Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Заняття №10 Тема: Організмовий рівень реалізації генетичної
інформації. Прояви основних закономірностей успадкування на
прикладі менделюючих ознак людини (моно-, ди- та полігібридне
схрещування)
1. Випишіть осіб, які відрізняються за однією, двома або більшою кількістю альтернативних ознак:
кароокий дальтонік;
багатопала резус-позитивна жінка;
глухий чоловік з укороченими пальцями і IV групою крові;
блакитноокий дальтонік;
кароока жінка з сивим пасмом волосся;
рудоволосий чоловік;
світловолоса кароока жінка з сивим пасмом волосся;
блакитноока дівчинка, яка страждає на гемофілію;
п’ятипалий резус-негативний чоловік;
глуха жінка з нормальним зором і І групою крові;
блакитноока жінка без сивого пасма волосся;
жінка з сивим пасмом волосся.
2. У людини прямий розріз очей домінує над косим;
короткозорість – над нормальним зором;
гострий виступаючий вперед ніс – над широким;
широкі ніздрі – над вузькими;
ямочки на щоках – над їх відсутністю;
довге підборіддя – над коротким;
товста відвисаючи губа – над нормальною;
товста шкіра – над тонкою;
арахнодактилія – над нормальними пальцями;
полідактилія (багатопалість) – над п’ятипалістю.
Позначте гени, які детермінують ці ознаки, і запишіть генотипи зазначених нижче осіб:
жінки з косим розрізом очей і нормальними пальцями;
чоловіка з прямим розрізом очей і арахнодактилією;
чоловіка з нормальною губою і товстою шкірою;
жінки з ямочками на щоках і коротким підборіддям.
3. Які типи гамет і з якими ймовірностями утворюють особини з такими генотипами:
а) DDEE; б) DDEe; в) DdEe; г) Ddee; д) ddEe; е) ddee ж) ААВВСС;
з) АаВвСс?
4. У здорових батьків дитина хвора на хворобу Тея-Сакса. Хвороба спадкова.
а) Напишіть генотипи жінки, чоловіка, дитини і дайте їм обгрунтування.
б) Напишіть генетичну схему шлюбу та ймовірні генотипи дітей у цьому шлюбі.
в) Назвіть і сформулюйте закон, який діє в даній ситуації.
5. Багатопала близькозора жінка вийшла заміж за чоловіка з такими ж ознаками. У них народився п’ятипалий син з нормальним зором. Кількість пальців та гострота зору ознаки спадкові.
а) Напишіть генотипи жінки, чоловіка і сина і дайте їм обгрунтування.
б) Напишіть генетичну схему шлюбу.
в) Назвіть і сформулюйте закон, який діє в даній ситуації.
г) Визначте ймовірність народження у цьому шлюбі дитини з ознаками батьків і можливі варіанти генотипів цієї дитини.
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1. Багатопала резус-позитивна жінка і п’ятипалий резус-негативний чоловік; кароока жінка з сивим пасмом волосся і блакитноока жінка без сивого пасма волосся.
2. Ознаки і детермінуючі їх гени:
Прямий розріз очей – А, косий розріз очей –а;
Короткозорість – В, нормальний зір – b;
Гострий виступаючий вперед ніс – С, широкий ніс – с;
Широкі ніздрі – D, вузькі ніздрі – d;
Ямочки на щоках – Е, відсутність ямочок на щоках – е;
Довге підборіддя – К, коротке підборіддя – k;
Товста відвисаючи губа – L, нормальна губа – l;
Товста шкіра – М, тонка шкіра – m;
Арахнодактилія – N, нормальні пальці – n;
Полідактилія – О, п’ятипалість – о.
Ймовірні генотипи зазначенрих осіб:
жінки з косим розрізом очей і нормальними пальцями – ааnn, чоловік з прямим розрізом очей і арахнодактилією ААNN, або АаNN, або AaNn, або AANn; короткозорої жінки з гострим виступаючим вперед носом - BBCC, або BbCC, або BBCc, або BbCc; чоловіка з нормальною губою і товстою шкірою - llMM або llMm.
3. а) DE – 100 %; б) DE і De – по 50 %; в) DE, De, dE, de – по25 %
г) De і de - по 50 %; д) dE і de - по 50%; е) de – 100 %;
ж) АВС – 100%; з) АВС, АВс, АвС, Авс, аВС, авС, аВс, авс – по 12,5%.
4. Наявність у дитини не притаманної батькам спадкової хвороби, свідчить про рецесивність цієї хвороби та гетерозиготність батьків. Якщо позначимо ген, що детермінує норму А, алель хвороби – а, тоді:
а) генотипи батьків (чоловіка і жінки) – Аа, дитини – аа;
б) генетична схема шлюбу: P ♀ Аа × ♂ Аа
Гамети А,а А,а
F1 1 АА: 2Аа: 1аа
аа - хвора дитина.
в) в даній ситуації діє другий закон Менделя - закон розщеплення. Закон стверджує: при схрещуванні моногетерозигот у нащадків спостерігається розщеплення за фенотипом 3:1 і за генотипом 1:2:1.
5. Той факт, що у сина з’явились не властиві батькам ознаки, свідчить про те, що ці ознаки рецесивні. Рецесивні ознаки проявляються лише в гомозиготному стані, тому син - дигомозиготний за рецесивними алелями, а батьки - дигетерозиготні. Якщо позначимо гени:
полідактилії - А,
п’ятипалості – а,
короткозорості -В,
нормального зору - b, тоді:
а) генотипи матері та батька - АаBb, cина -ааbb.
б) генетична схема шлюбу P ♀ АаBb × ♂ AaBb
Гамети AB, Ab, AB, Ab,
AB, ab aB, ab
Син aabb
в) В даній ситуації діє третій закон Г. Менделя - закон незалежного комбінування. Закон стверджує: гени різних алельних пар і відповідні їм ознаки передаються незалежно, комбінуючись в різних варіантах.
г) Оскільки батьки дигетерозиготні, то, згідно з третім законом Г. Менделя, ймовірність народження дитини з ознаками батьків становить 9/16 (56,25 %). Ймовірні генотипи такої дитини - АаBb, AaBB, AABb, AABB, їх співвідношення – 4:2:2:1 відповідно.
Заняття №11 Тема: Множинний алелізм. Генетика груп крові.
Плейотропія. Взаємодія алельних і неалельних генів
1. У людини групові антигени крові системи АВ0 (міжнародна літерна номенклатура) спричинені трьома алелями одного гена.
а) Яку назву має явище існування більше двох станів (варіантів) одного гена?
б) Скільки алельних генів може мати одна людина?
в) Скільки груп крові (фенотипів) має система АВ0 і чим вони відрізняються?
г) Напишіть ймовірні генотипи кожної групи крові і у кожному випадку вкажіть форми взаємодії алельних генів.
д) У батьків з ІІ та ІІІ групами крові є дві дитини з ІV та І групами крові. Батьки вважають, що дитина з І групою крові їм не рідна, її переплутали у пологовому будинку. Чи досить знання груп крові членів сім’ї, щоб підтвердити чи заперечити припущення батьків? Відповідь обґрунтуйте за допомогою генетичної схеми шлюбу.
2. Рідкісна спадкова хвороба Александера і спадкова артеріопечінкова дисплазія мають багато клінічних ознак. Хвороба Александера успадковується за аутосомно-рецесивним типом, артеріопечінкова дисплазія - за аутосомно-домінантним.
а) Яку назву має здатність гена впливати на формування кількох ознак?
б) У здорових батьків народилась дитина з хворобою Александера. Дайте пояснення цій ситуації за допомогою генетичної схеми шлюбу.
3. Молекула гемоглобіну людини має четвертинну будову. До її складу входять 2α і 2β поліпептидні ланцюги. Гени, в яких закодовані ці поліпептиди, локалізовані в негомологічних хромосомах. Назвіть форму взаємодії між генами, які приймають участь у формуванні гемоглобіну.
4. Причинами спадкової сліпоти можуть бути аномалії кришталика і рогівки. Обидві аномалії аутосомно-рецесивні.
а) Яка ймовірність народження сліпих дітей в шлюбі сліпої внаслідок аномалії кришталика жінки і сліпого внаслідок аномалії рогівки чоловіка, якщо вони дигомозиготні?
б) Назвіть і сформулюйте закон, який діє в даній ситуації.
5. В районі зареєстровано 15 хворих на спадкову хворобу, що детермінується домінантним геном, пенетрантність якого складає 80 %.
а) Дайте визначення поняття «пенетрантність».
б) Яка ймовірна кількість носіїв гена в районі?
в) Визначте ймовірність народження здорових і хворих дітей від шлюбу здорових носіїв цього гена.
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1. а) Наявність трьох і більше варіантів одного гена отримала назву множинного алелізму.
б) Кожна людина в нормі має два алельних гени, з яких один отримує від матері, а другий – від батька.
в) Система АВ0 включає чотири фенотипи (групи крові), які відрізняються наборами аглютинінів та аглютиногенів і позначаються як І, ІІ, ІІІ та ІV групи.
У людей з І групою крові є і аглютиніни (антитіла) в плазмі та відсутні аглютиногени(антигени) в еритроцитах.
У людей з ІІ групою є аглютинін в плазмі і А аглютиноген в еритроцитах.
У людей з ІІІ групою є аглютинін в плазмі і В аглютиноген в еритроцитах.
У людей з ІV групою аглютинінів у плазмі немає, а в еритроцитах є аглютиногени А і В.
г) І група – генотип І0І0 – однакові алелі.
ІІ група – генотип ІАІА або ІАІ0. Оскільки ген ІА проявляється як у гомозиготному, так і у гетерозиготному стані наявністю в еритроцитах антигенів А, то він є домінантним по відношенню до гена І0.
ІІІ група – генотип ІВІВ або ІВІ0. Оскільки ген ІВ проявляється як у гомозиготному, так і у гетерозиготному стані наявністю в еритроцитах антигенів В, то він є домінантним по відношенню до гена І0.
ІV група – генотип ІАІВ. Наявність в еритроцитах людей з ІV групою крові антигенів А і В свідчить про кодомінантну взаємодію генів ІА та ІВ – незалежний прояв кожного алеля.
д) Батьки з ІІ та ІІІ групами крові можуть бути як гомо-, так і гетерозиготними. Дитина з І групою крові можлива лише за умови гетерозиготності обох батьків:
Р ♂ ІАІ0 × ♀ ІВІ0
Гамети: ІА, І0 ІВ, І0
F1: ІАІВ, ІАІ0, ІВІ0, І0І0.
Тому для підтвердження чи заперечення припущення батьків знання фенотипів (груп крові) недостатньо. Потрібно встановити генотипи обох батьків.
2. а) Здатність гену впливати на формування кількох фенотипних ознак (клінічних симптомів) називається плейотропією.
б) У відповідності до закону розщеплення у здорових батьків хвора дитина могла народитись лише за умови їх гетерозиготності і переходу рецесивного алеля в гомозиготний стан:
Р ♀ Аа × ♂ Аа
Гамети: А, а А, а
Дитина: аа
3. Оскільки для утворення гемоглобіну необхідна сумісна дія неалельних генів, то ці гени комплементарні і між ними існує комплементарна форма взаємодії.
4. а) Позначимо гени: аномалії кришталика - а, нормального кришталика - А; аномалії рогівки - b, нормальної рогівки - В. Тоді генотип жінки -ааВВ, чоловіка - ААbb.
Генетична схема шлюбу: P ♀ aaBB х ♂AAbb
Гамети aB Ab
F1 AaBb - зрячі
Отже, в даному випадку ймовірність народження сліпих дітей наближається до 0.
б) В даній ситуації проявляється закон одноманітності гібридів першого покоління. Закон стверджує: при схрещуванні гомозиготних батьківських форм, які відрізняються однією або кількома парами альтернативних ознак, перше покоління одноманітне за фенотипом і генотипом.
5. а) Пенетрантністю називається ймовірність експресії генів у його носіїв.
б) Оскільки хворі становлять 80 % від носіїв гена, то кількість носіїв гена становить (15 х 100) / 80 = 19 чоловік.
в) Позначимо ген хвороби – А, норми – а, тоді найбільш ймовірні генотипи носіїв –Аа. У цьому випадку генетична схема шлюбу має вигляд:
Р ♂Аа × ♀Аа
Гамети А, а А, а
F 1АА:2Аа:1аа
Вірогідність: 25%:50%:25%.
Таким чином, здоровими в даному шлюбі можуть бути діти з генотипом аа – 25% і 20% (100%-80%) носіїв гена А. Ймовірні носії гена А у цьому шлюбі складають 75% - (25%АА+50%Аа). Ген А фенотипно не проявляється у 20% його носіїв, тому носії гену можуть бути здоровими. Ймовірність здорових носіїв гену А =75% × 20% / 100% = 15%. В цілому ймовірність здорових дітей у такому шлюбі складає 25% (аа)+15%(АА і Аа)=40%, ймовірність хворих – 100% - 40% = 60%.
Заняття №12 Тема: Зчеплене успадкування. Генетика статі
а) Як називаються гени, локалізовані в одній хромосомі?
б) Дайте визначення поняття „морганида”.
в) Які гамети і з якою ймовірністю можливі у сестри і брата?
г) У якій сім’ї – брата чи сестри – більша вірогідність народження дитини з двома рецесивними ознаками за умови, що інший з подружжя буде носієм двох рецесивних генів?
А. Батька;
В. Матері;
С. Обох батьків;
Д. Недостатньо інформації;
Е. Жодна з відповідей не вірна.
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1. а) Локалізовані в одній хромосомі гени називаються зчепленими
б) Морганида – умовна одиниця відстані між двома генними локусами, яка дорівнює одному відсотку кросинговеру.
в) І у сестри і у брата ймовірні чотири сорти гамет, але частота їх різна, оскільки частота гамет визначається зчепленням генів. У сестри некросоверні гамети Ав і аВ ймовірні з частотою 38,5% кожна (100 % - 23 %)
2
і кросоверні АВ і ав кожна з частотою 11,5% (23%). У брата
2
некросоверні гамети АВ і ав ймовірні кожна з частотою 38,5% і кросоверні Ав і аВ з частотою 11,5% кожна.
г) Оскільки рецесивні ознаки проявляються лише в гомозиготному стані, то діти з двома рецесивними ознаками мають генотип аавв. Такий генотип формується від злиття яйцеклітин і сперматозоїдів – ав. Шлюбні партнери брата і сестри утворюють один сорт гамет – ав. Отже, ймовірність народження дітей з генотипом аавв залежить від ймовірностей гамет ав у сестри і брата. Більш висока частота гамет ав у брата – 38,5%, значить більш висока ймовірність народження дітей з двома рецесивними ознаками в сім’ї брата.
2. Ознаки і гени, що детермінують ці ознаки:
Резус-фактор Rh+
Відсутність резус-фактора rh-
Еліптоцитоз A
Нормальна форма еритроцитів a
В умові задачі не вказано, хто з подружжя гетерозиготний, але у будь-якому випадку генотип гетерозиготи
оскільки ген резус-фактора (Rh+) отримано від одного з батьків, а ген еліптоцитозу (А) - від іншого. Генотип того з подружжя, який має рецесивні ознаки -
Тому, генетична схема шлюбу має такий вигляд:
Р
Гамети: некросоверні Rh+а, Rh-A; Rh-a – 100%
кросоверні Rh+A, Rh-a.
Оскільки гени резус-фактору і еліптоцитозу знаходяться на відстані 3-х морганид, то частота кожного сорту кросоверних гамет у дигетерозиготного з батьків становить 1,5% (3%/2), тоді частота кожного сорту некросоверних гамет складає 48,5% (100% - 3%).
2
У дигомозиготного з батьків всі гамети одноманітні, оскільки кросинговер фенотипно не фіксується і не впливає на розрахунки генотипних і фенотипних ймовірностей. Тому ймовірність народження дітей з різними генотипами виражається в наступних співвідношеннях:
48,5% ; 48,5% ; 1,5% ; 1,5%
Тобто ймовірність резус-позитивних дітей з еритроцитами нормальної форми складає 48,5%, резус-негативних з еліптоцитозом - 48,5%, резус-позитивних з еліптоцитозом - 1,5%, резус-негативних з еритроцитами нормальної форми - 1,5%.
3. Ген синдрому блефарофімозу локалізований на довгому плечі хромосоми № 3 в третьому сегменті другого району, ген прогресивної еритрокератодермії – на короткому плечі хромосоми № 1 в шостому сегменті третього району.
4. а) Не можуть. Оскільки гени дальтонізму і гемофілії розміщені в локусах Х-хромосоми, то вони кросинговеру не підлягають, тому батько передає своїй дочці Х - хромосому з обома генами.
б) Позначимо гени
дальтонізму - d,
нормального сприйняття кольорів - D,
гемофілії - h,
нормального згортання крові - H.
Тоді генотип дочки XDHXdh . У неї утворюються некросоверні гамети XDH і Xdh, і кросоверні XDh і XdH . Сини з однією патологією можуть бути лише в тих випадках, якщо розвиваються з кросоверних гамет. Оскільки частота кросоверних гамет складає 9,8%, то ймовірність народження синів, які страждають однією патологією, складає 9,8% (4,9% - дальтонізмом, 4,9% - гемофілією).
5. Плазмогени організм отримує від матері, оскільки сперматозоїди майже не містять цитоплазми, а відтак і плазмогенів.
Заняття №13 Тема: Мінливість у людини як властивість життя і
генетичне явище: фенотипна та генотипна мінливість
1. Батьки та їх рідна донька страждають ожирінням. Нерідна донька, яка зростала в цій сім’ї з раннього віку, має підвищену масу тіла, але в меншій мірі, ніж рідна. Рідний син, який з дитинства навчається в спортивному інтернаті, має нормальну масу тіла.
а) Що визначає різницю в масі тіла дітей у цій сім’ї?
б) Які форми мінливості мають місце в даному випадку?
2. У батьків з ІІ та ІІІ групами крові системи АВ0 народилася донька з І і син з ІV групами крові.
а) Напишіть генотипи всіх членів сім’ї;
б) Яка форма мінливості має місце в даному випадку?
3. Батько блакитноокий, мати кароока, а у доньки одне око каре, а друге – блакитне.
а) Напишіть генотипи членів родини і обгрунтуйте їх за допомогою генетичної схеми шлюбу.
б) Поясніть різноокість доньки.
4. Всі клітини хворого чоловіка мають 47 хромосом за рахунок зайвої Х-хромосоми.
а) Напишіть формулу каріотипу чоловіка і визначте, яка форма мінливості має місце в даному випадку.
б) Назвіть можливі механізми формування каріотипу чоловіка.
в) Яка ймовірність передачі зайвої Х-хромосоми нащадкам цього чоловіка?
5. а) Яких дітей слід чекати від шлюбу глухого подружжя, якщо глухота чоловіка обумовлена коревою краснухою (червона висипка) перенесеною його матір’ю під час вагітності, а глухота жінки обумовлена генетично (ген глухоти рецесивний)? У родоводі чоловіка глухота не відмічена.
б) Як називається схожість фенотипів чоловіка та жінки в даному випадку?
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1. а) Ожиріння – мультифакторна ознака, яка залежить від багатьох чинників, у тому числі від генотипу, переїдання, спортивного режиму. Рідна доньки подружжя має два з них – генотип і переїдання, прийомна – один – переїдання, син - теж один – генотип, який не зміг повністю реалізуватись в умовах спортивного режиму.
б) В даному випадку змінюються фенотипи, тому мінливість – фенотипна.
2. а) Генотип доньки І0І0, отже по одному гену І0 вона отримала від кожного з батьків, а відтак батьки – гетерозиготні ІАІ0 і ІВІ0. Син від одного з батьків (ІАІ0) отримав ген ІА, а від іншого (ІВІ0) – ІВ, тому його генотип ІАІВ.
б) В даному випадку має місце комбінативна мінливість. Донька від батьків отримала комбінацію генів І0І0, син – ІАІВ.
3. а) Позначимо аутосомний домінантний ген кароокості – А, тоді його рецесивний алель блакитноокості – а. Оскільки у батька рецесивна ознака, яка проявляється лише в гомозиготному стані, тому його генотип – аа. Оскільки у матері домінантна ознака, яка може проявити як в гомо- так і в гетерозиготному стані, тому генотип матері може бути як АА, так і Аа. В умові задачі недостатньо інформації для конкретного вибору генотипу матері. Донька гетерозиготна – Аа оскільки від матері отримала ген А, а від батька могла отримати лише ген а.
б) Генотип доньки Аа, але в період формування ока відбулась соматична мутація, внаслідок якої ген кароокості (А) мутував в ген блакитноокості (а). Тому клітини одного ока стали гомозиготними за геном, який обумовлює блакитний колір, а друге око залишилось карим.
4. а) 47, ХХУ. Анеуплоїдія – трисомія за статевими хромосомами.
б)Можливим механізмом даної аномалії може бути комбінація аномальних гамет : яйцеклітини ХХ і спарматозоїдаУ, або яйцеклітини Х і спарматозоїда ХУ. Аномальні гамети формуються внаслідок порушення розходження хромосом в мейозі.
в) Відповідь однозначною бути не може, оскільки у таких хворих зрілі форми сперматозоїдів можливі, але формуються в дуже рідких випадках. Як правило, зустрічається оліго- і азооспермія (небагато і атипові сперматозоїди).
5. а) Позначимо аутосомний домінантний ген нормального слуху А, тоді аутосомний рецесивний ген глухоти – а. Оскільки в родоводі чоловіка глухі родичі не відмічені, а збудник коревої краснухи не є мутагеном, то найбільш вірогідний генотип чоловіка - АА. У його жінки ознака рецесивна, значить, її генотип – аа, оскільки рецесивна ознака проявляється лише в гомозиготному стані. Тому генетична схема шлюбу має такий вигляд:
Р ♀ аа х ♂ АА
Гамети а А
Діти Аа
Отже, в цій сім’ї слід чекати дітей з нормальним слухом (1-ий закон Менделя, закон одноманітності гібридів першого покоління).
б) Модифікаційні зміни, які копіюють ознаки, що притаманні іншому генотипу, називають фенокопіями.
Заняття №14 Тема: Основи медичної генетики. Методи вивчення
спадковості людини
1. В генетичну консультацію звернулась нормальна жінка з проханням визначити спадковою чи не спадковою є недоумкуватість її сина. Крім сина жінка має здорову доньку. Рідний брат жінки, а також рідний дядько з боку матері страждають на недоумкуватість. Чоловік жінки та його родичі нормальні.
а) Складіть родовід і визначте характер (спадковий чи не спадковий) недоумкуватості в даній родині.
б) Чи можлива недоумкуватість у майбутніх дітей цієї жінки?
в) Чи можлива недоумкуватість у дітей дочки цієї жінки, якщо вона вийде заміж за нормального чоловіка?
2. Проаналізуйте схему родоводу родини, в якій успадковується дефект зубної емалі.
Визначте:
а) Тип успадкування дефекту зубної емалі.
б) Ймовірні генотипи усіх членів ІV покоління.
в) Ймовірність нормальної емалі у дитини пробанда за умови, що його дружина матиме нормальні зуби.
3. Побудуйте власний родовід за будь-якою ознакою і проведіть його генетичний аналіз.
4. Частота конкордантності (співпадання) шизофренії у монозиготних близнюків складає 70%, дизиготних – 13%, епілепсії – відповідно 67% і 3%, кольору очей – 99,5% і 28%.
а) Які з названих ознак мають лише спадкову детермінацію і які визначаються ще і факторами зовнішнього середовища?
б) Визначте частку генетичного фактора у формуванні шизофренії, епілепсії і кольору очей.
в) Зразок виконання індивідуального завдання та оформлення протоколу:
1. а) Родовід:
Значна кількість хворих в родині свідчить про спадковий характер недоумковасті. Той факт, що хворіють діти в сім’ях здорових батьків, свідчить про те, що ген недоумковатості рецесивний. Те, що хворіють лише чоловіки, свідчить про локалізацію гена в Х-хромосомі. Отже, ознака успадковується за Х- зщепленим рецесивним типом.
б) Той факт, що у здорової жінки є хворий син, свідчить про те, що вона гетерозиготна і має генотип ХАХа. Відтак 50% яйцеклітин жінки несуть рецесивний ген - Ха. Ймовірність того, що жінка передасть цей ген своїм дітям складає 50%. Оскільки чоловіки гемізиготні, то наявний у них рецесивний ген проявляється фенотипно, у жінок – маскується домінантним. Отже, у можливих дітей цієї жінки ймовірність хворих синів складає 50%.
в) Ймовірність гетерозиготності дочки жінки складає 50%. Це означає, що вірогідність народження у неї хворої дитини (сина) існує і становить 1/8 (1/2 х 1/2 х 1/2) або 12,5%.
2. а) Те, що аномалія зубної емалі зустрічається в усіх поколіннях і хворі діти мають хворого одного з батьків, свідчить про те, що ознака домінантна. Оскільки хворий батько передає ознаку лише донькам, а мати і синам, і донькам в однаковій мірі, значить що ген, який визначає цю ознаку, локалізований в Х-хромосомі.
б) Найбільш ймовірні генотипи членів ІV покоління:
1 - Х аУ, 2 - ХАХа, 3 - Х АУ, 4 - ХаУ, 5 - ХаХа, 6 - ХаХа, 7 - ХАХа, 8 - ХАХа, 9 - ХАХа, 10 - ХАХа, 11 – ХаУ. Усі хворі (2, 3, 7, 8, 9, 10) отримали лише один аномальний ген від одного з батьків, усі здорові (1, 4, 5, 6, 11) отримали один (гемізиготи) або два (гомозиготи) рецесивні гени.
в) Генетична схема шлюбу пробанда має такий вигляд:
Р ХаХа × ХА У
Гамети Ха ХА, У
Ймовірні діти пробанда ХА Ха, ХаУ
Отже, лише сини пробанда можуть мати нормальну емаль зубів. Ймовірність народження сина становить 50%.
3. Родоводи індивідуальні, тому аналіз родоводу і висновки в кожному випадку особливі.
4. З метою оцінки ролі спадковості в розвитку тієї чи іншої ознаки проводимо розрахунки за формулоюХальцінгера:
Н = КМБ% - КДБ% , де Н – коефіціент спадковості.
100% - КДБ%
Для шизофренії Н = 70 % - 13% = 57/87= 0,65 або 65%
100% -13%
Для епілепсії Н = 67% - 3% / 100% - 3% = 0,69 або 69%
Для кольору очей Н = 99,5% - 28% / 100% - 28% = 71,5 / 72 = 0,96 або 96%
а) Із зазначених ознак повну генетичну детермінацію має колір очей, шизофренія і епілепсія в значній мірі генетично залежні, але певну частку в їх експресії відіграє середовище.
б) Коефіціент спадковості шизофренії Н=0,65 (65%), епілепсії - 0,69 (69%), кольору очей – 0,96 (96%).
Заняття №15 Тема: Хромосомні хвороби. Цитогенетичні методи
їх діагностики
1. У новонародженого недорозвинута гортань і нижня щелепа, внаслідок чого він видає звуки схожі на котяче нявчання. Обстеження новонародженого показало наявність мікроцефалії, короткої шиї, епікантуса, вад розвитку серцево-судинної системи та інші відхилення.
а) Який синдром і яку аномалію хромосом можна запідозрити у новонародженого?
б) Як підтвердити чи спростувати ваше припущення?
2. В родині народилася дитина-інтерсекс.
а) Які індивіди називаються інтерсексами?
б) Як встановити дійсну стать дитини, щоб дати ім’я відповідно до статі і щоб хірургічна корекція в майбутньому виявилась безпомилковою?
3. Цитогенетичне обстеження наречених, які не мали фенотипних відхилень, показало, що наречений має 45 хромосом, і одна з хромосом 21 пари транслокована на 15-у.
а) Який синдром і з якою ймовірністю можливий у дітей від цього шлюбу?
б) Як виявити, хто із нормальних дітей від цього шлюбу буде носієм транслокаційної 21-хромосоми?
4. На місці злочину знайдена кров. Судово-медичний експерт встановив, що лейкоцити цієї крові мають барабанні палички (тільця Барра).
а) Яким методом користувався судово-медичний експерт для виявлення барабанних паличок (тілець Барра)?
б) Представникові якої статі найбільш вірогідно належить кров?
5. Найменша хромосома геному людини містить близько 1,8 % його генетичного матеріалу, але мутації цієї хромосоми спричиняють тяжкі клінічні стани. Так, трисомія за цією хромосомою спричинює синдром «котячого ока», атрезію ануса, фізичну і розумову відсталість. Втрата довгого плеча хромосоми спричинює несумісний з життям синдром Ді Джорджі або, якщо втрачається частина плеча, виникає велокардіо-фасціальний синдром з характерними вадами серця і великих судин. При лейкозах виявлені три- та моносомії, а також різні транслокації.
а) Який номер в ідеограмі людини має найменша хромосома?
б) Напишіть загальну формулу каріотипу дитини з синдромом «котячого ока».
в) Яку назву має мутація, пов’язана з втратою плеча хромосоми або його частини?
г) Напишіть загальну формулу каріотипу моносомних клітин за найменшою хромосомою.
д) Дайте визначення поняття «транслокація».
б) Проаналізувати каріотипи хворого і встановити наявність чи відсутність відхилень від норми, тобто підтвердити чи заперечити хромосомну природу (етіологію) хвороби.
в) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1. а) У новонародженого наявні симптоми синдрому «котячого крику». В даному випадку можна запідозрити делецію короткого плеча 5-ї хромосоми.
б) Методом каріотипування. Якщо 5-а хромосома буде меншою за еталон, то це підтвердить припущення, якщо вона буде ідентична еталону, то це заперечить припущення.
2. а) Інтерсексами називаються індивіди, які за фенотипом займають проміжне положення між чоловічою та жіночою статтю.
б) Методом каріотипування. Якщо статеві хромосоми у дитини однакові (ХХ), то стать жіноча, якщо різні (ХУ), то чоловіча.
3. а) У дітей від цього шлюбу можливий синдром Дауна (транслокаційна форма). Ймовірність хвороби у дитини – 1\3, тому що ембріони з каріотипом 15 15 21 0 не життєздатні.
Р ♀ 15 15 21 21 Х ♂15 152121 0
Гамети: яйцеклітини -15 21 сперматозоїди -15 21, 15 0, 152121, 15210.
Зиготи: нормальні -15 15 21 21,
гинуть -15 15 21 0,
транслокаційний синдром Дауна - 15 152121 21,
носії транслокації -15 152121 0.
б) Провести каріотипування. У носіїв транслокації 21-хромосомами число хромосом становить 45, але 15-хромосома має великі розміри, тобто відрізняється від еталону за формою, розміром і генетичною інформацією.
4. а) Методом визначення Х-статевого хроматину в мазках крові. Х-статевий хроматин в ядрах нейтрофілоцитів має характерний вигляд барабанних паличок, які відходять від складно-дольчатого ядра лейкоцитів.
б) Найбільш ймовірно, що жіночої, оскільки у чоловіків тільця Барра найчастіше зустрічаються у випадках, якщо вони мають зайві Х-хромосоми, тобто хворі.
5. а) Найменша хромосома в ідіограмі людини має №22.
б) 47, + 22
в) Делеція
г) 45, - 22
д) Транслокацією називають переміщення хромосоми, або її фрагменту на негомологічну хромосому.
Заняття №16 Тема: Молекулярні хвороби. Біохімічний метод
і ДНК-діагностика
1. Відомо багато форм гемоглобіну, в молекулах якого відбулась заміна однієї з амінокислот в β-ланцюгу (Ефримсон В.П., 1968). В таблиці наведені деякі з цих заміщень:
|
Форма гемоглобіна |
Порядковий номер амінокислоти в ланцюгу |
Амінокислотні заміщення |
|
Токучі |
2 |
Гістидин—тирозин |
|
Кушатта |
22 |
Глутамін—аланін |
|
Айбадан |
46 |
Гліцин—глутамін |
|
Цюрих |
63 |
Гістидин—арганін |
|
Мілуокі |
67 |
Валін—глутамін |
|
Ібадан |
87 |
Треонін—лізин |
|
Балтімор |
95 |
Лізин—глутамін |
|
Кельн |
98 |
Валін—метіонин |
|
Кенвуд |
143 |
Гістидин—аспарагін |
Які зміни в триплетах ДНК призводять до заміни амінокислоти у кожному з названих варіантів?
2. Методом Фреда Сенгера отримали фрагменти ланцюгів ДНК з послідовно зміненою на один нуклеотид довжиною. Фрагменти склали один на одного у вигляді східців. Оскільки кінці ланцюгів були помічені флюоресцентними мітками, виявилось, що сходинки представлені такими нуклеотидами:
1-а – А, 2-а – Т, 3-я – Г, 4-а – Ц, 5-а – Ц, 6-а – Т, 7-а – А, 8-а – А, 9-а – Г, 10-а – Г, 11-а – Т, 12-а – А.
а) Напишіть послідовність нуклеотидів секвенованого ланцюга ДНК.
б) Яку послідовність амінокислот може кодувати така послідовність нуклеотидів за умови, що фрагмент кодогенний і не містить інтронів?
3. У людини групову належність крові за системою АВО визначають три алеля гена І— ІА, ІВ, ІО. Генотип кожної людини визначається комбінацією двох із трьох алелей. Система АВО має чотири фенотипи: група І (О), група ІІ (А), група ІІІ (В), група ІV (АВ). Кожен із цих фенотипів відрізняється специфічними білками-антигенами, які містяться в еритроцитах, і антитілами— зосередженими в сироватці крові. Люди з фенотипом І (О) не мають антигенів А і В і мають антитіла α і β, з фенотипом ІІ (А) мають антигени А і антитіла β, з фенотипом ІІІ (В) мають антигени В і антитіла α, з фенотипом ІV (АВ) мають антигени А і В і не мають антитіл α і β.
а) За допомогою якого методу можна встановити нуклеотидні послідовності і відмінності генів ІА, ІВ, ІО ?
б) Чи у всіх носіїв гена ІА нуклеотидні послідовності цього гена ідентичні? Відповідь обгрунтуйте.
в) За допомогою якого методу можна визначити послідовність амінокислот в антитілах α і β?
г) Чи можна на основі знання амінокислотних послідовностей антигенів секвенувати ген? Відповідь обгрунтуйте.
4. Синдром Менкеса успадковується за Х-зчепленим рецесивним типом. В основі захворювання лежить дефект всмоктування і транспорту міді з кишок, що залежить від мідьвмісного ферменту цитохромоксидази.
а) Чому синдром Менкеса називають молекулярною хворобою?
б) До якого класу молекулярних хвороб відносять синдром Менкеса?
в) Який тип мутацій спричинює синдром Менкеса?
г) Яка стать може бути гемізиготною за геном синдрому Менкеса?
д) Кому – синові чи доньці – гемізигота передає ген синдрому Менкеса?
5. Ретинобластома (пухлина ока) – аутосомно-домінантне захворювання з пенетрантністю 90%. У здорових батьків народилась дитина з ретинобластомою. Яка ймовірність народження другої дитини також з пухлиною ока, якщо припустити, що один із батьків гетерозиготний носій патологічного гена?
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1.
|
Форма гемоглобіна |
Порядковий номер амінокислоти в ланцюгу |
Приклади змін у відповідних кодонах ДНК |
|
Токучі |
2 |
ЦАУ—УАУ |
|
Кушатта |
22 |
ГАА—ГЦУ |
|
Айбадан |
46 |
ЦАА—ГАА |
|
Цюрих |
63 |
ЦАЦ—АГА |
|
Мілуокі |
67 |
ГУУ—ГАГ |
|
Ібадан |
87 |
УГГ—ААА |
|
Балтімор |
95 |
АГГ—ГАГ |
|
Кельн |
98 |
ГУЦ—АУГ |
|
Кенвуд |
143 |
ЦАЦ—ААЦ |
2. а) Секвенований ланцюг ДНК має таку послідовність нуклеотидів:
А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-А-Г-Г-Т-А.
б) Транскрибована за принципом комплементарності на секвенованому ланцюгу ДНК і-РНК має таку послідовність нуклеотидів:
У-А-Ц-Г-Г-А-У-У-Ц-Ц-А-У. Згідно з генетичним кодом послідовність кодонів цієї і-РНК колініарна такій послідовності амінокислот – тир- глі- фен- гіс.
3. а) Послідовності нуклеотидів алелей ІА , ІВ , І0 , а відтак і відмінності між ними, можна встановити з допомогою методу секвенування.
б) Не у всіх, оскільки генетичний код вироджений і у різних людей можуть мати місце кодони-синоніми.
в) Відмінності поліпептидів антитіл a і ß у різних людей можна визначати за допомогою біохімічних методів (методами хроматографії).
4. а) Синдром Менкеса спричинений зміною гена, що відповідає за синтез ферменту. Хвороби, спричинені зміною структури одного гена, називаються моногенними молекулярними хворобами.
б) Синдром Менкеса належить до хвороб обміну мінеральних речовин.
в) Даний тип мутацій належить до генних мутацій.
г) Оскільки ген хвороби Менкеса локалізований в Х-хромосомі, а чоловіки мають одну Х-хромосому, то гемізиготною може бути чоловіча стать.
д) Батько передає ген синдрому Менкеса з Х-хромосомою лише дочці.
5. Якщо позначити ген ретинобластоми А, а норми – а, то генотип одного з батьків аа, а іншого – Аа. Оскільки хвороба успадковується за аутосомним типом, то немає значення хто з батьків носій гена хвороби. Тому, формулу шлюбу записуємо без позначень статі.
Р аа × Аа
Гамети а А, а
F1 Аа і аа з рівною вірогідністю – 50%
Отже, ймовірність народження дитини з геном ретинобластоми становить 50% або ½ . Ген проявляється у 9-ти з 10-ти носіїв гена (9/10). Тому ймовірність хвороби у дитини дорівнює добутку двох ймовірностей
½ × 9/10 = 9/20 або 45%.
Заняття №17 Тема: Популяційно-статистичний метод.
Медико-генетичне консультування
1. Група крові системі MN (M, N, MN) залежить від кодомінантних генів CM і CN. Частота гена CM у білого населення США – 54%, у індіанців – 78%, у ескімосів Гренландії – 91%, а у австралійських аборигенів – 18%.
а) Визначте частоту груп крові M, N, MN в цих популяціях.
б) В якій із популяцій найвища ймовірність шлюбу між гетерозиготами?
2. В південноамериканських джунглях живе популяція аборигенів чисельністю 127 чоловік (включаючи дітей). Частота групи крові М тут складає 64 %. Чи можна вираховувати частоти груп крові N і MN в цій популяції за законом Харді-Вайнберга?
3. Хворі на фенілкетонурію діти народжуються з частотою 1 на 10 тисяч новонароджених. Визначте:
а) процент носіїв гена фенілкетонурії;
б) ймовірність вступу до шлюбу носіїв гена фенілкетонурії;
в) ймовірність народження хворої дитини у носіїв гена фенілкетонурії.
4. До лікаря-генетика звернулись наречені з питанням: ”Як розрізнятимуть кольори їх майбутні діти”? Наречений і наречена розрізняють кольори нормально але батько нареченого і батько нареченої – дальтоніки.
а) За яким типом успадковується дальтонізм?
б) Напишіть генотипи нареченої і нареченого.
в) Напишіть гентичну формулу шлюбу і ймовірні генотипи і фенотипи дітей у цьому шлюбі.
г) Сформулюйте відповідь на питання наречених.
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1. а) Оскільки у білого населення США концентрація гена СМ –q– складає 54%, то частота гену СN – p = 1 - 0,54 = 0,46. Звідси, частота крові групи CM = q= (0,54)2= 0,2916, групи CN = (0,46 × 0,46)=0,2116, а частота крові групи CM CN = 2 pq = 2х0,46 × 0,54 =0,4968.
Оскільки у індійців частка гена СМ- q- складає 78% або 0,78, тоді частота гена СN = 1 – 0,78 = 0,22. Звідси, частота крові групи CM = (0,78)2 = 0,6084, частота крові групи CN = 0,22 × 0,22 = 0,0484, частота крові групи CM C N = 2 × 0,22 х 0,78 = 0,3432.
Оскільки у ескімосів Гренландії частота гена CM –qскладає 91% або 0,91, то частота гена CN – p = 1-0,91 = 0,09. Звідси, частота крові групи CM = (0,91)2 = 0,8281, частота CN = (0,09)2 = 0,0081, частота крові групи CM CN = 2х 0,09 × 0,91 = 0,0819.
Оскільки у австралійських аборигенів частота гена CM –q= 18% або 0,18, тоді частота гена CN – p = 1 – 0,18 = 0,82. Звідси, частота крові групи CM = (0,18)2 = 0,6724, частота груп СN= (0,82)2 = 0,082
CM CN = 2 × 0,82 × 0,18 = 0,2952
б) Найвища ймовірність шлюбу між гетерозиготами в тій популяції, де найбільш близькі частоти альтернативних генів і найвища частота гетерозигот, тобто у білого населення США.
2. Ні, оскільки для малочисельних популяцій не можна примінити формулу Харді-Вайнберга.
3. а) Відомо, що фенілкетонурія – аутосомно-рецесивне захворювання. Оскільки аутосомне-рецесивне, то ознака проявляється лише в гомозиготному стані, значить, якщо ген фенілкетонурії позначити як а, тоді генотипи хворих дітей – аа. Частота хворих фенілкетонурією (q2 – 1\10 000). Звідси q= 1/10 000 = 0,01 або 1%, p = 1 – 0,1 = 0,99 або 99%, а частота гетерозигот – 2рq = 2 × 0,01 × 0,99 = 0,0198 або 1,98%.
б) Ймовірність вступу до шлюбу носіїв фенілкетонурії дорівнює добуткові ймовірностей носійства гена фенілкетонурії, тобто = 0,0198 × 0,0198, що складає 0,00017.
в) Оскільки в шлюбі гетерозигот проявляється закон розщеплення, то ймовірність народження хворих дітей складає 25%:
Р Аа × Аа
Гамети А,а А,а
Діти 1 АА:2Аа:1аа - хворі
4. а) Дальтонізм успадковується як зчеплена з Х-хромосомою рецесивна ознака.
б) Батьки наречених мали однакові за геном дальтонізму генотипи – ХdУ. Наречений не міг від батька отримати Х-хромосому, а відтак і ген дальтонізму, тому його генотип ХDУ. Наречена здорова, але від батька отримала Х-хромосому, а відтак і ген дальтонізму, тому її генотип ХDXd.
в) Генетична формула шлюбу ХDXd × ХDУ
Гамети ХD , Xd ; ХD , У
Ймовірні генотипи дітей ХDXD , ХDУ , ХDXd , ХdУ.
Відповідні фенотипи: ♀ нормальне сприйняття кольорів, ♂ нормальне сприйняття кольорів , ♀ нормальне сприйняття кольорів, ♂ дальтонік.
г) Отже, всі дочки від цього шлюбу розрізнятимуть кольори нормально, а вірогідність дальтонізму у синів становить 50%.
І
ІІ
ІІІ
ІV
2
6
5
4
3
2
1
2
10
11
8
9
10
11
8
7
7
5
6
7
8
9
6
3
4
5
2
3
4
1
1
І
ІI
ІII
1
2
3
4
5
2
1
3