якого виду мутації належать ці зміни?
Задача 10.При синдромі Дауна спостерігають трисомію по 21 парі хромосом. Каріотип людини 47, ХХ,21+ або 47, ХУ,21+. Поясніть механізм походження цієї мутації і вкажіть, в яких клітинах вона відбулась, якщо: а) всі клітини мають порушений каріотип; б) поряд з клітинами з нормальним каріотипом є клітини з трисомією по 21 парі.
Задача 11.Каріотип жінки 47, XX. Чи є порушення в кількості статевих хромосом? Про яку мутацію йде мова?
Відповіді:7. 47, ХХ, 13+. 8. 45, ХО / 46, ХХ. Мозаїцизм. 9. У статевих хромосомах, крім генів, що відповідають за визначення статі, знаходяться інші гени. Це геномна мутація, анеуплоїдія, полісомія за статевими хромосомами. Причина – нерозходження статевих хромосом.10. а) нерозходження хромосом 21 пари при гаметогенезі в одного з батьків; б) нерозходження хромосом 21 пари при мітозі. 11. Кількість статевих хромосом не змінена. Збільшена кількість аутосом (трисомія).
3. Хвороби обміну речовин. Біохімічний метод і ДНК-діагностика.
Робота 1.Класифікація молекулярних хвороб.
Вивчити основні групи молекулярних хвороб. Замалювати схему класифікації молекулярних хвороб.
Семінарське обговорення теоретичних питань: (1230 – 1400).
Програма самопідготовки студентів:
1. Методи вивчення спадковості. Генеалогічний, близнюків, дерматогліфічний, імунологічний методи та метод гібридизації соматичних клітин.
1. Основи медичної генетики.
2. Людина як специфічний об’єкт генетичного аналізу.
3. Методи вивчення спадковості людини.
4. Генеалогічний метод. Правила побудови родоводів. Генетичний аналіз родоводів.
5. Близнюковий метод. Визначення впливу генотипу та довкілля в прояві патологічних ознак людини.
6. Дерматогліфічний, імунологічний та методи гібридизації соматичних клітин.
2. Хромосомні хвороби. Цитогенетичний метод їх діагностики.
1. Класифікація спадкових хвороб.
2. Хромосомні хвороби, зумовлені порушенням кількості автосом (синдром Дауна, синдром Патау, синдром Едвардса). Механізми їх виникнення, принципи лабораторної діагностики.
3. Хромосомні хвороби, зумовлені дисбалансом статевих хромосом (синдром Шерешевського-Тернера, трисомії ХХХ, синдром Клайнфельтера, синдром полісомії Y-хромосоми). Механізми їх виникнення, принципи лабораторної діагностики.
4. Хромосомні хвороби, зумовлені порушенням структури хромосом (синдром “котячого крику”). Механізми їх виникнення, принципи лабораторної діагностики.
5. Генетична гетерогенність спадкових хвороб. Генокопії.
6. Хвороби зі спадковою схильністю. Поняття про мультифакторіальні хвороби.
7. Цитогенетичні методи та їх застосування в медицині: Каріотипування. Х-статевий хроматин у ядрах соматичних клітин. Y-статевий хроматин.
3. Хвороби обміну речовин. Біохімічний метод і ДНК-діагностика.
1. Людина як специфічний об’єкт генетичного аналізу.
2. Генні (молекулярні) хвороби. Ферментопатії: хвороби обміну амінокислот, білків, вуглеводів, ліпідів, нуклеїнових кислот, мінеральних речовин, вітамінів, гормонів. Механізми їх виникнення та принципи лабораторної діагностики.
3. Молекулярно-генетичний метод вивчення спадковості людини (ДНК-аналіз).
. Самостійна робота студентів: (1415 – 1500).
Письмове тестування студентів за системою «MOODLE», здача матрикулів практичних навичок, перегляд тематичних навчальних відеофільмів, тренінг тестів ліцензійного іспиту «Крок – 1», поглиблене вивчення матеріалу тем, винесених на самостійне опрацювання тощо.
1. Студент повинен знати:
1. Основи медичної генетики.
2. Методи вивчення спадковості людини.
3. Класифікацію спадкових хромосомних хвороб.
4. Механізми виникнення спадкових хвороб.
5. Цитогенетичний метод.
6. Матеріали для підготовки студентів до практичних занять.
2. Студент повинен уміти:
1. Побудувати та провести генеалогічний аналіз родоводів зі спадковою хворобою.
2. Розрахувати роль спадковості та умов середовища у розвитку ознак (за результатами близнюкового методу).
3. Вибрати відповідні методи вивчення спадковості людини для діагностики різних спадкових хвороб.
4. Обгрунтовувати механізми виникнення та принципи лабораторної діагностики спадкових хвороб.
5. Розв’язувати ситуаційні задачі з медичної генетики.
6. Складати та аналізувати родоводи.
Вихідний рівень знань та вмінь перевіряється шляхом розв’язування ситуаційних задач з кожної теми, відповідями на тести та конструктивні запитання
Джерела інформації
Основні:
1. Біологія: Підручник для студентів медичних спеціальностей ВУЗів ІІІ-ІУ рівнівакредитації / Кол. авт.; За ред. проф. В.П.Пішака та проф. ІО.І.Бажори. Вінниця: Нова книга. 2004. – 656 с.; іл.
2. 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.
3. Слюсарєв А.О., Жукова С.В. Біологія: Підручник для студентів медичних спеціальностей ВУЗів (Переклад з російської мови к.біол.н. В.О.Мотузного). – К.: Вища школа. Головне видавництво, 1992. – С.25-60.
4.Биология. Слюсарєв А.О., Жукова С.В.-К.:Вища школа, 1987. – С. 43-64.
5. Збірник задач і вправ із біології: Навчальний посібник / Кол. авт.: За заг. ред. проф. А.Д. Тимченка. – К.: Вища школа. 1992. – С. 21-32.
Додаткові:
1. Медична біологія: Посібник з практичних занять / О.В. Романенко, М.Г. Кравчук, В.М. Грінкевич та ін.:; За ред. О.В.Романенка. – К.: Здоров’я, 2005.
Автор: асист. Гоч І.В.
Затверджено на засіданні кафедри 13.01.2014р., протокол № 6
