ГОУ ВПО «Сургутский государственный университет ХМАО-Югры»

Методическая разработка

практического (лабораторного) занятия № 5 для студентов I-курса.

Тема занятия: «Сцепленное наследование. Генетика пола.

Сцепленное с полом наследование».

Выполнил (а) студент (ка) I курса

Медицинского института

_31-___ группы

Ф.И.О._________________________

_________________________

Сургут, 2010 г.

Цель: Изучить основные положения хромосомной теории на­следственности и их доказательства. Ознакомиться с методами картирования хромосом человека. Научиться определять расстояние между генами и картировать хромосомы по данным анализирующего скрещивания, а также рассчитывать вероят­ность проявления сцепленных с полом признаков у человека.

Задачи:

1.Изучить основные положения хромосомной теории на­следственности и их доказательства.

2. Изучить методами картирования хромосом человека.

3.Овладеть навыками определять расстояние между генами и картировать хромосомы по данным анализирующего скрещивания.

4. Овладеть навыками рассчитывать вероят­ность проявления сцепленных с полом признаков у человека.

Необходимый исходный уровень знаний:

1. Данная тема базируется на знаниях, полученных студентами в школьном курсе “Биологии” (“ Общая биология» 10-11кл.), или программы мед. училища.

2. Внутрипредметные связи – на данную тему опираются практические занятия в курсе биологии по генетике человека, медицинской генетики.

2.2. Межпредметные связи:

а) клиническая генетика.

б) элективный курс генетика человека.

Вопросы для самоподготовки студентов

1. Хромосомная теория наследственности, ее основные положения.

2. Что такое сцепление генов? Группа сцепления.

3. В чем сущность кроссинговера?

4. Каким образом удается различать по результатам опыта независимое или сцепленное наследование признаков?

5. Генетические и цитогенетические карты хромосом. Основные принципы картирования генов.

6. Программа «Геном человека».

7. Определение пола. Хромосомный механизм наследования пола.

8. Каковы особенности передачи половых хромосом у чело­века?

9. Сцепленное с полом наследование признаков.

10. Примеры признаков и заболеваний, сцепленных с Х-хромо­сомой.

Задание для студентов

Работа 1. Расположение генов в хромосомах при сцепленном наследовании

Изучите и зарисуйте рис. 1.

Рис. 1. Полное (а) и неполное (б) сцепление генов.

Работа 2. Частоты генотипов при анализирующем скрещи­вании дигетерозиготы в случаях независимого и сцепленного наследования.

Изучите и перепишите табл. 1.

Таблица 1.

Характер наследования		Генотипы (%)
	АaВb	Ааbb	ааВb	ааbb
Независимое Полное сцепление Неполное сцепление при различных расстояниях между генами в морганидах: а-40 6-30 в-20	25 50 30 35 40	25 0 20 15 10	25 0 20 15 10	25 50 30 35 40

Работа 3. Сцепленное наследование на примере плодовой мушки дрозофилы.

Рассмотрите под лупой родительские формы дрозофил, раз­личающиеся двумя альтернативными признаками, а также по­томство второго поколения по результатам анализирующего скрещивания. Проследите длину крыльев и цвет тела. Длиннокрылость и серый цвет тела - доминантные признаки, короткокрылость и черный цвет тела - рецессивные признаки. За­пишите генотипы исследуемых форм и схематично зарисуйте расположение генов в хромосомах при сцепленном наследова­нии и независимом их комбинировании.

Работа 4. Определение расстояния между генами по резуль­татам анализирующего скрещивания

Вычислите расстояние между генами в морганидах по ре­зультатам анализирующего скрещивания, используя формулу:

х = а + с__ • 100 %,

n

где а - количество кроссоверных форм I группы, с - количест­во кроссоверных форм II группы, n - общее количество по­томков, х - % кроссинговера между генами.

Пример. Черные мухи дрозофилы с короткими крыльями (рецессивные признаки) скрещены с серыми длиннокрылыми (доминантные признаки). Затем самки F₁ были скрещены с черными самцами, имеющими короткие крылья. В F ₂ получе­но: серых длиннокрылых - 1840 особей, серых с короткими крыльями - 1255, черных длиннокрылых - 1145, черных с ко­роткими крыльями - 1760 особей.

Работа 5. Определение порядка расположения генов на хромосоме

Определите порядок расположения генов в хромосоме, если известно, что расстояния между генами равны:

А-В - 3 морганиды; А-D - 6 морганид;

В-С-5 морганид; В-Е - 17 морганид;

А-С - 8 морганид; С-Е - 12 морганид.

С-D - 2 морганиды;

Составьте карту хромосомы с учетом того, что А—В = m, В-С = n, тогда А-С = (m + n)

или (m - n).

Работа 6. Геном человека

Ознакомьтесь с генетической картой первой хромосомы, [McKusick, 1992, из: В.Р. Пузырев, 1996]. На рис. 2 представлены гены заболеваний человека. Рамкой отмечены аллельные состояния.

Электронная база данных позволяет получить через Интер­нет информацию по любой хромосоме человека: на цитогенетической карте хромосомы показаны гены, расположенные на определенном участке. Дополнительный запрос дает информа­цию о конкретном гене и кодируемом им белке, включая по­следовательность нуклеотидов и последовательность аминокислот в белке.

Международная программа «Геном человека» явилась од­ним из наиболее значительных научных достижений в истории науки. Основные результаты Программы:

- полностью расшифрована последовательность нуклеотидов ДНК человека (около 3 млрд. пар нуклеотидов);

- определено около 30 тыс. генов, получены сведения об их строении и функционировании;

- созданы библиотеки генов, позволяющие использовать отдельные гены человека в генной инженерии и генной терапии;

- выявлены нарушения в генах, являющиеся причиной на­следственных заболеваний человека;

- усовершенствованы способы диагностики генных заболе­ваний, стало возможным проведение генетической пас­портизации.

Огромный объем полученной информации сделал невозможными традиционные способы ее обработки и хранения. Так, только для опубликования данных о последовательности нуклеотидов ДНК человека потребовалось бы напечатать 1,5 тыс. томов по 1000 страниц в каждом, поэтому результаты заносятся в электронные базы данных (в частности, PubMed и Medline). Доступ к этой информации через Интернет позволяет быстро получить любые необходимые данные по геному человека.

Рис. 2. Гены заболеваний человека, картированные на 1-й хромосоме, р - короткое плечо хромосомы; q - длинное плечо.

Работа 7. Сцепленное наследование

Решите задачи.

1. Определите, какие типы гамет и в каком соотношении образуются у женщины с генотипом ^Ed и мужчины с генотитипом ^ED

^{eD ed}

учитывая, что ген Е эллиптоцитоза (овальная форма эритроцитов) и ген D резус-антигена локализованы в одной хромосоме на расстоянии 20 морганид.

2. У человека локус резус-фактора сцеплен с локусом, определяющим форму эритроцитов, и находится от него на расстоянии 20 морганид. Резус-положительный фактор и эллиптоцитоз определяются доминантными аутосомными генами. Отец гетерозиготен по обеим парам генов. При этом резус-положительность он унаследовал от одного родителя, эллиптоцитоз - от другого. Мать - резус-отрицательна и имеет нормальные эрит­роциты. Определите возможные процентные соотношения ве­роятных генотипов и фенотипов детей в этой семье.

3. Катаракта и полидактилия у человека обусловлены до­минантными аутосомными генами, расстояние между которы­ми 20 морганид.

Какое потомство можно ожидать в семье у родителей, гете­розиготных по обеим парам генов, если известно, что матери обоих супругов страдали только катарактой, а отцы - только полидактилией?

Работа 8. Хромосомный механизм определения пола.

Изучите и перепишите табл. 2.

Таблица 2

Таксономические группы, организмы	Гетеро- гаметный пол	Половые хромосомы		Тип зиготы
		сперма­тозоиды	яйце­клетки	ж.	м.
Клоп-лигиус, дрозофила, млекопитающие, человек Бабочки, птицы Клоп - вид Протенор, куз­нечики Моль	М. Ж. М. Ж.	Х и Y Х и Х Х и 0 Х и Х	Х и Х Х и Y Х и Х Х и 0	XX ХY XX Х0	ХY XX Х0 XX

Работа 9. Наследование пола у человека (хромосомный ме­ханизм)

Запишите кариотипы мужского и женского организмов, ис­пользуя данные, представленные в табл. 2. Зарисуйте схема­тично хромосомный механизм наследования пола у детей.

Работа 10. Сцепленное с полом наследование

Изучите сцепленное с полом наследование у плодовой муш­ки дрозофилы.

Рассмотрите под лупой родительские формы и потомство первого поколения в результате скрещивания:

а) красноглазой самки с белоглазым самцом;

б) белоглазой самки с красноглазым самцом.

Объясните фенотипические различия в цвете глаз у потом­ства в первом и во втором случаях и запишите результаты скре­щивания.

Работа 11. Сцепленное с полом наследование

Решите задачи.

4. Известно, что трехцветные кошки - всегда самки. Это обусловлено тем, что гены черного и рыжего цвета шерсти аллельны и находятся в Х-хромосоме, но ни один из них не доминирует, а при сочетании рыжего и черного цвета формируются трехцветные особи.

а) Какова вероятность получения в потомстве трехцветных котят от скрещивания трехцветной кошки с черным котом?

б) Какое потомство можно ожидать от скрещивания рыжей кошки с черным котом?

5. Определите, какие типы гамет и в каком соотношении образуются у женщины с генотипом X^Hd

X^hD и у мужчины с обоими рецессивными генами дальтонизма и гемофилии, если извест­но, что ген цветовой слепоты и ген гемофилии находятся в Х-хромосоме на расстоянии 9,8 морганиды.

6. Классическая гемофилия передается как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак. Мужчина, больной гемо­филией, вступает в брак с нормальной женщиной, отец которой страдал гемофилией. Каких детей можно ожидать от этого брака?

7. У человека рецессивный ген, вызывающий одну из форм цветовой слепоты - дальтонизм,

локализован в Х-хромосоме. Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой страдал цветовой слепотой, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого тоже страдал цветовой слепотой. Какое зрение можно ожидать у детей от этого брака?

8. Ангидрозная эктодермальная дисплазия (отсутствие потовых желез, нарушение терморегуляции) у людей передается как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак. Нор­мальная женщина выходит замуж за мужчину, больного ангидрозной эктодермальной дисплазией. У них рождаются больная девочка и здоровый сын. Определите вероятность рождения следующего ребенка без аномалии.

9. Появление в некоторых семьях лиц, характеризующихся недостатком фосфора в крови,

было связано с заболеванием специфической формой рахита, не поддающейся лечению витамином D. В потомстве от браков 14 мужчин, больных этой формой рахита, со здоровыми женщинами родились 21 дочь и 16 сыновей. Все дочери страдали недостатком фосфора в крови (гипофосфатемией), все сыновья были здоровы. Какова генеческая обусловленность этого заболевания? Чем ее наследование отличается от наследования гемофилии?

10. Гипертрихоз (оволосение) ушной раковины наследуется как признак, сцепленный с Y-

хромосомой (проявляется к 17 годам):

а) Какова вероятность рождения детей с этой аномалией в семье, где отец болен гипертрихозом?

Одна из форм ихтиоза (чешуйчатость и пятнистое утолще­ние кожи) наследуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой.

В семье, где женщина нормальна по обоим признакам, а муж является обладателем только гипертрихоза, родился маль­чик с признаками ихтиоза:

б) Определите вероятность проявления гипертрихоза у этого мальчика.

в) Определите вероятность рождения в этой семье детей без аномалий (обеих); какого они будут пола?

11. У человека отсутствие потовых желез проявляется как сцепленный с полом рецессивный признак. Альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. У одной супружеской пары, нормальной по этим двум признакам, родился мальчик с обеими аномалиями. Укажите генотип сына, вероятные генотипы родителей, а также вероятность рождения второго ребен­ка с теми же аномалиями.

12. Мужчина, страдающий дальтонизмом (цветовая слепота) и глухотой, женился на женщине, нормальной по зрению и хорошо слышащей. У них родились сын - глухой, дальтоник и дочь - дальтоник, но с хорошим слухом. Определите вероятность рождения в этой семье дочери с обеими аномалиями, если известно, что дальтонизм и глухота передаются как рецессивные признаки; дальтонизм сцеплен с Х-хромосомой, а глу­хота - аутосомный признак.

13. В семье, где жена имеет I группу крови, а муж - IV, ро­дился сын - дальтоник с III группой крови. Дальтонизм насле­дуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак. Оба родителя различают цвета нормально. Какова вероятность рождения сына с нормальным цветовым зрением; каковы его возможные группы крови?

14. У здоровых родителей родился сын с гемофилией и дальто­низмом. Известно, что отец жены был дальтоником. Определите вероятность рождения следующего ребенка с двумя аномалиями одновременно, учитывая, что гены гемофилии и дальтонизма располагаются на Х-хромосоме на расстоянии 9,8 морганиды.