Работа 5. Изучение нормальных особей мухи дрозофилы
Рассмотрите внешнее строение мухи дрозофилы на микропрепарате и рисунке и определите пол особей. Мухи дрозофилы имеют мелкие размеры, отелы тела хорошо разграничены. Самки несколько крупнее самцов (рис. 1). Брюшко у самки более округлое с заострённым концом; у самца оно боле цилиндрическое с притуплённым концом и сильно пигментированными (чёрными) несколькими последними тергитами. Тергитами у насекомых называют скелетные хитиновые пластинки брюшка со спинной стороны. У самки имеется 8 хорошо развитых тергитов, у самца – 6 .
У нормальных мух тело серого цвета, глаза красного цвета. Глаза расположены по бокам головы. Кроме того, на ней расположены короткие стяжки. Грудной отдел серого цветы несет три пары членистых конечностей и пару прозрачных плоских крыльев. Обратите внимание, что длина крыльев превышает длину тела.
Рис.1. Дрозофила: 1 - самка: 2 - самец.
Работа 6. Изучение фенотипического проявления генных мутаций мухи дрозофилы. Изучение мутантных вариантов мухи дрозофилы.
Таблица. Мутации мухи дрозофилы
| Название мутации | Фенотипическое проявление | Тип наследования | Локус, тип мутации |
| Bar | Узкие (полосковидные) глаза | Доминантный | Хромосома 1, локус 1,5; хромосомная перестройка (дупликация) |
| White | Белые глаза | Рецессивный | Хромосома 1, локус 1,5; генная мутация |
| Black | Чёрное тело | -//- | Хромосома 2, локус 48,5; генная мутация |
| Yellow | Жёлтое тело | -//- | Хромосома 1, локус 0,0; генная мутация |
| Curly | Загнутые кверху крылья | Доминантный | Хромосома 2, локус (?), генная мутация |
| Vestigial | Зачаточные крылья | Рецессивный | Хромосома 2, локус 67, генная мутация |
| Cut | Вырезка крыла | -//- | Хромосома 1, локус 20, генная мутация |
Рис. Некоторые мутации Drosophila melanogaster, выражающиеся главным образом в нарушении нормального строения крыльев. Все самки. По Т. Моргану, 1919, и Т. Моргану и др., 1925
1 — notch (наплывы на продольных жилках крыла),
2 — beaded (пузыревидные крылья),
3 — rudimentary (рудиментарные крылья),
4 — curled (загнутые кверху крылья),
5 — vestigial (зачаточные крылья).
Рассмотреть и зарисовать при малом увеличении микроскопа или при помощи лупы:
А) дикий тип (темно-красные глаза обычной формы, нормальные крылья (длина крыльев превышает длину тела), серый цвет тела).
Б) мутацию White eyes – белый цвет глаз
В) мутацию Vestigial wings – зачаточные крылья
Г) мутацию Ebony body – черная окраска тела
Д) мутацию Apterous wings – бескрылая форма.
Работа 7. Решение ситуационных задач.
Задача 1. Один из монозиготных близнецов поднялся высоко в горы, другой – остался на равнине. У первого количество эритроцитов в крови увеличилось, тогда как у второго не изменилось. Объясните причину данного явления. Назовите форму изменчивости.
Задача 2. Классическая форма наследственной болезни фенилкетонурии развивается у людей, гомозиготных по мутантному (рецессивному) гену фермента финилалалнингидроксилазы, необходимого для нормального обмена незаменимой аминокислоты фенилаланина. Нарушение обмена фениаланина приводит, как правило, к снижению интеллекта. Но, если с первых недель жизни в диете гомозиготного ребенка уменьшить количество фенилаланина, интеллект его будет практически нормальным. Как называется такая форма изменчивости?
Задача 3. Врожденная глухота может возникнуть в результате наличия мутантного гена в генотипе плода, но она может развиться и у организма с нормальным генотипом: а) чем можно объяснить наличие глухоты при нормальном генотипе; б) нужно ли выяснять природу этой аномалии у пациента, если лечение в обоих случаях одинаково?
Задача 4. В медико-генетическую консультацию обратились две супружеские пары, у которых родились дети с незаращением твердого нёба («волчья пасть»). Изучив родословную каждой семьи и выяснив их бытовые и производственные условия, врачи пришли к заключению, что у супругов А. все последующие дети, а также внуки не должны иметь этого дефекта, но у супругов Б. существует большая вероятность появления его у детей и внуков. Укажите возможные механизмы появления данного дефекта у ребенка в семьях А. и Б.
Задача 5. Ликвидаторы аварии на Чернобыльсокй АЭС чаще, чем в среднем в популяции, заболевают лейкозом и раком щитовидной железы. Объясните, почему? Как называется такая форма изменчивости?
Задача 6.Фрагмент гена инсулина имеет следующую нуклеотидную последовательность: ACACGAAGACAACAATAT. Как измениться первичная структура белка, если во всех кодонах третий нуклеотид замениться на: а) гуаниловый; б) цитидиловый? Как называются генные мутации в обоих случаях?
Задача 7. У мужчины, длительное время курившего трубку, на нижней губе развилась опухоль. При гистологическом исследовании ткани опухоли обнаружено множество клеток на разных стадиях митоза, встречаются клетки с различными хромосомными аберрациями и полиплоидные. К какому типу мутаций (спонтанным, индуцированным, соматическим, генеративным) относятся обнаруженные нарушения в генетическом материале клеток опухоли? Передаются ли эти мутации потомкам?
Задача 8.У здоровых родителей родился ребёнок с наследственным заболеванием фенилкетонурией (аутосомно-рецессивный тип наследования).Объясните причину рождения больного ребёнка.Какой вид изменчивости проявился в данном случае? Назовите все возможные механизмы возникновения такой изменчивости.
Задача 9. Аутосомный рецессивный ген d обуславливает предрасположение к сахарному диабету. Пенетрантность этого признака равно 20 %. В семье муж болен диабетом, а у жены болел диабетом отец.Каков тип наследования сахарного диабета? Что такое пенетрантность гена? Проявлением какой формы изменчивости она является? Какова вероятность предрасположения к заболеванию у ребенка в этой семье?
Задача 10. Укажите виды изменчивости, проявлением которых служат перечисленные ниже явления:
1) У родителей с нормальным кариотипом родилась дочь, в клетках которой обнаружили три Х-хромосомы.
2) В результате кроссинговера в одной из гомологичных хромосом произошла потеря небольшого участка, а в другой, наоборот, удвоение этого участка хромосомы.
3) В течение года у человека наблюдается сезонное изменение интенсивности функционирования желез внутренней секреции.
4) В процессе интенсивного занятия спортом у спортсмена произошло увеличение массы и силы мускулатуры.
5) У одного из монозиготных близнецов выявлена опухоль глаза - ретинобластома, которую относят к наследственным заболеваниям.
ЗАНЯТИЕ 1.3.4.
МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ У ЧЕЛОВЕКА: ГЕНЕАЛОГИЧЕСКИЙ И БЛИЗНЕЦОВЫЙ.
Цель:определить роли клинико-генеалогического и близнецового методов в изучении наследственных болезней человека (возможности и ограничения); познакомиться с характером распределения наследственных признаков в семье при разных типах наследования; изучить особенности мультифакторных заболеваний человека.
Практические навыки и умения: уметь составлять генеалогическую схему и анализировать ее; знать практическое значение близнецового метода длч определения вклада генотипа и среды в развитие признака.
Материалы и оборудование:учебные таблицы (); мультимедийная установка, презентация
Вопросы самоподготовки:
1. Каковы особенности человека как объекта генетических исследований.
2. Методы изучения наследственности человека.
3. На чем основан близнецовый метод? Для чего он применяется?
4. Понятия «конкордантность» и «дискордантность».
5. Болезни с наследственным предрасположением. Характеристика мультифакторных болезней, примеры.
6. Генеалогический метод изучения наследственности.
7. Генеалогическое древо, принцип построения.
РАБОТА В АУДИТОРИИ
Работа 1. Анализ дерматоглифических карт человека
1. Используя лупу, проведите качественный анализ папиллярных узоров пальцев левой и правой рук человека.
Виды папиллярных узоров
А – дуга (А)
Б – петля (L)
В – завиток (W)
2. С помощью лупы произведите подсчет папиллярных линий на пальцах, представленных в дермато-глифической карте, с учетом количества и места локализации трирадиусов.
3. Полученные результаты занести в таблицу.
Таблица дерматоглифических данных
| Пальцы | I | II | III | IV | V | Угол atd |
| Узор | ||||||
| Гребневой счет |
4. Оцените величину угла atd (см. приложение 1).
Уголatdобразован пересечением линий, которые соединяют трирадиусы указательного пальца и мизинца с осевым трирадиусом ладони.
В норме он меньше или равен 40 градусам.
Решите задачу:
При дерматоглифическом анализе у пациента установлено следующее:
- на обеих ладонях имеется четырех пальцевая борозда
- на 4 и 5 пальцах обеих рук имеются радиальные петли
- главный ладонный угол составляет 77о.
Можно ли на основе этих данных предположить наличие у пациента наследственной патологии?
Работа 2. Решение ситуационных задач (составление и анализ родословных (генеалогических) схем)
Условные обозначения для графического изображения родословной:
Задача 1. Пробанд – здоровая женщина – имеет двух здоровых братьев и двух братьев больных алькаптонурией (выделение с мочой гомогенотензиновой кислоты). Мать пробанда здорова и имеет двух здоровых братьев. Отец пробанда болеет алькаптонурией и является двоюродным дядей своей жены. У него есть здоровый брат и здоровая сестра. Бабка по линии отца была больной и состояла в браке со своим двоюродным здоровым братом. Бабка и дед пробанда по линии матери здоровы, отец и мать деда также здоровы, при этом мать деда является родной сестрой деда пробанда со стороны отца. Определите вероятность рождения больных алькаптонурией детей в семье пробанда при условии, если она выйдет замуж за здорового мужчину, мать которого страдала алькаптонурией.
Задача 2. Пробанд страдает ночной слепотой. Его два брата также больны. По линии отца пробанда страдающих ночной слепотой не было. Мать пробанда больна. Две сестры и два брата матери пробанда здоровы. Они имеют только здоровых детей. По материнской линии дальше известно: бабушка больна, а дед здоров; прадедушка (отец бабушки) страдал ночной слепотой, сестра и брат прадедушки были больны; прапрадедушка болен, его брат, имеющий больную дочь и двух больных сыновей, также болен. Жена пробанда, ее родители и родственники здоровы. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда.
Задача 3. Пробанд страдает легкой формой серповидноклеточной анемии. Его супруга здорова. Они имеют дочь также с легкой формой анемии. Мать и бабка пробанда страдали этой же формой серповидноклеточной анемии. Остальные родственники ее матери и отца здоровы. У жены пробанда есть сестра, больная легкой формой анемии, вторая сестра умерла от анемии. Мать и отец жены пробанда страдали анемией, кроме того, известно, что у отца было два брата и сестра с легкой формой анемии и что в семье сестры отца двое детей умерло от серповидноклеточной анемии. Определите вероятность рождения детей с тяжелой формой анемии в семье дочери пробанда, если она выйдет замуж за такого же мужчину как ее отец.
Задача 4. Пробанд – больная мозжечковой атаксией женщина. Ее супруг здоров. У них 6 сыновей и 3 дочери. Один сын и одна дочь больны мозжечковой атаксией, остальные здоровые дети. Пробанд имеет здоровую сестру и трех больных братьев. Здоровая сестра замужем за здоровым мужчиной и имеет здорового ребенка. Три больных брата пробанда женаты на здоровых женщинах. В семье одного два здоровых сына и одна здоровая дочь, в семье второго брата здоровый сын и больная дочь, в семье третьего – два сына и три дочери здоровы. Отец пробанда болен, а мать здорова. Какова вероятность появления больных детей у больной дочери пробанда, если она выйдет замуж за здорового мужчину?
Задача 5. Пробанд страдает дефектом ногтей и коленной чашечки, а его брат нормален. Этот синдром был у отца пробанда, а мать была здорова. Отец пробанда имеет трех братьев и четырех сестер, из них два брата и две сестры с синдромом дефекта ногтей и коленной чашечки. Больной дядя по линии отца женат на здоровой женщине и имеет двух дочерей и сына. Все они здоровы. Определите вероятность появления детей с заболеванием в семье пробанда, если его супруга не будет иметь дефекта ногтей и коленной чашечки.
Задача 6. Одна из форм рахита не излечивается обычными дозами витамина Д. Пробанд – юноша, страдающий этой формой рахита. Его сестра здорова. Мать пробанда больна рахитом, отец здоров. У матери пробанда было трое братьев – все здоровы. Дед пробанда по линии матери болен, бабка здорова. Дед имел двух здоровых братьев и одного больного. У здоровых братьев деда от здоровых жен было пять здоровых сыновей (у одного четыре сына, у другого - один). У больного брата деда жена была здорова. У двух больных дочерей брата деда пробанда от здоровых мужей было по одной здоровой дочери. Еще у одной больной дочери брата деда пробанда, состоящего в браке со здоровым мужчиной, два сына, один из которых болен, и больная дочь. У здоровых сыновей брата деда пробанда жены здоровы, здоровы и их дети. Определите вероятность рождения больных рахитом детей в семье пробанда в случае, если он вступит в брак со своей больной троюродной сестрой.
Задача 7. У пробанда полидактилия (шестипалость). Отец его также шестипалый, а мать с нормальным строением кисти. Дальнейшая родословная известна только по линии отца. У отца есть брат и сестры с нормальным строением кисти и брат и сестры многопалые. Многопалый дядя пробанда был дважды женат на женщинах с нормальным строением кисти. От одного брака у него была дочь с полидактилией, и два сына и одна дочь с нормальным строением кисти. Тетя пробанда была замужем за мужчиной без анализируемой аномалии (она тоже здорова). У них было три мальчика и три девочки с нормальным строением кисти. Дед пробанда без аномалии, а бабушка многопалая. Какова вероятность рождения многопалых детей в семье пробанда, если он вступит в брак с женщиной, имеющей нормальное строение кисти?
Задача 8. Роза и Алла – родные сестры и обе, как и родители, страдают ночной слепотой. У них есть еще сестра с нормальным зрением, а также сестра и брат, страдающие ночной слепотой. У Розы и Аллы мужья с нормальным зрением. У Аллы было две девочки и четыре мальчика, страдающих ночной слепотой. У Розы два сына и дочь с нормальным зрением и еще один сын, страдающий ночной слепотой. Какова вероятность появления у Розы и Аллы внуков, страдающих ночной слепотой, при условии, что все их дети вступят в брак с лицами нормальными в отношении зрения.
Задача 9. Проведите анализ и определите характер наследования признака по родословной, представленной на рисунке
Работа 3. Решение некоторых вопросов генетики человека с использованием близнецового метода.
Задача 1. Муж и жена являются гетерозиготами по аутосомному рецессивному гену фенилкетонурии.
А) Если у них родится пара дизиготных близнецов, то какова вероятность того, что оба близнеца будут больными? Какова вероятность того, что оба будут здоровыми?
Б) Определите вероятность того, что один из дизиготных близнецов будет болен фенилкетонурией, а второй будет здоров.
В) Если у супругов родится пара монозиготных близнецов, то какова вероятность того, что оба близнеца будут страдать фенилкетонурией?
Задача 2. Проанализируйте приведенные в таблице данные и сделайте заключение об относительной роли наследственности и факторов среды в развитии указанных заболеваний человека.
Таблица. Конкордантность некоторых заболеваний, установленная при исследовании пар моно- и дизиготных близнецов
| Заболевание | Конкордантность у монозиготных близнецов, % | Конкордантность у дизиготных близнецов, % |
| Шизофрения | ||
| Эпилепсия | ||
| Сахарный диабет | ||
| Туберкулез | 32,8 | 20,6 |
Работа 4 (самостоятельная работа). Изучение вклада генетической и средовой компонент в изменчивость динамики роста.
Изучите цифровые данные, приведенные в таблицах 2 или 3.
Подставляя в формулу Холцингера соответствующие коэффициенты корреляции, найдите величины H, а затем Е, для каждой возрастной группы: (Н – генетическая компонента, Е – средовая).
Постройте оси координат. На абсциссе (ось Х) отложите показатели возраста, на ординате (ось Y) значения Н, а на ординате 2 - значения Е.
Вычертите графики изменчивости Н и Е, отметьте зависимость между Н и Е. Сделайте вывод.
Формула Холцингера(формула для вычисления коэффициента наследуемости на основе коэффициентов конкордантности близнецов):
r МЗ – r ДЗ Е = 1 – Н
H = ------------------- ;
R ДЗ
| Таблица 2. Возрастная изменчивость коэффициентов корреляции роста у монозиготных - rМЗ и дизиготных rДЗ близнецов (девочки) | Таблица 3. Возрастная изменчивость коэффициентов корреляции роста у монозиготных - rМЗ и дизиготных rДЗ близнецов (мальчики) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
ЗАНЯТИЕ 1.3.5.