Занятие №9

1. ТЕМА. Близнецовый метод, его значение. Генетическая структура человеческих популяций. Популяционно - статистический метод, его роль в антропогенетике.

АКТУАЛЬНОСТЬ: Близнецовый метод позволяет оценить степень влияния наследственности и среды на развитие как нормальных, так и патологических признаков у человека, что имеет большое значение в медицинской генетике при установлении диагноза заболевания. Популяционно - статистический метод используется для выделения менделирующих признаков и выяснения генетических закономерностей в популяциях человека.

ЦЕЛИ ЗАНЯТИЯ:

II.1.МЕТОДОЛОГИЧЕСКОЕ АБСЛЕДОВАНИЕ: изучение генетического состава человеческих популяций и факторов, влияющих на изменение этого состав в пространстве и во времени, показывает всеобщность закономерностей эволюционного процесса, действующих в природных популяциях.

II.2. УЧЕБНЫЕ ЦЕЛИ:

ЗНАТЬ: происхождение монозиготных и дизиготных близнецов, определение популяций, особенности популяций человека, действие элементарных эволюционных факторов в человеческих популяциях.

УМЕТЬ: использовать формулу Хольцингера для выяснения степени зависимости наследственности и средовых факторов в проявлении признака; выделять особенности популяций человека, условия действия в них закона Харди - Вайнберга, определять соотношение фенотипов по отдельным менделирующим признакам в популяции, генетических и генотипических частот в ней, и на их основе прогнозировать частоту наследственных болезней в человеческих популяциях.

III. Время, выделенное на данное занятие - 1, 35 мин.

ОСНАЩЕНИЕ: таблицы: близнецовый метод, наследственность и среда, растворы фенилтиомочевины в концентрациях 1:15, 1:10, 1:1, фильтровальная бумага.

\/I. НЕКОТОРЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Среди методов генетического анализа большое значение имеет близнецовый метод, изучающий степень зависимости признака от наследственных особенностей организма и условий внешней среды.

Близнецы у человека имеют разное происхождение. Монозиготные (М z) близнецы развиваются из одной зиготы. Партнеры монозиготных близнецов имеют идентичные генотипы, конкордартны (схожи) по признакам. Различие их признаков зависит от условий среды. Дизиготные близнецы (Д z) рождаются из разных зигот. Партнеры дизиготных близнецов генетически различны, дискордантны (не схожи) по признакам.

Сущность близнецового метода заключается в сравнении внутрипартного сходства в группах М z и Д z, что позволяет с помощью с помощью специальных формул оценить относительную роль наследственности и среды в развитии конкретного признака.

Для количественной оценки роли наследственности и среды применяют формулы Хольцингера:

Н= ; Е=100-Н,

Где Н - коэффициент наследуемости;

Е - влияние окружающей среды

Смz - процент конкордентных пар в группе Мz;

Сдz - то же в группе Дz.

Пример: Конкордантность по сахарному диабету Мz равна 65%, Дz - 18%. Доля наследственной обусловленности признака составляет:

Н=

А влияние среды - Е=100-57%=43%.

Результаты вычисления по формуле Хольцингера подтверждает, что заболевание сахарным диабетом обусловлено наследственностью не меньше, чем условиями среды.

Разделом близнецового метода является метод контроля по партнеру с использованием Мz. Значение метода: в анализе фенотипической вариации индивидуального генотипа, генетике развития, фенотипических проявлениях наследственных аномалий. Метод контроля по партнеру позволяет оценить лечебный эффект новых фармакологических средств при разных способах введения.

Одним из методов антропогенетики является популяционно-статистичексий метод, изучающий распространение генов, генотипов в популяции. В медицинской генетике популяционно-статистический метод используется для выяснения типа наследования заболевания (моногенное, полигенное), определения частоты паталогических генотипов и генов, гетерозиготного носительства в различных популяыциях, выявления степени родства между популяциями.

Генетический анализ популяции начинается с изучения распространенности того или иного признака. Зная частоту признака, можно установить генетическую структуру и генофонд популяции по этому признаку. Частота определенного генотипа в популяции (количество особей, обладающих генотипом) выражается в процентах от общего числа особей популяции. Которое принимается за 100%, или в долях единицы от общего числа особей, принятого за единицу.

Пример: Фенилкетонурия выявлена у 7 больных из 69862 новорожденных. Частота заболевания фенилкетонурией в данной популяции равна или 1:10- 1 случай на 10 тыс. новорожденных.

Основная закономерность. Позволяющая устанавливать генетическую структуру популяции, была установлена в 1908 г. английским математиком Г. Харди и немецким врачом В. Вайнбергом. Закон Харди-Вайнберга гласит, что в идеальных популяциях при условии панмиксии и при отсутствии мутационного давления и давления отбора устанавливается равновесие частот генотипов, которое сохраняется из поколения в поколение. С точки зрения популяционного генетического анализа, закон Харди-Вайнберга устанавливает математическую зависимость между частотами генов и генотипов. Частота доминантного аллеля А(р) и рецессивного аллеля а(q) - величина постоянная: р+q=1. Соотношение генотипов - (р+q)=р²(АА)+2 рq (Аа) + q² (аа) =1. практическое применение закона Харди-Вайнберга в анторопогенетике: для установления количественных соотношений людей с различными генотипами по какому-либо аллелю, включая патологический ген, частоты встречаемости этого гена среди населения, числа гетерозигот популяции, сравнения между собой генетической структуры различных поколений одной и той же популяции.

Пример: в родильных домах города К. из 84 тыс. детей, родившихся в течение 10 лет, у 200 обнаружен патологический рецессивный признак. Установить генетическую структуру популяции города К.

Известна величина q²(аа)-=0,0025. q(a)===0,05. Частота p(A)=1=q=1-0,05=0,95.Частота p²(АА)=0,95²=0,9025 (90,25%), частота 2pq(Aa)=2

0,950,05=0,095 (9,5%), частота q²=0,0025(0,25%).

Генетическая структура популяции города К.:АА - 90,25%; Аа - 9,5% аа - 0, 25%

\/III. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ

1. Решение ситуационных задач:

1. Зарегистрировано 48 пар монозиготных близнецов и 35 пар дизиготных близнецов. При опросе выяснено, что при в 38 парах монозиготных близнецов шизофренией болели оба, в группе дизиготных близнецов - оба болели шизофренией в 14 семьях.

Вычислите конкордантность (в %) по этому признаку отдельно по каждой группе близнецов. Определите роль наследственности и среды в проявлении шизофрении.

2. обследовано 65 пар монозиготных и 85 пар дизиготных близнецов. При опросе выяснено, что в 63 парах монозиготных близнецов, корью болели обо, а среди дизиготных близнецов, корью болели оба в 82 парах.

Вычислите конкордантность в процентах отдельно для каждой группы близнецов. На основании этого, решите. Существует ли наследственное предрасположение к этому заболеванию?

3. в одном городе, с учтоявшимся составом населения в течение 5 лет, среди 25 000 новорожденных зарегистрировано 2 случая феникетонурии.

Определите число гетерозигот в популяции.

4. Врожденный вывих бедра наследуется доминантно. Среднее пенетрантнострь 25%. Заболевание встречается с частотой 6:10000 (В.Н Эфроимсон, 1968).

Определите число гомозигот особей по рецессивному гену.

5. На острове с населением 100 тыс. человек, 4000 имеют голубые глаза, остальные - карие.

Определите количество гетерозигот по окраске глаз людей. Сколько всего рецессивных генов по окраске глаз у жителей этого острова?

6. группа особей состоит из 30 гетерозиго Аа.

Вычислите частоту р нормального аллеля А и частоту (q) мутантного аллеля - а.

7. Система групп крови Кидд определяется двумя генами: IK и IK, IK - доминантный ген по отношению к IK. Лица, несущие его, Кидд-положительны. Частота Кидд положительных людей среди негров составляет 80%. Частота гена IK среди некоторой части европейцев равно 0, 458 (К. Штейн, 1965).

Определите гентическую структуру европейской популяции и негров по системе Кидд.

8. В популяции частта генотипов составила: АА - 54%, Аа - 32%, аа - 4%.

Определите частоту аллеля А(р), частоту аллеля а(q).

II. проведите определение в группе студентов - носителей доминантного гена Т, обладающих способностью ощущать вкус фенилтиомочевины (ФТМ).

1. каждый студент пробует фильтровальную бумажку, смоченную в 1,3%-м растворе ФТМ.

Чувствующие горький вкус этого соединения являются носителями гена Т.

2. Пользуясь формулой Харди-Вайнберга, подсчитайте частоты аллелей и генотипов ТТ, Тt, в группе: q² - рецессивных гомозигот, q - частота рецессивных аллелей, Р=I-q - частота доминантных аллелей, р² - частота доминантных гомозигот, 2рq - частота гетерозигот.

3. С целью характеристики генотипов отдельных лиц проведите определение попрога чувствительности в ФТМ в группе студентов, ощущающих вкус ФТМ. Студент, должен попробовать фильтровальные бумажки, смоченные раствором ФТМ разной концентрации, начиная с минимальной (1 флакон - 1 - 1:15, 2 - 1:10, 3 - 1:1). Порог чувствительности соответствует номеру флакона, с которого начинается ощущение горького вкуса.

Обратите внимание на количество лиц с низким, средним и высоким порогами.

2. Проведите подсчеты в отношении генов, определяющих способность свертывать язык в трубочку (доминантный ген) и приросшую мочку уха (рецессивный ген). Сделайте вывод о генетическом полиморфизме генофонда условной популяции (группа студентов) по данным признакам.

IX. ОБРАЗЦЫ ИСХОДНОГО ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ.

ИСХОДНЫЙ КОНТРОЛЬ

Каковы возможности популяционно-статистического метода в медицинской генетике?

а)позволяет проводить микроскопирование хромосом;

б)определяет степень гетерозигот в популяции;

в)выявляет степень родства между популяциями;

г)устанавливать тип наследования признака;

д)определять зависимость признака от наследственнных и средовых факторов.

ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ

Напишите формулу,ракрывающую закон Харди - Вайнберга.

ОТВЕТЫ

Исходный контроль: б, в, г.

Итоговый контроль: p(A) +q(a)=1; p²(AA)+2pq(Aa)+q²(aa)=1.

14