1 курс / Биология / Практические / 10 / Практика 10

«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.

Б)У основания II-V пальцев практически у всех людей присутствуют ладонные трирадиусы a,b,c,d (треугольники), лежат у основания I I – Y – пальцев

В) Угол atd - главный осевой ладонный трирадиус.

Трирадиус t находится в проксимальной части ладони в близи браслетной складки. Угол atd, образуется при пересечении линий проведённых от трирадиусов a и d к трирадиусу t.

В норме угол atd равен 57°, при болезни Дауна — 81°, при трисомии по другим аутосомам

— 108°.

atd = 57º (норма)

at1d 81º (с. Дауна)

atIId > 100º (с.Патау, с.Эдвардса)

t – трирадиус, который расположен к проксимальному краю ладони.

Дерматоглифические показатели при хромосомных аномалиях. Аутосомные анеуплоидии

1)47,+21,xx – с. Дауна (ЧПЛ, at’d > 81º, одна складка на мизинце, преобладают петли)

2)47,+18,ху(хх) – с. Патау (LR>LU, at''d > 100º, ЧПЛ)

3)47,+18, хх(ху) с. Эдвардса (подушечки слабо выражены, только дуги А, ЧПЛ, at”d >

100º)

Гоносомные:

♂ 47,хху ( А больше, atd < 57º)

Г) Вблизи браслетной складки, отделяющей кисть от предплечья, найдите главный осевой трирадиус t. Соедините точки a, t, d. Вычислите с помощью транспортира угол atd

. Отметьте наличие трирадиусов t1 и t2, если они имеются. Вычислите углы at1d и at2d.

На ладони выделите три главные сгибательные борозды.

1)борозда большого пальца

2)поперченная или дистальная борозда (трехпальцевая)

3)проксимальная или косая борозда (пятипальцевая).

Если поперечная борозда сливается с косой, то образуется четырехпальцевая борозда (линия) или ЧПБ (ЧПЛ). Ее нужно отметить, если она имеется.

1.Пястно-фаланговая

2.Дистальная, трёхпальцевая, поперечная

3.Проксимальная, 5-ти пальцевая, косая

4.Складка большого пальца.

5.Запястная, карпальная, браслетная

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.