Рабочая тетрадь освоения лабораторно-практических навыков по биологии. Часть II. Основы общей и медицинской генетики

Практическая работа №4

Тема «Методы исследования генетики человека: генеалогический, близнецовый»

Цель занятия:

1.изучить и знать генеалогический метод для прогнозирования и диагностики наследственных заболеваний,

2.уметь составлять и анализировать родословные,

3.знать сущность близнецового метода,

4.уметь применять генеалогический и близнецовый методы для

решения ситуационных задач.

Материально-техническое обеспечение:

-презентации

-учебные таблицы

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1.Суть и задачи генеалогического метода.

2.Символы, используемые для составления родословной. Основные правила и принципы составления родословной.

3.Особенности родословных с аутосомно-доминатным и аутосомнорецессивным типами наследования.

4.Характеристика родословных X-сцепленного доминантного и X- сцепленного рецессивного типов наследования.

5.Y-сцепленное (голандрическое) наследование и его особенности. 6.Применение генеалогического метода и его значение в диагностике и

профилактике наследственных заболеваний. 7.Суть и задачи близнецового метода.

8.Возможности установления природы заболевания или признака по коэффициенту Хольцингера.

Задания для студентов

Задание №1. Особенности родословных разных типов наследования

Заполните таблицу 1.

Х-

сцепленный

доминантный

Х-сцепленный

рецессивный

У-сцепленный

Задание №2. Решите задачу

Постройте родословную, основываясь на условии задачи.

Пробанд - больная шизофренией женщина. Ее брат и сестра здоровы. Со стороны отца имеются следующие родственники: больной шизофренией дядя и две здоровые' тетки, одна из них имеет троих здоровых детей, вторая - здорового сына. Дед и бабка со стороны отца здоровы. Сестра бабки болела шизофренией. Мать пробанда, дядя и бабка по материнской линии здоровы. У дяди два здоровых ребенка. Определить тип и характер наследования признака.

Задание №3. Анализ родословных

В представленных родословных определите типы наследования признака (рис. 1).

Рис. 1. Родословные с разными типами наследования признаков

Задание №4. Составление родословной своей семьи

Используя символы рисунка 2, составьте родословную своей семьи и укажите наследование какого-либо признак. Определите тип наследования.

Рис. 2. Символы, используемые для составления родословной.

Задание №5. Близнецовый метод

Используя формулу Хольцингера определите значения коэффициента наследуемости (Н) для признаков, представленных в таблице 2 и сделайте вывод о роли генотипа и среды в развитии признака.

где H – коэффициент наследуемости (коэффициент Хольцингера) КМБ – конкордантность монозиготных близнецов КДБ – конкордантность дизиготных близнецов

при Н = 0,7-1,0 – преобладает действие наследственных факторов; при Н = 0,5-0,7 преобладает действие среды и генотипа; при Н ˂ 0,5 преобладает действие среды.

Задание №6. Используя близнецовый метод решите ситуационные задачи

Задача №1. При проведении диагностики зиготности у пары близнецов выявлено их сходство по внешним признакам: форме ушных раковин и бровей, разрезу и цвету глаз и др. При этом близнецы отличались незначительно по весу при рождении, а также по характеру и манере поведения.

1.Можно ли по данным признакам определить точно зиготность данной пары близнецов?

2.Какие исследования следует провести для уточнения зиготности у данной пары близнецов?

Задача №2. У предполагаемой пары монозиготных близнецов при осмотре обнаружено сходство по внешним признакам: форме бровей, ушных раковин, цвету и форме волос. Однако, при исследовании их крови найдено несовпадение по группам крови в системе ABO, MN и Rhфактору.

1.Можно ли достоверно сказать, что данная пара не относится к монозиготным близнецам?

2.Какие дополнительные исследования следует провести для

уточнения зиготности данной пары близнецов?

Список литературы

1.Ярыгин В.Н. Биология: учебник. Т1 : в 2-х томах [рек. ГОУ ВПО "Первый Моск. гос. мед. ун-т"] / В.Н. Ярыгин. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2011. – 725 с.

2.Ярыгин В.Н. Биология: учебник. Т2 : в 2-х томах [рек. ГОУ ВПО "Первый Моск. гос. мед. ун-т"] / В.Н. Ярыгин. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2014. – 553 с.

3.Ярыгин В.Н. Биология: учебник. Т1 : в 2-х томах [рек. ГОУ ВПО "Первый Моск. гос. мед. ун-т"] / В.Н. Ярыгин. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2015. – 725 с.

4.Ярыгин В.Н. Биология: учебник. Т2 : в 2-х томах [рек. ГОУ ВПО "Первый Моск. гос. мед. ун-т"] / В.Н. Ярыгин. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2015. – 553 с.

5.Пехов А.П. Биология. медицинская биология, генетика и паразитология. учебник для медицинских вузов/ А.П. Пехов. – М.: ГЭОТАР-Медиа,

2011. – 656 с.

«Методы исследования генетики человека: популяционно-статистический, биохимический»

Цель занятия:

1.Изучить специфику действия эволюционных факторов в популяциях людей. 2.Уметь использовать закон Харди-Вайнберга для решения задач по

определению генетической структуры популяции. 3.Знать сущность биохимического метода.

4.Уметь применять популяционно-статистический и биохимический методы для решения ситуационных задач.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПОДГОТОВКИ

1.Понятие идеальной популяции.

2.Закон Харди-Вайнберга для идеальных популяций.

3.Определение и характеристика генофонда (аллелефонда) популяции. Гаплогруппа Понятие дема, изолята.

4.Специфика действия элементарных эволюционных факторов (мутаций, популяционных волн, естественного отбора, изоляции) в популяциях людей.

5.Генетический полиморфизм и генетический груз человеческих популяций.

6.Особенности генетической дифференциации популяций по генам, ассоциированным с наследственными заболеваниями и их полиморфизмами. «Эффект основателя» - мажорные и минорные мутации. «Аллели риска» или гены кандидаты.

7.Значение популяционно-статистического метода в изучении генетики человека.

8.Характерные особенности биохимического метода. Возможности использования его для диагностики генных болезней и выявления гетерозиготного носительства патологических генов.

9.Сущность и значение дерматоглифического метода. Характеристика основных типов узоров.

Материально-техническое обеспечение:

- презентации

Задания для студентов

Задание №1. Решите ситуационные задачи с использованием популяционно-статистического метода в соответствии с законом ХардиВайнберга

Формулы закона.

(р + q)2 =р2 + 2рq + q2 =1

q2 – частота рецессивных гомозигот q – частота рецессивного аллеля

р = 1 – q – частота доминантного аллеля

р2 – частота доминантных гомозигот 2рq – частота гетерозигот

Задача 1. В южноамериканских джунглях живет популяция аборигенов численностью 127 человек (включая детей). Частота группы крови М составляет здесь 64%. Можно ли вычислить частоты группы крови N и MN в этой популяции?

Задача 2. Болезнь Тей-Сакса, обусловленная аутосомным рецессивным геном, неизлечима; люди, страдающие этим заболеванием, умирают в детстве. В одной из больших популяций частота рождения больных детей составляет 1:5000. Изменится ли концентрация патологического гена и частота этого заболевания в следующем поколении данной популяции?

Задача 3. Алкаптанурия характеризуется окрашиванием суставных хрящей в оранжевый цвет и быстрым потемнением подщелоченной мочи. В возрасте после 40 лет при этой аномалии развивается упорный полиартрит, приводящий к тугоподвижности суставов.

Заболевание встречается с частотой 1/100000 и наследуется как аутосомнорецессивный признак.

Определите частоту встречаемости гетерозигот в популяции.

Задача 4. Врожденный вывих бедра наследуется как аутосомно-доминантный признак, со средней пенетратностью 25%, заболевание встречается с частотой 6:10000.

Определите число гомозиготных особей по рецессивному гену в населенном пункте численностью 10000 человек.

Задача 5. Подагра встречается у 2% людей и обусловлена аутосомным доминантным геном. У женщин ген подагры не проявляется, у мужчин пенетрантность его равна 20% (Эфроимсон В.П., 1968).

Определите генетическую структуру популяции по анализируемому признаку, исходя из этих данных.

Задача 6. Аниридия (отсутствие радужной оболочки) наследуется как аутосомнодоминантный признак и встречается с частотой 1 :10 000 (В. П. Эфроимсон, 1968). Определите частоту встречаемости гетерозигот в популяции.

Задача 7. Группы крови по системе антигенов М и N (М, MN.N) детерминируются кодоминантными генами L N и L M. Частота встречаемости гена L M у белого населения США составляет 54%, у индейцев — 78%, у эскимосов Гренландии — 91%, у австралийских аборигенов — 18%. Определите частоту встречаемости группы крови MN в каждой из этих популяций.

Задание № 2. Геныкандидаты артериальной гапертензии.

Найдите гены - маркеры артериальной гипертензии

•ADD1 — кодирует фактор дифференцировки адипоцитов 1 (нормальная экспансия гена позволяет регулировать развитие, определение адипоцитов).

•AGTR1 — маркёр, который отвечает за корректную циркуляцию по венам и артериям крови. Полиморфизм связан с изменениями в сердечно-сосудистой системе.

•AGTR2 — кодирует белок системы. Оценивается для выявления предрасположенности младшего поколения к сердечно-сосудистой недостаточности.

•CYP11B2 — ген, отвечающий за вступление в последнюю стадию выработки гормона альдостерона.

•GNB3 — ген, кодирующий работу G-белка, который передает сигналы от рецепторов к внутриклеточным белкам. Его полиморфизмы ассоциируют с повышением активности проводящих путей большинства гормонов, в частности инсулина.

•AGT — ангиотензиноген, полиморфизмы которого говорят о риске возникновения у младшего поколения гипертонии, эклампсии, ишемической болезни.

•NOS3 — ген, кодирующий выработку оксида азота. Полиморфизмы маркёра указывают на вероятность развития у младшего поколения спазмов коронарных артерий, ишемического инсульта, болезни Альцгеймера (позднее начало), ишемической болезни и инфаркта, гипертонии.

Основные симптомы заболевания: головная боль, головокружение, нарушение зрения, отёки, сердечная недостаточность, одышка, приступы удушья.

Найти генымаркеры артериальной гипертензии по результатам генетического исследования

Результаты исследования:

С поражением артерий однонуклеотидные замены: Ген AGT – однонуклеотидные замены:

Татарстан геннотипы С/Т и ТТ полиморфизма Thr174Met rs4762 (r=0,35; p=0,022), Полтава генотипы СС ≥АС≥ АА Москва генотипы АА, ≥ АС≥СС АА – 29,2 %, АС – 66,6 %, СС – 4,2 %, аллель А – 93,3 %, аллель С – 70 %.

Таким образом, генотип АС встречается в 2 раза чаще, по сравнению со здоровыми лицами, генотип АА – в 1,7 раза реже, а генотип СС – в 3,6 раза реже.

Аллель С у больных АГ встречается в 1,4 раза чаще, чем у здоровых, частота аллеля А существенно не отличается

Ген GNB3 генотипы С/Т и Т/Т полиморфизма C825T rs5443 (r=0,43; p=0,029),

Ген MTHFR, генотипы С/Т и Т/Т полиморфизма C677T rs1801133 (r=0,42; p=0,002), Ген PPARα. генотипы С/С полиморфизма G/C rs4253778 (r=0,39; p=0,036).

Без поражения артерий ген GNB3, генотипы С/Т ген MTHFR, генотипа Т/Т

Задание № 3. Решите задачу с использованием биохимического метода при исследовании генетики человека.

При обследовании одному человеку внутривенно ввели определенное количество фенилаланина. Его концентрация в крови довольно быстро вернулась к контрольному уровню. Другому человеку ввели такое же

количество фенилаланина, но у него концентрация фенилаланина в крови снижалась да контрольного уровня вдвое медленнее. Каковы генотипы этих людей? Как называется этот метод, выявляющий носителей патологического гена?

Задание № 4. Знакомство с методом дерматоглифического исследования в

генетике человека и значением в медицине.

Дерматоглифический анализ – это изучение папиллярных узоров пальцев, ладоней, стоп. Дерматоглифические узоры обладают высокой степенью индивидуальности и

остаются неизменными в течение всей жизни. Поэтому их изучение используют для определения зиготности близнецов, идентификации личности, для установления отцовства, в криминалистике, для диагностики хромосомных болезней.

Знания, приобретенные студентами по этой теме, могут быть использованы в медико-генетическом консультировании, геронтологии, а также в качестве экспрессметода геномных (болезнь Дауна), реже хромосомных мутаций.

Классификация: дактилоскопия – изучение узоров на подушечках пальцев; пальмоскопия – изучение узоров на ладонях; плантоскопия – изучение узоров на подошве стопы.

1. Дактилоскопические показатели:

На пальцевых подушечках человека могут быть следующие виды узоров: дуги (А), завитки (W), петли (LU, LR), двойные петли (2L).

1. Тип узора (качественный показатель): А – дуга, полузамкнутый простой рисунок.

L - петля, полузамкнутый узор, различают по направлению открытого конца – ульнарный (LU – петля ульнарная, рисунок открывается в сторону мизинца) и радиальный (LR – петля радиальная, рисунок открывается в сторону большого пальца ). W – завиток, концентрический узор.

2. Пальмосокпические показатели:

А) Ладонные подушечки – это шесть возвышений окружающих центральную ямку на ладони: 1) тенар (Th) возвышение у основания большого пальца; 2) гипотенар (Hth) возвышение у противоположного края ладони; 3) 4 межпальцевые подушечки (I,II,III,IV), расположенные в межпальцевых промежутках.