Наследственность, закономерности моно-

И полигенного наследования

Мотивационная характеристика темы

Наследование — это механизм передачи наследственных признаков в ряду поколений. Оно обуславливает закономерности наследования. Выделяют два типа наследования признаков: моногенное и полигенное. В процессе индивидуального развития организма складывается его фенотип.

На формирование фенотипа оказывают влияние генетические и средовые факторы. Из этого слагается мультифакториальный принцип формирования фенотипа.

К генетическим факторам, влияющим на формирование фенотипа, относят аллельное взаимодействие генов (доминирование, рецессивность, неполное доминирование, сверхдоминирование, кодоминирование, множественный аллелизм), а также неаллельное взаимодействие (доминантный и рецессивный эпистаз, гипостаз, комплементарность, полимерия), плейотропное действие, доза гена, поле действия, пенетрантность и экспрессивность.

Наличие фено- и генокопий вызывает определенные трудности в постановке диагноза наследственных заболеваний.

Полученные знания и умения необходимы студентам при изучении патологической физиологии, психиатрии, нервных, детских и внутренних болезней, при работе врачом общего профиля и медико-генетического консультирования.

Цель: усвоение и закрепление знаний о типах и видах наследования; сущности законов Менделя при моно- и полигибридном скрещивании; взаимодействии генов из одной и разных аллелей; особенности количественной и качественной специфики проявления генов в признаках. Раскрытие сущности мультифакториального принципа формирования фенотипа.

Задачи: рассмотреть типы и виды наследования, сущность законов Менделя при моно- и полигибридном скрещивании. Разобрать виды взаимодействия генов из одной аллели, механизм возникновения множественных аллелей. Разобрать статистический характер закономерностей наследования.

Контрольные вопросы по теме занятия

1. Предмет, задачи и методы генетики.

2. Основные понятия генетики (наследственность, наследование, изменчивость, аллельные гены, гомозигота, гемизигота, гетерозигота, доминантные и рецессивные гены, генотип, фенотип, генофонд).

3. Закономерности моно- и полигенного наследования менделирующих признаков. Закон единообразия, закон расщепления признаков, закон «чистоты гамет». Дигибридное и полигибридное скрещивание.

4. Анализирующее, реципрокное, возвратное скрещивание.

5. Значение генетических факторов в формировании фенотипа. Взаимодействие аллельных генов (доминирование, рецессивность, неполное доминирование, сверхдоминирование, кодоминирование, аллельное исключение).

6. Множественные аллели. Наследование групп крови человека по системе АВО- и MN-системам. Резус фактор.

Лабораторная работа

I. Решить задачи на моногибридное и дигибридное скрещивание, неполное доминирование, на множественные аллели. Обратить внимание на особенности наследования признаков у человека.

1. «Куриная» слепота в ряде случаев наследственно обусловлена и определяется доминантным геном N. Женщина, страдающая «куриной» слепотой, вышла замуж за здорового мужчину. Все дети (6) унаследовали заболевание. Родная сестра женщины, также страдающая «куриной» слепотой, вышла замуж за здорового мужчину. От этого брака родилось трое здоровых детей и 1 с «куриной» слепотой.

Определить, каковы генотипы сестер и их родителей, если известно, что оба они страдали «куриной» слепотой?

2. В браке между здоровыми двоюродными братом и сестрой родилось 5 детей. Трое из них страдали несахарным мочеизнурением и погибли в возрасте до 14 лет.

Определить, каким геном (доминантным или рецессивным) определяется это заболевание.

Имеется ли опасность передачи его дальнейшему поколению от брака оставшихся в живых здоровых детей со здоровыми лицами, не состоящими в родстве; состоящими в родстве?

3. В семье родилось двое бесчерепных детей, которые умерли сразу же после рождения, и 1 нормальный. В дальнейшем у него родился бесчерепной ребенок.

Дать генетическое объяснение этому явлению.

4. Фенилкетонурия наследуется как рецессивный признак.

Определить, какими могут быть дети в семье, где родители гетерозиготны по этому признаку.

5. У человека ген полидактилии доминирует над нормальным строением кисти.

а) Определить вероятность рождения шестипалых детей в семье, где оба родителя гетерозиготны.

б) В семье, где один из родителей имеет нормальное строение кисти, а второй шестипалый, родился ребенок с нормальным строением кисти. Определить, какова вероятность рождения следующего ребенка тоже без аномалий.

6. У человека ген, вызывающий одну из форм наследственной глухонемоты, рецессивен по отношению к гену нормального слуха.

а) Определить, какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготных родителей.

б) От брака глухонемой женщины с нормальным мужчиной родился глухонемой ребенок. Определить генотипы родителей.

7. Детская форма амавротической семейной идиотии (Тэя-Сакса) наследуется как аутосомный рецессивный признак и заканчивается обычно смертельным исходом к 4–5 годам. Первый ребенок в семье умер от анализируемой болезни в то время, когда должен родится второй. Определить, какова вероятность того, что второй ребенок будет страдать той же болезнью.

8. Рыжеволосый (доминантный признак) и без веснушек мужчина и русоволосая женщина с веснушками (доминантный признак) имеют 5 детей.

Определить вероятность рождения у таких родителей детей с рыжими волосами и с веснушками и не рыжих без веснушек.

9. У человека синдактилия (сращение пальцев) и глаукома (нарушение оттока внутриглазной жидкости, приводящее в конечном итоге к потере зрения) определяются аутосомными доминантными генами, локализованными в разных парах хромосом. Женщина, страдающая глаукомой, вышла замуж за мужчину с синдактилией. Мать женщины, также как и многие ее родственники, страдала глаукомой, а отец был свободен от этого заболевания. У матери мужчины была синдактилия, а все родственники по линии отца не имели этой аномалии.

Определить вероятность рождения ребенка с двумя заболеваниями сразу и ребенка с одним из этих наследственных нарушений.

10. У человека глухонемота наследуется как аутосомный рецессивный признак, а подагра — как доминантный признак. Оба гена лежат в разных парах хромосом.

Определить вероятность рождения глухонемого ребенка с предрасположенностью к подагре у глухонемой матери, но не страдающей подагрой, и мужчины с нормальным слухом и речью, болеющего подагрой.

11. У человека имеется две формы глухонемоты, которые определяются рецессивными аутосомными несцепленными генами.

а) Определить вероятность рождения детей глухонемыми в семье, где мать и отец страдают одной и той же формой глухонемоты.

б) Определить вероятность рождения детей глухонемыми в семье, где оба родителя страдают разными формами глухонемоты, а по второй паре генов глухонемоты каждый из них гетерозиготен.

12. Катаракта имеет несколько разных наследственных форм. Большинство из них наследуются как доминантные аутосомные признаки, некоторые — как рецессивные аутосомные не сцепленные признаки.

Указать вероятность рождения детей с аномалией, если оба родителя страдают ее доминантно наследующейся формой, но гетерозиготны по ней и еще гетерозиготны по двум рецессивным формам катаракты.

13. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым, а способность лучше владеть правой рукой доминирует над леворукостью, причем гены обоих признаков находятся в разных парах хромосом.

а) Кареглазый правша женился на голубоглазой левше. Указать, какие признаки можно ожидать у детей в случае, если мужчина гомозиготен по обоим признакам и в случае, если он гетерозиготен.

б) Голубоглазый правша женился на кареглазой левше. У них родилось двое детей — кареглазый левша и голубоглазый правша. От второго брака у этого же мужчины с другой кареглазой правшой родилось 9 кареглазых детей. Все они были правши. Определить, каковы генотипы каждого из трех родителей.

в) Голубоглазый правша (отец его был левшой) женился на кареглазой левше из семейства, все члены которого в течение нескольких поколений имели карие глаза. Определить, какое потомство в отношении этих двух признаков можно ожидать от такого брака.

г) Кареглазый правша женился на голубоглазой правше. Их первый ребенок левша и имеет голубые глаза. Определить, какие признаки будут у дальнейших потомков этой пары.

14. У человека имеется два вида слепоты и каждая определяется своим рецессивным аутосомным геном. Гены обоих признаков находятся в разных парах хромосом.

а) Определить, какова вероятность того, что ребенок родится слепым, если отец и мать его страдают одним и тем же видом наследственной слепоты, а по другой паре генов слепоты нормальны.

б) Определить, какова вероятность рождения ребенка слепым в семье в том случае, если отец и мать страдают разными видами наследственной слепоты, имея в виду, что по обеим парам генов они гомозиготны.

в) Определить вероятность рождения ребенка слепым, если известно следующее:

— родители его зрячие;

— обе бабушки страдают одинаковым видом наследственной слепоты, а по другой паре анализируемых генов они нормальны и гомозиготны;

— в родословной со стороны дедушек наследственной слепоты не отмечено.

г) Определить вероятность рождения детей слепыми в семье, о которой известно следующее:

— родители зрячие;

— бабушки страдают разными видами наследственной слепоты, а по другой паре анализируемых генов они нормальны и гомозиготны;

— в родословной дедушек наследственной слепоты не было.

15. Глаукома взрослых наследуется несколькими путями. Одна из форм определяется доминантным аутосомным геном, другая — рецессивным, тоже аутосомным, не сцепленным с предыдущим геном.

а) Определить вероятность рождения ребенка с аномалией в случае, если оба родителя гетерозиготны по обеим парам патологических генов.

б) Определить вероятность рождения детей с аномалией в семье, где один из родителей гетерозиготен по обеим парам патологических генов, а другой нормален в отношении зрения и гомозиготен по обеим парам генов.

16. В семье, где родители хорошо слышали и имели один гладкие волосы, а другой вьющиеся, родился глухой ребенок с гладкими волосами. Их второй ребенок хорошо слышал и имел вьющиеся волосы.

Определить вероятность дальнейшего появления глухих детей с вьющимися волосами в семье, если известно, что ген вьющихся волос доминирует над гладкими, глухота — признак рецессивный, и обе пары генов находятся в разных хромосомах.

17. Катаракта имеет несколько разных наследственных форм. Большинство из них наследуются как доминантные аутосомные признаки, некоторые — как рецессивные аутосомные не сцепленные признаки.

Указать вероятность рождения детей с аномалией, если оба родителя страдают ее доминантно наследующейся формой, но гетерозиготны по ней и еще гетерозиготны по двум рецессивным формам катаракты.

18. Редкий в популяции ген а вызывает у человека наследственную анофтальмию (безглазие), аллельный ген А обусловливает нормальное развитие глаз, у гетерозигот глазные яблоки уменьшены. Супруги гетерозиготны по гену А. Определить расщепление по фенотипу и генотипу в потомстве. Мужчина, гетерозиготный по гену А, женился на женщине с нормальными глазами. Определить, какое расщепление по фенотипу ожидается в потомстве.

19. Доминантный ген D определяет развитие у человека окостеневшего и согнутого мизинца на руке, что определяет известные неудобства для него. Ген в гетерозиготном состоянии вызывает развитие такого мизинца только на одной руке. Определить, может ли родиться ребенок с нормальными или двумя ненормальными руками у супругов, имеющих дефект мизинца только на одной руке.

20. Серповидноклеточная анемия у аборигенов Африки обусловлена доминантным геном S, который в гомозиготном состоянии вызывает гибель особей от анемии. Люди с генотипом ssв местных условиях гибнут от малярии, но не страдают малокровием. Гетерозиготны Ss выживают, так как не страдают малокровием и не болеют малярией.

Указать, какова доля жизнеспособного потомства у гетерозиготных родителей; у гетерозиготной матери и здорового отца.

21. Одна из форм цистинурии наследуется как аутосомный рецессивный признак. Но у гетерозигот наблюдается лишь повышенное содержание цистина в моче, у гомозигот – образование цистиновых камней в почках.

а) Определить возможные формы появления цистинурии у детей в семье где один из супругов страдал этим заболеванием, а другой имел лишь повышенное содержание цистина в моче.

б) Определить возможные формы проявления цистинурии у детей в семье, где один из супругов страдал почечно-каменной болезнью, а другой был нормален в отношении анализируемого признака.

22. У человека система АВО групп крови обусловлена аллелями гена I. Рецессивный аллель I^О детерминирует I группу крови. Аллели I^А I^В, обусловливающие II и III группы крови, доминируют над аллелем I^О, а по отношению друг к другу кодоминантны, генотип I^А I^В обусловливает IV группу крови.

а) Женщина, имеющая I группу крови, вышла замуж за гетерозиготного мужчину со II группой крови. У них родился один ребенок. Определить, какую группу крови, и какой генотип он имеет.

б) Женщина с I группой крови вышла замуж за гетерозиготного мужчину с III группы крови. Определить, какие группы крови могут иметь их дети.

в) Мать гетерозиготна по гену I^А, а отец по гену I^В. Определить, какую группу крови и генотип имеет их ребенок.

г) Женщина с I группой крови вышла замуж за мужчину с IV группы крови. Установить, унаследуют ли дети группы крови матери или отца.

д) Гетерозиготная женщина со II группой крови вышла замуж за мужчину с I группой крови. Установить, какие группы крови у их детей возможны, и какие исключаются.

е) Гетерозиготная женщина со II группой крови вышла замуж за гетерозиготного мужчину с III группой крови. Установить, какую группу крови и генотип могут иметь их дети.

23. У человека I группа крови обусловлена рецессивным геном I^О, II группа геном I^А, III группа геном I^В. Генотип I^АI^Вобусловливает IV группу крови.

а) При определении групп крови у ребенка и его родителей установлено следующее: группа крови ребенка — I, матери — I, отца — II. Определить генотип отца ребенка.

б) Ребенок имеет I группу крови, а мать — II, отец — III группу. Определить генотипы родителей.

в) Группа крови у матери II, у отца — III. Определить, можно ли установить их генотип, если у их ребенка IV группа крови.

24. У человека система АВО групп крови обусловлена аллелями гена I. Рецессивный аллель I^О детерминирует I группу крови. Аллели I^А и I^В, обусловливающие II и III группы крови, доминируют над аллелем I^О, а по отношению друг к другу кодоминантны, генотип I^А I^В обусловливает IV группу крови.

а) Муж и жена гетерозиготны и имеют кровь II группы. Определить вероятность рождения ребенка с I, II, III и IV группами крови.

б) Муж имеет I группу крови, а жена IV группу крови. Определить вероятность рождения ребенка с I, II, III и IV группами крови.

в) Родители гетерозиготны по III группе крови. Определить вероятность рождения ребенка с III группой крови.

Литература

1. Лекции.

2. Бекиш, О.-Я. Л. Практикум по медицинской биологии и общей генетике / О.-Я. Л. Бекиш, Л. А. Храмцова. — Витебск, 1997. — С. 5–8.

3. Биология: в 2 т. /Под ред. В. Н. Ярыгина.— М., 2003. — С. 220–223.

4. Гаврилова, Л. П. Сборник задач по медицинской генетике: учеб. пособие / Л. П. Гаврилова, И. В. Фадеева. — Гомель: ГГМУ, 2006. — С. 7–15.

5. Генетика человека: в 3-х т. / Ф. Фогель [и др.]. — М., 1989.

6. Заяц, Р.Г. Основы общей и медицинской генетики / Р. Г. Заяц,И. В. Рачковская. — Минск : Выш. шк., 2003. — С. 84–86.

7. Каминская, Э. А. Общая генетика / Э. А. Каминская. — Минск: 1992.

8. Сборник задач по общей и медицинской генетике / В. Э. Бутвиловский [и др.]. — Минск: БГМУ, 2002.

Занятие 10

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: