задачи по генетике. Васильева Е.В. Задачи по генетике. Генетики пособие по решению задаче. Е. Васильева
 Скачать 0.53 Mb.
|
|
№ Фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина, в результате которого развивается слабоумие) наследуется как рецессивный признак. Какими могут быть дети в семье, где родители гетерозиготны поэтому признаку Галактоземия (неспособность усваивать молочный сахар) наследуется как аутосомный рецессивный признак. Успехи современной медицины позволяют предупредить развитие болезни и избежать тяжелых последствий нару Раздел 2. Моногибридное скрещивание 19 шения обмена. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гомозиготен по гену галактоземии, но развитие болезни у него было предотвращено диетой, а второй гетерозиготен по галактоземии Болезнь Вильсона (нарушение обмена меди) наследуется как рецессивный аутосомный признак. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов страдает анализируемым заболеванием, а другой здоров Здоровы были также его родители, браться и сестры 11 Аниридия ( отсутствие радужной оболочки, обычно сопровождаемое помутнение роговицы и хрусталика и пониженным зрением) наследуется как аутосомный доминантный признак. Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где один из родителей страдает аниридией, а другой нормален, если известно, что у больного родителя эту аномалию имел только отец? ПЛЕЙТРОПНОЕ ДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ Явление, при котором один ген обусловливает развитие нескольких признаков, носит название плейотропии. Так, например, цвет шерсти каракульских овец и развитие части желудка, называемой рубцом, контролируется одними тем же геном. У человека недоразвитие хрусталика глаза и патологическое утончение костей кисти руки (паучьи пальцы) также определяется одними тем же геном. Ген развития дефекта ногтей у человека контролирует и дефект коленной чашечки. Ген, определяющий рыжую окраску волос, одновременно обусловливает более светлую окраску кожи и появление веснушек. Итак, выражение ген определяет признаки условно, так как действие гена зависит от взаимодействия с другими генами — от генотипической среды (генотипической экологии Генетика человека с основами медицинской генетики Явление плейотропии на первый взгляд может заменить проявление основных законов Г. Менделя и изменяет цифровые соотношения признаков в потомстве. Наблюдается расщепление в отношении 2:1. Поэтому к задачам этого раздела следует отнестись с особым вниманием. З АДА Ч И У человека доминантный ген обусловливает недоразвитие хрусталика глаза, патологическое утончение костей кисти руки ( паучьи пальцы) и аневризму аорты, свойственные больным с синдромом Марфана. В брак вступили мужчина и женщина, страдающие этим заболеванием. Определите вероятность рождения здоровых детей в этой семье У мексиканского дога ген, вызывающий отсутствие шерсти, в гомозиготном состоянии ведет к гибели потомства. При скрещивании двух нормальных догов часть потомства погибла. Однако при скрещивании того же самца со второй самкой гибели потомства не было. Определите генотипы скрещиваемых животных и их потомства Серые каракульские овцы ценятся выше, чем черные. При скрещивании двух серых каракульских овец 2/3 потомства получаются серыми и 1/3 черными. Запишите генотипы родителей и потомства и объясните, почему наблюдается такое соотношение Платиновые лисы ценятся выше серебристых. Но ген платиновости в гомозиготном состоянии вызывает гибель потомства. При скрещивании платиновых лис между собой получили приплод 639 платиновых щенков и 284 — серебристых. Обозначьте гены и укажите генотипы родителей и потомства Раздел 2. Моногибридное скрещивание При скрещивании между собой черных мышей всегда получается черное потомство. При скрещивании же между собой желтых мышей 1/3 потомства оказывается черной и желтой. Как это можно истолковать У одной из коротконогих пород крупного рогатого скота, именуемой декстер (популярной в XIX в, в процессе внутрипородного скрещивания получено 38 телят мертворожденных, 81 — коротконогих и 35 — длинноногих. Определите генотипы родителей и потомства и дайте характеристику генам При скрещивании чешуйчатых карпов с чешуйчатыми потомство всегда оказывается только чешуйчатым. Скрещивание линейных карпов (чешуя располагается одной линией) с линейными ведет к появлению в потомстве линейных и 1/3 чешуйчатых карпов. При этом плодовитость снижается на 25%. Определите генотипы линейных и чешуйчатых карпов и дайте характеристику генам. Как следует проводить скрещивание, чтобы не наблюдалось смертности у потомков? МНОЖЕСТВЕННЫЕ АЛЛЕЛИ Нередко на формирование одного итого же признака оказывают влияние не два аллельных гена, как обычно, а несколько, 3–4 и даже больше. В этом случае возможности их попарного сочетания могут быть многочисленными и разнообразными. Например, у морских свинок окраска шерсти контролируется 5 генами одного аллеля, у кроликов — 4, у людей группы крови контролируются тремя ал лельными генами. Такое явление получило название множественных аллелей. При этом все гены данного аллеля обозначаются одними и теми же буквами, нос разными значками Генетика человека с основами медицинской генетики МЕХАНИЗМ НАСЛЕДОВАНИЯ ГРУПП КРОВИ И РЕЗУС%ФАКТОРА Рассмотрим более подробно типы наследования и характер межаллельных взаимодействий на примере групп крови. Всего описано 15 антигенных систем эритроцитов, каждая из которых включает в себя от двух до нескольких десятков антигенов, контролируемых генов с множественными аллелями. Мы опишем только наиболее известные из них — АВ0, MN и Система АВ0.Впервые антигенные различия эритроцитов человека были выявлены в 1900 г. К. Ландштейнером. Группы крови системы АВ0 (а, б, ноль) контролируются одним аутосомным геном I (от слова изогемагглюти ноген), или AB0, расположенным в длинном плече хромосомы 9. В этом гене идентифицировано 3 аллеля — I A , I B и. Аллели I A и I B кодоминантны по отношению друг к другу, и оба они доминантны по отношению к аллелю I 0 . Таким образом, при сочетании различных аллелей могут образовываться 4 группы крови 0 или I при генотипе I 0 I 0 , A или при генотипах и I A I 0 , B или III при генотипах I B I B и I B I 0 и AB или IV при генотипе I A I B в соотношении 1:3:3:2 Рассмотрим всевозможные варианты образования групп крови с помощью решетки Пеннета (табл. Группы крови определяют иммунологические свойства антигена агглютиногена, локализованного на поверхности эритроцитов, и взаимодействующего сними антитела агглютинина, растворенного в сыворотке крови. Эти взаимодействия представлены в таблице При самой редкой группе крови 0(I), которая в популяции встречается с частотой 11% (1:9), в сыворотке крови вырабатываются антитела против антигенов Аи В. Если 2 3 4 5 6 2 7 8 7 1232456782992467 7 7574277 2 7 1 7 2 7 3 7 1 1 2 1 1 1 1 232451162 1 1 1 2343 4751862 1 1 1 5343 451162 1 2 2 1 1 1 2343 4751862 1 2 1 2343 7511162 1 2 1 5343 7511162 1 6 2 1 1 1 5343 451162 1 2 1 5343 7511162 1 5 1 5343 95162 1 Раздел 2. Моногибридное скрещивание 23 человеку с группой крови 0(I) добавить кровь любой другой группы, произойдет агглютинация (слипание) эритроцитов и разовьется гемолитический шок. В тоже время кровь группы 0(I) не содержит эритроцитарных антигенов, и ее можно переливать любым реципиентам вне зависимости от их группы крови. Поэтому люди с группой крови 0(I) являются универсальными донорами. При группах крови и B(III), каждая из которых встречается примерно у трети населения, в сыворотке крови присутствуют антитела соответственно либо против антигена В, либо против антигена А. Поэтому людям с этими группами крови можно переливать либо кровь той же самой группы, либо кровь группы При четвертой группе крови AB(IV) антитела против эрит роцитарных антигенов в сыворотке крови не вырабатываются. Этим людям можно переливать кровь любой группы, таким образом, они являются универсальными реципиентами. Однако их кровь можно переливать людям только стой же самой четвертой группой крови AB(IV). Поскольку знание групповой принадлежности крови человека по системе АВ0 — необходимое условие для безопасного перели 1 2 3 4 5 6 2 7 8 7 123456789 4 58786 43546 4 8586 41 36 4 86 4 48 4 64 6 4 8 3 66 4 12345 3 1 3 1 5 95 675859 5 59 5 23345 3 2 3 23 53 2 3 4 5 5 75859 5 233345 3 5 3 5 5 53 5 3 4 5 5 65859 5 2345 3 2 3 5 5 5 15 7 1 2 3 4 5 6 2 7 7 6 58 456 !6 46 4 8581 36 47663 36 4 8448 3 "! # ""! $ """! #$ "%! 12345 5 5 5 5 23345 5 5 5 5 233345 5 5 5 5 2345 5 5 5 5 1 Генетика человека с основами медицинской генетики вания крови, мы еще разв табличной форме представим описанные выше закономерности, используя таблицу Группы крови системы MN. Первый случай кодоми нантного взаимодействия аллелей у человека был описан для групп крови системы MN. В этой системе существует три группы M, N и MN. Входе обширного исследования было показано, что у родителей с одинаковой группой крови M или N рождаются дети с таким же фенотипом, как и у родителей. Это значит, что обладатели группы крови или N могут быть только гомозиготами MM или NN соответственно. Дети с группой MN появляются тогда, когда один из родителей имеет группу крови M, а другой N. В этом случае оба аллеля функционируют вместе, и это проявляется в формировании особого фенотипа Группы крови системы Rh. Другая система групповых антигенов, названная системой резусфактора (Rh), находится под более сложным генетическим контролем. Эта система включает в себя три пары антигенов (D/d, C/c, E/e), кодируемые двумя тесно сцепленными высокогомологичными генами, локализованными в коротком плече хромосомы 1 — RHD и RHCE. Повидимому, эти два гена произошли в процессе эволюции в результате дупликации от общего предко вого гена. Основная роль в системе принадлежит антигену D, продукту гена RHD. При его наличии на поверхности эритроцитов кровь является резусположительной. Антигены и кодируются геном RHCE, и они образуются в результате альтернативного сплайсинга. Резусотрицатель ный фенотип формируется при отсутствии антигена D, возникающем при делеции гена От 0,2% до 1% людей имеют особый слабый вариант антигена D, обозначаемый D u . Причиной появления этого фенотипа являются мутации в гене RHD. Носители фенотипа также являются резусотрицательными и им можно переливать только резус отрицательную кровь. На самом деле генетический контроль групп крови АВ0 и Rh более сложный, так как существует большое число генов, оказывающих модифицирующее влияние на эти системы. Достаточно сказать, что в настоящее время идентифицировано более 46 антигенов. Однако независимо от подробностей взаимоотношений между этими Раздел 2. Моногибридное скрещивание 25 антигенами основное правило сохраняется неизменным ре зусотрицательная принадлежность крови определяется отсутствием или недостаточностью антигена Знание групповой принадлежности по системе имеет огромное значение для предотвращения резусконфликта между матерью и плодом, который может возникнуть вовремя беременности. Частота людей с резусположительной принадлежностью — Rh(+) — составляет 85%, остальные являются резусотрицательными — Rh(–). Если у ре зусотрицательной женщины муж имеет резусположитель ную принадлежность, то с высокой вероятностью ребенок окажется резусположительным, и тогда может возникнуть резусконфликт между плодом и матерью. В 15% подобных случаев после й недели беременности, когда в крови плода появляются зрелые эритроциты, в крови беременных смогут начать вырабатываться специфические проти ворезусные антитела. Через плаценту они попадают в кровь плода ив отдельных случаях могут там накапливаться в большом количестве, вызывая агглютинацию эритроцитов и их разрушение. Как правило, первая беременность заканчивается благополучно, мертворождения и выкидыши встречаются редко. Особенно велика вероятность возникновения резусконфликта при повторных беременностях женщины с. Вовремя родов около 1 мл крови плода может попадать в кровоток материи после первых родов резусотрица тельная мать будет сенсибилизирована к резусположитель ным антигенам ребенка. Подобная сенсибилизация может происходить и при абортах, хотя и с меньшей вероятностью. При последующих беременностях резуснесовместимым плодом титр антиRhантител в крови женщины может резко возрасти. Следствием этого процесса может быть разрушение красных кровяных телец плода и формирование у него гемолитической болезни, проявляющейся анемией, желтухой, отеками и обусловливающей сложные интеллектуальные дефекты, нарушения слуха и речи, двигательные расстройства. Нередко у новорожденных с гемолитической болезнью, вызванной резусконфликтом, развивается тяжелый детский церебральный паралич с эпилептической болезнью и значительным отставанием психического развития Генетика человека с основами медицинской генетики Степень поражения центральной нервной системы и других органов зависит от уровня непрямого билирубина, поступающего в кровь из разрушенных эритроцитов, и длительности гипербилирубинемии. Этот процесс приводит к токсикоаноксическому поражению мозга — билирубино вой энцефалопатии. Наиболее эффективным средством лечения гемолитической болезни новорожденных является обменное переливание крови впервые сутки жизни (а иногда и внутриутробно), способствующее удалению продуктов гемолиза и антител матери из крови больного ребенка. Для профилактики резусконфликта и гемолитической болезни у плода женщине с отрицательной резуспринад лежностью при любом внутриматочном вмешательстве вовремя первой беременности (медицинский аборт, самопроизвольный выкидыш с последующим выскабливанием, роды) показано введение антиDиммуноглобулина. Этот препарат снижает резуссенсибилизацию беременной, те. ее чувствительность к резусфактору и соответственно формированию резусных антител. Введение антиDиммуноглобулина при повторных беременностях не показано, так как женщина уже сенсибилизирована, те. чувствительна к резусфакто ру, и имеет резусные антитела. Женщина с Rh(–) непременно должна обсудить с врачомгенетиком проблемы профилактики рождения ребенка с последствиями билирубино вой энцефалопатии в виде тяжелого детского церебрального паралича. В редких случаях конфликт возникает и по АВ0систе ме, но протекает он в значительно более легкой форме, чем при резусконфликте. Поэтому будущие родители должны знать свою группу крови не только по Rh, но и по АВ0 системе. З АДА Ч И У человека группы крови в системе АВ0 определяются тремя аллелями одного локуса А, В, Какие группы крови можно ожидать у детей, если родители имеют IV и I группы крови Раздел 2. Моногибридное скрещивание Оба родителя имеют IV группу крови. Укажите возможные группы крови у их детей (см. задачу № 5). № Мужчина, родители которого имели I и IV группы крови, женился на женщине с III группой. От этого брака родилось трое детей c I, II и IV группами крови. Какую группу крови имел их отец и возможно ли рождение в этой семье ребенка с III группой (см. задачу № 5). № У матери II группа крови, ау отца — I группа. У них родился ребенок с I группой крови. Почему (см. задачу № 5). № Если у матери IV группа крови, ау отца — I, может ли у них родиться ребенок со II группой крови Родители имеют II и III группы крови гетерозиготные. Какие группы крови можно ожидать у их детей У матери I группа крови, ау отца — IV. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из своих родителей В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют I и II группы крови, родители другого — II и IV. Исследование показало, что дети имеют I и группы крови. Определите, кто чей сын Родители имеют II и III группы крови. У них родился ребенок с I группой крови и больной серповидноклеточной анемией (наследование аутосомное с неполным доминированием, не сцепленное с группами крови. Определите вероятность рождения больных детей с IV группой крови Генетика человека с основами медицинской генетики Водной семье у кареглазых родителей имеется четверо детей. Двое голубоглазых имеют I и IV группы крови, двое кареглазых — II и III. Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с I группой крови. Карий цвет глаз доминирует над голубыми обусловлен аутосом ным геном В семье жена имеет отрицательный резусфактор (муж имеет положительный резусфактор и является гетерозиготой (Rhrh). Какова вероятность рождения в этой семье детей с положительными отрицательным резусфактором? № В семье жена имеет отрицательный резусфактор (муж имеет положительный резусфактор и является гомозиготой (RhRh). Какова вероятность рождения в этой семье детей с положительным резусфактором? Раздел 3. ДИ% И ПОЛИГИБРИДНОЕ СКРЕЩИВАНИЕ П ри ди и полигибридном скрещивании учитывается наследование признаков, обусловленных двумя, тремя и более парами аллельных генов, не сцепленных между собой, те. располагающихся в разных парах хромосом. Для решения задач такого рода, прежде всего, необходимо, как правило, определить количество сортов гамет, которые способны воспроизвести полигибриды. В этом случае рекомендуется пользоваться формулой «2». Цифра означает количество сортов гамет, которые могут появиться у гетерозигот по любому отдельно взятому аллелю, а степень «n» означает количество аллелей, по которым данный организм гетерозиготен. Если n = 1 те, то образуются 2 сорта гамет (Аи а. Если n = 2, то 2 2 образует 4 сорта гамет — АВ, Ав, аВ, ав. Если n = 3, то 2 3 дает 8 различных типов гамет — АВС, АвС, АВс, Авс, аВС, авС, аВс, авс. При 2 4 образуется 16 сортов гамет и т. д. В соответствии с количеством сортов гамет, образуемых каждым из скрещиваемых родителей, и следует строить решетку Пеннета. РР: & ААВВ ´ % аавв гаметы АВ ав F 1 АаВв РР: & Аа Вв ´ % Аа Вв гаметы АВ, Ав, аВ, ав АВ, Ав, аВ, ав. РАЗДЕЛ Генетика человека с основами медицинской генетики При этом образуется 4 разных фенотипа в соотношении. При скрещивании тригибридов между собой образуется уже 8 различных фенотипов в отношении Таким образом, фенотипическое расщепление при полигиб ридном скрещивании подчиняется общей формуле (3 + Вероятность появления различных фенотипов при по лигибридном скрещивании несложно рассчитать и чисто арифметическим способом, рассматривая его как несколько самостоятельных моногибридных скрещиваний. Например, для установления вероятности появления особей с обоими доминантными признаками при дигиб ридном скрещивании достаточно перемножить вероятности проявления двух независимых друг от друга явлений — 3/4 ´ 3/4 = 9/16. При тригибридном скрещивании — 3/4 ´ ´ 3/4 ´ 3/4 = ЗАДАЧИ Мужчина гегерозиготный по кареглазости и полидактилии женился на голубоглазой женщине с нормальной кистью. Каковы вероятные генотипы и фенотипы детей от этого брака Близорукий левша состоит в браке с нормальной по этим признакам женщиной. Их первый ребенок был полностью нормальным, второй близоруким левшой, а третий, в отличие от обоих родителей, страдал фенилкетонурией. Определите генотипы родителей и детей в пределах возможного 25 2457 |