методичка биология. Методические указания для студентов составлены зав кафедры биологии, профессором д м. н. Викторовой Т. В. и ассистентом, к б. н. Измайловой С. М
 Скачать 6.06 Mb.
|
|
Аналогичную таблицу составить для определения дельтового показателя.
Выводы: ___________________________________________________________2.Цитогенетический анализ кариотипа (по микрофотографиям метафазных пластинок). 1. Зарисовать метафазную пластинку. 2. Подсчитать общее количество хромосом. 3.Идентифицировать хромосомы групп A (3 пары крупных метацентрических хромосом), В (две пары крупных субметацентрических хромосом), Д (3 пары средних акроцентрических хромосом), G (две пары мелких акроцентрических хромосом). 4. Определить половую принадлежность обследуемого индивида. При наличии 4-х мелких акроцентрических хромосом (2 пары G-хромосом) устанавливается женский кариотип. При наличии 5 мелких акроцентрических хромосом (2 пары G-хромосом и Y-хромосома) устанавливается мужской кариотип. 3. Экспресс-метод исследования Х-полового хроматина в ядрах эпителия слизистой оболочки полости рта Перед взятием соскоба пациента просят обкусать зубами слизистую оболочку щеки и внутреннюю поверхность щеки протереть марлевой салфеткой. Эта процедура необходима для удаления разрушенных клеток, где половой хроматин не выявляется. При помощи щпателя или предметного стекла, предварительно обработанного спиртом, проводят легкий соскоб слизистой оболочки щеки. Беловатый налет наносят тонким слоем на обезжиренное предметное стекло. Препарат окрашивают краской ацет-орсеин (уксусная кислота фиксирует клетки, орсеин хорошо окрашивает ядерные структуры), покрывают покровным стеклом., представляя краске равномерно распределятся по мазку. Большим пальцем придавливают покровное стекло к предметному, предварительно положив на покровное стекло фильтровальную бумагу. Препарат рассматривают под микроскопом (90×). В поле зрения видны эпителиальные клетки слизистой оболочки полости рта с хорошо окрашенными ядрами. В ядрах половой хроматин располагается около внутренней ядерной оболочки в виде полулуния, зубчика, треугольника. Половой хроматин следует учитывать в клетках с неповрежденным ядром. Подсчет полового хроматина ведут на 100 клеток. В 100 соматических клетках здоровых женщин Х-половой хроматин выявляется в 40-60% ядер. 8. Задание для самостоятельной работы студентов. См. Сборник задач по медицинской генетике и биологии, 2011, Стр. 59-62 Практическое занятие № 14 1.Тема: Методы изучения генетики человека: популяционно-статистический и молекулярно-генетический. Задачи, принципы и методы медико-генетического консультирования. Пренатальная диагностика наследственных заболеваний 2. Учебные цели: - знать возможности и задачи популяционно-статистического метода; движущие силы эволюции; задачи, принципы и методы медико-генетического консультирования и пренатальной диагностики; - уметь различать идеальные и реальные популяции; - владеть методикой решения задач применяя закон Харди-Вайнберга. 3. Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:
4. Вид занятия: семинар, лабораторно - практическое 5. Продолжительность занятия – 3 часа (135 минут). 6. Оснащение. Мультимедиа 7. Содержания занятия: 7.1. Контроль исходного уровня знаний и умений. 7.2. Разбор с преподавателем узловых вопросов, необходимых для освоения темы занятия. 7.3. Демонстрация преподавателем методики практических приемов по данной теме.
Популяция – это совокупность особей одного вида, длительно населяющих одну территорию, относительно изолированных от других групп особей данного вида, свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Возможности популяционно-статистического метода:
Основой для выяснения генетической структуры популяций является закон Харди-Вайнберга, 1908 (Дж.Г.Харди - английский математик, В.Вайнберг - немецкий врач). Это закон поддержания генетического равновесия в популяции: в идеальной популяции частоты генов и генотипов находятся в равновесии и сохраняются неизменными в ряду поколений. Основные положения з-на Харди-Вайнберга:
Особенности идеальной популяции:
В природе идеальных популяций не существует. Реальные популяции по численности особей могут быть большими и малыми. Большие популяции включают более 4 тыс. чел. Малые подразделяются на демы и изоляты. Демы – имеют численность от 1,5 до 4 тыс. человек. Изоляты – наименьшие популяции людей численностью до 1,5 тыс. человек. В реальных популяциях происходят различные генетические процессы, изменяющие частоты доминантных и рецессивных аллелей. Основные факторы, приводящие к смещению равновесия Харди-Вайнберга: 1 – мутации, 2 –популяционные волны, 3 – изоляция, 4 - дрейф генов, 5 –отбор. Эти 5 факторов – основные движущие силы эволюции. Поскольку в больших популяциях эти факторы незначительно меняют частоты аллелей и генотипов, в них сохраняется закон Харди-Вайнберга. 1. Мутации – изменяют частоту генов в популяции. Доминантные мутации проявляются уже в первом поколении и сразу же подвергаются действию естественного отбора. Рецессивные мутации сначала накапливаются в популяции (т.к. не проявляются в гетерозиготном состоянии) и только с появлением рецессивных гомозигот подвергаются действию естественного отбора. 2. Популяционные волны - случайные колебания частот генов Причины: 1) Небольшие по численности популяции. Пример: теоретически рождение мальчика или девочки равновероятно, но в малых популяциях (семья) в силу случайных причин это равновесие может нарушаться. 2) Резкое снижение численности популяции в результате стихийных бедствий (эпидемии, наводнения, землетрясения, пожары, войны). 3) Миграции населения в малых популяциях. Иммиграции и эммиграции поставляют или устраняют какие-то аллели, изменяя соотношение частот генотипов. 3. Изоляция – это ограничение свободы скрещивания. Различают несколько типов изоляции: географическая (горы, реки, проливы, большие расстояния), генетическая (неполноценность гибридов), экологическая (обитание в различных экологических нишах, например, при разных температурах), морфофизиологические (различия в строении половых органов), социальная (принадлежность к определенному слою общества, национальные традиции), этологическая (религиозные мотивы ограничения браков) и т.д. В малых популяциях часто наблюдается инбридинг – кровно-родственные браки между родственниками. Эти браки нежелательны, т.к. они приводят к инбредной депрессии, поскольку у родственников высокая вероятность гетерозиготности по одному и тому же рецессивному патологическому аллелю. 4. Дрейф генов (генетико-автоматические процессы) – случайное резкое увеличение частот каких-либо аллелей. Этот эффект наблюдается при резком увеличении численности какой-либо небольшой группы особей, частоты генов в которой существенно отличаются от исходной популяции. Этот феномен получил название «эффект горлышка бутылки» или «эффект основателя». 5. Отбор. Различают искусственный и естественный отбор. В результате естественного отбора из популяции устраняются менее удачные комбинации генов и генотипов и избирательно сохраняет наиболее выгодные для существования комбинации, тем самым изменяя частоту генов. Интенсивность естественного отбора даже в современных человеческих популяциях довольно высокая. Только 25% людей вносят вклад в генофонд будущих поколений! Это связано с тем, что спонтанные аборты составляют около 50% всех зачатий, мертворождения – 3%, ранняя детская смертность – 2%, не вступает в брак около 20% людей, бесплодны – 10% браков. 2. Биохимический метод Биохимические методы основаны на изучении активности ферментных систем (либо по активности самого фермента, либо по количеству конечных продуктов реакции, катализируемой этим ферментом). Биохимические методы позволяют выявить генные мутации, которые являются причиной заболевания обмена веществ (например, фенилкетонурия). Фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу больные являются рецессивными гомозиготами (аа). Ген (картирован 12q22-q24), мутации которого приводят к заболеванию, кодирует фермент фенилаланин-гидроксилазу, катализирующей превращение фенилаланина в тирозин. В результате у больного происходит накопление фенилаланина, который превращается фенилпировиноградную кислоту, которая в больших концентрациях является нейротропным ядом. С помощью нагрузочных тестов можно выявлять гетерозиготных носителей патологических генов, например фенилкетонурии. Исследуемому вводят внутривенно определенное количество аминокислоты фенилаланина и через равные промежутки времени определяют его концентрацию в крови. Если человек гомозиготен по доминантному аллелю (генотип АА), то концентрация фенилаланина быстро возвращается в контрольному значению, а если гетерозиготен (генотип Аа), то снижение концентрации фенилаланина идет вдвое медленнее. Аналогично проводят тесты, выявляющие предрасположенность к гипертонии, сахарному диабету и т.д. 3. Молекулярно-генетический метод В основе всех молекулярно-генетических методов лежит изучение структуры ДНК. Этапы анализа ДНК:
Полимеразная цепная реакция синтеза ДНК Полимеразная цепная реакция (ПЦР) - метод амплификации (размножения) ДНК in vitro, с помощью которого в течение нескольких часов можно выявить и размножить интересующий фрагмент ДНК размером от 80 до 3000 пар нуклеотидов (пн). Исходные компоненты ПЦР:
ПЦР–анализ включает 30 циклов амплификации. Каждый цикл состоит из трех стадий: 1. Денатурация ДНК (расплетение двойной спирали, разрыв водородных связей между комплементарными нуклеотидами). Проходит при температуре 93-95оС в течение 1 мин. 2. Отжиг (присоединение) праймеров (50-60оС, 1 мин). 3. Синтез ДНК - достраивание одноцепочечных участков ДНК по принципу комплементарности (72оС, 1 мин). К концу ПЦР происходит накопление нужного участка ДНК до 2n фрагментов, где n-число циклов амплификации. Этого количества достаточно для точной детекции этого фрагмента методом электрофореза. 7.4. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя. Практическая работа Лабораторная работа №1 Применение закона Харди-Вайнберга для расчета частот генотипов, аллелей и характеристики генетической структуры популяции (группы), используя тест на праворукость и леворукость 1. Используя тесты на праворукость и леворукость, составляем таблицу и определяем свой генотип (табл. 1.1). Таблица 1.1
Гомозиготный генотип устанавливается в случае преобладания одной из рук более, чем в 2 раза: при соотношениях (пр.рука) : (лев.рука) равных 7:2; 8:1; 9:0, устанавливается генотип «АА», при обратных соотношениях, т.е. 2:7; 1:8; 0:9 устанавливается генотип «аа». В остальных случаях устанавливается гетерозиготный генотип «Аа». Полученное в нашем примере соотношение равно 3:6, следовательно, у данного индивида гетерозиготный генотип «Аа». 2. Составляем суммарную таблицу генотипов всех студентов группы (табл. 1.2): Таблица 1.2 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||