Мал. 29. Множинні алелі у кролів:

1 — чорний, 2 — шиншиловий, 3 — гімалайський, 4 — альбінос

Прикладом множинного алелізму в людини можуть бути групи крові за системою АВО. Відкрив групи крові вчений К. Ландштейнер.

Гени, розміщені в довгому плечі 9-ї хромосоми, визначають наяв­ність або відсутність антигенів А і В в еритроцитах. У популяціях лю­дей існує три множинні алелі, які визначають групи крові: I^а, [^в, і⁰.

Ген I^а кодує синтез антигену А в еритроцитах, ген І^в кодує син­тез антигену В, ген 1° рецесивний щодо генів I^а і І^в і не кодує анти­генів. У сироватці крові містяться антитіла (аглютиніни) а, (3, які зумовлюють аглютинацію еритроцитів, що мають антигени А і В відповідно. Антигени і аглютиніни розподіляються в групах крові таким чином, щоб аглютинація не відбулася.

Генетичне визначення груп крові

Група крові	Антигени в еритроцитах	Антитіла в сироватці крові	Гени	Генотипи
0(1)	—	а, (3	І0	і°і°
А (11)	А	Р	ІА	о < < ~ ’<Ґ
В (ПІ)	В	а	ів	1ВІВ; №
АВ (IV)	АВ	—	ІА; і В	ІАІВ

Два алельні гени I^а і і^в виявляють свою дію незалежно один від одного (кодомінування) і визначають антигени А і В, які притаман­ні IV групі крові. Знаючи генотипи батьків за групами крові, можна дослідити можливі групи крові дітей, і навпаки.

За резус-фактором людей поділяють на резус-позитивних (Rh⁺) і резус-негативних (Rh). Серед європейців 85 % населення Rh⁺, 15 % — Rh. Система антигенів крові людини — резус-фактор — визна­чається зчепленими генами С, D, Е, які локалізовані в короткому плечі 1-ї хромосоми.

Наявність білка резус визначається домінантним геном, а відсут­ність його — рецесивним.

Люди з групою крові Rh⁺ можуть бути як гомозиготними, так і гетерозиготними, особи з групою крові Rh^- — лише гомозиготними. Якщо мати має групу крові Rh", а чоловік Rh⁺, то під час вагітності може виникнути резус-конфлікт із розвитком гемолітичної хвороби новонароджених.

Множинний алелізм має важливе біологічне та практичне зна­чення, оскільки підсилює комбінативну мінливість.

Генетика груп крові використовується в медицині при перели­ванні крові, в акушерській практиці, а також у судово-медичній ек­спертизі.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Засвоїти виникнення та значення множинного алелізму.

2. Засвоїти успадкування груп крові за системою АВО та груп крові за системою Rh.

3. Засвоїти успадкування груп крові, резус-системи в поєднанні з іншими ознаками.

Хід заняття

Завдання 1. Скласти схему успадкування ознак, що детермінуються множинними алелями. Розв’язати задачі.

Задача 1.1. Селекціонер схрестив кролика шиншилового кольору з гімалайським. Перше покоління виявилося світло-сірим. Отримані гібриди схрещувалися між собою і дали таке потомство: 99 — світло- сірих, 48 — гімалайських і 51 — шиншиловий. Гетерозиготи, що отримані при схрещуванні гімалайських і шиншилових кролів, є світло-сірими. Записати генотипи батьків і потомства першого та другого поколінь.

Задача 1.2. При схрещуванні кроликів чорного кольору з гіма­лайським і отримали 81 кроленя. Серед них: 41 — чорного кольору, 19 — гімалайських і 21 — альбінос. Визначити генотипи батьківсь­ких форм і нащадків.

Задача 1.3. На ферму завезли гімалайських кролиць і шиншило­вих самців. Після їх схрещування 25 % кроленят виявилися альбіно­сами. Альбіноси для господарства не бажані. Який генотип повинні мати самці, щоб при схрещуванні з гімалайськими самками не з’явилися альбіноси?

Завдання 2. Вивчити успадкування груп крові за системою АВО та груп крові за системою Rh. Розв’язати задачі.

Задача 2.1. Чоловік, батьки якого мали І і IV групи крові, одру­жився з жінкою, що має III групу крові. Від цього шлюбу народило­ся троє дітей з I, II і IV групами крові. Яку групу крові мав їх батько? Чи може в цій сім’ї народитися дитина з III групою крові?

Задача 2.2. Чоловік, що має резус-негативну кров IV групи, одру­жився з резус-позитивною жінкою з III групою крові. У батька жін­ки кров була резус-негативна І групи. В сім’ї народилося двоє дітей: резус-негативна дитина з III групою крові і резус-позитивна з І гру­пою крові. Одна з цих дітей позашлюбна. За якою ознакою можна виключити батьківство?

Задача 2.3. Резус-позитивна жінка з II групою крові, батько якої мав резус-негативну кров І групи, одружилася з резус-позитивним чоловіком з І групою крові. Яка ймовірність того, що дитина успад­кує обидві ознаки батька?

Завдання 3. Вивчити успадкування груп крові, резус-фактора в поєднанні з іншими ознаками. Розв’язати задачі.

Задача 3.1. Батьки кароокі, резус-позитивні, мають II групу крові. Вони гетерозиготні за всіма трьома ознаками. Яка ймовір­ність народження в сім’ї блакитноокої резус-негативної дитини з І групою крові?

Задача 3.2. У здорових батьків (мати з II групою крові, а батько з III групою) народилася дитина, хвора на фенілкетонурію з І гру­пою крові. Запишіть генотипи батьків і дитини.

Задача 3.3. Батьки мають II і III групу крові. У них народилася дитина з І групою крові і хвора на серпоподібноклітинну анемію. Серпоподібноклітинна анемія успадковується за типом неповного домінування, не зчеплена з групами крові. Визначити ймовірність народження хворих дітей з IV групою крові.

Запитання і завдання для самостійного опрацювання та самоконтролю

1. Скільки алельних генів (1, 2, 3 або 4) кодують групи крові за системою АВО:

а) у популяції; б) у кожної людини; в) у статевій клітині?

2. Яка форма взаємодії існує між алелями:

а) 1° та I^а;

б) I^а та І^в;

в) І^в та І⁰?

3. У пологовому будинку переплутали двох хлопчиків. У одного з них II група крові, а в іншого — III. Чи можливо шляхом до­слідження груп крові точно встановити, хто чий син, якщо бать­ки одного з них мають І і IV групи крові, а батьки другого —

2. і III?

4. Перед судово-медичною експертизою поставлено завдання з’ясу­вати, чи хлопчик, що живе в сім’ї І*., с рідним чи прийомним сином. Дослідження крові всіх членів сім’ї дало такі результати: у жінки — резус-негативна кров IV групи, у її чоловіка — резус- негативна кров І групи. У дитини — резус-позитивна кров І гру­пи. Який висновок зробить експертиза?

5. У матері — II, а в дитини — III група крові. Чи можна дитині перелити кров матері?

6. У жінки, що має резус-позитивну кров III групи, народилася дитина з IV групою, у якої була гемолітична хвороба новонарод­жених унаслідок резус-конфлікту. Які групу крові та резус-фак­тор може мати батько дитини?

7. У короткозорої жінки з резус-негативною кров’ю II групи наро­дилася дитина з нормальним зором і резус-позитивною кров’ю І групи. Записати генотип матері та дитини. Визначити генотип батька (короткозорість - домінантна ознака).

8. Жінка з ластовинням (домінантна ознака) і III групою крові од­ружилася з чоловіком з І групою крові без ластовиння. Всі діти від цього шлюбу були без ластовиння, а одна дитина народилася з І групою крові. Визначити генотипи батьків і нащадків.

9. В одного з батьків II група крові, у другого — III група крові. Які генотипи цих батьків, якщо в них народилося шестеро дітей з такими групами крові: а) в усіх IV; б) у трьох — IV, у трьох —III;

в) у половини — IV, у половини — II; г) у двох — IV, у двох — III і у двох — І група крові?

11. Резус-негативна жінка з І групою крові одружилася з резус-по- зитивним чоловіком з IV групою крові. Яка ймовірність народ­ження в цій сім’ї резус-негативної дитини з III групою крові? В якому випадку можливий розвиток у новонародженого гемолі­тичної хвороби?

ЗЧЕПЛЕНЕ УСПАДКУВАННЯ ГЕНІВ

Мета. Засвоїти зчеплене успадкування генів, явище кросинговеру та його значення.

Забезпечення заняття: таблиці зчепленого успадкування ознак, таблиці кросинговеру. Тексти задач.

Студент повинен

знати: вміти:

1. Хромосомну теорію спадковос- 1. Складати схеми схрещування ті. у разі зчеплення генів.

2. Мейоз. Набори хромосом у со- 2. Визначати наявність кросин- матичних і статевих клітинах. говеру за кількісним розщеплен-

3. Поведінку хромосом під час ^{ням ознак} У гібридів.

мейозу. 3. Визначати відстань між генами.

4. Явище кросинговеру. 4. Складати генетичні карти.

Зміст заняття

Закон Менделя про незалежне успадкування ознак діє лише в тому разі, якщо гени, які визначають ознаки, знаходяться в негомологіч- них хромосомах. Гени, локалізовані в одній хромосомі, успадкову­ються разом і зчеплено. Явище зчепленого успадкування ознак від­крив Морган. Закон Моргана не суперечить законам Менделя, а лише доповнює їх. Гени, локалізовані в одній хромосомі, утворюють групу зчеплення. Кількість груп зчеплення дорівнює кількості хро­мосом у гаплоїдному наборі. Ознаки, гени яких розташовані в групі зчеплення, передаються разом до нащадків.

Наприклад, у мухи дрозофіли — 4 групи зчеплення, у кімнатної —

АВ

6, у людини — 23. Вводиться такий запис генотипу: = .

аЬ

Паралельні лінії — це гомологічні хромосоми. В них алельні гени записуються один під одним. У разі повного зчеплення генів в осо-

А Я

бин з генотипоім = утворюються два типи гамет АВ і аЬ в однако- аЬ

вих кількісних співвідношеннях.

Якщо схрестити гомозиготну самку дрозофіли сірого кольору з нормальними крилами (домінантні ознаки) із самцем, який має чор­ний колір і недорозвинені крила (рецесивні ознаки), то гібриди пер­шого покоління матимуть сірий колір і нормальні крила. При схре­щуванні гетерозиготних гібридів між собою у другому поколінні 3/4 гібридів матимуть сірий колір і нормальні крила, а 1/4 — чорний колір і недорозвинені крила (див. схему). Якби ці гени містилися в різних гомологічних хромосомах, то розщеплення відбулося б у співвідношенні 9 : 3 : 3 : 1 за законом незалежного успадкування Г. Менделя.

При схрещуванні дигетерозиготної самки дрозофіли сірого коль­ору з нормальними крилами із самцем чорного кольору з недорозви­неними крилами замість теоретично очікуваних гібридів сірого ко­льору з нормальними крилами і чорного кольору з нерозвиненими крилами з’явилася невелика кількість особин сірого кольору з недо­розвиненими крилами і чорного кольору з нормальними крилами. Пояснення цьому явищу дав Г.Т. Морган. Гомологічні хромосоми, які містять гени кольору тіла і довжини крил, у процесі мейозу об­мінюються ділянками, відбувається перехрест хромосом, або кросин­говер. Унаслідок кросинговеру відбувається перекомбінування генів (див. схему).

Цитологічне пояснення кросинговеру дав датський учений Ф. Ян- сенс. У профазі І поділу мейозу гомологічні хромосоми кон’югують і відбуваються перехрести та обмін цілими блоками між хроматида- ми гомологічних хромосом. Гамети несуть кросоверні і некросовер- ні хромосоми (мал. ЗО).

Організми, які виникають при злитті кросоверних гамет, назива­ються кросоверами, або рекомбінантами, а ті, що виникають з не- кросоверних гамет, — некросоверними, або нерекомбінантами. Кросинговер у дигетерозигот зумовлює різноманітність гамет і за­безпечує комбінативну мінливість.

Встановлено, що частота кросинговеру між одними й тими са­мими генами є сталою, вона прямо пропорційна відстані між генами в хромосомі. Відстань між генами в хромосомі вимірюється в мор- ганідах. Одна морганіда дорівнює 1 % кросинговеру.

Сума кросоверних особин % кросинговеру = 100 % .

Сума кросоверних і некросоверних особин

Мал. ЗО. Схема утворення кросоверних і некросоверних гамет

Знаючи відсоток перехрестів між генами в хромосомі, можна складати генетичні карти хромосом. Генетична карта хромосом — це умовне лінійне зображення хромосом, на яких позначено розташу­вання генів і вказано процент кросинговерів між ними. Генетична карта ділянки хромосоми (мал. 31) містить гени А, В, С. Відстань між генами В і С — 15 морганід, між генами С і А — 17 морганід, між А і В — 2 морганіди.

Мал. 31. Генетична карта ділянки хромосоми

Генетичні карти складено для багатьох організмів. Серед вищих рослин вивчено генетичні карти кукурудзи, томатів, ячменю та ін. Генетичні карти складено для дрозофіли, мишей.

Розроблено комплекс методів картування генів на хромосомах людини. Для вивчення груп зчеплення та складання карт хромосом використовують понад 15 методів. Для картування хромосом люди­ни проводять аналіз родоводів та генетичний аналіз гібридних сома-

точних клітин. Гібридизацію соматичних клітин людини проводять переважно з клітинами мишей. Під час культивування гібридних клітин на живильному середовищі відбувається втрата хромосом людини. Коли в гібридній клітині залишається одна хромосома, її ідентифікують шляхом диференціального забарвлення. Визначивши вміст певного ферменту в цій клітині, можна стверджувати, що в цій хромосомі міститься ген даного ферменту.

На мал. 32 наведено генетичну карту другої хромосоми дрозофі­ли, в якій зазначено відстані між генами та назви генів.

Мал. 32. Генетична карта другої хромосоми дрозофіли

Відстань між генами наведено у відсотках кросинговеру. Один відсоток кросинговеру дорівнює 1 морганіді. Виявлення груп зчеп­лення, ймовірність кросинговеру по всій довжині хромосоми дають можливість складати хромосомні карти.

У людини досліджено 24 групи зчеплення. Вивчено послідов­ність 3 мільярдів азотистих основ, з яких побудована ДНК 23 пар хромосом людини. Створення генетичних карт входить у програму “Геном людини”, що має виняткове значення для виявлення та діагностики спадкових захворювань.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Засвоїти закономірності успадкування ознак у разі зчеплених генів.

2. Засвоїти явище кросинговеру та його значення.

3. Ознайомитися з принципами складання генетичних карт.

Хід заняття

Завдання 1. Розв’язати задачі на зчеплене успадкування генів. Напи­сати схеми схрещування.

Засвоїти закон Моргана, запис генотипів у випадку зчепленого успадкування.

Задача 1.1. У людини резус-фактор кодують три зчеплені гени:

С, В і Е. Домінантні гени визначають резус-позитивну групу крові, а їхні рецесивні алелі — резус-негативну. Напишіть, які типи гамет і в яких кількісних співвідношеннях утворюються в людини з резус- позитивною групою крові, що має генотип:

_ч СОЕ „ СсіЕ

а) = ; б) ==. ссіе сОЕ

Задача 1.2. Катаракта і полідактилія в людини зумовлені наяв­ністю аутосомно-домінантних зчеплених генів. Жінка, мати якої страждала на катаракту, а батько — на полідактилію, взяла шлюб зі здоровим чоловіком за двома ознаками. Запишіть можливі генотипи та фенотипи дітей від цього шлюбу.

Завдання 2. Визначити наявність кросинговеру за кількісним співвідношенням зчеплених генів. Розв’язати задачі та скласти схе­ми успадкування ознак.

Задача 2.1. У чотирьох дигетерозиготних особин утворюються такі типи гамет:

а) АВ - 40 %, Ав - 10 %, аВ - 10 %, ав - 40 %;

б) КМ- 50 %, кт - 50 %;

в) СХ> - 25 %, СсІ - 25 %, сБ - 25 %, ссі - 25 %;

г) МИ— ЗО %, тИ- 20 %, Мп - 20 %, тп - ЗО %.

Як успадковуються пари генів у кожному з чотирьох випадків? Задача 2.2. У людини ген еліптоцитозу і ген резус-фактора зна­ходяться в першій хромосомі на відстані 3 морганід. Які за геноти­пом і фенотипом діти народяться у дигетерозиготної жінки та чо­ловіка, гомозиготного за двома рецесивними генами? Еліптоцитоз і позитивний резус-фактор — домінантні ознаки.

Задача 2.3. У мухи дрозофіли гени забарвлення тіла і форми крил розміщені в одній хромосомі. Темне забарвлення тіла рецесивне щодо сірого, короткі крила — рецесивні щодо нормальних. При схрещуванні сірих довгокрилих самок з чорними короткокрилими самцями в поколінні вижилось 1394 особини сірих довгокрилих; 1418 — чорних короткокрилих; 287 — чорних довгокрилих; 288 — сірих ко- роткокрилих. Визначити відстань між генами.

Завдання 3. Ознайомитися з принципами складання генетичних карт.

Задача 3.1. Гени А, В і С розміщені в одній хромосомі. Встанов­лено, що відстань між генами С і В — 15 морганід, між С і А — 18 морганід, між А і В — 3 морганіди. Розмістіть гени на хромосомі.

Задача 3.2. Дигетерозиготну за генами С і самку дрозофіли схрещено із самцем, рецесивним за обома генами. Одержано по- томство: 33 % гібридів містять гени С...-Д..; 17 % — С...-с/...; 17 % —- с...- В ...; 33 % — Як успадковуються гени? Визначити від­

стань між генами.

Задача 3.3. Визначити відстань між генами С і Д якщо при схре­щуванні дигетерозиготної за цими генами особини з гомозиготним рецесивним самцем одержано 12 % кросоверних форм.

Запитання і завдання для самостійного опрацювання та самоконтролю

1. Диплоїдний набір хромосом у клітинах людини 46, кота — 38, вівці — 54, корови — 60, шимпанзе — 48, аскариди — 2, морської радіолярії — 1000. Визначити число груп зчеплення у кожного з пе­релічених організмів.

2. У людини ген, що визначає синдром дефекту нігтів і наколінка (домінантні ознаки), а також ген, що визначає групу крові за систе­мою АВО, знаходяться в одній хромосомі на відстані 10 морганід. Випишіть співвідношення кросоверних і пекросовених гамет у лю­дини з IV групою крові і гетерозиготної за геном дефектів нігтів і наколінка.

3. Гени С і Злокалізовані в одній хромосомі й зчеплені між собою. Напишіть можливі генотипи: а) дигомозигот за домінантними гена­ми; б) дигомозигот за рецесивними генами; в) дигетерозигот.

4. Гени Е і Злокалізовані в одній хромосомі.

Які типи гамет утворюються в особин з такими генотипами:

. ВЕ ... Ве _ч Ве₀ а) =; б) =•• в) =?

Ье ВЕ ЬЕ

5. Гени В і С зчеплені і кількість перехрестів між ними становить 24 %, ген £ знаходиться в другій парі хромосом. Які гамети і в якому співвідношенні утворюються в особин з такими генотипами:

, ВС Е Вс е

а) = =; б) — -1 Ьс е ЬС е

6. Катаракта і полідактилія у людини зумовлені аутосомно-домінан- тними зчепленими генами. Які нащадки будуть у сім’ї, в якій чо­ловік має нормальний зір і нормальну будову кисті, а жінка гетеро­зиготна за двома генами, якщо відомо, що мати жінки мала дві ано­малії, а батько був нормальний?

7. Гени М, N і К знаходяться в одній групі зчеплення. Між генами М і N кросинговер відбувається з частотою 8,8 %, між генами N \ К ~~ 6,5 %. Визначити розташування генів М, N і К, якщо між М і К кросинговер відбувається з частотою 15,3 %.

8. У людини ген, що визначає резус-фактор, а також ген, що визна­чає форму еритроцитів, знаходяться в одній хромосомі на відстані З морганіди. Резус-позитивна кров і еліптоцитоз успадковуються за аутосомно-домінантним типом. Жінка гетерозиготна за двома озна­ками, резус-позитивну кров успадкувала від свого батька, еліптоци­тоз — від матері. Чоловік має резус-негативну кров і нормальні еритроцити. Визначити відсоток співвідношення фенотипів і гено­типів дітей у цій сім’ї.

УСПАДКУВАННЯ ОЗНАК, ЗЧЕПЛЕНИХ ЗІ СТАТТЮ

Мета. Засвоїти успадкування ознак, зчеплених зі статевими хромо­сомами.

Забезпечення заняття: таблиці генетичного визначення статі, таблиці успадкування гемофілії. Тексти задач.

Студент повинен

знати: вміти:

1. Закони спадковості. 1. Складати схеми успадкування

2. Форми хромосом. ^ознак> зчеплених з X- та У-хро-

_ТІ _. мосомами.

3. Набір хромосом у соматичних

клітинах і гаметах 2. Складати схеми успадкування

. ^ ознак за наявності кросинговеру

4. Хромосоми, що визначають „

між X-хромосомами.

стать людини.

5. Успадкування ознак, гени яких містяться в X- та У-хромосомах.

6. Успадкування ознак за наяв­ності кросинговеру між статеви­ми хромосомами.

Зміст заняття

Досліджуючи хромосомні набори, цитологи виявили, що хромо­сомні комплекси організмів різної статі різняться однією парою хромосом. Ці хромосоми називають статевими.

У соматичних клітинах людини 22 пари хромосом подібні — ау- тосоми, а 23-тя пара — статеві хромосоми. Одна з них — паличко­подібна — позначається буквою X, друга — гачкоподібна — буквою У. Каріотип жінки містить 44 аутосоми + XX, каріотип чоловіка міс­тить 44 аутосоми + ХУ.

Під час формування гамет у жінок утворюється один тип яйцек­літин. Жіноча стать є гомогаметною. У чоловіків утворюється два типи сперматозоїдів, одні з них містять Х-хромосому, інші — Г-хро- мосому. Чоловіча стать — гетерогаметна.

Стать людини визначається в момент запліднення. Якщо в зиготі поєднуються дві Х-хромосоми, то з такої зиготи розвивається організм жіночої статі. Якщо в зиготі поєднуються X- та Г-хромосоми, то з такої зиготи розвивається організм чоловічої статі. На стать організму впливають також гормони та чинники зовнішнього середовища.

Гени, що розміщені в гомологічних ділянках X- та Г-хромосом, є частково зчепленими зі статтю. Вони зумовлюють розвиток таких захворювань, як пігментна ксеродерма, хвороба Огучі, епідермоліз бульозний, спастична параплегія. Якщо гени розташовані в ділянці Х-хромосоми, яка не має відповідної гомологічної ділянки в 7-хро- мосомі, то такі гени є повністю зчепленими зі статтю. Вони можуть бути домінантними та рецесивними. В Х-хромосомі містяться гени, що кодують відсутність потових залоз, колір емалі зубів, згортання крові, колірне сприйняття, хворобу Дюшена. Наприклад, гемофілія та дальтонізм детермінуються рецесивними генами, локалізованими в Х-хромосомі. Вони можуть передаватися від батька тільки дочкам, а від матері — дочкам і синам (див. схему).

Гени зчеплені з X-хромосомою:

Н — ген нормального згортання крові;

И — ген гемофілії

Гени, розміщені в негомологічній ділянці Г-хромосоми, зумо­влюють ознаки, які передаються від батька тільки синам. Напри­клад, ріст волосся на вушних раковинах (гіпертрихоз), перетинки між пальцями.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Засвоїти успадкування ознак, гени яких локалізовані в Х-хромо- сомі.

2. Засвоїти успадкування ознак, гени яких локалізовані в У-хромо­сомі.

3. Засвоїти успадкування ознак за різних видів зчеплення у випадку

кросинговеру та за його відсутності.

Хід заняття

Завдання 1. Засвоїти успадкування ознак, гени яких локалізовані в Х-хромосомі. Розв’язати задачі.

Задача 1.1. Батьки розрізняють кольори нормально, а син страж­дає на дальтонізм. Від кого хлопчик успадкував це захворювання, якщо відомо, що дальтонізм зумовлений рецесивним геном, локалі­зованим в Х-хромосомі?

Задача 1.2. У здорових батьків дві дочки здорові, а син хворий на гемофілію. Які генотипи батьків?

Задача 1.3. У людини гіпоплазія емалі зубів успадковується як домінантна ознака, зчеплена з Х-хромосомою. Батьки мають цю аномалію, а син народився з білою емаллю зубів. Яка ймовірність народження другого сина з темною емаллю зубів?

Завдання 2. Засвоїти успадкування ознак, гени яких локалізовані в У-хромосомі. Розв’язати задачі.

Задача 2.1. Жінка, батько якої страждав на дальтонізм, одружи­лася з чоловіком, що має волосатість вушних раковин (гіпертрихоз) і нормальний зір. Яка ймовірність народження в цій сім’ї сина з гі- пертрихозом, хворого на дальтонізм?

Задача 2.2. Гіпертрихоз успадковується зчеплено з У-хромосо- мою. Одна з форм іхтіозу успадковується як рецесивна ознака, зчеп­лена з Х-хромосомою. В сім’ї, в якій жінка здорова за обома ознака­ми, а чоловік має гіпертрихоз, народився хлопчик з ознаками іхтіо­зу. Визначити ймовірність прояву в дитини гіпертрихозу.

Завдання 3. Вміти розв’язувати задачі на різні види зчеплення у випадку кросинговеру та за його відсутності.

Задача 3.1. Гемофілія і дальтонізм успадковуються як рецесивні ознаки, зчеплені з Х-хромосомою. Відстань між генами — 9,8 мор- ганіди. Здорова дівчина, батько якої страждав одночасно на гемо­філію та дальтонізм, а мати була здорова, одружується зі здоровим чоловіком. Визначити можливі фенотипи дітей від цього шлюбу.

Задача 3.2. Гени колірної та нічної сліпоти знаходяться в X-хро­мосомі на відстані 50 морганід. Ознаки рецесивні. Здорова жінка одружилася зі здоровим чоловіком. Про батьків жінки відомо, що батько страждав на колірну сліпоту, а мати — на нічну. Визначити ймовірність народження в цій сім’ї здорових дітей.

Задача 3.3. Гіпертрихоз передається через У-хромосому, а полі­дактилія — домінантна аутосомна ознака. У сім’ї, в якій батько має гіпертрихоз, а мати — полідактилію, народилася здорова за обома ознаками дочка. Яка ймовірність того, що друга дитина буде здоро­вою за обома ознаками?

Задача 3.4. У людини альбінізм зумовлений рецесивним ауто- сомним геном. Ангідротична ектодермальна дисплазія (відсутність потових залоз, порушення терморегуляції) передається як зчеплена з X-хромосомою рецесивна ознака.

У здорового подружжя народився син з обома аномаліями. Встановити:

а) ймовірність народження другого сина без цих аномалій;

б) ймовірність народження дочки без обох аномалій.

Запитання та завдання для самостійного опрацювання та самоконтролю

1. Які з перелічених нижче ознак людини успадковуються зчеплено зі статтю:

а) ямочки на щоках;

б) полідактилія;

в) гемофілія;

г) гіпертрихоз;

д) відсутність потових залоз;

е) серпоподібноклітинна анемія?

2. Які з перелічених нижче ознак є голандричними:

а) гіпертрихоз;

б) гемофілія;

в) синдактилія;

г) темне волосся;

д) групи крові за системою АВО?

3. У людини дальтонізм зумовлений рецесивним геном, зчепленим з X-хромосомою. Таласемія визначається аутосомно-рецесивним геном. Гомозиготи за рецесивним геном помирають у ранньому віці, у гетерозигот хвороба має легший перебіг. Жінка з нормаль­ним зором та легкою формою таласемії бере шлюб із чоловіком, хворим на дальтонізм. У них народжується син — дальтонік з легкою формою таласемії. Яка ймовірність народження в цій сім’ї сина без аномалій?

4. Чоловік, що страждає на дальтонізм і глухоту, одружився з жін­кою з нормальним зором і слухом. У них народилися син, хворий на дальтонізм і глухоту, і дочка з нормальним слухом. Визначити ймовірність народження в цій сім’ї дочки з обома аномаліями, якщо відомо, що дальтонізм і глухота визначаються рецесивними генами, але дальтонізм зчеплений з Х-хромосомою, а глухота —• з аутосомою.

5. У здорової жінки брат — дальтонік. Чи може в неї народитися син, хворий на дальтонізм?

6. Жінка — правша, батько якої був лівшею та хворів на гемофілію, взяла шлюб зі здоровим чоловіком правшею. Яка ймовірність того, що в цій сім’ї народиться здорова дитина лівша?

7. У жінки 6 синів. Двоє з них страждають на дальтонізм, але мають нормальне згортання крові. Троє мають нормальний зір, але хворіють на гемофілію, а один здоровий. Який генотип матері?

8. У батька й сина відсутні потові залози. Мати — здорова. Чи мож­на сказати, що син успадкував хворобу від батька? Відсутність потових залоз — рецесивна ознака, зчеплена з Х-хромосомою.

9. Потемніння емалі зубів визначається двома домінантними гена­ми, один з яких розміщений в аутосомі, а другий — в Х-хромо- сомі. У сім’ї батьків, що мають темні зуби, народилися дівчинка і хлопчик з нормальним кольором зубів. Визначити ймовірність народження в цій сім’ї наступної дитини без аномалій, якщо темні зуби матері зумовлені геном, зчепленим з Х-хромосомою, а темні зуби батька — аутосомним геном. Написати генотипи батьків і здорових дітей.

МОДИФІКАЦІЙНА МІНЛИВІСТЬ

Мета. Засвоїти причини модифікаційної мінливості, особливості модифікаційних змін та їх значення. Навчитися обчислювати основ­ні статистичні показники кількісних модифікаційних змін.

Забезпечення заняття: таблиці модифікацій, завдання для об­числення основних статистичних показників кількісних модифіка­ційних змін.

Студент повинен

знати: вміти:

1. Причини модифікацій. 1. Визначати норму реакції оз-

2. Особливості модифікаційної наки.

мінливості. 2. Складати варіаційні ряди.

3. Біометричний метод вивчен- 3. Обчислювати основні статис- ня кількісних модифікаційних тичні показники кількісних мо- змін. дифікаційних змін.

Зміст заняття

Мінливість — це притаманна всім живим організмам властивість на­бувати нових ознак. Мінливість зумовлює різноманітність і непов­торність живих організмів. Фенотип формується внаслідок взаємодії генотипу та чинників навколишнього середовища. Зміни в генах зу­мовлюють спадкову мінливість. Зміни, що виникають на етапі реалі­зації генетичної інформації, зумовлюють модифікаційну мінливість і не успадковуються. Модифікаційна мінливість розкриває процес взаємодії генотипу і навколишнього середовища при формуванні ознак. Людина завдяки модифікаційній мінливості може сприяти розвитку бажаних для себе ознак.

Для виховання фізично здорових людей необхідний комплекс зовнішніх чинників: повноцінне харчування, загартовування, занят-

тя спортом, дотримання правил гігієни та санітарії тощо. Внаслідок модифікаційної мінливості здійснюється адаптація організму до умов середовища.

Для модифікаційної мінливості характерні такі особливості:

• під впливом однакових чинників довкілля у представників одного виду виникають подібні зміни;

-— ступінь модифікаційних змін прямо пропорційний силі та тривалості дії чинників;

• припинення дії чинників зупиняє модифікаційні зміни;

• модифікаційні зміни не успадковуються.

Більшість модифікаційних змін мають корисне пристосувальне значення. Під впливом нових чинників, з якими організм раніше не стикався, можуть виникати шкідливі зміни, низька пристосованість організмів. Такі модифікації називають морфозами. Іноді морфози нагадують мутації та називаються фенокопіями. Наприклад, алко­гольний синдром плода нагадує генетичний синдром Дубовиця.

Фенотипові зміни в межах одного виду, сорту, породи, зумовлені взаємодією генотипу та чинників навколишнього середовища, ко­ливаються у певних межах. Межі модифікаційної мінливості назива­ють нормою реакції. Діапазон норми реакції є природженим, зумов­лений генотипом. Для вивчення норми реакції використовують ге­нетично однорідний матеріал. Різні ознаки мають відповідний для них діапазон норми реакції. Наприклад, у великої рогатої худоби широку норму реакції має продукування молока, яке залежить від харчування та умов утримання. Вузьку норму реакції має жирність молока.

У людини широку норму реакції мають зріст, маса тіла, розвиток м’язів, кількість еритроцитів і лейкоцитів.

Вузьку норму реакції мають показники кислотно-основної рів­новаги крові, лімфи, тканинної рідини. Вивчення норми реакції дає можливість розробити критерії показників здоров’я людини.

Для вивчення модифікаційної мінливості кількісних ознак та визначення закономірностей їх прояву застосовують статистичні методи аналізу. Сукупність спостережень кількісних ознак нази­вається вибіркою, яка охоплює від ЗО до 100 спостережень. Кількісне вираження ознаки тієї чи іншої особини називається варіантою (X_І). Розміщення варіант в одному ряді від Х_тіп до Х_тях називають ранжи- руванням, а ряд вимірів — варіаційним.

Число, яке показує, як часто трапляється та чи інша варіанта у вибірці, називають частотою (Р).

Для повної характеристики варіаційного ряду обчислюють се­реднє арифметичне і середнє квадратичне відхилення.

де х — середнє арифметичне; Х₁ — варіанта; Р — частота поширен­ня варіанти у вибірці; п — кількість спостережень; £ — сума.

Середнє арифметичне відхилення визначають за формулою

Будь-яке число, одержане в результаті вимірювань, дає лише наближене значення величини. Випадкові похибки можуть виника­ти під час визначення варіант та середнього арифметичного.

Оцінити похибку можна лише після обчислення середнього квадратичного відхилення (а). Величина а називається дисперсією і характеризує розсіювання отриманих даних.

Корінь квадратний з величини дисперсії називається середнім квадратичним відхиленням і розраховується за формулою

Мала кількість спостережень у знаменнику позначається через п — 1. Особливості варіаційного ряду можна зобразити графічно. Коор­динатами такого графіка є вісь абсцис, на якій відкладають у довіль­ному масштабі значення варіант Х_г та вісь ординат, на якій відкла­дають частоти варіант Р. На місці перетину значень Х₁ і Р ставлять крапки, які сполучають лінією.

Графік показує, що найчастіше трапляються варіанти, які за своєю величиною близькі до середнього арифметичного X.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Визначити величину норми реакції для окремих ознак.

2. Обчислити середнє арифметичне та середнє квадратичне від­хилення варіаційного ряду окремої вибірки.

3. Побудувати графіки варіаційних рядів кількісної ознаки.

Хід заняття

Завдання 1. Визначити величину норми реакції (широка, вузька) та­ких ознак: зріст, маса людини, ступінь розвитку м’язів, кислотно- основна рівновага крові, лімфи, здібності.

Завдання 2. Скласти варіаційний ряд і обчислити основні статис­тичні показники модифікаційної мінливості кількісних ознак наве­дених нижче вибірок.

Задача 1. Маса тіла 40 студентів віком 20—22 роки, кг: 54, 62, 65,

51, 50, 56, 62, 60, 62, 57, 62, 64, 58, 49, 46, 58, 50, 58, 52, 50, 54, 52,

69, 52, 50, 70, 56, 53, 50, 56, 54, 50, 59, 55, 49, 60, 64, 56, 53, 61. Побудувати графік варіаційного ряду маси тіла студентів.

Задача 2. Маса 30 новонароджених дітей для такої вибірки, кг:

3,1; 2,8; 2,7; 3,0; 3,2; 3,3; 3,4; 3,8; 3,0; 3,3; 2,9; 3,2; 3,4; 2,9; 3,4; 4,0;

4,5; 3,0; 3,6; 3,1; 3,4; 3,5; 3.6; 3,2; 3,5; 3,4; 3,2; 3,3; 3,1; 4,8.

Побудувати варіаційну криву маси тіла новонароджених дітей.

Запитання і завдання для самостійного опрацювання та самоконтролю

1. У лабораторії провели забір крові для визначення кількості ерит­роцитів (в 1 л) у здорових людей. Виявилося, що в першої особи цей показник дорівнює 4,2 х 10¹², у другої — 6,0 х 10¹², у третьої — 8,4 х 10¹². Вкажіть, у якій місцевості проживала кожна з цих осіб?

2. У новонародженого спостерігається алкогольний синдром плода. До якого виду мінливості належить захворювання дитини? Чи можна очікувати алкогольний синдром у внуків матері новона­родженої дитини?

3. В учасників ліквідації Чорнобильської аварії спостерігається променева хвороба. Прикладом якої мінливості є це захворю­вання?

4. Які з перелічених нижче захворювань людини є прикладами мо­дифікаційної мінливості: а) цинга; б) альбінізм; в) ангіна; г) дальтонізм; д) грип; е) рахіт; є) синдром Дауна?

5. У лікаря-рентгенолога спостерігається променеве ураження шкі­ри рук. До якої форми мінливості належить це ураження? Чи можна очікувати зміни шкіри рук у його дітей?

6. У людей, які часто палять, спостерігаються злоякісні пухлини легень. До якої форми мінливості належить ця хвороба?

7. Кількість лисенят в одному приплоді у 70 самиць срібно-чорних лисиць така: 5, 4, 4, 4, 9, 3, 4, 4, 5, 6, 6, 4, 5, 5, 4, 8, 4, 4, 5, 4, 4,

6. 3, 5, 5, 4, З, З, 3, 6, 4, 4, 5, 4, 4, 5, 5, 4, 6, 3, 4, 4, 3, 4, 4, 7, 4,

З, 5, 2, 5, 4, 7, 3, 2, 3, 1, 5, 4, 2, 6, 6, 4, 4, 6, 4, 8, 3, 5, 4. Побуду­вати варіаційний ряд, обчислити середнє арифметичне та серед­нє квадратичне відхилення для цієї вибірки.

8. Обчисліть основні статистичні показники зросту 50 студентів, см: 164, 169, 170, 167, 169, 176, 171, 181, 168, 174, 175, 183, 181,

183, 182, 166, 173, 175, 171, 177, 172, 177, 166, 172, 178, 175, 175, 172, 164, 163, 176,175, 164, 172, 170, 176, 181, 172, 175, 174.

9. У альпіністів при підійманні на вершину гори збільшились кіль­кість еритроцитів і вміст гемоглобіну в крові. Яка це форма мін­ливості? Чим пояснити зміни крові у альпіністів і яке це має значення для них?

10. У мешканців Закарпаття внаслідок дефіциту йоду в харчових продуктах часто виникає ендемічний зоб. Яка це форма мінли­вості? Чи успадкують діти це захворювання від батьків?

11. У людей, що хворіють на дифілоботріоз, розвиток мегалобласт- ної анемії пояснюється тим, що широкий стьожак адсорбує на поверхні свого тіла вітамін В₁₂. Яка форма мінливості має місце? Чи успадкують діти анемію від хворих батьків?

12. Обчисліть основні статистичні показники проценту клітин з тільцями статевого хроматину в препаратах зскрібку щоки у 50 вагітних жінок. Варіаційний ряд показників обстежень жінок на­ведено нижче:

X, 13 14 16 17 18 20 22 Р 1 6 9 15 10 7 2

СПАДКОВА МІНЛИВІСТЬ

Мета. Засвоїти форми спадкової мінливості, причини її виникнення та значення. Типи мутацій. Гомологічні ряді спадкової мінливості.

Забезпечення заняття: препарати мутацій дрозофіли. Таблиці полі- плоїдів у рослин і таблиці генних мутацій. Фотографії та таблиці ка­ріотипів людини з гетероплоїцним набором хромосом. Мікроскопи.

Студент повинен

знати: вміти:

1. Форми спадкової мінливості. 1. Відрізняти мутаційну мін-

2. Причини виникнення комбі- ливість від модифікаційної, нативної та мутаційної мінли- 2. Визначати типи мутацій за вості, їх значення. каріотипом людини (геномні,

3. Властивості і класифікація му- хромосомні аберації), тацій.

4. Мутагенні фактори. Антимута­гени.

5. Закон М.І. Вавилова про гомо­логічні ряди спадкової мінли­вості.

Зміст заняття

Генотипова, або спадкова, мінливість пов’язана зі змінами генетичних структур організму — хромосом і генів. Вона зумовлює різноманіт­ність живих організмів, створює матеріал для еволюції. Розрізняють дві форми генотипової мінливості: комбінативну та мутаційну.

Комбінативна мінливість виникає внаслідок перекомбінації генів, які передаються від батьків до нащадків. Перекомбінація генів при­зводить до угворення різних генотипів, але самі гени при цьому не змінюються. Комбінативна мінливість зумовлює різноманітність ор­ганізмів, їх генотипову індивідуальність та неповторність. Причини комбінативної мінливості:

— незалежне розходження гомологічних хросом під час мейозу;

• кросинговер;

• випадкове злиття гамет під час запліднення.

Комбінативна мінливість підвищує пристосувальні можливості

організму до мінливих умов довкілля, сприяє виживанню виду.

Мутаційна мінливість — це зміни генетичних структур: генів, хромосом, геному. Генетичні зміни називають мутаціями.

Особливості мутацій:

• мутації виникають раптово і в різних напрямах;

• мутації передаються з покоління в покоління;

• мутації — це неспрямовані зміни, можуть виникати в будь- якому локусі та в будь-яких генах, спричинювати як незначні зміни, так і життєво небезпечні;

• одні й ті самі мутації можуть виникати повторно.

Класифікація мутацій.

1. За характером прояву мутації бувають домінантні та рецесивні. Більшість мутацій є рецесивними, виявляються тільки в гомозигот­них організмів, а гетерозиготи є носіями рецесивних мутацій. Домі­нантні мутації виявляються як у гомозигот, так і в гетерозигот. Му­тації здебільшого є шкідливими, знижують життєдіяльність організ­му, можуть спричинити смерть (летальні мутації).

2. За місцем виникнення мутації поділяють на соматичні та ге­неративні. Соматичні мутації виникають у соматичних клітинах, обмежуються організмом, в якому вони виникли. Хоча соматичні мутації у людини не успадковуються, вони можуть знижувати реп­родуктивні можливості організму. В організмів, які розмножуються вегетативно, соматичні мутації можуть передаватися нащадкам. Со­матичні мутації використовують у селекції культурних рослин. Гене­ративні мутації виникають у гаметах або в клітинах, з яких форму­ються гамети. Генеративні мутації при статевому розмноженні пере­даються нащадкам.

3. За характером змін спадкового матеріалу мутації поділяють на генні, геномні, хромосомні.

Генні, або точкові, мутації виникають унаслідок молекулярних змін ДНК і як наслідок, зумовлюють зміни в будові та функціях білків. У людини генні мутації є причинами генних захворювань, яких налічується близько 3500—4500 видів. Генні мутації можуть бути домінантними, рецесивними, субдомінантними. Більшість му­тацій є рецесивними і виявляються у гомозиготних організмів.

Хромосомні мутації пов’язані зі зміною структури хромосом. Зміни в будові хромосом називають абераціями. їх поділяють на: делеції (втрата частини хромосом), дуплікації (подвоєння частини хромосом), інверсії (відрив частини хромосоми і поворот її на 180°),

транслокаці'і (відрив ділянки хромосоми і приєднання її до іншої негомологічної або гомологічної хромосоми).

Геномні мутації зумовлені зміною кількості хромосом. До них належать поліплоїдія — кратне збільшення гаплоїдного набору хро­мосом та гетероплоі'дія — збільшення або зменшення набору хромо­сом на певне число. Виникають геномні мутації внаслідок порушен­ня розходження гомологічних хромосом під час мейозу. В гаметах набір хромосом збільшується або зменшується і в результаті заплід­нення в зиготі опиняється змінений набір хромосом. Збільшення чис­ла хромосом на одну (2я+1) називається трисомією, на дві (2п+2) — тетрасомією, на декілька (2п+п) — полісомією. Моносомія — змен­шення числа хромосом на одну (2/2—1). В основі перебудови хромо­сом лежать перетворення, пов’язані з фізіолого-біохімічним станом клітин і хромосом, що відбуваються під впливом чинників зовніш­нього середовища.

Геномні та хромосомні мутації є причиною хромосомних хвороб. Наприклад, причиною синдрому Патау є трисомія 13-ї хромосоми, синдрому Едвардса — трисомія 18-ї хромосоми, синдрому Дауна — трисомія 21-ї хромосоми, синдрому Шерешевського—Тернера — моносомія X-хромосоми. Наслідком делеції короткого плеча 5-ї хро­мосоми є синдром “котячого крику”. Чим більша кількість хромо­сом зазнає змін, тим швидше настають прояви хвороби і тим тяжчими будуть порушення.

Причиною мутацій є вплив на генетичний матеріал певних речо­вин, які проникають у клітини і зумовлюють зміни хромосом або генів. Ці речовини називають мутагенами. Спонтанні мутації вини­кають під впливом невідомих природних чинників. Індуковані мута­ції зумовлені впливом спеціальних чинників зовнішнього та внут­рішнього середовища. Індуковані мутації спричинює людина.

Мутагени можуть мати таку природу:

• хімічну (пестициди, промислові отрути, харчові домішки, лі­карські засоби);

• фізичну (йонізуюче, ультрафіолетове випромінювання);

• біологічну (віруси, бактерії, найпростіші, гельмінти).

Для отримання мутацій широко застосовують рентгенівське і гамма-випромінювання та нейтрони. Йонізуюче випромінювання зумовлює переважно хромосомні аберації. До найсильніших хіміч­них мутагенів належать етиленамін, діетилсульфат, диметилсульфат, іприт, нітритна кислота, формальдегід, гідроксиламін, пероксид Гідрогену, пурини, піримідини та ін. Ці мутагени спричинюють хро­мосомні та генні мутації. Хімічні мутагени мають специфічну дію. Окремі мутагени викликають розриви хромосом у певних ділянках.

Мутагени можуть виникати під час нормальних процесів метаболіз­му і впливати на гени. Виникнення мутацій зумовлене не тільки властивостями генетичного апарату, а й фізіолого-біохімічним ста­ном клітини, який створюється в процесі метаболізму і на який іс­тотний вплив мають чинники навколишнього середовища.

Комутагени — це речовини, які підсилюють дію мутагенів, але самі не здатні викликати мутації. До них належать кофеїн, верапа- міл, фендилін та інші медикаменти.

Антимутагени — це речовини, які мають антимутагенний вплив. Вони підвищують стійкість клітин до негативного впливу мутагенів. До них належать вітаміни С, Е, А, р-каротин, поліфенольні окси- данти, що містяться в зеленому чаї.

Вивчаючи мутації у споріднених видів і родів, М.І. Вавилов вста­новив таку закономірність; у близьких за систематичним положен­ням видів і родів спостерігається однотипна мутаційна мінливість. У родині злакових відомі плівчасті та голозерні форми пшениці, ячме­ню, жита, проса, сорго, кукурудзи. Цю закономірність називають законом гомологічних рядів спадкової мінливості. Суть закону: гене­тично споріднені види і роди характеризуються подібними рядами спадкової мінливості. Вивчивши ряд форм у межах одного виду чи роду, можна передбачити наявність форм із подібним поєднанням ознак у межах близьких родів чи видів.

Цей закон має як теоретичне, так і практичне значення, вико­ристовується в селекції. У систематиці дає можливість знаходити очікувані форми з певною сукупністю ознак, якщо така сукупність існує у споріднених формах.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Скласти схему класифікації мутацій. Розглянути малюнки поліп­лоїдії в рослин, генні мутації.

2. Розглянути мутації дрозофіли, визначити їх типи.

3. Визначити типи мутацій на малюнках різних каріотипів люди­ни.

4. Розв’язати ситуаційні завдання.

Хід заняття

Завдання 1. Скласти схему класифікацій мутації за характером змін спадкового матеріалу, за місцем виникнення, за характером прояву, за значенням. Розглянути малюнки поліплоїдів у рослин і генних мутацій на прикладі серпоподібноклітинної анемії.

Завдання 2. Розглянути мутації дрозофіли на препаратах. Визна­чити тип мутацій.

Завдання 3. Розглянути малюнки гетероплоїдії у людини, визна­чити типи мутацій, причини виникнення.

Завдання 4. Розв’язати ситуаційні завдання:

1. У гемоглобіні Цюрих відбулося заміщення амінокислоти гіс­тидину на аргінін. Який тип мутацій мав місце?

2. У каріотипі дитини виявили не дві, а три хромосоми 13-ї пари. Визначити тип мутації та пояснити механізм виникнення змін кіль­кості хромосом у дитини.

3. Мати і батько здорові. Методом амніоцентезу виявлено, що плід має 45 (X)) хромосом. Який тип мутацій у плода?

4. У жінки, яка працює на хімічному виробництві, в шкірі вияв­лено клітини із 47 хромосомами. Який тип мутацій у жінки? Чи може успадкуватися ця мутація?

5. У яких з перелічених нижче організмів можна очікувати ус­падкування соматичних мутацій: а) гідри; б) дрозофіли; в) яблуні;

г) людини?

6. Ділянка 21 -ї хромосоми перемістилася на 15-ту. Який тип му­тації відбувся? Навести приклад захворювання, що є наслідком такої перебудови хромосом.

7. Яке випромінювання, що має високу хімічну активність, у ве­ликій дозі шкідливе, а в невеликій — необхідне для людини?

Запитання і завдання для самостійного опрацювання та самоконтролю

1. Послідовність лінійно розміщених генів у хромосомі така: АВСОЕЕММК. Який тип мутації має місце, якщо в хромосомі випала ділянка з генами АВС?

2. Яка форма мінливості спостерігається у випадку народження ди- тини-альбіноса у батьків з нормальною пігментацією?

3. Які форми мутацій можна виявити за допомогою світлового мікроскопа?

4. Мертвонароджена дитина мала 69 хромосом. Яка назва цієї му­тації?

5. У нормі гени в хромосомі розміщені в такому порядку: А-В-С-Е- Д а після мутації — А- Е-С-В-О. Назвіть тип мутації.

6. У хромосомі, гени якої розміщені в такому порядку: АВСБЕРН, відбулося подвоєння ділянки, що включає ген Ъ. Як називається така аберація?

7. Скільки хромосом має дитина з трисомією за 18-ю хромосомою?

8. Скільки хромосом має дитина з моносомією за X-хромосомою та трисомією за 21-ю хромосомою?

9. У чому полягає відмінність між наслідками соматичних і генера­тивних мутацій?

10. У гемоглобіні Токучі відбулося заміщення амінокислоти гістиди­ну на тирозин. Мутація якого типу відбулася?

11. У абортивного ембріона половина клітин мала 47 хромосом, а половина — 45. Вкажіть назву та механізм цього явища.

12. У медико-генетичній консультації дослідили каріотип дитини із синдромом Дауна. Виявлено 46 хромосом, одна з хромосом 15-ї пари довша від звичайної, тому що до неї приєдналася хромосо­ма з 21-ї пари. Як називається така мутація?

ГЕНЕАЛОГІЧНИЙ МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ СПАДКОВОСТІ ЛЮДИНИ

Мета. Навчити студентів складати родоводи, проводити їх аналіз, визначати тип успадкування, ймовірність прояву ознак у поколінні пробанда.

Забезпечення заняття: таблиці з родоводами, роздавальний ма­теріал (умови задач для складання родоводів, родоводи для аналізу).

Студент повинен

знати: вміти:

1. Типи успадкування ознак. 1. Складати родоводи, проводити їх

2. Символи для позначення аналіз.

членів роду, родинних зв’яз- 2. Визначати тип успадкування оз-

ків. нак і хвороб.

3. Мету складання родоводу. 3. Визначати ймовірність прояву оз-

4. Методику складання ле- наки або хвороби серед нащадків _генд пробанда.

Зміст заняття

Генеалогічний метод запропонував англійський учений Ф. Гальтон для вивчення розумових здібностей людини.

Широкого застосування генеалогічний метод набув для встанов­лення спадкового характеру моногенних захворювань, типу їх ус­падкування, а також для визначення ймовірності прояву ознаки чи хвороби в нащадків пробанда. Генеалогічний метод складається з таких етапів: збирання анамнезу, складання родоводу, генеалогічно­го аналізу, встановлення типу успадкування, визначення ймовір­ності прояву ознаки чи хвороби в поколінні пробанда.

Пробанд — це особа, від якої починають складати родовід. Про- бандом може бути хвора чи здорова людина, яка прийшла до меди- ко-генетичної консультації з’ясувати, чи не виявиться у її дітей хво-

роба, на яку страждали її родичі. Також це можуть бути здорові батьки, в яких народилася дитина з дефектом, їх цікавить доля дру­гої дитини.

У схемі родоводу пробанд позначається стрілкою. Сибси — сест­ри та брати пробанда. Двоюрідні брати і сестри — двоюрідні сибси. Для побудови родоводу використовують символи, запропоновані А. Юстом:

Представників одного покоління нумерують зліва направо арабсь­кими цифрами. Різні покоління позначають римськими цифрами з лівого боку згори вниз. Найстарше покоління розміщують зверху ро­доводу та позначають цифрою, а наймолодше — внизу родоводу. Кожний член роду має свій шифр, наприклад II — 4, III — 7.

Після складання родоводу до нього додають письмове пояснення- легенду. В легенді надається інформація про членів сім’ї пробанда, близьких і далеких його родичів (здорових, хворих, мертвонародже- них, викиднів). До легенди включають дані клінічного та лаборатор-

ного обстеження пробанда, діагноз хвороби, відомості про лікарський огляд здорових і хворих родичів пробанда, письмові відомості про родичів, які живуть в іншій місцевості.

Наступним етапом є аналіз родоводів. Під час аналізу родоводу встановлюють тип успадкування ознак і хвороб, генотипи пробанда та членів роду. Тип успадкування може бути аугосомно-домінант- ним, аутосомно-рецесивним і зчепленим зі статтю. У випадку ауто- сомно-домінантного успадкування ознака чи хвороба виявляється в кожному поколінні. Домінантний ген фенотипово виявляється у ге­терозиготних організмів. Гетерозиготні носії патологічного домінан­тного гена в шлюбі зі здоровими жінками народжують половину дітей хворих, а половину — здорових. Ознаки і захворювання вияв­ляються в особин як чоловічої, так і жіночої статі. За таким типом успадковуються: синдактилія, багатопалість, хвороба Марфана, ахондроплазія, брахідактилія, отосклероз та ін. За аутосомно-реце- сивного успадкування рецесивні гени фенотипово виявляються тільки в гомозигот. Хвора дитина може народитися у фенотипово здорових батьків, які є гетерозиготними носіями мутантного гена. У шлюбах між близькими родичами або ізолятах (невеликі групи лю­дей), в яких шлюби укладаються за близьких родинних зв’язків, прояв рецесивних генів зростає. Організми чоловічої та жіночої статі хворіють з однаковою частотою. Більшість спадкових хвороб пере­дається за аутосомно-рецесивним типом. Це такі хвороби, як: агам- маглобулінемія, алкаптонурія, альбінізм, хвороба Тея—Сакса, галак- тоземія, фенілкетонурія тощо.

Якщо в родоводі хворими є представники тільки однієї статі, це свідчить про успадкування, зчеплене зі статтю. Хвороби, які успад­ковуються за рецесивним, зчепленим зі статтю типом: гемофілія А, гемофілія В, дальтонізм, іхтіоз, синдром Гюнтера, нецукровий діа­бет, пігментний ретиніт тощо.

Практично здорова мати — носій рецесивного мутантного гена, що знаходиться в Х-хромосомі, передає його 50 % дівчат і 50 % хлоп­чиків. Дівчата — гетерозиготи і не хворіють тому, що один рецесивний ген одержують від матері, а другий домінантний ген разом з Х-хро- мосомою — від батька. З усіх народжених хлопчиків 50 % одержують Х-хромосому з мутантним геном від матері, а від батька — Т-хромо- сому, яка не несе генів цієї ознаки. Тому хлопчики хворіють. Гени, що знаходяться в Т-хромосомі, передаються від батька лише синам. Це гени гіпергрихозу, відсутності потових залоз.

Знаючи тип успадкування, можна визначити генотипи пробанда та деяких членів роду. За генотипом пробанда та його дружини мож­на визначити ймовірність прояву хвороби у їхніх дітей.

ЗАВДАННЯ ПРАКТИЧНОГО ЗАНЯТТЯ

1. Провести аналіз родоводів, встановити характер успадкування ознак і хвороб, родинні зв’язки.

2. Скласти родоводи за анамнезом та проаналізувати їх. Визначити характер успадкування ознак, хвороб, генотипів членів роду, а також ймовірності прояву їх у нащадків пробанда.

Хід роботи

Завдання 1. Провести аналіз родоводів, встановити характер успад­кування хвороб та родинні зв’язки.

Задача 1.1. Розглянути схему родоводу і визначити:

а) в яких родинних зв’язках з пробандом (відмічений стрілкою) перебувають його рідні, що хворіють на брахідактилію: 1—2; II—5; III—3; IV—2?

б) як успадковується брахідактилія: аутосомно-домінантно, ауто- сомно-рецесивно чи зчеплено зі статтю?

Задача 1.2. Розглянути схему родоводу зі спадковою аномалією альбінізмом та визначити:

а) родинні зв’язки між II—2 і II—4? Між III—1 і III—5? Між пробандом і його дружиною?

б) який тип успадкування альбінізму?

в) які члени роду є гетерозиготними?

Задача 1.3. Розглянути схему родоводу. Визначити:

а) тип успадкування;

б) з якою хромосомою зв’язаний ген хвороби;

в) які хвороби успадковуються за цим типом?

Завдання 2. За анамнезом скласти родовід, визначити тип успад­кування, генотипи всіх членів роду та ймовірність прояву ознаки в нащадків пробанда.

Задача 2.1. Пробанд і два його брати хворіють на нічну сліпоту. По лінії батька хворих на нічну сліпоту не було. Мати пробанда хво­ра. Дві сестри та два брати матері пробанда здорові, їхні діти також здорові. По материнській лінії бабуся та її сестра хворі, дід здоровий і брат бабусі здоровий. Прадід (батько бабусі) хворий, його сестра та брат хворі. Прапрадід і його брат хворі. Брат мав хвору дочку та двох хворих синів. Жінка пробанда та її родичі здорові. Визначити ймовір­ність народження хворих дітей у сім’ї пробанда.

Задача 2.2. Пробанд і її сестра нормально розрізняють кольори, а двоє братів страждають на дальтонізм. Мати й батько пробанда здорові, чотири сестри матері пробанда здорові, їхні чоловіки також здорові. Про двоюрідних сибсів з боку матері відомо, що в одній сім’ї є хворий брат, дві сестри та брат здорові. У двох інших родинах є по одному хворому сину та по одній здоровій дочці, у четвертій родині — одна здорова дочка. Бабуся пробанда з боку матері здоро­ва, а дід — дальтонік. З боку батька пробанда хворих на дальтонізм немає. Скласти родовід цієї родини й визначити:

а) тип успадкування дальтонізму;

б) ймовірність народження у пробанда хворих дітей, якщо вона вийде заміж за здорового чоловіка.

Запитання і завдання для самостійного опрацювання і самоконтролю

1. Пробанд — чоловік та його мати хворі на мозочкову атаксію. Жінка пробанда здорова. Вони мають п’ятеро синів та одну доч­ку. Один із синів і дочка хворі. Хворий син зі здоровою жінкою мають двох здорових синів і одного хворого. Решта синів про­банда та всі їх діти здорові. Скласти родовід і визначити:

а) тип успадкування хвороби;

б) ймовірність народження хворих дітей у дочки пробанда, одру­женої зі здоровим чоловіком.

2. Подружжя — правші. В сім’ї жінки було дві сестри правші, гри брати лівші. Мати жінки правша, батько — лівша. У батька є сестра та брат лівші і сестра та два брати правші. Дід по лінії батька правша, бабуся лівша. В матері жінки є два брати й сест­ра правші. Мати чоловіка правша, батько лівша. Бабусі та дідусі з боку матері й батька чоловіка правші. Скласти родовід. Визна­чити ймовірність народження в подружжя ліворуких дітей.

3. Пробанд — здорова жінка, має п’ятеро сестер, дві з них — одно- яйцеві близнята, а дві — двояйцеві. Усі сестри мають шість паль­ців на руках. Мати пробанда п’ятипала, батько — шестипалий. По лінії матері всі родичі мають нормальну кисть. У батька про­банда два брати і чотири сестри п’ятипалі. Бабуся по лінії батька шестипала. У неї було дві шестипалі сестри та одна п’ятипала. Дідусь по лінії батька та всі його родичі були п’ятипалі. Визна­чити можливість народження в сім’ї пробанда шестипалих дітей, якщо вона одружиться з чоловіком, що має нормальну будову кисті.

4. Пробанд має біле пасмо у волоссі над лобом. Брат пробанда без білого пасма. По лінії батька пробанда білого пасма не було. Мати пробанда з битим пасмом. З її трьох сестер дві з білим пасмом, а одна — без. В однієї з тіток пробанда з боку матері син з білим пасмом, а дочка — без. У другої тітки син і одна дочка з білим пасмом, а одна — без. Третя тітка пробанда з боку матері має двох синів і одну дочку без білого пасма. Дід пробанда з боку матері, двоє його братів з білим пасмом, а ще двоє — без. Прадід

і прапрадід мали біте пасмо. Скласти родовід і визначити ймовір­ність народження дітей з білим пасмом, якщо пробанд одру­житься зі своєю двоюрідною сестрою, що має біле пасмо.

5. Пробанд — здорова жінка, має двох здорових братів і двох братів, хворих на алкаптонурію. Мати пробанда здорова, має двох здо-

рових братів. Батько пробанда, хворий на алкаптонурію, є дво­юрідним дядьком своєї дружини. В нього є здорові брат і сестра. Бабуся по лінії батька хвора, одружена зі своїм двоюрідним здо­ровим братом. Бабуся та дід пробанда по лінії матері здорові, батько й мати діда теж здорові, але мати діда є рідною сестрою діда пробанда з боку батька. Скласти родовід, визначити ймовір­ність народження хворих дітей у сім’ї пробанда, якщо вона вий­де заміж за здорового чоловіка, мати якого хворіла на алкапто­нурію.

6. Пробанд і п’ять його братів здорові. Мати й батько пробанда глухонімі. Два дядьки й тітка з боку батька глухонімі, з боку мате­рі чотири тітки та дядько здорові, а одна тітка та один дядько — глухонімі. Бабуся й дід по лінії матері здорові. Бабуся й дід по лінії батька — глухонімі. Бабуся по батьківській лінії має глу­хонімого брата та двох глухонімих сестер. Дід по лінії батька має двох братів, один з них здоровий, другий — глухонімий, і п’ять сестер, дві з яких глухонімі. Мати й батько діда по батьківській лінії здорові, мати й батько бабусі з боку батька — глухонімі. Скласти родовід і визначити ймовірність народження глухонімих дітей у сім’ї пробанда, якщо він одружиться зі здоровою жінкою, в сім’ї якої не було глухонімих.

7. Пробанд хворий на катаракту. Він одружений зі здоровою жін­кою. Вони мають хвору дочку та здорового сина. Батько пробан­да також хворий на катаракту, а мати здорова. Мати пробанда має здорову сестру та здорових батьків. Дід по лінії батька хво­рий, а бабуся здорова. По лінії батька пробанд має здорових тіт­ку та дядька. Дядько одружений зі здоровою жінкою, вони мають трьох здорових синів. Скласти родовід і визначити ймовірність народження хворих онуків у сім’ї дочки пробанда, якщо вона взяла шлюб з гетерозиготним за геном катаракти чоловіком.

ЦИТОГЕНЕТИЧНИЙ МЕТОД ДОСЛІДЖЕННЯ СПАДКОВОСТІ ЛЮДИНИ

Мета. Засвоїти методику визначення каріотипів людини, статевого хроматину. Навчитися складати каріограми.

Забезпечення заняття: таблиці каріотипів людини в нормі, з хро­мосомними відхиленнями. Мікропрепарати каріотипу людини, мікропрепарати нейтрофільних лейкоцитів з “барабанними палич­ками”. Мікроскопи. Набори хромосом для складання каріограм.

Студент повинен

знати: вміти:

1. Методику визначення 1. Виявляти зміни кількості хромосом каріотипу людини. на основі аналізу каріограм.

2. Методику визначення 2. Використовувати визначення X- і У- X-і Г-статевого хроматину, статевого хроматину для швидкої діагнос^-

3. Денверську класифіка- тики хромосомних захворювань з розла- цію хромосом. дами комплексу статевих хромосом.

3. Розрізняти стать людини за наявніс­тю “барабанних паличок” у нейтрофі­лах крові.

Зміст заняття

Цитогенетичний метод дає можливість вивчити структуру та кіль­кість хромосом людини. Каріотип — це набір хромосом у соматич­них клітинах. Різні види організмів мають притаманні їм каріотипи. Каріотип характеризується певною кількістю, розміром та формою хромосом. Основними методами цитогенетики є аналіз каріотипів і визначення статевого хроматину.

Для визначення каріотипу людини досліджують культуру лімфо­цитів периферійної крові, клітини кісткового мозку та шкіри, а та­кож фібробласти.

Для прямого хромосомного аналізу клітини людини отримують шляхом пункції кісткового мозку. З пунктату готують препарати, які фіксують, а потім фарбують. Досліджують метафазні пластинки.

Непрямий метод дослідження каріотипу людини полягає в при­готуванні культури клітин. Із венозної гепаринізованої крові після відстоювання впродовж 1 год відсмоктують плазму, а лейкоцити пе­реносять у живильне середовище 199. Добавляють фітогемаглютинін для стимуляції поділу лімфоцитів і пеніцилін. Клітини в пеніциліно- вих флаконах витримують у термостаті за температури 37 °С упро­довж 72 год. За 3 год до кінця інкубації добавляють колхіцин, який руйнує веретено поділу. Культуру клітин розливають у центрифужні пробірки, центрифугують протягом 5 хв при 800—1000 об/хв. Після цього надосадову рідину зливають, а до осаду добавляють 5 см³ гіпо­тонічного розчину КС1, витримують упродовж 7 хв. Це сприяє збіль­шенню клітин в об’ємі і розподілу хромосом по всій клітині. Пов­торно центрифугують упродовж 5—7 хв, після чого надосадову ріди­ну зливають, а до осаду добавляють фіксатор — метиловий спирт і оцтову кислоту (у співвідношенні 3:1) на 40 хв. Фіксатор міняють 3—4 рази через кожні 10 хв. 3—4 краплі клітинної суспензії наносять на предметне скло, висушують і фарбують 2 % розчином ацетоорсеї- ну або азур-еозину. Накривають накривним склом і розглядають під мікроскопом з імерсією лімфоцити на стадії метафази. Метафазну пластинку фотографують і вивчають форму та кількість хромосом. З фотографій метафазних пластинок вирізають хромосоми, наклею­ють на білий папір відповідно до Денверської класифікації. Отриму­ють каріограму.

Останнім часом усі дослідження в цитогенетиці людини прово­дять із застосуванням методів диференціального забарвлення хро­мосом, які дають змогу відрізнити кожну пару хромосом. Завдяки диференціальному забарвленню хромосом можна виявити незначні зміни в їхній структурі: делецію, транслокацію.

Для швидкого виявлення змін у кількості статевих хромосом досліджують статевий хроматин в інтерфазних епітеліальних кліти­нах слизової оболонки ротової порожнини. Для цього шпателем роблять зскрібок зі слизової оболонки внутрішньої поверхні щоки, переносять його на предметне скло, фіксують метиловим спиртом, фарбують 1 % розчином ацетоорсеїну впродовж 10 хв. Накривають накривним склом і розглядають під мікроскопом з імерсією. На внутрішній поверхні ядерної мембрани клітин виявляють грудочки статевого хроматину темного кольору. Статевий хроматин — це одна з двох X-хромосом. Вона спіралізована і має назву тільця Бар- ра. В нормі у жінок є одне тільце Барра, у чоловіків його немає. Статевий хроматин виявляється також у нейтрофільних лейкоцитах у вигляді відростків ядра — “барабанних паличок”, які є тільки в жінок. Зі збільшенням кількості Х-хромосом зростає кількість тілець Барра. їх кількість на одиницю менша, ніж кількість Х-хро- мосом.

Для виявлення Г-хромосоми використовують метод люмінес­центної мікроскопії. В мазках епітеліальних клітин після фарбуван­ня акрихіновими барвниками в період інтерфази У-хромосома сві­титься зеленим сяйвом. В ядрі епітеліальних клітин чоловіка вияв­ляється одна ділянка флуоресценції, у випадку дисомії У — дві. Статевий хроматин можна досліджувати в інтерфазних ядрах клітин волосяної цибулини, в клітинах амніотичної рідини, у лейкоцитах, сперматозоїдах. У здорових чоловіків тілець Барра немає, у хворих на синдром Клайнфельтера (ХХУ) — є одне. У здорових жінок наяв­не одне тільце Барра, у хворих на синдром Шерешевського—Терне­ра тільце Барра відсутнє, у жінок хворих на трисомію (XXX) їх два. Механізм виникнення трисомії та моносомії внаслідок нерозход- ження однієї пари хромосом під час першого мейотичного поділу зображено на мал. 33.