Работа 1. Классификация форм изменчивости.

Методческие указания к практическому заняттю
для студенов 1-го курса медицинского факультета
ЗАНЯТИЕ № 5
Темы: СЦЕПЛЕННОЕ НАСЛЕДОВАНИЕ. ГЕНЕТИКА ПОЛА.
ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕЕ ФОРМЫ И ПРОЯВЛЕНИЯ.
Количество часов: 3+2
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. Счеплено 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
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
Альтернативное состояние признака, обусловленное
Признак
доминантным, геном
рецессивным геном
Свертывания крови
Нормальное
Гемофилия
Восприятия цветов
Нормальное
Дальтонизм
Развитие потовых желез
Нормальный
Нет
Строение эмали зубов
Гипоплазия (темная эмаль)
Нормальная
Фосфорно-кальциевый обмен Рахит - резистентный к витамину Д Нормальный
В случае сцепления признаков с полом придерживаются таких правил:
 признак, сцепленный с полом, обозначают буквой латинского алфавита вместе с
соответствующей половой хромосомой. Например: ХА, Ха.
 Анализ потомства целесообразно проводить в отдельности за мужской и женскими
полами.
1

Генотип женщины – ХАХа, ХАХА, ХаХа; генотип мужчины – ХАY, ХаY.
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 - ХНХh. Жених получил от отца Yхромосому, от матери X-хромосому с алелем H, и его генотип – ХНY.
♀ ХНХh
P:
♀ ХНХh
x
♂ ХНY
♂ ХНУ
Гаметы:
ХН , Хh
ХН , Y
Н
Н
Н
h
Н
F1 - ?
F1:
Х Х ,
Х Х,
Х Y,
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 Ххромосомой 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 матери обусловленные 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 Yхромосомой. 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 bbХaХa и bbХaY, где b и Ха – 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.
2
AB
.
ab
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 лишь некросоверные 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:
Генотип дигетерозиготы при сцепленном наследовании записывается через дробь:
– 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
BC E
соотношении получаются у особ с генотипом
?
bc e
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;
3
-
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 – ХhdY, второго – ХhDY, третьего – ХHDY. Значит, они
получили от матери три типа хромосом – Хhd, Хh, ХHD. Это возможно в том случае, когда
между X-хромосомами матери происходит кросинговер. Генотип матери может быть
ХHD//Хhd, тогда получаются некросоверные (ХHD, Хhd) и кросоверные (ХНd, Хh). Генотип
матери может быть также ХHd//Хh, и тогда получаются некросоверные (ХНd, Хh) и
кросоверные (ХHD, Хhd ) 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 что типы гамет образовывает организм с генотипом
BC
bc
E
?
e
Отстань 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 в каком количестве образовывают лица, которые имеют такой генотип:
а) Женщина с генотипом ХDh //Хd.
б) Мужчина, рецессивный за обеими 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 ХDh (41,5 %) и
Хd (41,5 %), 2 типы кросоверных – Хdh (4,9 %) и ХDH (4,9 %); б) 2 типы: Хdh (50 %) и Y (50 %).
ІІ. ИЗМЕНЧИВОСТЬ, ЕЕ ФОРМЫ И ПРОЯВЛЕНИЯ.
Работа 1. Классификация форм изменчивости.
Зарисовать в альбом классификацию изменчивости.
4
Работа 2. Решить ситуационные задачи.
Ситуационные задачи
1. Которые из пересчитанных 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 отражений пальцев.
2. У врача-рентгенолога наблюдается лучевое уражение кожи руки
(появились клетки с 47 хромосомами). К какому виду побежалости 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 нуклеотиди расположенные
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) рецесивна,
сцепленная с статьей, которая возникает в Х-хромосомі; б) рецесивна, что
возникает в автосомах; в) доминантная автосомна мутация ?
7. В гемоглобине Токучи состоялось замещения аминокислоты
гистидину на аргинин. О каком виде мутаций идет речь?
Ответы: 1. Широкая норма реакции: а,д; узкая: в; однозначная: бы,г,э. 2. Соматична
мутация. Дети не унаследуют. 3. Нет. 4. Хромосомная аберрация. Транслокація. 5. Генная
мутация. Инверсия. 6.в. 7.Геннаямутация.
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.
5
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. Комутагени. Антимутагены.
9. Генетический мониторинг. Средства снижения риска возникновения мутаций.
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
плом (половыми хромосомами X,У).
2. Решать ситуационные задачи, которые моделируют закономерности наследования
признаков, сцепленных с полом.
3. Решать ситуационные задачи из медицинской генетики.
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.
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: ас. Недошитко К. Ю.
Утвержден на заседании кафедры
30. 08 2008 г., протокол № 1
Пересмотрен на заседании кафедры
________200 г., протокол №______
6
Изменчивость
Фенотипическая
модификационная
Генотипическая
случайная
генеративная
комбинативная
мутационная
геномные мутации
Изменения числа
геномов
гаплодия
полиплодия
Изменения числа
отдельных хромосомов
моносомия
соматическая
три- и полисомии
комбинативная
хромосомные мутации
генные мутации
межхромосомные
транслокации (с
изменением групп
сцепления)
мутационная
внутрихромосомные
инверсия (без
изменения групп
сцепления)
дупликации, делеции,
дефишенсы (с
изменением групп
сцепления)
7