Наблюдаемые частоты генотипов и аллелей
№ п/п
|
ФИО
|
Генотип
|
1
|
Иванов
|
АА
|
2
|
Петров
|
Аа
|
3
|
Кузнецов
|
аа
|
4
|
Николаев
|
Аа
|
5…
|
Семенов
|
Аа
|
4.Определяем наблюдаемые частоты генотипов и аллелей (табл. 1.3):
Запомните! Частоты аллелей и генотипов в уравнении Харди-Вайнберга выражаем только в долях от единицы!
Таблица 1.3
Наблюдаемые частоты генотипов и аллелей
Генотипы, аллели
|
Число случаев
|
Частота
(в долях)
|
АА
|
1
|
1 / 5 = 0,2
|
Аа
|
3
|
3 / 5 = 0,6
|
аа
|
1
|
1 / 5 = 0,2
|
Аллель А
|
2 (АА)+3 (Аа)=5
|
5 : 10 = 0,5
|
Аллель а
|
2(аа)+3(Аа)=5
|
5 : 10 = 0,5
|
4. Используя формулу Харди-Вайнберга вычисляем ожидаемые частоты генотипов и аллелей:
В нашем примере частота генотипа аа, т.е. q2 = 0,2 (см. табл. 3).
Зная q2, можно вычислить q=√q 2 т.е.√0,2=0,45
Зная q, можно вычислить p=1-q, т.е. p=1-0,45=0,55
Зная p, можно вычислить p2 =0,55*0,55=0,30
Зная p и q можно вычислить 2pq=2*0,55*0.,45=0,50
Генетическая структура популяции, т.е. частота всех генотипов, выражается формулой 0,30+0,50+0,2=1
Произведя вычисления, указываем в таблице ожидаемые частоты генотипов и аллелей (табл.1.4).
Таблица 1.4
Наблюдаемые и ожидаемые частоты генотипов и аллелей
|
Наблюдаемое число случаев
|
Наблюдаемая частота
|
Ожидаемая частота
|
АА (p2)
|
1
|
0,2
|
0,30
|
Аа (2pq)
|
3
|
0,6
|
0,50
|
аа (q2)
|
1
|
0,2
|
0,20
|
Аллель А(p)
|
2 (АА)+3 (Аа)=5
|
0,50
|
0,55
|
Аллель а(q)
|
2(аа)+3(Аа)=5
|
0,50
|
0,45
|
6. Делаем заключение: Наблюдается небольшое смещение от равновесия Харди-Вайнберга, что объясняется малочисленностью изученной выборки – эффект колебания частот аллелей (популяционные волны) в малых популяциях.
Лабораторная работа №2
Применение закона Харди-Вайнберга для расчета частот генотипов, аллелей и характеристики генетической структуры популяции (группы) по умению сворачивать язык в трубочку (аутосомно-доминантный признак)
1. Поскольку умение сворачивать язык в трубочку – аутосомно-доминантный признак, следовательно, лица с доминантным признаком могут быть гомозиготными (генотип АА), или гетерозиготными (генотип Аа). Составляем суммарную таблицу студентов группы (табл. 2.1):
Таблица 2.1
Наблюдаемые частоты генотипов и аллелей
№ п/п
|
Умение сворачивать язык в трубочку
|
Генотипы
|
1
|
Умею (да)
|
А_
|
2
|
Не умею (нет)
|
аа
|
3
|
Нет
|
аа
|
4
|
Да
|
А_
|
5…
|
Да
|
А_
|
2. Подсчитываем число индивидов с гомозиготным рецессивным генотипом «аа» (в нашем примере 2 случая из 5 проанализированных):
Вычисляем частоту генотипа «аа», т.е. q2=2:5=0,4
Используя формулу Харди-Вайнберга, вычисляем ожидаемые частоты генотипов и аллелей в следующей последовательности:
Зная q2, можно вычислить q=√q 2 т.е.√0,4=0,63
Зная q, можно вычислить p=1-q, т.е. p=1-0,63=0,37
Зная p, можно вычислить p2 =0,37*0,37=0,14
Зная p и q можно вычислить 2pq=2*0,37*0,63=0,46
Генетическая структура популяции, т.е. частота всех генотипов, выражается формулой 0,14+0,46+0,4=1
Лабораторная работа №3
Молекулярно-генетический метод: моделирование ПЦР-анализа делеции F508 гена CFTR при диагностике муковисцидоза
1. Конструирование праймеров размером 10 нуклеотидов для правого и левого участков интересующего фрагмента ДНК размером 30 пн:
смысловая цепь ДНК - 5’ act gcg agc tta cgg ttt cat ggg cga gat 3’
антисмысловая цепь ДНК - 3’ tga cgc tcg aat gcc aaa gta ccc gct cta 5’
Праймеры:
Прямой
5’ act gcg agc t 3’
антисмысл. ДНК - 3’ tga cgc tcg aat gcc aaa gta ccc gct cta 5’
Обратный
смысловая ДНК - 5’ act gcg agc tta cgg ttt cat ggg cga gat 3’
3’a ccc gct cta 5’
2. Проведение ПЦР и интерпретация результатов.
1) В норме у здорового человека размер искомого фрагмента ДНК равен 30 пн. Это нормальный аллель, обозначаемый как А.
2) При делеции 3-х пар нуклеотидов в 13-м, 14-м и 15-м положениях смысловой цепи ДНК триплет cgg) будет амплифицироваться фрагмент размером 27 пн. Это мутантный аллель, обозначаемый как а.
3) Идентификация результатов амплификации путем разделения фрагментов ДНК на электрофорезе (см. рис. 1):
Рис 1. Электрофореграмма и интерпретация результатов амплификации образцов ДНК индивидов с генотипами АА, Аа, аа.
Интерпретация полученных результатов:
Генотип «АА» – норма – поскольку оба аллеля имеют одинаковый размер, на электрофореграмме будет выявляться одна полоса размером 30 пн – аллели А (см. рис. 1).
Генотип «Аа» – гетерозиготный носитель - на электрофореграмме будет выявляеться две полосы, соответствующие размерам фрагментов 27 и 30 пн (аллели А и а).
Генотип « аа» – гомозигота по мутантным аллелям - поскольку оба фрагмента ДНК имеют одинаковый размер, на электрофореграмме будет выявляться одна полоса размером 27 пн.
8. Задание для самостоятельной работы студентов.
См. Сборник задач по медицинской генетике и биологии, 2011
Стр. 59-62.
Практическое занятие №15
Итоговый контроль «Генетика. Основы медицинской генетики»
Вопросы для подготовки
Введение в науку генетику. Значимость генетики для медицины.
Основные понятия и определения: наследственность, изменчивость, ген, локус, аллель, аллельные гены, альтернативные аллели, доминантный аллель, рецессивный аллель, геном, генотип (гомозиготный, гетерозиготный, гемизиготный), фенотип, признак, гибридологический метод, гибрид, «чистые» линии, моногибридное (дигибридное, полигибридное) скрещивание.
1 закон Менделя – закон единообразия или правило доминирования.
2 закон Менделя – закон расщепления гибридов второго поколения.
Правило «чистоты» гамет.
Анализирующее скрещивание.
Менделирующие признаки у человека.
Причины отклонения от законов Менделя. Летальные гены.
Виды взаимодействия аллельных генов (полное доминирование, неполное доминирование, сверхдоминирование, кодоминирование, аллельное исключение).
Множественные аллели. Особенности наследования групп крови по системе АВО у человека.
Дигибридное и полигибридное скрещивание.
Наследование генов и признаков, расположенных в разных хромосомах.
III закон Менделя и его цитологическое обоснование.
Статистические закономерности при полигибридном скрещивании. Формула подсчета числа гамет и расщепления.
Виды взаимодействия неаллельных генов.
Комплементарность (формулы расщеплений).
Эпистаз (формулы расщеплений).
Полимерия (формулы расщеплений).
Плейотропное действие генов.
Причины отклонения от законов Менделя.
Особенности наследования генов, расположенных в одной хромосоме. Сцепленное наследование у дрозофилы (опыты Моргана).
Сцепленное наследование признаков. Кроссинговер и рекомбинация генов. Формула расчета частоты рекомбинации.
Основные положения хромосомной теории наследственности.
Линейное расположение генов в хромосоме.
Генетические и цитологические карты хромосом.
Генетика пола. Морфология половых хромосом. Признаки, сцепленные с Х-хромосомой и с Y-хромосомой.
Способы определения пола у животных и человека (прогамное, эпигамное, сингамное).
Механизм дифференцировки пола у человека. Первичные и вторичные половые признаки.
Синдром тестикулярной феминизации (с-м Морриса) как пример нарушения половой дифференцировки.
Закономерности сцепленного с полом наследования. Примеры заболеваний человека, наследуемых сцепленно с половыми хромосомами.
Что такое изменчивость. Виды изменчивости.
Генотипическая (наследственная) изменчивость (определение, классификация). Виды генотипической изменчивости.
Комбинативная изменчивость, механизмы возникновения.
Мутационная изменчивость.
Понятие о мутациях. Основные свойства мутаций.
Мутагенные факторы (физические, химические, биологические), механизмы их действия. Репарация ДНК (световая, эксцизионная).
Классификация мутаций.
Классификация мутагенных факторов.
Генные мутации (определение, классификация). Наследственные моногенные болезни человека, обусловленные генными мутациями.
Хромосомные мутации (определение, механизмы возникновения). Хромосомные болезни человека, обусловленные хромосомными мутациями.
Геномные мутации (определение, механизмы возникновения). Хромосомные болезни человека, обусловленные геномными мутациями.
Ненаследственная изменчивость (определение, классификация).
Модификационная изменчивость. Основные свойства модификаций.
Норма реакции признаков. Понятие об экспрессивности и пенетрантности.
Фенокопии и генокопии.
Классификация хромосомных болезней.
Причины и механизмы возникновения хромосомных болезней.
Особенности человека как объекта генетических исследований
Основные методы изучения генетики человека (классификация, краткая характеристика, роль в диагностике наследственных заболеваний).
Генеалогический метод. Возможности метода. Условные обозначения и правила составления родословных.
Типы наследования признаков. Особенности родословных при разных типах наследования.
Значение близнецового метода в медицинской генетике.
Биохимический метод, его роль в медицинской генетике.
Дерматоглифический метод и его значение в медицинской генетике.
Изучение полового хроматина в интерфазных ядрах (тельца Барра, барабанные палочки).
Цитогенетический метод и его значение в диагностике хромосомных болезней человека. Способы окраски хромосом.
Денверская классификация хромосом.
Основные понятия популяционной генетики: популяция, генофонд, генетический груз.
Характеристика популяций человека: большие и малые (демы, изоляты).
Идеальные популяции. Закон Харди-Вайнберга.
Особенности популяций человека, их классификация по численности населения.
Движущие силы эволюции: 1 - мутации (генетический груз), 2 - популяционные волны (причины: малые численности, уменьшение ресурсов в результате стихийных бедствий, миграции населения), 3 - дрейф генов (генетико-автоматические процессы), 4 - изоляция (географическая, генетическая, морфофизиологическая, экологическая, этологическая, социальная), 5 - естественный отбор (движущий, стабилизирующий, дизруптивный).
Популяционно-статистический метод. Возможности метода.
Влияние элементарных эволюционных факторов на генофонды человеческих популяций.
Молекулярно-генетический метод. Возможности метода. Сущность метода полимеразной цепной реакции синтеза ДНК (ПЦР). Этапы ПЦР. Практическая значимость ПЦР-анализа в современной медицине (генетике человека, гинекологии, стоматологии и др.). Секвенирование ДНК.
Медико-генетическое консультирование: показания, цель, задачи, методы.
Пренатальная диагностика наследственных заболеваний.
Практическое занятие № 16
1.Тема:
Введение в биологию развития. Онтогенез, его сущность и периодизация
2. Учебные цели:
- знать основные закономерности и этапы онтогенеза и эмбриогенеза; особенности эмбрионального развития человека;
- уметь различать этапы онтогенеза;
- владеть терминологией.
3. Вопросы для самоподготовки к освоению данной темы:
Основные этапы онтогенеза.
Оплодотворение – начальный этап развития нового организма.
Дробление как процесс образования многоклеточного зародыша.
Типы дробления.
Связь строения яйца с типом дробления.
Гаструляция как процесс формирования многослойного зародыша.
Способы гаструляции.
Первичный органогенез.
Дифференцировка зародышевых листков.
Особенности раннего эмбрионального развития человека.
Провизорные органы хордовых.
4. Вид занятия: семинар.
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.
7.4. Самостоятельная работа студентов под контролем преподавателя.
Литература:
Основная литература
Биология / Под ред. Н.В.Чебышева. – М.: Высшая школа. - 2005. - 546 с.
Биология. (1 том) / Под ред. Н.В. Ярыгина. – 5-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа. - 2003, 2010. – 447 с.
Биология. (2 том) / Под ред. Н.В. Ярыгина. – 5-е изд., испр. и доп. – М.: Высшая школа. - 2003, 2010. – 352 с.
Дополнительная литература
Биология: учебное пособие для студентов мед. ВУЗов / Викторова Т.В., Асанов А.Ю., М., «Академия». - 2011. - 289 с.
Лекции по биологии Часть 1. Цитология и генетика / Под ред. Т.В.Викторовой. – Уфа, БГМУ. - 2005. – 189 с., илл.
Биология. Кн.1: [Эволюция. Экосистема. Биосфера. Человечество]. - Васильева В.И., Волков И.Н., Ярыгин В.Н., Синельщикова В.В. Изд.: Высшая школа. - 2010. – 462 с.
Биология. Кн.2: [Жизнь. Гены. Клетка. Онтогенез. Человек]. - Васильева В.И., Волков И.Н., Ярыгин В.Н., Синельщикова В.В. Изд.: Высшая школа. - 2010. - 462 с.
Общая и медицинская генетика. Лекции и задачи: курс лекций (учебное пособие) / Заяц Р.Г., Бутвиловский В.Э., Рачковская И.В., Давыдов В.В. - Серия «Учебники, учебные пособия» - Ростов-на-Дону: Феникс. - 2002 .–320 с.
Руководство к практическим занятиям по биологии /под ред. Н.В.Чебышева. – М: Медицина. - 2006.-160 с.
Лекции по биологии. Часть II. Медицинская паразитология. Часть III. Общие закономерности онтогенеза, филогенеза и эволюции живого / Под ред. Т.В.Викторовой. – Уфа, Изд-во БГМУ. - 2005. – 252 с., илл.
|
Скачать 6.06 Mb.