Тема: Консультация по решению задач, основанных на взаимодействии генов

7.2. Цель:Сформировать у студентов практические навыки понимания генетических механизмов клинических проявлений наследственных болезней через решение ситуационных задач.

7.3. Задачи обучения:

- разъяснить и сформировать у студентов понимание роли взаимодействия генов в генотипе больного для понимания индивидуального характера возникновения и течения болезни

- разъяснить и сформировать у студентов понимание сущности сверхдоминирования, кодоминирования, комплементарности, эпистаза и их значения в пенетрантности, эпистазе, плейотропии и селективном преимуществе гетерозигот при наследственном характере заболевания.

7.4. Форма проведения:решение типовых и ситуационных задач, просмотр видеоролика по теме.

7.5. Задания по теме:

7.5.1. Решение типовых и ситуационных задач по пособию: Медицинская биология и генетика. Учебное пособие для студентов под ред. проф. Куандыкова Е.У. Алматы, 2004, с.112-115.

7.5.1.1. Редкий ген а у человека вызывает анофтальмию (отсутствие глазных яблок), его аллель А обусловливает нормальное развитие глаз, у гетерозигот глазные яблоки уменьшены. Определите расщепление по фенотипу и генотипу у потомков, если их родители имеют уменьшенные глазные яблоки.

7.5.1.2. Одна из форм цистинурии (нарушение обмена четырех аминокислот) наследуется как аутосомный рецессивный признак. У гетерозигот наблюдается повышенное содержание цистина в моче, у гомозигот – образование цистиновых камней в почках.

а) Определите возможные формы проявления цистинурии у детей в семье, где один супруг страдал этим заболеванием, а другой имел лишь повышенное содержание цистина в моче.

б) Определите возможные формы проявления цистинурии у детей в семье, где один из супругов имел камни в почках, а другой нормален в отношении анализируемого признака.

7.5.1.3. Синтез интерферона у человека зависит от двух генов, один из которых находится в хромосоме 2, а другой - в хромосоме 5.

а) Назовите форму взаимодействия между этими генами.

б) Определите вероятность рождения ребенка, не способного синтезировать интерферон, в семье, где оба супруга гетерозиготны по указанным генам.

7.5.1.4. Рост человека контролируется тремя парами не сцепленных генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. В какой-то популяции самые низкорослые люди имеют все рецессивные гены и рост 150см, а самые высокие – 180см и все доминантные гены. Определите рост людей, гетерозиготных по всем парам генов.

7.5.1.5. Так называемый «бомбейский феномен» состоит в том, что в семье, где отец имел I группу крови, а мать III, родилась девочка с I группой крови, несмотря на то, что у нее в генотипе обнаружен ген I^В. Она вышла замуж за мужчину, гетерозиготного по II группе крови и у них родилось две девочки: первая с IV, а вторая с I группой крови. Такое явление было объяснено наличием редкого рецессивного эпистатического гена f, подавляющего проявление генов I^А и I^В. Принимая эту гипотезу, установите вероятные генотипы всех членов этой семьи.

7.5.1.6. Ангиоматоз сетчатки глаза детерминирован доминантным аутосомным геном, пенетрантность которого – 50 %. Какова вероятность (в процентах) рождения больного ребенка в семье, где оба супруга гетерозиготны по данному гену?

7.5.1.7. По данным шведских генетиков, некоторые формы шизофрении наследуются как аутосомно-доминантные признаки. У гомозигот пенетрантность гена равнв 100 %, а у гетерозигот – 20 %. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где оба родителя гетерозиготны.

7.5.1.8. Подагра определяется доминантным аутосомным геном. По некоторым данным (В.П.Эфроимсон, 1968), пенетрантность гена у мужчин составляет 20 %, а у женщин она равна нулю.

а) Какова вероятность заболевания подагрой детей у гетерозиготных родителей?

б) Какова вероятность заболевания подагрой в семье, где один из родителей гетерозиготен, а другой нормален по анализируемому признаку?

7.5.1.9. Отосклероз (очаговое поражение слуховых косточек приводящее к глухоте) наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30 %. Гипертрихоз (рост волос на краю ушной раковины) наследуется как голандрический признак (ген локализован в Y хромосоме), с полным проявлением к 17 годам. Женщина имеет нормальный слух, а мужчина – обе аномалии. Мать мужчины имела нормальный слух. Определите вероятность проявления одновременно обеих аномалий у детей в этой семье.

7.5.1.10. В Х-хромосоме человека имеются два (условно обозначенные буквами Н и А) доминантных гена, продукты которых участвуют в свертывании крови. Такую же роль играет аутосомный доминантный ген Р. Отсутствие любого из этих генов приводит к гемофилии.

а) Определите вероятность рождения гемофиликов в семье, где муж гемизиготен по генам а и h (X^ah) и гетерозиготен по гену Р, а жена гомозиготна по генам X^A, X^H и гетерозиготна по гену Р.

б) Назовите форму взаимодействия между генами X^A, X^H и Р.

в) Какова вероятность проявления гемофилии, сцепленной с полом у человека, который получил от отца ген А и h (X^Ah), а от матери ген Х^а и ген Х^Н.

7.5.1.11. У человека различия в цвете кожи обусловлены в основном двумя парами неаллельных генов В и С. Люди с генотипом ВВСС имеют черную кожу, с генотипом bbcc – белую кожу. Различные сочетания доминантных генов В и С обеспечивают пигментацию кожи разной интенсивности. Любые три доминантных аллеля детерминируют темную кожу, любые два – смуглую, один – светлую:

а) От брака смуглого мужчины и белой женщины родились дети, из которых по 1/4 потомства было смуглых и белых, а 1/2 - светлокожих. Определите генотипы родителей и потомков.

б) Два смуглых родителя имеют ребенка с черной и ребенка с белой кожей. Можно ли установить генотипы родителей?

в) Могут ли быть светлокожие дети у родителей негров? Можно ли ожидать у белых родителей рождения детей с более темной кожей?

7.5.1.12. В развитии органа слуха участвуют комплементарные гены А и В. Глухонемые супруги по фамилии Смит имели четырех глухонемых детей, а глухонемые супруги Вессон – пять глухонемых. После смерти жены Смит женился на вдове Вессон. От этого брака родились шесть детей, все с нормальным слухом. Определите генотипы супругов Смит, супругов Вессон, их детей от первого и второго браков.

7.5.1.13. Человек с генотипом А₁ А₁ А₂ А₂ – имеет высокий рост, а с генотипом а₁ а₁ а₂ а₂ – низкий рост. Напишите варианты генотипов у людей среднего роста.

7.5.1.14. Браки между альбиносами встречаются очень редко и от них, как правило, рождаются только альбиносы. В одной семье, где родители были альбиносами, родились трое детей с нормальной пигментацией. Объясните этот случай.

7.5.1.15. Глухота - рецессивный признак. Молодые супруги глухие. Анализ их родословной подтвердил аутосомно-рецессивный тип наследования признака. Предполагалось, что все их дети будут глухими. У них родились сын, дочь и разнополая двойня. У всех детей был нормальный слух. Объясните этот случай.

7.5.1.16. В состав гемоглобина входят два разных полипептида a и b. Кодирующие их гены, располагаются в негомологичных хромосомах. Определите:

а) доминантны или рецессивны эти гены;

б) назовите форму взаимодействия между генами.

7.5.1.17. На эритроцитах людей, гомозиготных по рецессивному гену h, не формируются антигены с А- и В- специфичностью (в системе групп крови АВО), т.е. даже в тех случаях, когда в генотипе имеются гены I ^A и I ^B, у человека будет I группа крови. Чтобы проявилось действие гена I^А и

I ^В, необходимо, чтобы в генотипе человека имелся доминантный ген Н.

а) Определите тип взаимодействия неаллельных генов.

б) Укажите фенотипы людей (группы крови), имеющих генотипы І^А І^А hh, I^A I^B hh, I^A iHH, I^B I^B Hh, iiHh, I^AI^BHh.

7.6. Раздаточный материал: задачи.

Литература

Основная:

7.7.1. Генетика. Под ред. Иванова В.И. М.: Академкнига, 2006. С. 82-115.

7.7.2. Жимулев И.Ф. Общая и молекулярная генетика. Новосибирск: Сиб.унив. изд-во, 2007. С. 35-39,55-57.

7.7.3. Медицинская биология и генетика. Учебное пособие для студентов под ред. проф. Куандыкова Е.У. Алматы, 2004. С. 104-115.

7.7.4. Куандыков Е.У. Основы общей и медицинской генетики (курс лекций). Алматы: Эверо, 2009. С. 37-44.

7.7.5. Қуандықов Е.Ө., Нұралиева Ұ.Ә. Негізгі молекулалық-генетикалық терминдердің орысша-қазақша сөздігі. Алматы: Эверо, 2012. 112 б.

Дополнительная:

7.7.6. Биология. Под ред. Ярыгина В.Н. В 2-х томах. М.: Высшая школа, 2001. Т.1. С. 234-242.

7.7.7. Заяц Р.Г., Бутвиловский В.Э. и др. Общая и медицинская генетика. Ростов-на- Дону. 2002. С. 106-116.

7.7.8. Вопросы и задачи по общей биологии и общей и медицинской генетике (с пояснениями). Под ред. проф. Иткеса А.В. М., 2004. С. 68-83.

7.7.9. Медицинская генетика: учеб. пособие/ Роберт Л.Ньюссбаум, Родерик Р, Мак-Иннес, Хантингтон Ф. Виллард: пер. с англ. А. Ш. Латыпова; под ред. акад. РАМН Н. П. Бочкова.- М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. С. 203-205

7.8. Контроль:

7.8.1.Проверка альбомов c решением задач. Каждый студент группы должен решить как минимум 5 задач.

Ключевые слова на трех языках:

На русском языке	На казахском языке	На английском языке
Комплементарность – взаимодополняющее взаимодействие двух доминантных неаллельных генов, приводящее к появлению нового признака	Комплементарлық – екі доминантты аллельді емес гендердің бірін-бірі толықтыра отырып жаңа белгіні жарыққа шығаруы	Complementarity – complementary interaction of two dominant non-allelic genes which leads to the appearance of a new sign
Полимерия – взаимодействие доминантных неаллельных генов (аллелей), характеризующееся усилением проявления одного признака с увеличением их количества в генотипе (организме)	Полимерия – бір белгінің айқындығының күшейюі генотиптегі доминантты аллельді емес гендердің (аллельдердің) санының артуымен сипатталады	Polymery – interaction of dominant non-allelic genes characterized by strengthening of one trait with increasing genes number in genotype
Эпистаз – тип взаимодействия двух неаллельных генов (доминантных или рецессивных), характеризующийся подавлением одним из генов фенотипического проявления другого гена	Эпистаз – бір ген екінші бір геннің фенотиптік көрініс беруін басып тастауымен сипатталатын екі аллельді емес (доминантты немесе рецессивті) гендердің әрекеттесу түрі	Epistasis – interaction of non-allelic (dominant or recessive) genes characterized by suppression of one of them phenotypic expression of another gene
Экспрессивность – степень фенотипического проявления гена; экспрессивность гена определяется взаимодействием генов в генотипе	Экспрессивтілік – геннің фенотиптік көрініс беру дәрежесі; геннің экспрессивтілігі генотиптегі гендердің өзара әсерлесуімен анықталады	Expressivity – degree of gene phenotypic expression; gene expressivity is determined by the interaction of genes in genotype
Пенетрантность – вероятность внешнего (фенотипического) проявления доминантного гена в различных генотипах, измеряется в %	Пенетранттылық – әртүрлі генотипте доминантты геннің (фенотиптік) көрініс беру мүмкіндігі, % өлшенеді	Penetrance– probability of external (phenotypical) expression of dominant gene in different genotypes (measured in %)
Плейотропия – множественное фенотипическое (клиническое) проявление активности одного гена	Плейотропия – бір геннің белсенділігі бірнеше фенотиптің (клиникалық) көрініс беруі	Pleiotropy - multiple phenotypic (clinic) expression of a single gene activity

Разработчик: Доц. Альмухамбетова С.К.

Занятие № 11 (СРСП)