био. Молекулярные основы наследственности (I) Цели занятия
 Скачать 2.1 Mb.
|
|
КОМБИНАТИВНАЯ. Цели занятия 1) Изучить принципы классификации различных форм изменчивости, причины возникновения модификаций и комбинаций. 2) Познакомиться с биометрическими методами оценки степени и характера изменчивости. 3) Рассмотреть примеры фенокопий и нормы реакции генетически детерминированных признаков, осознать их медицинское значение. Базисные знания 1) Из курса биологии средней школы Вы должны знать характеристики модификаций, понятие о норме реакции, характерные особенности комбинативной изменчивости и ее значение. Учебная карта занятия А) Вопросы для подготовки к занятию Фенотипическая изменчивость и ее формы (модификации, морфозы, возрастная изменчивость. Понятие о норме реакции. Примеры. Основные характеристики модификаций. Примеры. Понятие о фенокопиях и генокопиях. Примеры. Комбинативная изменчивость и ее механизмы. Фенотип как результат реализации наследственной информации в определенных условиях среды. Болезни с наследственной предрасположенностью. В) Задания для учебно-исследовательской работы обучающихся : Задание 1. Изучение механизмов и биологического значения различных форм изменчивости А) Приведите примеры модификаций у человека с широкой и узкой нормой реакции. Узкая норма реакции Широкая норма реакции 1. 1. 2. 2. 3. 3. 4. 4. Б) Укажите механизмы комбинативной изменчивости и приведите примеры влияния этих механизмов на изменение признаков у человека. 48 МЕХАНИЗМЫ 1. 2. 3. ПРИМЕРЫ 1. 2. 3. Задание 2. Изучение вариабельности количественных признаков в популяции человека (на примере студенческой группы А) Построение вариационного ряда изменчивости признака. Данное задание выполняется группой обучающихся (2 – 3 человека. Выберите два признака, характер которых нужно определить Вашей исследовательской группе например, рост, вес, окружность головы, длину указательного пальца, большого пальца, длину стопы, окружность запястья человека. Измерив показатели выбранных признаков у обучающихся всей группы (14-16 чел, расположите их в порядке увеличения в таблице Признак 1 - . V P Признак 2 - . V P Где V – величина признака, характер изменчивости которого надо изучить (варианта Р – число особей, имеющих признак данной величины. Совокупность вариантов распложенных в прямой последовательности и составят вариационный ряд. Б) Построение вариационной кривой. Для выполнения этого задания изобразите вариационный ряд графически на оси абсцисс горизонтальная линия) расположите величину признака в возрастающем порядке (V), а на оси 49 ординат (вертикальная линия) частоту встречаемости особей сданной величиной признака (Р. Затем, соединив все точки линиями, получите вариационную кривую. Признак 1. Признак 2. В) Вычисление средних показателей вариабельности признака. Для выполнения этого задания воспользуйтесь следующей формулой М = где М – средний показатель вариабельности признака (медиана, – знак суммирования, V – величина признака, P – число особей, имеющих данную величину признака, n – общее число участников в вариационном ряду. Запишите полученные средние значения исследуемых признаков в таблице. Название признака Медиана Признак 1 Признак 2 Г) Практические навыки, которыми должен овладеть обучающийся по теме занятия 1) Построение вариационного ряда и вариационной кривой изменчивости признаков человека. 2) Расчет средних показателей вариабельности признака. Подпись преподавателя ______________________________________________________________ (V x P) n 50 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №16 ТЕМА МУТАГЕННЫЕ ФАКТОРЫ СРЕДЫ. МУТАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ Цели занятия 1) Изучить принципы классификации мутаций. 2) Познакомиться с основными механизмами появления и фенотипическими проявлениями различных мутаций. 3) Рассмотреть основные канцерогенные и тератогенные факторы среды. 4) Рассмотреть основные биологические механизмы защиты от мутаций и обосновать меры защиты от повреждающих факторов среды. Базисные знания 1) Из курса биологии средней школы Вы должны иметь общее представление о мутациях, мутационном процессе и мутагенах, основные виды мутаций. Учебная карта занятия А) Вопросы для подготовки к занятию Понятие о мутациях. Сравнительная характеристика мутаций и модификаций. Классификация мутаций по происхождению, фенотипу, генотипу, типу клеток, характеру действия на организм. Генные мутации (механизмы и виды генных мутаций, примеры заболеваний. Хромосомные мутации (виды хромосомных аберраций, примеры заболеваний. Геномные мутации и болезни человека (виды геномных мутаций, примеры заболеваний. Канцерогенные и тератогенные факторы. Биологические антимутационные механизмы. Б) Вопросы по теме для самостоятельного изучения Мутагенные факторы. Проблемы охраны окружающей среды от мутагенов. Г) Задания для учебно-исследовательской работы обучающихся Задание 1: Изучение микропрепаратов мухи дрозофилы. На малом увеличении микроскопа изучить и зарисовать норму и мутации дрозофилы. Препарат 1: Муха дрозофила (норма На малом увеличении микроскопа рассмотреть строение нормальных мух. Они имеют тело серого цвета и глаза – красного. На голове располагаются сяжки. К грудному отделу туловища присоединены три пары членистых конечностей и пара плоских, длинных и прямых крыльев. Зарисовать насекомое, отметив 1. Тело серого цвета. 2. Глаза красного цвета. 3. Сяжки. 4. Три пары членистых конечностей. 5. Пара плоских, длинных и прямых крыльев. 51 1. 2. 3. 4. 5. 6. Препарат 2: Муха дрозофила (мутации На малом увеличении микроскопа изучить предложенные микропрепараты мутантных форм мухи дрозофилы (Black – черное тело, Yellow – желтое тело, Vestigial – зачаточные крылья, изменение антенны в ножные структуры, вырезка на крыле, изогнутые щетинки. Рассмотрев все микропрепараты, зарисовать любые две мутантные формы. Подписать под рисунками вид мутации. Мутация 1: __________________________________________________________ Мутация 2: ____________________________________________________________ Задание 2: Самостоятельное решение генетических задачпо мутационной изменчивости составлено на основе Задачи по современной генетике Учеб. пособие / Под ред. ММ. Асланяна. – М КДУ, 2005. – 224 с. Решите следующие задачи самостоятельно 52 Задача 2.1. Женщина с синдромом Тернера страдает дальтонизмом, хотя у ее отца и матери зрение нормальное. Как это можно объяснить У кого из родителей произошло нерасхождение хромосом Если предположить, что ген дальтонизма тесно сцеплен с центромерой, можно ли определить, в каком делении мейоза произошло нерасхождение хромосом Как объяснить проявление цветовой слепоты у мужчины с синдромом Клайнфельтера, родившегося у нормальных по зрению родителей Задача 2.2. В семье имеется ребенок пяти лет с умственной отсталостью, микроцефалией, мышиным запахом, повышенным тонусом мышц, судорожными эпилептическими припадками, слабой пигментацией кожи и волос. Предположите, каким заболеванием страдает данный ребенок, какими методами диагностики необходимо воспользоваться Какова вероятность рождения в этой семье следующего ребенка с аналогичной патологией Какие методы пренатальной диагностики можно применить для установления данной наследственной патологии 53 Задача 2.3. В семье здоровых родителей, которые являются троюродными сибсами, родился доношенный ребенок, который вскармливался молоком матери. В процессе развития у него появились рвота и понос, желтуха, умственная отсталость, увеличение печении селезенки, общая дистрофия, катаракта, выраженность которых постепенно усиливалась. Какое наследственное заболевание можно диагностировать у ребенка, как его можно диагностировать и предотвратить дальнейшее развитие симптомов Определите вероятность рождения в этой семье второго ребенка сданной аномалией Задача 2.4. У пожилых родителей (жена - 47 лет, муж - 49 лет) родился доношенный ребенок. На приеме в медико-генетической консультации у ребенка обнаружили плоское лицо, низкий скошенный лоб, большую голову, косой разрез глаз, светлые пятна на радужке, толстые губы, толстый выступающий изо рта язык, деформированные, низкорасположенные ушные раковины, высокое небо, дефект межпредсердной перегородки, задержку умственного развития. Предположите какое наследственное заболевание у ребенка, какими методами следует воспользоваться для постановки точного диагноза, какие методы пренатальной диагностики следует принять для выявления данного заболевания. Каков прогноз дальнейшей жизнеспособности данного ребенка 54 Задача 2.5. В молодой семье родился ребенок, плач которого напоминает кошачье мяуканье. При обращении в медико-генетическую консультацию у ребенка обнаружили лунообразное лицо, мышечную гипотонию, микроцефалию, антимонголоидный разрез глаз, косоглазие, низкорасположенные деформированные ушные раковины, задержку психического развития. Какое заболевание и при помощи каких методов можно диагностировать у данного ребенка Какие методы пренатальной диагностики следует принять для выявления данного заболевания. Каков прогноз дальнейшей жизнеспособности данного ребенка Задача 2.6. У гороха желтый цвет полностью доминирует над зеленым. Какие фенотипы ив каком соотношении могут возникнуть при реципрокных скрещиваниях двух трисомиков А 1 а 2 а 3 и А 1 А 2 а 3 при условии полного доминирования Следует учитывать, что у отцовских растений жизнеспособны только гаплоидные гаметы. Примечание Так как аллельные гены расположены в трех гомологичных хромосомах, то цифровыми индексами обозначены разные хромосомы. Д) Практические навыки, которыми должен овладеть обучающийся по теме занятия 1) Решение ситуационных задач по мутационной изменчивости. Подпись преподавателя ______________________________________________________________ 55 ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №17 ТЕМА МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ ЧЕЛОВЕКА (I). ТИПЫ НАСЛЕДОВАНИЯ Цели занятия 1) Рассмотреть особенности человека как объекта для генетических исследований. 2) Изучить ряд методов генетики человека генеалогический, фенотипический анализ с портретной диагностикой, дерматоглифический, цитогенетические и биохимические методы. Базисные знания 1) Из курса биологии средней школы Вы должны иметь понятие о генеалогическом, цитогенетическом и биохимическом методах изучения наследственности человека. Учебная карта занятия А) Вопросы для подготовки к занятию Особенности человека как объекта для генетических исследований. Методы изучения генетики человека генеалогический метод фенотипический анализ с портретной диагностикой дерматоглифический метод цитологические методы методы кратковременных и длительных культур, кариотипирование); биохимические методы. Классификации типов болезней человека по Н.П. Бочкову: собственно наследственные болезни моногенные и хромосомные наследственные болезни с нетрадиционным типом наследования мультифакториальные заболевания болезни с наследственной предрасположенностью болезни, вызываемые исключительно факторами внешней среды. В) Задания для учебно-исследовательской работы обучающихся Задание 1: Знакомство с принципами построения и анализа родословных. Познакомьтесь с основными условными обозначениями и правилами, применяемыми при составлении и анализе родословных, в Приложении 4. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ И АНАЛИЗА РОДОСЛОВНЫХ. Задание Изучение правил решения генетических задач по теме занятия. Познакомьтесь с примером решения типовой клинико-генеалогической задачи. Задача 1. Составьте родословную поданным анамнеза Пробанд – больная синдромом Марфана женщина, – имеет старшего брата, страдающего тем же заболеванием, и младшую здоровую сестру. Наследственную патологию сибсы получили от больного отца. Их мать была здорова. У отца пробанда имеются здоровые младшие сестра и брат, состоящие в браке со здоровыми людьми. У сестры отца родился здоровый сыну брата отца – две здоровые дочери. Дед пробанда по линии отца был здорова бабка – больна синдромом Марфана. 56 Бабка пробанда имела здорового старшего брата. Их мать (прабабка пробанда) не имела нарушений, а отец (прадед пробанда) страдал синдромом Марфана. Определите тип наследования заболевания, встречающегося у членов родословной. Решение 1. Используя условные обозначения, составляем родословную АБС целью упрощения родословной можно исключить родственников, с которыми не связана передача изучаемого признака. Та же родословная в упрощенном варианте выглядит следующим образом I 1 2 II 1 2 III 1 2 3 IV 1 2 3 4 5 6 2. Определяем тип наследования заболевания путем выявления характерных черт - признак передается из поколения в поколение без пропусков - признак проявляется у обоих полов в одинаковой мере - у больных родителей количество больных детей приблизительно 50% или более - соотношение больных и здоровых в родословной приблизительно 1:1. Данные признаки характерны для аутосомно-доминантного наследования. Ответ синдром Марфана наследуется по аутосомно-доминантному типу. Задание 3: Самостоятельное решение генетических задач. Решите следующие задачи самостоятельно Задача 3.1. Определите доминантный или рецессивный характер наследования характерен для аутосомного признака в приведенных родословных. Расставьте генотипы всех членов родословной 57 А. Б. Задача 3.2. Признаки сцеплены с полом. Определите, в какой из половых хромосом локализуется ген, доминантность или рецессивность его, и расставьте генотипы А. Б. Задача 3.3. Пигментная ксеродерма – одно из рецессивных заболеваний патология обусловлена неспособностью клеток репарировать повреждения ДНК, вызванные ультрафиолетовым излучением. Как правило, родители наследуют этот редкий рецессивый ген от общего предка, то есть степень кровного родства среди родителей, больных этим заболеванием, обычно значительно 58 выше среднего уровняв популяции. Составить родословную для семьи, о которой известно следующее пробанд – девочка, больная пигментной ксеродермой. Ее родители, дедушки и бабушки по линиям отца и матери здоровы. Дед по материнской линии был родным сибсом бабки по отцовской линии. Прадед пробанда (общий дед материи отца пробанда) страдал пигментной ксеродермой, а прабабка была здорова. Указать все известные генотипы перечисленных членов родословной. Задача 3.4. Пробанд – больная мозжечковой атаксией женщина. Ее супруг здоров. У них 6 сыновей и 3 дочери. Три сына и одна дочь больны мозжечковой атаксией, остальные дети здоровы. Пробанд имеет здоровую сестру и трех больных братьев. Здоровая сестра замужем за здоровым мужчиной и имеет здоровую дочь. Три больных брата пробанда женаты на здоровых женщинах. В семье одного брата один больной сын и две здоровые дочери в семье второго брата – здоровый сын и больная дочь в семье третьего – пятеро детей, из них двое больны. Отец пробанда болен, мать здорова. Составьте родословную, определите тип наследования патологического гена. Какова вероятность появления больных детей у больной дочери пробанда, если в семье ее мужа подобного заболевания не наблюдалось Задача 3.5. Пробанд – здоровый юноша – имеет четырех братьев, больных мышечной дистрофией Дюшена. Мать и отец пробанда здоровы. У матери пробанда две здоровые сестры, один здоровый брат и два брата больны мышечной дистрофией. Бабка и дед со стороны матери пробанда здоровы. У бабки 59 были три здоровые сестры, два здоровых брата и один брат, больной мышечной дистрофией. Все здоровые братья и сестры бабки имели здоровых супругов. У обоих братьев было по 5 детей – все девочки и мальчики здоровы. У одной из сестер бабки был больной дистрофией сыну второй сестры – три здоровых сына и одна здоровая дочь. У третьей сестры родился один сын, больной мышечной дистрофией. Родители бабки пробанда по линии матери были здоровы. Составьте родословную и определите тип наследования мышечной дистрофии. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда, если его супруга будет иметь такой же генотип, как мать пробанда. Задача 3.6. Изолированные пороки развития, например, расщелина губы и мягкого неба, могут быть обусловлены как доминантным, таки рецессивным генами. Кроме того, существует вариант неполного доминирования в виде заячьей губы. При этом тип наследования можно определить, только читая родословную. Приведите анализ родословной, представленной на рисунке, определив тип наследования признака. Условные обозначения - - заячья губа - полная расщелина губы и неба. Расставьте генотипы всем членам родословной. Определите вероятность рождения у пробанда детей с заячьей губой и с полной расщелиной, если генотип жены будет таким же, как генотип его матери. Задача 3.8. Составьте родословную семьи со случаями атаксии Фридрейха (рецессивно наследуемое прогрессирующее расстройство координации движений. Здоровые мужи жена – двоюродные сибсы, имеют больного ребенка. Мать мужа и отец жены – родные сибсы, здоровы. Брат мужа и 60 две сестры жены – здоровы. Общий дядя супругов – здоров. Общая их бабушка здорова, а дед страдал атаксией. Все родственники со стороны отца мужа, в том числе два дяди, двоюродная сестра, дед и бабушка – здоровы. Все родственники со стороны матери жены, в том числе две тети, двоюродный брат, дед и бабушка здоровы. Составив родословную, отметить тех членов семьи, гетерозиготность которых по гену атаксии не вызывает сомнения. Задача 3.9. Составьте родословную поданным анамнеза пробанд – юноша, страдающий глухотой. Его сестра с нормальным слухом. Мать и отец пробанда также с нормальным слухом. У матери пробанда пять сестер с нормальным слухом и один глухой брат. Три сестры матери пробанда замужем за здоровыми мужчинами. У одной сестры матери пробанда здоровая дочь, у второй – здоровый сыну третьей – здоровая дочь и глухой сын. Дед и бабушка пробанда по линии матери здоровы. У бабушки пробанда по линии матери три здоровые сестры, один здоровый и один глухой брат. Здоровые сестры бабушки по линии матери имели здоровых мужей, а здоровый брат был женат на здоровой женщине. У первой сестры бабушки здоровая дочь и глухой сын. У третьей сестры бабушки здоровая дочь, один здоровый и один глухой сын. Отец и мать бабушки пробанда по линии матери здоровы. Определите вероятность рождения глухих детей в семье пробанда при условии, что его жена будет иметь такой же генотип, как мать пробанда. Задача 3.10. Роза и Алла – родные сестры, и обе, как и их родители, страдают ночной слепотой. У них есть еще одна сестра с нормальным зрением, а также сестра и брат, страдающие ночной слепотой. Роза и Алла вышли замуж за мужчин с нормальным зрением. У Аллы было две дочери и четыре сына, 61 страдающие ночной слепотой. У Розы два сына и дочь с нормальным зрением и сын, страдающий ночной слепотой. Составив родословную, определите генотипы Розы и Аллы, их родителей и всех детей. Какова вероятность появления у Розы и Аллы внуков, страдающих ночной слепотой, при условии, что все дети вступят в брак с лицами, нормальными в отношении зрения Задача 3.7. Составьте родословную поданным анамнеза пробанд – больная шизофренией женщина. Ее брат и сестра здоровы. Отец пробанда здоров. Со стороны отца имеются следующие родственники больной шизофренией дядя, две здоровые тети. Одна из них имеет трех здоровых детей, вторая здорового сына. Дед и бабушка со стороны отца здоровы. Сестра бабушки болела шизофренией. Мать пробанда, дядя, дед и бабушка с материнской стороны здоровы. У дяди два здоровых ребенка. Составив родословную, определите, по какой линии передается предрасположение к болезни. Г) Практические навыки, которыми должен овладеть обучающийся по теме занятия 1) Решение генетических задач по составлению и анализу родословной. Подпись преподавателя ______________________________________________________________ |