Заняття № 11

Тема: Взаємодія алельних і неалельних генів. Явище плейотропії.

Вид заняття: практичне.

Актуальність теми: знання питань теми дозволяють майбутнім лікарям з’ясувати матеріальну основу взаємодії алельних генів, обгрунтувати імуногенетичну природу груп крові за системою АВО, інших систем; вміти використовувати одержані знання для вирішення практичних медичних задач; лікар повинен знати, що розвиток у людини морфологічних, фізіологічних, біохімічних, імунологічних, а також патологічних ознак, симптомів захворювань має генетичну основу і визначається взаємодією первинних і вторинних продуктів генів в певних умовах середовища.

Мета заняття: розглянути форми взаємодії алельних і неалельних генів, механізм явища множинного алелізму; вивчити успадкування груп крові за системою АВО, резус-факторної системи.

Зміст теми:

1. Форми взаємодії алельних генів.

2. Домінування, неповне домінування, наддомінування. Суть явищ, механізм дії генів.

3. Множинний алелізм: суть явища, причини виникнення.

4. Успадкування груп крові за системою АВО. Явище кодомінування.

5. Успадкування резус-факторної системи.

6. Летальні генотипи та їх вплив на характер розщеплення ознак.Форми взаємодії неалельних генів.

7. Комплементарна взаємодія неалельних генів. Генетична схема. Приклади.

8. Домінантний епістаз. Генетична схема. Успадкування ферментопатій у людини.

9. Рецесивний епістаз. Генетична схема. Бомбейський феномен.

10. Полімерна взаємодія генів. Генетична схема. Приклади.

11. Полімерні ознаки (захворювання) людини.

12. Плейотропія: первинна та вторинна. Механізм розвитку.

Обладнання для проведення заняття: навчальні таблиці, методичні матеріали, схеми успадкування груп крові.

Інтегративні зв’язки теми: знання питань теми будуть необхідні студентам при вивченні онтогенезу організмів, еволюційної теорії, в курсі анатомії, гістології, нормальної і патологічної фізіології, на всіх клінічних кафедрах.

Хід заняття:

1. Контроль вихідного рівня знань студентів з даної теми (на основі перелічених питань змісту теми).

2. Практична частина.

2.1 Характеристика етапів роботи

а) Неповне домінування. Летальні генотипи.

Розглянути і розв’язати наступні задачі

Задача 1.

Цистинурія успадковується як аутосомно-рецесивне захворювання. У гетерозигот спостерігається підвищений вміст цистину в сечі, у гомозигот – утворення цистинових камінців у нирках.

Визначте вірогідні форми прояву цистинурії у дітей в сім’ї, в якій мати здорова, а батько хворіє цистинурією.

Задача 2.

У людини рецесивний ген викликає анофтальмію. Його домінантний алель зумовлює нормальний розвиток очей. У гетерозигот очні яблука зменшені.

Яких нащадків за генотипом і фенотипом і в якому кількісному співвідношенні слід чекати від шлюбу:

1. Гетерозиготних батьків ?

2. Мати здорова, а батько гетерозиготний за геном анофтальмії ?

Задача 3.

У людини таласемія пов’язана з порушенням синтезу нормального гемоглобіну і успадковується як аутосомно-рецесивне захворювання. У гомозигот захворювання закінчується смертю в 90-95 % випадків, у гетерозигот протікає у легкій формі.

Яка вірогідність народження здорових дітей в сім’ї, в якій батьки страждають легкою формою таласемії ?

Задача 4.

У людини серпоподібноклітинна анемія успадковується як аутосомно-рецесивне захворювання. Гомозиготи за рецесивним геном вмирають у ранньому віці від гемолітичної анемії. У гетерозигот перебіг захворювання легкий. Батьки страждають легкою формою серпоподібноклітинної анемії.

Визначте вірогідність народження:

1. Здорових дітей

2. Дітей з легкою формою анемії.

Задача 5.

У людини є рецесивний ген, який у гомозиготному стані викликає аненцефалію або внутрішньоутробну загибель, а у гетерозиготному стані виявляється у вигляді spina bifida з різною тяжкістю перебігу захворювання від дуже легких до надто тяжких форм, які закінчуються смертю.

У медико-генетичну консультацію звернулось подружжя з питанням, чи можуть у них народитися здорові діти. В сім’ї було троє дітей: двоє дітей народились мертвими з аненцефалією, одна дитина з тяжкою клінічною картиною spina bifida.

Яка вірогідність народження здорової дитини ?

б) множинний алелізм, успадкування груп крові за системою АВО.

Розглянути і розв’язати наступні задачі

Задача 1.

При якому генотипі і фенотипі батьків діти не можуть успадкувати групу крові батька і матері?

Задача 2.

У матері II(А), а у дитини III(В) група крові.

Чи можна дитині перелити кров матері?

Задача 3.

У пологовому будинку переплутали двох хлопчиків. У першого хлопчика I(O) група крові, у другого – III(В). Батьки одного з хлопчиків мають I(О) і IV(АВ) групи крові; батьки другого – II(А) і III(В).

Визначте, хто чий син.

Задача 4.

Дівчинка з ластовинням (домінантна ознака) і III(В) групою крові одружилася з юнаком без ластовиння з I(О) групою крові. Від цього шлюбу народились донька і син без ластовиння, у дівчинки I(О) група крові.

Визначте генотипи батьків і дітей.

Задача 5.

У здорових батьків (у матері II(А) група крові, у батька III(В)) народився син з I(О) групою крові, хворий на фенілкетонурію.

1. Визначте генотипи батьків, сина.

2. Яка вірогідність народження наступного здорового сина?

в) успадкування резус-факторної системи.

Розглянути і розв’язати наступні задачі

Задача 1.

Резус-негативна дівчина з I(О) групою крові одружилась з резус-позитивним юнаком з IV(АВ) групою крові.

1. Яка вірогідність народження в цій сім’ї резус-негативної дитини з III(В) групою крові?

2. В якому випадку можливий розвиток у новонародженої дитини гемолітичної хвороби?

Задача 2.

У жінки з резус-негативною кров’ю III(В) групи народилась дитина з IY(АВ) групою крові і гемолітичною хворобою новонародженого внаслідок резус-конфлікту.

Які групи крові та резус-фактор можливі у батька?

Задача 3.

На дитину резус-негативну з IY(АВ) групою крові претендують дві батьківські пари:

а) мати: резус-негативна з II(А) групою крові; батько: резус-позитивний з II(А) групою крові;

б) мати: резус-позитивна з III(В) групою крові; батько резус-позитивний з II(А) групою крові.

Якій шлюбній парі належить дитина?

Задача 4.

Чоловік з резус-негативною кров’ю IY(AB) групи одружився з жінкою з резус-позитивною кров’ю III(B)групи. У батька жінки кров була резус-негативна I(O) групи. В сім’ї народилось двоє дітей: резус-негативна дівчинка з III(B) групою крові і резус-позитивний хлопчик з I(O) групою крові. Судово-медична експертиза встановила, що одна дитина позашлюбна.

За якою ознакою можна виключити батьківство ?

Задача 5.

Батьки кароокі, резус-позитивні з II(А) групою крові (тригетерозиготи).

Яка вірогідність народження в сім’ї блакитноокої резус-негативної дитини з I(О) групою крові?

Задача 6.

У короткозорої (домінантна ознака) резус-позитивної жінки з II(A)

групою крові народилася дитина з нормальним зором і резус-негативною кров’ю I(O) групи.

1. Запишіть генотипи матері і дитини.

2. Визначте генотип батька.

в) комплементарна взаємодія неалельних генів.

Розглянути і розв’язати наступні задачі

Задача 1.

Для нормального слуху необхідна наявність двох домінантних генів D і E: ген D - визначає розвиток завитки, ген E - слухового нерва.

1. Батьки глухі, а їх двоє дітей мають нормальний слух.

Визначте генотипи членів сім’ї. Як взаємодіють два домінантні неалельні гени?

2. Яка вірогідність народження дитини з нормальним слухом, якщо відомо, що один із батьків страждає спадковою глухотою, а другий має спадково нормальний слух?

3.У шлюбі здорових людей народилась глухоніма дитина.

Чому це відбулося? Запишіть генотипи батьків і дітей?

Задача 2.

Утворення в клітинах людини специфічного білка інтерферону пов’язане з комплементарною взаємодією двох домінантних генів (А і В), локалізованих у різних хромосомах (А – в другій, В – у п’ятій хромосомі).

1. В організмі матері пригнічена здатність до утворення інтерферону

внаслідок відсутності гена В, батько здоровий і всі його родичі здорові.

Яка вірогідність народження здорових нащадків?

2. Батьки здорові (дигетерозиготи за генами А і В).

Визначте вірогідність народження здорових і хворих дітей.

Задача 3.

Нормальне забарвлення шкіри у людини зумовлене двома домінантними генами А і В, які взаємодіють за типом комплементарності. Люди з генотипом ааВ-, А-вв або аавв – альбіноси.

1. Одружились два альбіноси, що не перебували у родинних відносинах. У них народилось 8 дітей: 4 альбіноси і 4 неальбіноси.

Визначте генотипи батьків.

2. Визначте вірогідність народження альбіносів у двох здорових дигетерозиготних за генами А і В батьків.

г) епістатична взаємодія неалельних генів.

Розглянути і вирішити наступні задачі

Задача 1.

”Бомбейський феномен” полягає в тому, що в сім’ї, в якій у матері була III(В) група крові, а у батька I(О), народилася дівчинка з I(О) групою крові. Дівчинка одружилася з юнаком із II(А) групою крові і в них народились дві доньки з I(О) і IY(АВ) групами крові. Поява в III поколінні дівчинки з IV(АВ) групою крові викликала сумнів. Макк’юсік (1967 р.) пояснив ”бомбейський феномен” дією рецесивного епістатичного гeна s, здатного пригнічувати гени II(А) i III(В) груп крові.

1. Встановіть вірогідні генотипи всіх трьох поколінь, описаних у ”бомбейському феномені”.

2. Визначте вірогідність народження дітей з I(О) групою крові в сім’ї другої доньки з третього покоління, якщо вона одружиться з таким самим за генотипом чоловіком.

3. Визначте вірогідні групи крові у дітей в сім’ї першої доньки з третього покоління, якщо вона одружиться із чоловіком з III(В) групою, дигетерозиготним за епістатичним геном і геном групи крові.

д) полімерна взаємодія неалельних генів.

Розглянути і вирішити наступні задачі

Задача 1.

Зріст людини контролюється кількома парами незчеплених генів, які взаємодіють за типом полімерії. Якщо умовно обмежитись лише 3 парами генів і знехтувати факторами середовища, то можна припустити, що в популяції низькорослі люди мають усі рецесивні гени і зріст 150 см, а високі – всі домінантні гени і зріст 180 см.

1. Визначте зріст людей, гетерозиготних за трьома парами генів зросту. Запишіть їх генотип.

2. Низькоросла жінка одружилася з чоловіком середнього зросту. У них народилось четверо дітей, зріст яких 150, 155, 160, 165 см.

Визначте генотипи батьків і їх зріст.

Задача 2.

Пігментацію шкіри у людини визначають п’ять полімерних генів. У корінних мешканців Африки (негроїдної раси) переважають домінантні гени, у представників європеоїдної раси – рецесивні. У мулатів проміжна пігментація.

1. Визначте можливу інтенсивність пігментації шкіри дітей від шлюбу представників негроїдної і європеодної рас (батьки пентагомозиготи).

2. Яка вірогідність народження дітей з світлою шкірою від шлюбу мулатів, один з яких дигетерозиготний, а другий – тригетерозиготний за генами пігментації шкіри?

Задача 3.

Гастрит у людини успадковується полігенно.

Яка вірогідність народження дитини із схильністю до гастриту в сім’ї дигетерозиготних батьків?

е) плейотропія: первинна та вторинна.

Розглянути і вирішити наступні задачі

Задача 1.

У людини синдром Марфана успадковується як аутосомно-домінантне захворювання, яке характеризується астенічною конституцією тіла, ураженням опорно-рухового апарату, аневризмою аорти, дефектом кришталика ока. Пенетрантність гена складає 30 %.

Від шлюбу батьків народилось 4 дітей: 1 дитина померла внаслідок аневризми аорти, у 2 дітей спостерігаються вроджені вади опорно-рухового апарату, 1 дитина здорова.

Визначте:

1. Генотипи батьків і дітей.

2. Вірогідність народження здорової дитини.

3. Поясніть одержані результати.

Задача 2.

Альбінізм успадковується як аутосомно-рецесивне захворювання. Ген альбінізму викликає світлофобію, дефект зору, солом’яний колір волосся, білі вії і брови, підвищену чутливість до ультрафіолетових променів, відсутність пігменту в райдужці ока.

Від шлюбу карооких батьків з нормальною пігментацією шкіри народилась блакитноока дитина з ознаками альбінізму.

Поясніть механізм плейотропної дії гена альбінізму і визначте вірогідність народження в цій сім’ї:

1. Карооких дітей з нормальною пігментацією шкіри;

2. Блакитнооких дітей з нормальною пігментацією шкіри.

Задача 3.

Жовта і сіра пігментація шерсті у мишей визначаються двома алельними аутосомними генами. При схрещуванні жовтих мишей між собою одержали потомство: 2386 жовтих і 1235 сірих. В майбутньому схрещували жовтих мишей з сірими.

1. Визначте співвідношення кольорових гам забарвлення мишей у нащадків від другого схрещування.

2. Дайте характеристику генам.

2.2 Оформлення результатів практичної роботи

Розв’язки генетичних задач студенти записують в альбом.

3. Вироблення практичних навиків

Вміти розв’язувати ситуаційні задачі, прогнозувати можливі групи крові і резус-фактор у дітей, використовувати одержані знання при діагностиці ряду спадкових захворювань.

4. Питання для контролю засвоєння теми

1. Форми взаємодії алельних генів.

2. Неповне домінування, наддомінування. Суть явищ, механізм дії генів.

3. Механізм виникнення явища множинного алелізму.

4. Обгрунтувати імуногенетичну природу груп крові за системою АВО.

5. Як успадковується резус-факторна система у людини?

6. Які гени прийнято називати неалельними? Види взаємодії неалельних генів.

7. Комплементарність. Наведіть приклади.

8. Епістаз і гіпостаз. Наведіть приклади.

9. Полімерна дія генів як механізм успадкування кількісних ознак організму.

10. Первинна та вторинна плейотропія, механізм розвитку.

11. Генотип як цілісна система.

5. Тестовий контроль до практичного заняття № 11

1. Які групи крові можуть спостерігатись у дітей при одруженні гомозиготної жінки з ІІ групою крові з чоловіком з І групою:

A.Iгрупа

B. ІІ група

C.IIIгрупа

D.IVгрупа

E.Всі групи крові

2. У жінки зIII(В,Rh-) групою крові народилась дитина зII (А) групою крові. У дитини діагностована гемолітична хвороба новонародженого внаслідок резус-конфлікту. Яка група крові та резус-фактор можливі у батька?

А. III (B, Rh+)

В. III (B, Rh-)

С. II (A, Rh+)

Д. II (A, Rh-)

Е. IY (AB, Rh-)

3. Які групи крові можуть спостерігатись у дітей при одруженні гомозиготної жінки з ІІІ групою крові з чоловіком з І групою:

A.Iгрупа

B. ІІ група

C.IIIгрупа

D.IVгрупа

E. всі групи крові

4. У людини ІІ група крові успадковується за типом:

А. Незалежного успадкування

В. Неповного домінування

С.Успадкування зчепленого із статтю

D.Повного домінування

Е. Наддомінування

5. У гетерозиготних батьків з А (ІІ) і В (ІІІ) групами крові за системою АВО народилась дитина. Яка вірогідність наявності у неї О (І) групи крові?

А. 0%

B. 75%

C. 25%

D. 100%

E. 50%

6. У людини IVгрупа крові успадковується за типом:

А.Кодомінування

В. Неповного домінування

С. Успадкування зчепленого із статтю

D. Повного домінування

Е. Наддомінування

7. У жінки ІІ (А) група крові, а у її чоловіка ІІІ (В) група крові, подружжя гетерозиготне. Які групи крові можуть бути у їхніх дітей ?

А. І

В. ІІ

С. ІІІ

D. ІУ

E. Всі групи крові

8. Внаслідок хірургічного втручання виникла термінова потреба в переливанні крові пацієнту, у якого III (B, Rh-). Кров якої групи слід використати для переливання?

A. I(O,Rh+)

B. II (A, Rh+)

C. III (B. Rh+)

D. I (O, Rh-)

E. IV (AB, Rh-)

9. У людини алельний ген а зумовлює відсутність очних яблук (анофтальмію), ген А – нормальний розвиток очей. У гетерозигот очні яблука зменшені. Визначіть тип успрадкування даної хвороби:

А.Комплементарна взаємодія генів

В. Повне домінування

С.Успадкування зчепленого із статтю

D.Неповне домінування

Е. Наддомінування

10. Скільки алельних генів кодують групи крові у статевій клітині людини за системою АВО:

А. 1

В. 2

С. 3

D. 4

Е. 5

11. Назвіть явище залежності кількох ознак від одного гена:

A. Полімерія

B. Плейотропія

C. Кодомінування

D. Епістаз

E. Множинний алелізм

12. Наведіть приклади плейотропної дії гена у людини:

A. Хвороба Марфана

B. Бомбейський феномен

C. Зріст

D. Артеріальний тиск

E. Синтез гемоглобіну

13. Який тип взаємодії неалельних генів спостерігається при бомбейському феномені:

A. Полімерія

B. Комплементарна дія

C. Кодомінування

D. Домінантний епістаз

E. Рецесивний епістаз

14. Для гібридів II покоління при полімерії типовим є розщеплення:

A. 15 : 1

B. 9 : 3 : 3 : 1

C. 12 : 3 : 1

D. 9 : 7

E. 12 : 3

15. При схрещуванні дигетерозиготних особин спостерігається розщеплення за фенотипом 9:7.

Який тип взаємодії генів спостерігають в даному випадку:

А. Епістаз

В.Комплементарність

С. Кодомінування

D. Плейотропія

Е. Полімерія

16. При полімерній взаємодії генів забарвлення шкіри людини залежить від:

А.кількості домінантних неалельних генів та дії факторів середовища

В. кількості домінантних алельних генів

С. кількості рецесивних неалельних генів

D. кількості домінантних неалельних генів

Е. кількості рецесивних неалельних генів та дії факторів середовища

17. Вкажіть, яка із ознак людини успадковується за типом домінантного епістазу:

A. Дальтонізм

B. Фенілкетонурія

C. Колір шкіри

D. Гастрит

E. Маса тіла

18. У людини успадкування груп крові при явищі „Бомбейського феномену” проявляється за принципом рецесивного епістазу. Який генотип має людина з І групою крові:

А. І^АІ^АSS

B.I^AI^Bss

C. I^AI^OSs

D. І^ВІ^ОSs

E. I^BI^BSS

19. У новонародженої дитини вивих кришталика, довгі й тонкі кінцівки з дуже довгими і тонкими пальцями, аневризма аорти, виділення із сечею окремих амінокислот. Для якого захворювання характерні дані ознаки?

А. Синдрому Марфана

B. Галактоземії

C. Фенілкетонурії

D. Гіпофосфатемії

E. Фруктозурії

20. Як успадковуються кількісні ознаки організму людини:

А. За типом повного домінування

В. За аутосомно-рецесивним типом

С. За типом полімерного успадкування

D. За типом неповного домінування

E. Зчеплено із статтю

Графи логічної структури до заняття № 11

Взаємодія алельних генів

Тип взаємодії	Домінування	Неповне домінування		Кодомінування	Наддомінування
Суть взаємодії	однаковий фенотип у гомозигот і гетерозигот на рівні організму	проміжний прояв ознак у гетерозигот на рівні організму		прояв на біохімічному рівні у гетерозигот продуктів двох алелей	більш сильний прояв домінантного гена у гетерозигот, ніж у гомозигот
Механізм взаємодії	пряма взаємодія, ”ефект положення гена”
Приклади	кароокість, близорукість, полідактилія, брахідактилія, ретинобластома	серпоподібно-клітинна анемія, таласемія, атаксія Фрідрейха, цистинурія	успадкування IV групи крові за системою АВО

Множинний алелізм. Успадкування груп крові за системою АВО

Група крові	I(0)	II(А)	III(В)	IV(АВ)
Аглютиногени еритроцитів	---	А	В	А, В
Аглютиніни сироватки	α, β	β	Α	---
Вірогідні генотипи	i^0i^0	I^AI^A , I^Ai^0	I^BI^B , I^Bi^0	I^AI^B

Взаємодія неалельних генів в детермінації розвитку ознак

Неалельні гени

Тип взаємодії	Комплементарність	Епістаз	Полімерія
Суть взаємодії	Взаємодія домінантних генів, яка призводить до новоутворення	Пригнічення дії домінантного гіпостатичного гена епістатичним (домінантним або рецесивним)	Взаємодія декількох домінантних генів, що діють однозначно
Механізм взаємодії	Взаємодія продуктів на всіх рівнях реалізації генетичної інформації
Приклади	Спадкова глухота і сліпота, синтез гемоглобіну, імуноглобулінів	Ферментопатії, ”бомбейський феномен”	Кількісні ознаки: ріст, маса, пігментація шкіри, інтелект