Ііі етап – закріплення знань та навичок

Після вивчення теми необхідно

Знати	Вміти
Поняття «зчеплене успадкування», «кросинговер», «перехресники, або кросовери», одиницю відстані генів на хромосомі – «морганіда» ( рекомендована література, або лекція № 4)	Використовувати ці поняття при розв’язуванні задач на зчеплене успадкування.
Поняття «аллельні гени» Різновиди: А) повне домінування; Б) неповне домінування; В) кодомінування; Г) наддомінування; Д) множинний алеломорфізм. ( додаток № 1 ), ( рекомендована література, або лекція № 3)	Використовувати ці поняття при розв’язуванні задач на різновиди взаємодії алельних генів.
Поняття «неалельні гени» Різновиди: А) компліментарність; Б) епістаз; В) полімерія; Г) плейотропія. ( додаток №1 ) ( рекомендована література, або лекція № 3)	Використовувати ці поняття при розв’язуванні задач на різновиди взаємодії неалельних генів.

4.Додаткові завдання (матеріали позааудиторної роботи)

Ознайомтесь з науковою статтею:

«Генетична гетерогенність та генетичний поліморфізм.»

( дивись додаток № 2 )

Додатки до СПРС № 5 :

Додаток № 1.

Розв’язування задач на зчеплене успадкування та взаємодію генів.

Завдання № 1. Зчеплене успадкування, кросинговер.

Допоміжна інформація : Гени , локалізовані в одній хромосомі, називають групою зчеплення, а процес обміну генами, або ділянками гомологічних хромосом називають кросинговером або перехрестом хромосом. В результаті кросинговеру з’являються рекомбіновані гамети. Але їх буде не більше ніж некомбінованих. Дигетерозиготна особина ^{А В} дає некомбіновани гамет

^{а в}

АВ та ав більше 50% , а рекомбінованих Ав та аВ меньше 50%. При гомозіготності

особини ^{А В} або ^{а в} перехреста хромосом виявити неможливо, томущо обмін

^{А В а в}

між ідентичними ділянками не дає нових комбінацій. Кількість кросинговеру вимірюється : кількість кросоверів до загальної кількості особин в поколінні в % або в морганідах. Чим далі розміщені гени на хромосомі тим більше перехресників ( кросоверів).

АВ Ав

80% перехресники : 20%

ав аВ

а + в

% кросинговеру можна розрахувати по формулі : х = ------------- 100%

n

а - кількість кросоверів одного класу

в - кількість кросоверів другого класу

n - загальна кількість особин.

Задача № 1. У людини вроджене захворювання очей - катаракта (С) та одна з форм анемії – еліптоцитоз (форма ерітроцита) -(Е) успадковуються зчеплено як аутосомні домінантні ознаки. Написати можливі фенотипи та генотипи дітей від браку чоловіка хворого на еліптоцитоз та катаракту , який є гетерозиготним по цим ознакам з жінкою яка здорова.

Розв’язування задачі:

Вводимо позначки: С – катаракта;

с - норма;

Е – елиптоцитоз;

е - норма.

Чоловік СЕ ; жінка се

се се

_______________________________

Р ♂ СЕ х ♀ се

се се

гамети :♂ СЕ; се ; Се; сЕ; ♀ се;

основні перехрещені ↓

F : СЕ се Се сЕ

се се се се

батьківські форми (> 50%) нові форми(<50%)

Відповідь : Можливо проявлення ознак батьківських форм , кожної в рівній мірі та можливе появлення дітей з якою небудь однією аномалією (також в рівній мірі ).

Задача № 2. У людини ген резус-фактору зчеплений з геном який визначає форму еритроцитів. Та знаходиться від нього на відстані 3 морганіди. Резус-позитивність та еліптоцитоз визначаються домінантними генами. Один з супругів гетерозіготен з обох ознак. При цьому резус-позитивність успадкована від одного з батьків, а еліптоцитоз від другого. Другий супруг – резус-негативний та має нормальний еритроцит. Визначте у відсотках вірогідні генотипи та фенотипи дітей в цій родині .

Розв’язування задачі :

Вводимо позначки : Д – резус-позитивний

д- резус-негативний

А – еліптоцитоз

а – норма .

генотип чоловіка : Да; тому що (А) успадкував від одного з батьків, (Д) від другого.

дА;

генотип жінки : да;

да ; ____________________________________

Відомо, що у чоловіка утворюється 3% гамет – перехресників, тобто 1,5% - ДА та

1,5% - да , другі без перехреста : 97% ( 48,5% - Да та 48,5% дА ). У жінки формується гамети тільки одного ґатунку (сорту) - да .

Р ♂ Да х ♀ да

дА да

гамети : 48,5 % Да ; 48,5% дА тільки - да 100%

1,5 % ДА; 1,5% да

F 48,5% Да 48,5% дА 1,5% ДА 1,5% да

да да да да

Відповідь:

За фенотипами: 48, 5% резус-позитивний з нормальними еритроцитами

48,5% резус-негативний з еліптоцитозом

1,5% резус-позитивні з еліптоцитозом

1,5% резус-негативні з нормальними еритроцитами

Розв’яжіть задачу:

Задача № 3. У людини ген який визначає синдром дефекту нігтів і надколінка (коліна чашечка) та ген визначаючий групу крові (АВО) зчеплені між собою та знаходяться на відстані 10 морганід. Синдром дефекту нігтів та надколінка успадковується за домінантним типом. Один з супругів гетерозіготен за синдромом та має 4 групу крові. Відомо, що цей супруг успадкував від свого батька ген 2 групи крові та синдром. Другий супруг гомозиготен за рецесивним геном аномалії та має 1 групу крові. Визначте вірогідні фенотипи дітей від цього браку.

Завдання № 2. Взаємодія алельних генів.

А). Основна форма взаємодії - повне домінування, яке вперше описано Г. Менделем. Суть його полягає в тому, що в гетерозиготного організму прояв одного з алелів домінує над проявом іншо­го. За повного домінування розщеплення за геноти­пом 1:2:1 не співпадає з розщепленням за феноти­пом - 3:1. У медичній практиці з двох тисяч моно-генних спадкових хвороб у майже половини має місце домінування прояву патологічних генів над нормальними. У гетерозигот патологічний алель проявляється у більшості випадків ознаками захво­рювання (домінантний фенотип).

( цей тип задач розглядався в СПРС № 4 )

Б). Неповне домінування - така форма взаємодії, коли у гетерозиготного організму (Аа) домінантний ген (А) не повністю пригнічує рецесивний ген (а), внаслідок чого проявляється проміжна між батьківськими ознака. Тут розщеплення за генотипом і фе­нотипом співпадає і складає 1:2:1.

Розв’яжіть задачу:

Задача № 4.Еліптоцитоз (серповидноклітинна анемія) успадковується як неповністю домінантна аутосомна ознака. Гомозіготні ( за еліптоцитозом) особини помирають не доживши до статевого дозрівання, гетерозіготні – життєздатні та не хворіють малярією, особини з нормальними еритроцитами хворіють на малярію.

1. Яка вірогідність народження дітей стійких до малярії, в родині де один з батьків гетерозиготний . а другий має нормальні еритроцити?

2. Яка вірогідність народження дітей , які будуть хворіти малярією, в родині , де обидва батьки стійкі до малярії?

( ця задача розв’язується по типу задач з СПРС № 4)

В). При кодомінуванні в гетерозиготних організ­мів кожний з алельних генів викликає формуван­ня залежного від нього продукту, тобто виявля­ються продукти обох алелів. Класичним прикла­дом такого прояву є система груп крові, зокрема система АВО, коли еритроцити людини несуть на поверхні антигени, що контролюються обома але­лями. Така форма прояву носить назву кодомінування. Так, ген J^A визначає утворення в еритро­цитах антигену А, тоді як ген J^B зумовлює утво­рення антигену В. Люди гетерозиготні за цими генами J^AJ^B, містять в еритроцитах як антиген А, так і антиген В.

Задача № 5. У матері 1 група крові, у батька 4 група. Чи можливо успадкування дітьми груп крові одного з батьків?

Розв’язування:

Р ♀ J^О J^О х ♂ J^A J^В

Гамети J^О J^A ; J^В

F J^A J^О ; J^В J^О;

2 група 3 група

Відповідь : У дітей неможливо успадкування груп крові одного з батьків.

Розв’яжіть задачі:

Задача № 6. В батьківстві підозрюють 2-х чоловіків з 4-ю та 1-ю групами крові. Хто є батьком дитини, якщо у неї 2 група крові, а у матері 1 ?

Задача №7. В пологовому будинку переплутали 2-х хлопчиків . Батьки одного з них мають 1 та 2 групу крові, батьки другого 2 та 4. Дослідженнями виявили, діти мають один 1 , другий 4 групу. Визначте , де чия дитина.

Г). Наддомінування - коли домінантний ген у ге­терозиготному стані виявляється сильніше, ніж у го­мозиготному. Так, у дрозофіли при генотипі АА - нормальна тривалість життя; Аа - подовжена три­валість життя; аа - летальний наслідок.

Розв’яжіть задачу:

Задача № 8. Ген - М відповідає за формування нормальної м’язової маси, в гетерозиготному стані формується атлетичний тип статури, ген – м провокує недорозвиток деяких м’язів. Яких очікувати дітей у жінки з атлетичним типом статури, супруг якої має недорозвиток деяких м’язів?

( ця задача розв’язується по типу задач з СПРС № 4)

Д). Множинні алелі позначаються однією літерою з різними індексами, наприклад J^a, J^b, J^c,(групи крові) або А₁, А₂, А₃, А₄... Алельні гени локалізуються в однакових ділянках гомологічних хромосом. Оскільки в каріо­типі завжди присутні по дві гомологічних хромосоми, то i при множинних алелях кожний організм може мати одночасно лише по два однакових або різних алелі. У статеву клітину (разом із розходженням го­мологічних хромосом) попадає тільки по одному із них.

Для множинних алелів характерний вплив всіх алелів на одну і ту ж ознаку. Відмінність між ними полягає лише в ступені розвитку ознаки.

Одним з прикладів прояву множинних алелів у людини є успадкування групи крові по системі АВО.

( дивись задачі по кодомінування , на групи крові , пункт В, завдання 2).

Завдання № 3. Взаємодія неалельних генів.

А). Комплементарність - такий тип взаємодії неалельних генів, коли один домінантний ген доповнює дію іншого неалельного домінантного гена, і вони разом визначають нову ознаку, яка відсутня у батьків. Причому відпо­відна ознака розвивається тільки в присутності обох неалельних генів.

Задача № 9. Гени, які визначають високу та помірну форму короткозорості – домінантні, їх нормальні алелі – рецесивні. Жінка з помірною короткозорістю одружилась з чоловіком у якого висока форма короткозорості, при цьому слід враховувати, що наявність гена, визначаючого помірну форму короткозорості посилює дію гена який контролює високу форму короткозорості. При наявності 2-х домінантних генів з різних алельних пар проявляється комплементарна їх дія. Як будуть проявлятись ці гени у дітей від цього подружжя?

Розв’язування задачі:

Вводимо позначки: К – помірна короткозорість;

к - норма;

Р - висока короткозорість;

р - норма.

_________________________________________

Р ♀ Ккрр х ♂ ккРр

Гамети( тільки такі різновиди) Кр; кр; кР; кр;

↓

F КкРр ; Ккрр; ккРр ; ккрр;

25% 25% 25% 25%

Висока помірна висока нормальний

зір.

Відповідь: Можливі генотипи батьків : КкРр ; Ккрр; ккРр ; ккрр. З фенотипів дуже високий відсоток хворих дітей 75%, 50% будуть мати високу ступінь короткозорості.

Розв’яжіть задачу:

Задача № 10. у людей одна з форм спадкової глухоти визначається двома рецесивними незчепленими алелями : д та е . Для нормального слуху необхідна наявність 2 домінантних алелів : Д та Е . Визначте генотипи в родині, де обидва батьки глухі. А їх можуть мати нормальних слух.

Б). Епістаз - це така взаємодія неалеьних генів, за якої один ген пригнічує дію іншого неалельного гена. Пригнічення можуть викликати як домінантні, так і рецесивні гени (А>В, а>В, В>А, b>А), і залежно від цього розрізня­ють епістаз домінантний і рецесивний. Пригнічу­ючий ген отримав назву інгібіторa, або супресора. Гени-інгібітори в основному не детермінують розви­ток певної ознаки, а лише пригнічують дію іншого гена.

Задача №11. Деякі кури мають біле пір’я , другі забарвлені. Колір пір’я визначається 2 генами (не зчепленими та неалельними). Ген С відповідає за забарвлення, а його рецесивна алель – с за відсутність забарвлення (біле пір’я). Ген М пригнічує ген С, а ген – м не пригнічує алель С. При схрещуванні білих кур з кольоровими всі курчата були білі. Коли ці курчата підросли , провели схрещування між ними, після чого з’явились кольорові курчата. Визначте розщеплення по фенотипу в F₂ ?

Розв’язування задачі:

Вводимо позначки: С – кольорове пір’я;

с - незабарвлене (біле);

М – пригнічування( епістаз) дії гена М ;

м - не пригнічує.

Р ССмм х ссММ

F₁ СсМм х СсМм

F₂ :

♂ ♀	СМ	См	сМ	см
СМ	ССММ біле	СС ССМм біле	СсММ біле	СсМм біле
См	ССМм біле	ССмм кольор.	СсМм біле	Ссмм кольор.
сМ	СсММ біле	СсМм біле	ссММ біле	ссМм біле
см	СсМм біле	Ссмм кольор.	ссМм біле	Ссмм біле

Відповідь : Розщеплення по фенотипу 13 : 3 ! ( 13 білих та 3 кольорові).

Розв’яжіть задачу :

Задача № 12. У коней масть може бути чорною, рудою або сірою. Локалізований в автосомі домінантний ген В відповідає за формування чорної масті, рецесивний ген – в за формування рудої масті. Обидва алелі можуть пригнічуватись домінантним алелем – С, унаслідок чого формується сіра масть. Рецесивний алель - с не перешкоджає прояву алелей В та в . При схрещуванні двох особин, що мають генотипи ВвСс . отримали коня чорної масті. Які ймовірні генотипи мін може мати? Яка ймовірність, що після другого схрещування тих самих батьківських особин народиться знову кінь чорної масті ?

В). Більшість кількісних ознак організмів визначаєть­ся декількома неалельними генами (полігенами). Взаємодія таких генів у процесі формування ознаки називається полімерною .

У цьому випадку два або більше домінантних алелі однаковою мірою впливають на розвиток однієї і тієї ж ознаки. Тому полімерні гени прийнято позначати однією літерою латинського алфавіту з цифровим індексом, наприклад: А₁А₁ і а₁a₁, А₂А₂, а₂а₂; А₃А₃ і a₃a₃.

Задача № 13. У людини різниця кольору шкіри обумовлена як правило 2 парами домінантних генів : А₁А₁ А₂А₂ - чорний колір, та а₁а₁ а₂а₂ - білий колір шкіри. Які –небудь 3 домінантні гени дають темний колір шкіри, які – не будь 2 – смуглявий колір, один домінантний ген – світлу шкіру. А). Визначте генотипи батьків, коли обидва смугляві та мають одну дитину з чорним кольором шкіри, а другу дитину з світлою шкірою?

Розв’язування задачі:

Розв’язується методом підбору по генотипам дітей:

Генотипи батьків: Р А₁а₁ А₂а₂ х А₁а₁ А₂а₂

Генотипи дітей: F₁ а₁а₁ а₂а₂ ; А₁А₁ А₂А₂

світла смугла

Відповідь : генотипи батьків А₁а₁ А₂а₂ .

Розв’яжіть задачу :

Задача № 14: Умови задачі такі ж як у задачі №13, тільки . Б). Визначте генотипи смуглявих батьків які мають смуглявих дітей ?

Г). Плейотропія . Плейотропна дія генів -це залежність кількох ознак від одного гена, тобто множинна дія одного гена. У дрозофіли ген білого кольору очей воднораз впливає на колір тіла, довжи­ну крил, будову статевого апарату, знижує плодю­чість, зменшує тривалість життя. У людини відома спадкова хвороба - арахнодактилія ("павучі пальці" -дуже тонкі і довгі пальці), або хвороба Марфана.

Задача № 15. Хвороба Марфана успадковується домінантним плейотропним геном. Переважне володіння лівою рукою - рецесивним аутосомним геном. Визначити вірогідність прояву у дітей цих ознак, якщо батьки гетерозиготні за цими парами генів?

Розв’язування задачі:

Вводимо позначки: А – алель, яка визначає хворобу Марфана;

а - алель норми;

Е - алель, яка визначає володіння переважно правою рукою;

е - алель, яка визначає володіння переважно лівою рукою.

______________________________________________

Р ♂ Аа Ее х ♀ АаЕе

Розщеплення проходить з класичного ІІІ Закону Г. Менделя , за такими генотипами: 9 А_ Е_ - правші з синдромом Марфана ;

3 А_ ее - ліворукі та з синдромом;

3 аа Е_ - правші та здорові;

1 аа ее - ліворукі та здорові.

Відповідь : Вірогідність народження : правші з синдромом Марфана – 56,25%;

ліворукі та з синдромом - 18,75 %;

правші та здорові - 18,75 %;

ліворукі та здорові - 6,25%.

Розв’яжіть задачу.

Задача № 16: Синдром Ван дер Хеве детермінується домінантним плейотропним аутосомним геном, який проявляється в блакитному кольору склери ока, ламкістю кісток та глухотою. Один з супругів має блакитну склеру, другі ознаки у нього в нормі, другий супруг ,у якого в родині ніколи не було хворих за синдромом Ван дер Хеве, не має аномальних ознак.

Визначити вірогідність народження дітей з ознакою ламкістю кісток, якщо відомо що по лінії першого супруга ознаками синдрома володів лише один з його батьків?

(моногібридне схрещування, неповне домінування)

Додаток № 2.

«Генетична гетерогенність та генетичний поліморфізм.»

Наявність у популяції кількох генетичних форм (генотипів) у стані тривалої рівноваги в концентрації, яка перевищує за найбільш рідкісною формою 1 %, називається поліморфізмом (інакше: частота най­більш рідкісної форми перевищує частоту повтор­них мутацій). Генетичною основою поліморфізму є одночасне існування в популяції двох або більше алелів з дискретним фенотипним ефектом. Генетич­ний поліморфізм буває адаптаційним і гетеро­зиготним.

Адаптаційний поліморфізм виникає в тому випад­ку, коли природний добір у різних екологічних умо­вах, що закономірно змінюються, сприяє різним ге­нотипам. Наприклад, у популяції двокрапкового со­нечка (Adаlіа bірunсtаtа) восени при переході на зи­мівлю переважають чорні форми, весною- червоні. Добір спрямований на збереження більшого числа червоних форм взимку (краще переносять холод), чорних - влітку (інтенсивніше розмножуються).

Гетерозиготний (збалансований) поліморфізм виникає, коли добір сприяє гетерозиготам у по­рівнянні з рецесивними і домінантними гомозигота­ми. Гетерозиготний поліморфізм можна проілюст­рувати наступним прикладом. Була створена рівно­важна за чисельністю експериментальна популяція дрозофіл (Drоsорhіlа melanogaster), у складі якої спо­чатку було багато мутантів з більш темним тілом (рецесивна мутація еbonу). Через декілька поколінь від початку експерименту відсоток мутантів почав різко скорочуватися, але приблизно до десятого по­коління стабілізувався на рівні близько 10 % - на­ступив стан стійкого поліморфізму. Генетичний аналіз показав, що гомозигота з мутацією і гомози­готи без мутації менш життєздатні, ніж гетерозиго­ти. Під контролем природного добору встанов­люється стан стійкого збалансованого поліморфіз­му з певними частотами трьох генотипів за селективної переваги гетерозигот. Цей стан існує за пев­них умов середовища. За їх відсутності гетерози­готи втрачають свою селективну перевагу.

Селективна перевага гетерозигот може бути зумовлена різними причинами, зокрема: а) наддомінантністю; б) гетерозисoм. Наддомінантність проявляється у тому, що гетерозигота краще при­стосована, ніж кожна з гомозигот за даною парою алелів, за одним локусом (АА<Аа>аа). Гетеро­зис (гібридна сила) проявляється у підвищеній жит­тєздатності міжлінійних гібридів першого поколін­ня при гетерозиготності за багатьма локусамн (ААвв < АаВв > ааВВ).

Генетичне обтяження. Генетичним обтяжен­ням називають наявність у популяції у складі гете­розиготних генотипів шкідливих алелів (летальних, напівлегальних, сублетальних), які при переході в гомозиготний стан викликають загибель особин або зниження їх плодючості. Це величина, на яку змен­шується пристосованість реальної популяції у по­рівнянні з пристосованістю ідеальної популяції з "кра­щих" генотипів, можливих при даному генофонді. Розрізняють декілька типів генетичного обтяжен­ня: мутаційне, сегрегаційне і субституційне. Вони корелюють з різними формами добору. Мутаційне генетичне обтяження - результат мутаційного про­цесу, який створює шкідливі мутації. При переході у гомозиготний стан рецесивні мутації вищеплюються у вигляді нежиттєздатних особин, особин з каліцтвами, які елімінуються стабілізуючим добо­ром. Сегрегаційне обтяження виникає у випадку селективної переваги гетерозигот. У кожному поколінні відбувається поява менш пристосованих го­мозигот, чисельність яких корелює врівноважую­чий добір. Субституційне генетичне обтяження породжується спрямованим добором, який зумов­лює заміщення старого алеля новим алелем з більшою адаптивною цінністю, а це веде до заги­белі носіїв старого алеля. Будь-яка форма гене­тичного обтяження - це та "ціна", яку вимушена сплачувати популяція за право еволюціонувати, за добір, який зумовлює генетичну загибель особин. Під генетичною загибеллю розуміють неможливість розмноження організмів через їх вибіркову смертність або інші причини. Популяція мала б більшу чисельність, якби їй не довелося нести генетичне обтяження.

Методична розробка для організації самостійної роботи студентів № 6

3. години

Дисципліна : Медична біологія

Тема: Генетичні карти. Методи картування хромосом людини.

Сучасний стан дослідження генома людини . Генетична

небезпека забруднення середовища . Поняття про

антимутаген та комутаген. Генна інженерія . Біотехнології.

Поняття про генну терапію .

Викладач: Рибальченко Віталій Валентинович

Курс, група: І курс, групи 11, 12, 13 спеціальність: 5.110.102 «сестринська справа»

1. Актуальність теми: з розвитком медицини, генетиці приділяється особливе значення. Ведуться роботи по вивченню геномів. Практично завершена робота по розшифровці геному людини. Ці успіхи генетики дозволяють використовувати лікування людей на генетичному рівні. На сучасному стані життя виникла проблема пов’язана з генетичним забрудненням середовища.