- •Організмовий рівень організації життя основи генетики людини (модуль 2)
- •III – IV рівнів акредитації
- •Заняття №22 Контроль засвоєння змістового модуля 2 „Організмовий рівень організації життя. Основи генетики людини (модуль 2)”.............. 183 передмова
- •Структура залікового кредиту – модуля 2: «Організмовий рівень організації життя. Основи генетики людини»
- •Тематичний план лекцій
- •Тематичний план практичних занять
- •Тематичний план самостійної (індивідуальної) роботи студентів
- •Заняття № 10. Тема: Організмовий рівень реалізації генетичної інформації. Прояви основних закономірностей успадкування на прикладі менделюючих ознак людини (моно-, ди- та полігібридне схрещування)
- •II. Цілі навчання
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь:
- •IV. Зміст навчання
- •Граф логічної структури змісту
- •Граф логічної структури змісту (продовження)
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття №11. Тема: Множинний алелізм. Генетика груп крові. Плейотропія. Взаємодія алельних і неалельних генів
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань – умінь
- •IV. Зміст навчання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття 12. Тема: Зчеплене успадкування. Генетика статі
- •II. Цілі навчання
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань – умінь:
- •IV. Зміст навчання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття № 13. Тема: Мінливість у людини як властивість життя і генетичне явище: фенотипна та генотипна мінливість
- •II. Цілі навчання:
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань.
- •IV. Зміст навчання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття № 14. Тема: Основи медичної генетики. Методи вивчення спадковості людини
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь:
- •IV. Зміст навчання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття № 15. Тема: Хромосомні хвороби. Цитогенетичні методи їх діагностики
- •II. Цілі заняття:
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь:
- •IV. Зміст начання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття № 16. Тема: Молекулярні хвороби. Біохімічний метод і днк-діагностика
- •II. Цілі заняття
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь
- •IV. Зміст начання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття №17. Тема. Популяційно-статистичний метод. Медико-генетичне консультування
- •II. Цілі заняття:
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь:
- •IV. Зміст начання
- •Граф логічної структури змісту
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття № 18.
- •III. Орієнтовна основа дії:
- •Оцінки і бали, які виставляють студентам:
- •IV. Організаційна структура заняття
- •Заняття №19. Тема. Біологічні особливості репродукції людини. Гаметогенез. Запліднення. І. Актуальність теми: в основі розмноження людини лежать процеси утворення і злиття статевих клітин – гамет.
- •Іі. Цілі навчання
- •Ііі. Забезпечення вихідного рівня знань – умінь
- •Б. Зразки тестів для перевірки вихідного рівня знань
- •Граф логічної структури змісту
- •Граф логічної структури змісту (продовження)
- •V. Орієнтовна основа дій
- •VI. Система навчаючих завдань:
- •Vіі. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті
- •Заняття №20. Тема: Особливості пренатального періоду розвитку людини. Порушення онтогенезу та їх місце в патології людини
- •II. Цілі навчання
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь:
- •IV. Зміст начання
- •Граф логічної структури змісту
- •V. Орієнтовна основа дії
- •VI. Система навчаючих завдань
- •VII. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті.
- •Заняття № 21. Тема: Постнатальний період онтогенезу. Біологічні механізми підтримання гомеостазу людини
- •II. Цілі навчання
- •III. Забезпечення вихідного рівня знань - умінь:
- •IV. Зміст навчання
- •Граф логічної структури змісту 1
- •Граф логічної структури змісту 2
- •V. Орієнтовна основа дії
- •Ріст і розвиток дитини
- •VI. Система навчаючих завдань
- •Vіі. Короткі методичні вказівки до роботи студентів на практичному занятті
- •Заняття № 22
- •Змістовий модуль 4. Біологія індивідуального розвитку
- •2. Орієнтовний перелік практичних навичок і умінь до модуля 2
- •3. Оцінювання засвоєння модуля 2 Розподіл балів, які виставляються студентам при вивченні модуля 2
IV. Зміст начання
№ пп |
Інформаційні блоки |
Головні елементи блоків |
1. |
Молекулярні хвороби |
1)Сутність; 2)механізми виникнення; 3) чинники, що спричинюють виникнення; 4) закономірності успадкування; 5) генетична гетерогенність |
2. |
Класифікація молекулярних хвороб |
1)принципи класифікації; 2) хвороби вуглеводного обміну; 3) хвороби амінокислотного обміну; 4) хвороби білкового обміну; 5) хвороби ліпідного обміну; 6) хвороби мінерального обміну |
3. |
Фенотипний прояв |
1)плейотропія; 2)пенетрантність; 3)експресивність; 4) генокопії; 5)фенокопії |
4. |
Принципи молекулярної діагностики |
1)біохімічні методи; 2) молекулярно-генетичний; 3)секвенування; 4)пренатальна діагностика |
Граф логічної структури змісту
V. Орієнтовна основа дії
Для досягнення цілей заняття необхідно засвоїти теоретичний матеріал даної теми і виконати самостійну навчально-дослідницьку роботу.
а) Теоретичні питання для позааудиторного самостійного вивчення та обговорення на занятті:
1. Молекулярні хвороби:
а) сутність;
б) механізми виникнення і успадкування;
в) чинники, що спричиняють виникнення;
г) генетична гетерогенність, генокопії.
2. Класифікація молекулярних хвороб:
а) вуглеводного обміну;
б) амінокислотного обміну;
в) білкового обміну, гемоглобінопатії, гемофілії;
г) ліпідного обмінну;
д) мінерального обміну;
е) обміну жовчних кислот.
3. Принципи лабораторної діагностики молекулярних хвороб. Біохімічний метод, ДНК-діагностика, секвенування.
4. Генна інженерія. Біотехнології. Поняття про генну терапію.
б) Алгоритм самостійної навчально-дослідницької роботи:
1. Виконати індивідуальне програмоване завдання.
2. Оформити протокол.
в) Інструкції до виконання індивідуального програмованого завдання:
При виконанні індивідуального програмованого завдання виробити уміння:
визначати і класифікувати молекулярні хвороби;
інтерпретувати зміни структури гена, що спричинюють зміну амінокислотного складу поліпептиду і його функції;
визначати типи успадкування молекулярних хвороб і прогнозувати їх прояв у нащадків;
визначати антропогенетичні методи діагностики молекулярних хвороб.
VI. Система навчаючих завдань
Індивідуальні програмовані завдання для навчально-дослідницької роботи студентів
а) Зразок індивідуального програмованого завдання (алгоритм вироблення навичок та вмінь):
1. Відомо багато форм гемоглобіну, в молекулах якого відбулась заміна однієї з амінокислот в β-ланцюгу (Ефримсон В.П., 1968). В таблиці наведені деякі з цих заміщень:
Форма гемоглобіна |
Порядковий номер амінокислоти в ланцюгу |
Амінокислотні заміщення |
Токучі |
2 |
Гістидин—тирозин |
Кушатта |
22 |
Глутамін—аланін |
Айбадан |
46 |
Гліцин—глутамін |
Цюрих |
63 |
Гістидин—арганін |
Мілуокі |
67 |
Валін—глутамін |
Ібадан |
87 |
Треонін—лізин |
Балтімор |
95 |
Лізин—глутамін |
Кельн |
98 |
Валін—метіонин |
Кенвуд |
143 |
Гістидин—аспарагін |
Які зміни в триплетах ДНК призводять до заміни амінокислоти у кожному з названих варіантів?
2. Методом Фреда Сенгера отримали фрагменти ланцюгів ДНК з послідовно зміненою на один нуклеотид довжиною. Фрагменти склали один на одного у вигляді східців. Оскільки кінці ланцюгів були помічені флюоресцентними мітками, виявилось, що сходинки представлені такими нуклеотидами:
1-а – А, 2-а – Т, 3-я – Г, 4-а – Ц, 5-а – Ц, 6-а – Т, 7-а – А, 8-а – А, 9-а – Г, 10-а – Г, 11-а – Т, 12-а – А.
а) Напишіть послідовність нуклеотидів секвенованого ланцюга ДНК.
б) Яку послідовність амінокислот може кодувати така послідовність нуклеотидів за умови, що фрагмент кодогенний і не містить інтронів?
3. У людини групову належність крові за системою АВО визначають три алеля гена І— ІА, ІВ, ІО. Генотип кожної людини визначається комбінацією двох із трьох алелей. Система АВО має чотири фенотипи: група І (О), група ІІ (А), група ІІІ (В), група ІV (АВ). Кожен із цих фенотипів відрізняється специфічними білками-антигенами, які містяться в еритроцитах, і антитілами— зосередженими в сироватці крові. Люди з фенотипом І (О) не мають антигенів А і В і мають антитіла α і β, з фенотипом ІІ (А) мають антигени А і антитіла β, з фенотипом ІІІ (В) мають антигени В і антитіла α, з фенотипом ІV (АВ) мають антигени А і В і не мають антитіл α і β.
а) За допомогою якого методу можна встановити нуклеотидні послідовності і відмінності генів ІА, ІВ, ІО ?
б) Чи у всіх носіїв гена ІА нуклеотидні послідовності цього гена ідентичні? Відповідь обгрунтуйте.
в) За допомогою якого методу можна визначити послідовність амінокислот в антитілах α і β?
г) Чи можна на основі знання амінокислотних послідовностей антигенів секвенувати ген? Відповідь обгрунтуйте.
4. Синдром Менкеса успадковується за Х-зчепленим рецесивним типом. В основі захворювання лежить дефект всмоктування і транспорту міді з кишок, що залежить від мідьвмісного ферменту цитохромоксидази.
а) Чому синдром Менкеса називають молекулярною хворобою?
б) До якого класу молекулярних хвороб відносять синдром Менкеса?
в) Який тип мутацій спричинює синдром Менкеса?
г) Яка стать може бути гемізиготною за геном синдрому Менкеса?
д) Кому – синові чи доньці – гемізигота передає ген синдрому Менкеса?
5. Ретинобластома (пухлина ока) – аутосомно-домінантне захворювання з пенетрантністю 90%. У здорових батьків народилась дитина з ретинобластомою. Яка ймовірність народження другої дитини також з пухлиною ока, якщо припустити, що один із батьків гетерозиготний носій патологічного гена?
б) Зразок виконання індивідуального завдання і оформлення протоколу:
1.
Форма гемоглобіна |
Порядковий номер амінокислоти в ланцюгу |
Приклади змін у відповідних кодонах ДНК |
Токучі |
2 |
ЦАУ—УАУ |
Кушатта |
22 |
ГАА—ГЦУ |
Айбадан |
46 |
ЦАА—ГАА |
Цюрих |
63 |
ЦАЦ—АГА |
Мілуокі |
67 |
ГУУ—ГАГ |
Ібадан |
87 |
УГГ—ААА |
Балтімор |
95 |
АГГ—ГАГ |
Кельн |
98 |
ГУЦ—АУГ |
Кенвуд |
143 |
ЦАЦ—ААЦ |
2. а) Секвенований ланцюг ДНК має таку послідовність нуклеотидів:
А-Т-Г-Ц-Ц-Т-А-А-Г-Г-Т-А.
б) Транскрибована за принципом комплементарності на секвенованому ланцюгу ДНК і-РНК має таку послідовність нуклеотидів:
У-А-Ц-Г-Г-А-У-У-Ц-Ц-А-У. Згідно з генетичним кодом послідовність кодонів цієї і-РНК колініарна такій послідовності амінокислот – тир- глі- фен- гіс.
3. а) Послідовності нуклеотидів алелей ІА , ІВ , І0 , а відтак і відмінності між ними, можна встановити з допомогою методу секвенування.
б) Не у всіх, оскільки генетичний код вироджений і у різних людей можуть мати місце кодони-синоніми.
в) Відмінності поліпептидів антитіл a і ß у різних людей можна визначати за допомогою біохімічних методів (методами хроматографії).
4. а) Синдром Менкеса спричинений зміною гена, що відповідає за синтез ферменту. Хвороби, спричинені зміною структури одного гена, називаються моногенними молекулярними хворобами.
б) Синдром Менкеса належить до хвороб обміну мінеральних речовин.
в) Даний тип мутацій належить до генних мутацій.
г) Оскільки ген хвороби Менкеса локалізований в Х-хромосомі, а чоловіки мають одну Х-хромосому, то гемізиготною може бути чоловіча стать.
д) Батько передає ген синдрому Менкеса з Х-хромосомою лише дочці.
5. Якщо позначити ген ретинобластоми А, а норми – а, то генотип одного з батьків аа, а іншого – Аа. Оскільки хвороба успадковується за аутосомним типом, то немає значення хто з батьків носій гена хвороби. Тому, формулу шлюбу записуємо без позначень статі.
Р аа × Аа
Гамети а А, а
F1 Аа і аа з рівною вірогідністю – 50%
Отже, ймовірність народження дитини з геном ретинобластоми становить 50% або ½ . Ген проявляється у 9-ти з 10-ти носіїв гена (9/10). Тому ймовірність хвороби у дитини дорівнює добутку двох ймовірностей
½ × 9/10 = 9/20 або 45%.