Контрольная работа по "Генетики"

ПЛАН

 

Теоретические вопросы. 3

Задачи по молекулярной генетике. 15

Задачи по медицинской генетике. 16

Анамнез / родословные 17

 

 

 

Теоретические вопросы.

Особенности расщепления при анализирующем моно- и дигибридном скрещивании.

1. Наследственность - свойство организмов передавать особенности строения и жизнедеятельности от родителей потомству. Наследственность - основа сходства родителей и потомства, особей одного вида, сорта, породы.

2. Размножение организмов - основа передачи наследственной информации от родителей потомству. Роль половых клеток и оплодотворения в наследовании признаков.

3. Хромосомы и гены - материальные основы наследственности, хранения и передачи наследственной информации. Постоянство формы, размеров и числа хромосом, хромосомный набор - главный признак вида.

4. Диплоидный набор хромосом в соматических и гаплоидный в половых клетках. Митоз - деление клетки, обеспечивающее постоянство числа хромосом и диплоидный набор в клетках тела, передачу генов от материнской клетки к дочерним. Мейоз - процесс уменьшения вдвое числа хромосом в половых клетках; оплодотворение - основа восстановления диплоидного набора хромосом, передачи генов, наследственной информации от родителей потомству.

5. Строение хромосомы - комплекс молекулы ДНК с молекулами белка. Расположение хромосом в ядре, в интерфазе в виде тонких деспирализован-ных нитей, а в процессе митоза в виде компактных спирализованных телец. Активность хромосом в деспирализованном виде, образование в этот период хроматид на основе удвоения молекул ДНК, синтеза иРНК, белка. Спирализация хромосом - приспособленность к равномерному распределению их между дочерними клетками в процессе деления.

6. Ген - участок молекулы ДНК, содержащий информацию о первичной структуре одной молекулы белка. Линейное расположение сотен и тысяч генов в каждой молекуле ДНК.

7. Гибридологический метод изучения наследственности. Его сущность: скрещивание родительских форм, различающихся по определенным признакам, изучение наследования признаков в ряду поколений и их точный количественный учет.

8. Скрещивание родительских форм, наследственно различающихся по одной паре признаков, - моногибридное, по двум - дигибридное скрещивание. Открытие с помощью этих методов правила единообразия гибридов первого поколения, законов расщепления признаков во втором поколении, независимого и сцепленного наследования.

Особенности гибридологического метода, разработанного Г.Менделем,

заключаются в следующем:

 - для скрещивания используются исходные чистые линии (гомозиготные формы), различающиеся одной или несколькими парами альтернативных признаков;

 - анализируют потомство от каждого скрещивания в ряду поколений;

 - в каждом поколении ведут строгий количественный учет потомков по всем анализируемым признакам, причем отдельно по каждому признаку, независимо от других.

Чтобы убедиться в константности признака, Мендель в течение двух лет проверял различные формы гороха. Он отобрал семь признаков, каждый из которых имел по два контрастных проявления: окраска семядолей желтая или зеленая, поверхность семян гладкая или морщинистая, стебель длинный или короткий и т.д. В отличии от своих предшественников, пытавшихся изучать закономерности наследования сразу множества признаков, Г.Мендель исследовал последовательно проявление каждой пары в отдельности.

Организмы, полученные от скрещивания особей с различными признаками, называются гибридами, а совокупность таких гибридов - гибридным поколением.

Его принято обозначать F1 (от лат. Filii - дети). Цифровой индекс соответствует порядковому номеру гибридного поколения. Родительские организмы обозначаются P (от лат.parents - родители). Скрещивание показывают знаком умножения Ч. При написании схемы скрещивания на первое место обычно ставят генотип женского пола. Пол принято обозначать символами: женский - ♀ (зеркало Венеры), мужской - ♂ (щит и копье Марса). Для записи половых клеток, гамет, применяется символ G (от лат. Gametos - гаметы).

Анализ закономерностей наследования Мендель начал с простейшего случая. Он проводил моногибридное скрещивание, при котором родительские формы отличаются друг от друга одной парой альтернативных признаков. Мендель использовал сорта гороха с желтыми и зелеными семенами. Все гибридные семена оказались желтыми.

Признак, внешне проявляющийся у гибридов особи, называется доминантным, а признак, подавляемый, не проявляющийся - рецессивным. Парные гены, определяющие развитие альтернативных признаков, называются аллельными (ген гладкой поверхности семян и ген морщинистой). Используемые Менделем растения были чистыми линиями (гомозиготами). Гомозигота - это зигота имеющая одинаковые аллели данного гена (АА, аа). Гетерозигота - зигота, имеющая два разных аллеля данного типа (Аа).

Фенотип - это совокупность признаков и свойств организмов, проявляющихся при их взаимодействии со средой обитания.

Генотип - это совокупность всех локализованных в хромосомах генов организма.

Первый закон Г.Менделя: при скрещивании гомозиготных особей, отличающихся по одной паре альтернативных признаков, наблюдается единообразие гибридов первого поколения (закон единообразия гибридов первого поколения или закон доминирования). При изучении гибридов второго поколения Мендель заметил, что среди гибридов, полученных от самоопыления растений, выросших из желтых горошин F1, получилось 6022 желтых и 2001 зеленых семян, что соответствовало отношению 3:1.

Второй закон Г.Менделя: при самоопылении гибридов первого поколения в потомстве наблюдается расщепление, при котором соотношение между числом особей с доминантным и рецессивным признаками составляет 3:1 (закон расщепления). Данные этого опыта показывают, что рецессивный признак не теряется и в последующих поколениях он снова проявляется в чистом виде. Чтобы проверить, является данный организм гомо- или гетерозиготным - необходимо скрестить его с исходной гомозиготой по рецессивным аллелям. Такое скрещивание называется анализирующим.

Если исследуемая особь была гомозиготной по доминантному аллелю (АА), то все потомки будут единообразны и по фенотипу и по генотипу (Аа). Если же в результате анализирующего скрещивания наблюдается расщепление по фенотипу и генотипу 1:1 (Аа : аа), значит исследуемая особь была гетерозиготна (Аа). Кроме полного доминирования, обнаруженного Менделем, есть еще и неполное доминирование, и в этом случае говорят о промежуточном наследовании, когда гетерозигота имеет промежуточный фенотип между фенотипами исходных разных гомозигот (АА и аа).

Пример: при скрещивании ночной красавицы с красной окраской цветков с ночной красавицей имеющей белые цветки - все гибриды первого поколения имеют промежуточную розовую окраску цветков. При этом закон единообразия гибридов первого поколения соблюдается. Во втором поколении наблюдается одинаковое расщепление по фенотипу и генотипу и выражается соотношением 1:2:1 (1часть гибридов с красными цветками - АА, 2 части гибридов с розовыми цветками - Аа и 1 часть гибридов с белыми цветками - аа).

Неполное доминирование - явление широко распространенное в природе: оно наблюдается при изучении наследования курчавости волос у человека, окраски оперения у кур, шерсти у крупного рогатого скота, окраски цветков у растений и т.д.

Для осуществления стандартного расщепления при моногибридном скрещивании необходимо, чтобы все зиготы, независимо от генотипа, имели равную жизнеспособность. Случаи отклонений от ожидаемого расщепления 3:1 довольно многочисленны: наследование окраски у желтых и черных мышей, платиновой и серебристо-черной окраски у черно-бурых лисиц, линейного расположения чешуи у карпа и многое другое.

Дигибридное скрещивание. Установив принципы наследования в моногибридных скрещиваниях, Г. Мендель провел скрещивание гомозиготных растений гороха, различающихся одновременно по двум парам признаков. Он использовал растения с желтыми гладкими семенами и растения с зелеными морщинистыми семенами. Дигибридное скрещивание - скрещивание, при котором родительские формы отличаются друг от друга двумя парами альтернативных признаков. Скрещивание по нескольким парам альтернативных признаков называется полигибридным.

Гибридные семена F1 все были желтые и гладкие, как и должно быть при полном доминировании. При последующем скрещивании гибридов первого поколения между собой Мендель получил 315 семян желтых гладких, 101 желтое морщинистое, 108 зеленых гладких, 34 зеленых морщинистых. Полученное расщепление по фенотипу составляло 9:3:3:1.

Если подсчитать число семян по каждой паре признаков отдельно, то окажется, что отношение числа желтых семян к числу зеленых было - 416:140, а гладких и морщинистых 423:133, то есть для каждой пары признаков отношение составило 3:1, значит, наследование пар этих признаков происходило независимо друг от друга.

Третий закон Менделя: при дигибридном скрещивании у гибридов каждая пара признаков наследуется независимо друг от друга, и во втором поколении наблюдается расщепление по фенотипу 9:3:3:1 (закон независимого наследования признаков). Для того, чтобы в полигибридном скрещивании было получено ожидаемое расщепление, необходимо выполнить ряд условий:

 - гены исследуемых признаков должны находиться в негомологичных хромосомах, их число при этом не может превышать гаплоидное число хромосом данного вида;

 - равная вероятность образования гамет всех возможных сортов в мейозе;

 - равная вероятность встреч гамет при оплодотворении;

 - равная жизнеспособность зигот и взрослых организмов всех генотипов.

Генеалогический метод и его использование в медицинской генетике.

Клинико-генеалогический метод включает клиническое обследование членов семьи пациента, обратившегося за консультацией, составление ее родословной и проведение генеалогического анализа.

Генеалогия - это учение о родословных. Суть генеалогического метода сводится к выявлению родословных связей и прослеживанию признака или болезни среди близких и дальних прямых и непрямых родственников. Технически он складывается из двух этапов:

1) составление родословной схемы;

2) собственно генеалогический анализ.

Пробанд - лицо, с которого начинают составление родословной.

Обычно родословная составляется по одному или нескольким признакам заболевания. Может быть полной или ограниченной. Фигуры в родословной располагаются по поколениям. Каждое поколение занимает отдельную строку, обозначается слева римской цифрой. Арабскими цифрами нумеруются члены одного поколения (весь ряд) слева направо в порядке рождения. Все индивидуумы должны располагаться строго по поколениям в один ряд.

Поскольку большинство наследственных заболеваний проявляется в детском возрасте в основном производится расспрос родителей пробанда (чаще всего мать или других лиц, окружающих ребенка). Детально собранный анамнез часто содержит опорные пункты для диагноза, который можно предположить сбора анамнеза. Он проводится по определенной схеме. После получения паспортных данных врач должен выяснить:

1) анамнез настоящего заболевания, его начало, течение, характер жалоб;

2) тщательный анамнез жизни ребенка, включая здоровье и возраст родителей, течение беременности и акушерский анамнез матери:

- случаи абортов, мертворождений, ранней детской смерти,

- точные сведения о кровном родстве супругов,

- возможность внебрачного зачатия.

Большую роль играет вскармливание на первом году жизни, темпы физического и психо-моторного развития ребенка.

3) сведения о сибсах пробанда (порядковый номер рождения, возраст, состояние здоровья);

4) данные о родственниках пробанда I и II степеней родства.

После составления родословной (обычно достаточно трех-пяти поколений) переходят к генеалогическому анализу.

Генеалогический метод относится к наиболее универсальным методам медицинской генетики. Он широко применяется при решении теоретических и прикладных проблем:

1) для установления наследственного характера признака; 2) при определении типа наследования и пенетрантности гена; 3) при анализе сцепления генов и картировании хромосом; 4) при изучении интенсивности мутационного процесса; 5) при расшифровке механизмов взаимодействия генов; 6) при медико-генетическом консультировании.

Типы моногенного наследования, выявляемые с помощью генеалогического метода:

1. Аутосомное наследование: ген, отвечающий за исследуемый признак локализуется на аутосоме:

а) аутосомно-доминантный тип наследования:

- заболевание наблюдается в каждом поколении, т.е. прослеживается в родословной по вертикали (кроме случаев новой мутации). Мутантный ген, связанный с аутосомой, проявляет свое действие как в гомозиготном, так и гетерозиготном состоянии.

- риск рождения больного ребенка, если болен один из родителей, составляет 50%.

- здоровые индивиды имеют здоровых потомков.

- у больного индивида болен один из родителей, кроме случаев новой мутации.

- оба пола поражаются с одинаковой частотой

Заболевания: синдром Марфана, синдром Реклингхаузена, ахондроплазия и др.

б) аутосомно-рецессивный тип наследования:

- при браке двух гетерозиготных носителей одного и того же мутантного рецессивного гена в среднем 50% детей фенотипически могут быть здоровы, но являются носителями мутантного рецессивного гена;

- 25% детей получат мутантный рецессивный ген от обоих родителей и будут поражены наследственным рецессивным заболеванием (гомозиготы);

- 25% будут здоровы фенотипически и генотипически;

- оба пола поражаются одинаково;

- в родословной при таком наследовании заболевание может прослеживаться по горизонтали, повторяться через одно или несколько поколений;

- у больного родителя рождаются здоровые дети;

- в случае кровно-родственных браков между родителями пробанда наблюдается увеличения числа больных в родословной.