методичка по био

Увеличение HbMt в крови (метгемоглобинемия) может возникнуть вследствие: мутации гена β-глобиновых цепей или гена метгемоглобинредуктазы; нарушения функции метгемоглобинредуктазы при длительном приеме некоторых лекарств.

−В каких случаях метгемоглобинемия является наследственным заболеванием, в каких – её фенокопией?

−Как называются сходные изменения фенотипа – метгемоглобинемия у двух разных больных, если у одного она возникла вследствие мутации гена β-глобиновой цепи, а у другого вследствие мутации гена метгемоглобинредуктазы?

Задача 6 . В Y-хромосоме открыт ген ДАЗ (АЗФ). Делеции в этом гене – одна из причин мужской стерильности. Разные мутации гена ДАЗ вызывают или азоспермию (полное отсутствие сперматозоидов в сперме), олигоспермию (уменьшение количества сперматозоидов) или некроспермию (сперматозоиды неподвижны).

К врачу обратился пациент по поводу мужской стерильности. У пациента наружные, внутренние половые органы и вторичные половые признаки в норме.

−Мутации в каком гене могут быть причиной мужской стерильности?

−Какие из мутаций наиболее вероятны для данного случая?

−Какие методы генетики позволят уточнить диагноз у данного пациента?

Задача 7. Муковисцидоз (А – Р тип наследования) проявляется в форме хронических пневмоний при нарушении пищеварения. Первичный продукт гена муковисцидоза (CFTR) – белок (ТРБМ), обеспечивающий транспорт хлоридов через цитоплазматическую мембрану клеток ряда желез. В отсутствие этого белка секрет таких желез становится вязким, в итоге их функция нарушается. Описано более 600 мутаций гена CFTR. Наиболее частой причиной муковисцидоза является делеция 3-х пар нуклеотидов, в результате которой в 508 позиции белка ТРБМ отсутствует аминокислота фенилаланин.

−Напишите кодоны ДНК и РНК, кодирующие фенилаланин.

−Назовите возможные изменения в структуре гена CFTR, которые могут сопровождаться отсутствием в белке ТРБМ фенилаланина.

23

− В каких случаях изменения в структуре гена CFTR не будут приводить к возникновению муковисцидоза?

Задача 8 . У большинства больных сахарный диабет (СД) мультифакториальной природы. Имеются также редкие моногенные формы СД, причиной которых являются мутации гена инсулина или рецептора инсулина. Наследуются такие формы СД аутосомнорецессивно. Инсулин – белок из двух полипептидных цепей: α (21 аминокислота) и β (30 аминокислот). Известны следующие мутации гена инсулина: а) в β-цепи: в 24 кодирующем кодоне ТТЦ→ТЦЦ; в

25кодоне ТТЦ→ТТТ; б) α-цепи: в 3 кодоне ЦАА→ТАА.

−Как называются такие мутации?

−Какие аминокислоты кодируют нормальные кодоны и мутированные?

−По какому типу наследуются моногенные формы СД?

−Наследуется ли мультифакториальная форма СД?

−Как называются сходные по клинической картине болезни, причинами которых являются мутации разных генов?

УИРС Задание 7 . Цитоплазматические мутации

90% структурных белков митохондрий кодируется генами ядерной ДНК, остальные – генами митохондриальной ДНК (16569 п.н.). В ДНК митохондрий есть гены тРНК, рРНК, а также ферментов дыхательной цепи (обеспечивают синтез АТФ), мутации которых являются основной причиной митохондриальных болезней (их описано около 100).

В разных клетках количество митохондрий разное. Например, в ооцитах их около 10, а в сперматоцитах – 4. Есть ли вероятность, что у потомков проявится митохондриальная болезнь, если в образовании зиготы участвовали: а) яйцеклетка, в одной из митохондрий которой произошла мутация, и нормальный сперматозоид; б) нормальная яйцеклетка и сперматозоид, в митохондриях которого произошли мутации?

24

ГЕНОТИПИЧЕСКАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ. ХРОМОСОМНЫЕ И ГЕНОМНЫЕ МУТАЦИИ

Цель занятия:

Знать классификацию хромосомных и геномных мутаций и механизмы их возникновения.

Ознакомиться с понятием о хромосомных болезнях человека.

ВНЕАУДИТОРНАЯ РАБОТА

Задание 1 . Хромосомные мутации

Хромосомные мутации (аберрации или перестройки) обусловлены изменением структуры хромосом. Хромосомные мутации могут быть внутрихромосомными и межхромосомными.

Изучите по таблице 1 варианты хромосомных аберраций и их символы.

Задание 2 . Механизмы хромосомных мутаций

В основе механизмов хромосомных мутаций лежат разрывы хромосом в результате действия мутагенных факторов.

Обратите внимание на обозначения участков хромосомы:

Изучите по таблице 2 основные механизмы возникновения разных вариантов хромосомных мутаций.

25

Таблица 1

Хромосомные мутации

26

Таблица 2

Механизмы хромосомных мутаций

Задание 3 . Обозначения кариотипа человека при наличии структурных перестроек хромосом.

Для обозначения кариотипа человека с хромосомными аберрациями вначале указывается общее количество хромосом, а затем – набор половых хромосом, после чего приводится символ структурной перестройки. В скобке указывается номер хромосомы, а при межхромосомных обменах – номера хромосом, вовлеченных в перестройку. Если в перестройку были вовлечены две хромосомы, то для отделения их друг от друга ставится точка с запятой, и первой записывается хромосома, имеющая меньший номер. В том случае, если удается идентифицировать сегменты, подсегменты и полосы хромосом, в которых произошли разрывы, то они указываются в следующей скобке.

27

Ознакомьтесь с примерами записи структурных перестроек хромосом, приведенными в таблице 3.

Ответьте на вопросы:

−Какие мутации называются хромосомными?

−Какие из хромосомных мутаций называются внутрихромосомными и межхромосомными?

−При каких хромосомных перестройках может измениться число хромосом в диплоидном наборе?

−Какая транслокация (сбалансированная или несбалансированная) фенотипически не проявляется у носителя этой мутации?

−Напишите кариотип женщины с делецией короткого плеча в пятой хромосоме.

Задание 4 . Геномные мутации, их механизмы

Геномные мутации возникают в результате нарушения числа хромосом в кариотипе.

Изучите классификацию геномных мутаций (табл. 4) и механизмы их возникновения (табл. 5).

Обратите внимание на то, что клетки, содержащие одинаковые наборы хромосом, называются клеточной линией. Организмы, сформированные двумя или большим числом клеточных линий, называются мозаиками (например – 45, Х0 / 46,ХХ).

Ознакомьтесь с основными механизмами геномных мутаций (таблица 5).

Напишите хромосомные наборы зигот, образовавшихся в

результате оплодотворения одной яйцеклетки 23, Х двумя спермато-

зоидами с хромосомными наборами:

а) 23, Х и 23, Y ; б) 23, Х и 23, Х ; в) 23, Y и 23, Y .

28

Таблица 3

Обозначения кариотипа человека при наличии в нем перестроек хромосом

29

Таблица 4

Классификация геномных мутаций

30

АУДИТОРНАЯ РАБОТА

Задание 5 . Фенотип потомков при хромосомных мутациях у человека

Фенотипический эффект хромосомных мутаций зависит от:

−Типа мутации (инверсии, сбалансированные транслокации в фенотипе не всегда проявляются, так как количество генетического материала не нарушено; дупликации и несбалансированные транслокации вызывают значительные изменения в фенотипе);

−Количества генетического материала, вовлеченного в перестройки;

−Функциональной значимости фрагмента, вовлеченного в перестройки;

−Типа хромосом, её генного состава.

Хромосомные мутации у человека нередко являются причиной

хромосомных наследственных болезней, для которых характерно отсутствие четко очерченной клиники, наличие сходных симптомов (у многих больных снижен интеллект, нарушена репродуктивная функция, нередко имеются различные пороки развития), признаки болезни проявляются с рождения.

Хромосомные мутации, как правило, не наследуются, так как структурные нарушения хромосом не «проходят» через мейоз (и митоз).

Ознакомьтесь по таблицам 1, 3, 6 с обозначениями ряда хромосомных болезней у человека, вызванных хромосомными мутациями.

Напишите кариотипы людей, носителей следующих хромосомных мутаций:

а) кольцевая хромосома 18 у мужчины; б) дупликация короткого плеча в 9 хромосоме у женщины;

в) робертсоновская транслокация длинных плеч хромосом из групп D и G у мужчины.

Ответьте на вопросы:

− Нарушен ли генный баланс у носителей следующих хромосомных мутаций: а) сбалансированная транслокация; б) несбалансированная транслокация; в) инверсия; г) дупликация; д) делеция?

31

−Почему инверсии, сбалансированные транслокации и микроделеции теломерных районов, как правило, не вызывают существенных изменений в фенотипе их носителей?

−Почему делеция р плеч акроцентрических хромосом, как правило, не вызывает изменений в фенотипе?

Таблица 6

Хромосомные болезни человека, вызванные хромосомными и геномными мутациями и их популяционная частота

∙46, ХХ/ХУ t (9;21)

∙(с. хронический миелоидный лейкоз)

Задание 6 . Фенотип потомков при наличии у одного из родителей сбалансированной транслокации

Изучите на схеме 1 варианты гамет и зигот при наличии у одного из родителей сбалансированной транслокации (робертсоновский тип) – 45, t. Обратите внимание на повторный риск рождения ребенка с с. Дауна (транслокационный вариант).

32