ЗАНЯТТЯ № 5

Методичні вказівки до практичного заняття

для студентів 1-го курсу медичного факультету

 

ЗАНЯТТЯ № 5

 

Тема: ЗЧЕПЛЕНЕ УСПАДКУВАННЯ. ГЕНЕТИКА СТАТІ. MІНЛИВІСТЬ, ЇЇ ФОРМИ ТА ПРОЯВИ.

 

Кількість годин: 6

Мета. Вивчити основні положення хромосомної теорії спадковості. Вміти обгрунтувати цитогенетичну суть кросинговера й розв’язувати задачі для використання яких необхідні ґрунтовні засвоєні знання з генетики; розуміння даних закономірностей успадкування дозволяє прогнозувати здоров’я людини. Вміти прогнозувати ймовірність генотипу іфенотипу дітей батьків, що володіють геном ознаки, зчепленої зі статтю, для наступного медико-генетичного консультування. Вивчити форми мінливості та їх роль в патології людини з метою наступного застосування генетичних знань для діагностики  та профілактики хвороб, медико-генетичного консультування.

 

Професійна орієнтація студентів. У людини 24 групи зчеплення (22 пари автосом, Х, Y). Знання явищ зчепленого успадкування допомагає прогнозувати ймовірність генотипу іфенотипулюдей, що володіють геном зчепленої ознаки чи генами зчеплених ознак. Зчеплено з Х-хромосомою успадковуються гени , що зумовлюють колір емалі зубів, гіпоплазія емалі зубів, зсідання крові, кольоросприйняття, тощо, з Y-хромосомою – гени, що визначають утворення рогової луски на шкірі (іхтіоз), ріст волосся на вушних раковинах (гіпертрихоз). Клінічно мінливість проявляється у формі хвороб. Лікар повинен відрізняти фенотипову та генотипову мінливість для діагностики та лікування захворювань.

 

Методика виконання практичної роботи: (9⁰⁰ – 12⁰⁰).

1. ЗЧЕПЛЕНЕ УСПАДКУВАННЯ. ГЕНЕТИКА СТАТІ.

Робота 1. Ознайомтесь з методикою розв’язування ситуаційних задач, які моделюють закономірності успадкування статі та ознак, зчеплених зі статтю.

У разі зчеплення ознак зі статтю дотримуються таких правил: ознаку, зчеплену зі статтю, позначають літерою латинського алфавіту разом з відповідною статевоюхромосомою.Наприклад: Х^А, Х^а. Аналіз потомства доцільно проводити окремо за чоловічою і жіночою статями. Генотип жінки – Х^АХ^а,Х^АХ^А, Х^аХ^а; генотип чоловіка – Х^АY, Х^аY.

Задача 1. Дочка гемофіліка виходить заміж за сина іншого гемофіліка, причому наречений і наречена не хворіють на гемофілію. Визначте ймовірність народження хвороїдитини.

Розв’язання.

Дочка гемофіліка отримала від батька Х-хромосому з рецесивним алелем гемофілії h, але оскільки вона не є хворою, значить, її друга Х-хромосома несе домінантний алель. Таким чином, генотип нареченої – Х^НХ^h. Наречений отримав від батька Y-хромосому, від матері X-хромосому з алелем H, і його генотип — Х^НY.

 

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

Відповідь. Ймовірність народження хворої дитини становить 25% і це буде хлопчик.

Робота 2. Задачі для самостійного розв’язування.

Задача 1. Потемніння емалі зубів визначається двома домінантними генами, один з яких розташований в аутосомі, другий – у Х-хромосомі. У сім’ї батьків, що мають темні зуби,народилися дівчинка і хлопчик з нормальним кольором зубів. Визначте ймовірність народження в цій сім’ї наступної дитини також без аномалії, якщо темні зуби матері зумовлені геном, зчепленим з Х-хромосомою, а темні зуби батька – аутосомним геном. Визначте генотипи здорових дітей.

Задача 2. У людини гемофілія, детермінована рецесивним геном (h), зчепленим із статтю.

а) Батько й мати здорові, їх єдина дитина хвора на гемофілію. Хто з батьків передав дитині ген гемофілії?

б)Здорова жінка, гетерозиготна за геном гемофілії, вийшла заміж за здорового чоловіка. Яка ймовірність того, що їх дитина буде хворіти на гемофілію?

Задача 3. Гіпертрихоз успадковується як ознака, що зчеплена з Y-хромосомою. Яка ймовірність народження дітей з цією аномалією в сім’ї, де батько має гіпертрихоз?

Задача 4. Oдна з форм рахіту, резистентного до кальциферолів (віт. D), визначається домінантним геном, зчепленим із Х-хромосомою. Визначте ймовірність народження хворих дітейу сім’ї, в якій мати страждала такою формою рахіту.

Задача 5. Жінка з І групою крові й нормальним кольоросприйманням одружилася з чоловіком, хворим на дальтонізм з ІІ групою крові. При яких генотипах батьків у цій сім’ї може народитися дитина, хвора на дальтонізм з І групою крові? Визначте ймовірність її народження.

Відповіді: 1. 25 % від усіх дітей і 25 % від усіх хлопчиків. Генотипи здорових дітей bbХ^aХ^a і bbХ^aY, де b і Х^а – нормальна емаль зубів. 2. а) Мати; б) 25%. 3. Всі хлопчики будуть зцією аномалією. 4. Якщо  мати  гомозиготна, то всі діти будуть хворі. Якщо вона гетерозиготна, то хворими будуть 50% усіх дочок і 50% усіх синів. 5. При генотипі матері І⁰І⁰Х^DX^d, а батька – І^АІ⁰Х^dY. Імовірність народження дальтоніка з І групою крові становить по 25 % усіх синів і дочок.

 

Робота 3. Розглянути схему утворення некросоверних і кросоверних гамет (див. додаток).

Генотип дигетерозиготи при зчепленому успадкуванні записується через дріб:  . При цьому алелі одного гена (А, а і В, b) пишуться точно один під одним. Дві паралельні лінії символізують пару гомологічних хромосом. Комбінації генів над і під ними – групи зчеплення, успадковані від матері (верхня) і від батька (та, що знизу). Гамети з вихідними групами зчеплення називають некросоверними, а з новими комбінаціями алелів – кросоверними. При повному зчепленні генів в особин з таким генотипом утворюються лише некросоверні гамети двох типів – АВ і аb (у рівних кількісних співвідношеннях (по 50 %). За умови неповного зчеплення між хромосомами в результаті кросинговеру в особин утворюються чотири типи гамет:

– некросоверні гамети двох типів – АВ і аb;

– кросоверні гамети двох типів – Аb і аB.

Некросоверних гамет завжди більше, ніж кросоверних. Відсоток утворених гамет за умови неповного зчеплення залежить від відстані між генами в групі зчеплення.

Робота 4. Ознайомитися з методикою розв’язування задач, які моделюють закономірності зчепленого  успадкування ознак.

Задача 2. Гени В і С зчеплені і перехрест між ними становить 24%, ген Е міститься в іншій групі зчеплення. Які типи гамет і в якому процентному 

співвідношенні утворюються вособини з генотипом та ?

Розв’язання.

Спочатку визначимо кількість кросоверних і некросоверних хромосом:

–         некросоверних ВС і bс  76% (по 38%);

–          кросоверних Bс і bС 24% (по 12%).

При утворенні гамет кожна з цих комбінацій алелей може з рівною ймовірністю поєдну­ватись або з алелем Е, або з апелем е. Внаслідок цього утворюються 8 типів гамет:

–         по 19% ВСЕ, ВС, bсЕ, bce;

–         по 6% ВсЕ, Все, bСЕ, bСе.

Задача 3. У нормальної жінки народилося троє синів: один – гемофілік і дальтонік, другий – гемофілік із нормальним зором, третій – нормальний за обома ознаками. Чим це можнапояснити?

Розв’язання.

Генотип одного сина – Х^hdY, другого – Х^hDY, третього – Х^HDY. Значить, вони отримали від матері три типи хромосом – Х^hd, Х^hD, Х^HD. Це можливо в тому випадку, коли міжX-хромосомами матері відбувається кросинговер. Генотип матері може бути Х^HD//Х^hd, тоді утворюються некросоверні (Х^HD, Х^hd) і кросоверні (Х^Нd, Х^hD). Генотип матері може бутитакож Х^Hd//Х^hD, і тоді утворюються некросоверні

 (Х^Нd, Х^hD) і кросоверні (Х^HD, Х^hd ) гамети.

 

Робота 5. Задачі для самостійного розв’язування.

Задача 6. Які типи гамет і в якому відсотковому співвідношенні утворюють організми з даними генотипами: a) Cb//cB, б) CB//cb (гени досліджуваних ознак дають 10 % кросинговеру)?

Задача 7. Скільки та які типи гамет утворює організм з генотипом та ? 

Відстань між генами В і С становить 12 морганід.

Задача 8. У людини ген гемофілії (h) і ген кольорової сліпоти (d) локалізовані в Х-хромосомі на відстані 9,8 морганіди. Обидва гени рецесивні. Визначити, які типи гамет і в якійкількості утворюють особи, що мають такий генотип:

а) Жінка з генотипом Х^Dh //Х^dH.

б) Чоловік, рецесивний за обома генами.

Задача 9. Класична гемофілія і дальтонізм успадковуються як рецесивні ознаки, зчеплені з Х-хромосомою. Відстань між генами цих ознак становить 9,8 морганід. Здорова дівчина, батько якої страждав одночасно від гемофілії і дальтонізму, а мати здорова, одружується із здоровим чоловіком. Визначте можливі фенотипи дітей від цього шлюбу.

Задача 10. Катаракта (помутніння кришталика ока) і полідактія у людини зумовлені домінантними аутосомними тісно зчепленими генами. Жінка, мати якої страждала катарактою, а батько  –  полідактією, взяла шлюб із здоровим чоловіком по відношенню до обох ознак. Напишіть можливі генотипи і фенотипи дітей від цього шлюбу, якщо жінка успадкувалакатаракту і полідактію від батьків.

 

Відповіді: 6. а) некросоверні: 45 % Сb, 45 % cB; кросоверні: 5 % СВ, 5 % cb. б) некросоверні: 45 % СВ, 45 % сb; кросоверні: 5 % сВ, 5 % Cb. 7. Кросоверні: по 3 % – ВсЕ, Все, bСЕ, bСе;некросоверні: по 22 % – ВСЕ, ВСе, bсЕ, bce. 8. а) 4 типи: 2 типи некросоверних Х^Dh (41,5 %) і Х^dH (41,5 %), 2 типи кросоверних – Х^dh (4,9 %) і Х^DH (4,9 %); б) 2 типи: Х^dh (50 %) і Y (50 %). 9. Усі доньки будуть здоровими. Серед синів 45,1 % – можуть бути хворими на гемофілію і дальтонізм, 45,1 % – здоровими, 4,9 % – хворими на дальтонізм і 4,9 % – хворими нагемофілію. 10. А – ген полідактилії, В – ген  катаракти. 50% дітей з полідактилією Ab/ab і 50% дітей з катарактою аВ/ab. 

 

2. MІНЛИВІСТЬ, ЇЇ ФОРМИ ТА ПРОЯВИ.

Робота 6.  Класифікація форм мінливості.

Замалювати в альбом класифікації форм мінливості.

 

Робота 7. Розв’язати ситуаційні задачі.

Задача 11. Які з перелічених ознак людини мають широку, вузьку та однозначну норми реакції: а) маса тіла; б) група крові; в) колір емалі зубів; г) колір очей; д) ступінь розвитку скелетних м’язів; е) особливості дактилоскопічних відбитків пальців.

Задача 12. Під час повторного огляду стоматолог відмітив у хворого потемніння емалі зубів в результаті карієсу. Який вид мінливості спостерігається у хворого? Чиуспадкується дана аномалія?

Задача 13. У лікаря-рентгенолога спостережено променеве ураження шкіри руки (з’явились клітини з 47 хромосомами). До якого виду мінливості належить дане захворювання? Чи можна очікувати подібної зміни в його дітей?

Задача 14. Епілепсія – захворювання з автосомно-рецесивним типом успадкування (пенетрантність гена – 67 %). Яка ймовірність народження хворої дитини в сім’ї, де батьки – гетерозиготні носії гена? 

Задача 15. Подагра визначається домінантним автосомним геном. Пенетрантність гена в чоловіків складає 20 %, а в жінок дорівнює нулю.

а) Яка ймовірність захворювання на подагру в сім’ї гетерозиготних батьків?

б) Яка ймовірність захворювання на подагру в сім’ї, де один з батьків гетерозиготний, а другий – нормальний за даною ознакою?

 

Відповіді: 11. Широка норма реакції: а,д; вузька: в; однозначна: б,г,е. 12. Фенотипові мінливість. Не успадкується. 13. Соматична мутація. Діти не успадкують. 14. 17 %. 15.  а) 7,5; б) 5 %.

 

Семінарське обговорення теоретичних питань: (12³⁰ – 14⁰⁰).

Програма самопідготовки студентів:

1. ЗЧЕПЛЕНЕ УСПАДКУВАННЯ. ГЕНЕТИКА СТАТІ.

1. Основні положення хромосомної теорії спадковості.

2. Зчеплене успадкування генів: групи зчеплення генів, повне і неповне зчеплення, кросинговер, кросоверні гамети, некросоверні гамети, рекомбінанти, нерекомбінанти.

3. Генетичні карти хромосом людини. Нехромосомна спадковість.

4. Основні поняття успадкування статі: гомогаметна стать, гетерогаметна стать, гемізиготність.

5. Закономірності успадкування ознак: зчеплених з Х-хромосомою, зчеплених з У-хромосомою.

6. Ознаки, обмежені статтю, залежні від статі.

7. Механізми генетичного визначення та диференціації статі в розвитку (поєднання статевих хромосом в зиготі).

 

2. MІНЛИВІСТЬ, ЇЇ ФОРМИ ТА ПРОЯВИ.

1. Мінливість у людини як властивість життя й генетичне явище. Форми мінливості.

2. Фенотипова мінливість. Норма реакції.

3. Мультифакторіальний принцип формування фенотипу. Значення умов середовища для експресивності й пенетрантності генів. Фенокопії.

4. Комбінативна мінливість, її значення для фенотипової різноманітності в популяціях людей. Явище гетерозису в людини.

5. Класифікація мутацій: геномні, хромосомні аберації, генні.

6. Мутаційна мінливість у людини та її фенотипові прояви. Мозаїцизм. Спонтанні та індуковані мутації.

8. Мутагени: фізичні, хімічні, біологічні. Антимутагени.

 

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.

 

Студент повинен знати:

1. Основні положення хромосомної теорії спадковості.

2. Закономірності зчепленого успадкування.

3. Генетичне визначення статі.

4. Закономірності успадкування статі та ознак, зчеплених зі статтю, залежних від статі та обмежених статтю.

5. Мінливість, її форми та роль у патології людини.

6. Класифікацію спадкових хвороб.

Студент повинен уміти:

1. Пояснити хромосомний механізм успадкування статі, закономірності успадкування генів гемофілії, дальтонізму та інших ознак, зчеплених із статтю (статевими хромосомами X, У).

2. Розв’язувати ситуаційні задачі, які моделюють закономірності зчепленого успадкування ознак.

 

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-ІV рівнів акредитації / 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. – 432 (448) с. (книгаI): 334 (340) с. (книга II); ил.

3. Слюсарєв А.О.,ЖуковаС.В. Біологія: Підруч.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 Кулікова Н. А., Ковальчук Л. Є. Медична генетика: Підручник. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. – 188с.

5. Бужієвська T.I. Основи медичної генетики. – К.: Здоров’я, 2001. – 180 с

6. Збірник задач і вправ із біології: Навчальний посібник / Кол. авт.: За заг. ред. проф. А.Д. Тимченка. – К.: Вища школа. 1992. – С. 21-32.

7. Матеріали для підготовки студентів до практичних занять.

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.

2.                Гречаніна О.Я., Богатирьова Р.В., Біловол О.М. Клініка та генетика спадкових захворювань, що супроводжуються шлунково-кишковими та загальними абдомінальними симптомами. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2004. – 216 с.

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

 

 

 

Автор:  асист. Недошитко Х. Ю. 

Затверджено на засіданні кафедри 13.01.2014р., протокол №6