МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

Хххххххх

хххххххх

хххххх

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по курсу

“Медицинская генетика”

для студентов специальности « хххххх »

Составитель: д.б.н., В.Г. Зайнуллин

Сыктывкар, 2012 г.

УТВЕРЖДЕНО:

на заседании УМК

хххххх факультета

от «___» «октября» 2012г., протокол № __

СОДЕРЖАНИЕ

Введение ………………………………………………………………………………………………

Раздел 1. Контрольные вопросы и задачи к практическим занятиям по генетике.

Тема 1. Независимое наследование

Занятие 1. Моногибридное скрещивание ………………………………………………………………

Занятие 2. Ди- и полигибридное скрещивание …………………………………………………………….

Занятие 3.Типы неаллельных взаимодействий генов: комплементарность, эпистаз ………………

Занятие 4. Полимерия как тип неаллельного взаимодействия генов …………………………………………..

З а н я т и е 5. Контрольная работа

Тема 2. Хромосомная теория наследственности

Занятие 6. Наследование признаков, сцепленных с полом ……………………………………….

Занятие7. Особенности наследования генов, локализованных в одной хромосоме ……………

Занятие8. Картирование хромосом …………………………………………………………………

З а н я т и е 9. Контрольная работа

Тема 3 «молекулярные основы наследственности»

Занятие 10. Теория гена ……………………………………………………………………………………….

Занятие 11.Транскрипция ДНК. Трансляция. Генетический код ……………………………….

Занятие 12. Репликация, репарация и рекомбинация ДНК ………………………………………..

Тема 4. Изменчивость генетического материала Занятие 13. Генные мутации ……………………………………………………………………………….

Занятие14. Хромосомные и геномные мутации ……………………………………………………

Занятие 15. Генетическая структура популяции (перекрестников и самоопылителей) ……………….

Занятие 16. Мультифакториальные заболевания

Занятие 17. Генетика поведения.

Занятие 18. Геном человека. Медико-генетическое консультирование

Зачет

Контрольные вопросы

Конспект лекций

Рекомендуемая литература

Раздел 1. Контрольные вопросы и задачи для подготовки к практическим занятиям по генетике.

Тема 1. Независимое наследование

Занятие. Моногибридное скрещивание

1. Генетический анализ, его предмет, задачи и методы. Особен­ности метода скрещиваний, предложенного Г. Менделем. Охарак­теризуйте и назовите признаки, наследование которых анализиро­вал Г. Мендель. Перечислите типы скрещиваний, которые ввел Г. Мендель. Какие генетические проблемы они позволяют решить?

2. Элементарный признак. Доказательство дискретности и аллельности гена (продемонстрируйте, что рецессивная аллель не из­меняется и не исчезает в гибриде). Правило чистоты гамет (экспе­риментальное доказательство правила чистоты гамет).

3. Типы аллельных взаимодействий (полное доминирование, неполное доминирование, кодоминирование, летальное действие гена). Множественный аллелизм. Межаллельная комплементация. Приведите примеры.

4. Дайте определение моногибридного скрещивания. Первый и второй закон Г. Менделя и условия их выполнения. Закономернос­ти наследования признака при разных типах аллельных взаимо­действий. Расщепление гибридов по фено- и генотипу.

5. Цитологические основы наследования элементарного при­знака (изобразите схему метафазы I мейоза и метафазу митоза для гетерозиготы А/а)

6. Метод х² (хи-квадрат). Для чего используется этот метод в генетическом анализе? Использовал ли его Г. Мендель?

Задачи

1. Какое расщепление по фенотипу следует ожидать в F2 моногиб­ридного скрещивания, если жизнеспособные гаметы женского типа об­разуются с частотой 0,4А : 0,6а, а мужские — с частотой 0,8А : 0,2а?

2. Какое расщепление по фенотипу следует ожидать в F2 моно­гибридного скрещивания, если на ранних стадиях эмбрионального развития гибнет 20 % зигот Аа и 80 % зигот АА?

3. Может ли у матери с группой крови А и отца с группой крови О родиться ребенок с группой крови В? Объясните ответ.

4. В результате действия колхицина в течение одного митотического деления получены клетки ржи с 28 хромосомами. Каково гаплоидное число хромосом у ржи?

5. Если соматическая клетка имеет 28 хромосом, то сколько хроматид направляется к каждому полюсу в анафазе эквационного (второго мейотического) деления? Каково число бивалентов в про­фазе I?

6. Здоровая женщина, бабушка которой была носителем гена гемофилии, а муж здоров, имеет нормальных (по фенотипу) роди­телей. Какова вероятность того, что сын этой женщины будет болен гемофилией, а дочь будет носителем?

7. Перед свадьбой здоровые мужчина и женщина обратились в генетическую консультацию с вопросом, какова вероятность рож­дения у них больного фенилкетонурией (ФКУ) ребенка, если сест­ра мужчины и брат женщины больны этим заболеванием. Других случаев заболевания в их семьях не регистрировалось. Помогите им ответить на этот вопрос.

Терминологический словарь: аллель, анализирующее скрещивание, беккросс, бивалент, гамета, ген, геном, генотип, гетерозигота, доминирование, зигота, кариотип, летальный ген, локус, моногибрид, кодоминирование, множественные аллели, наследственность и изменчивость, наследование, неполное доминирование, рецессивность, фенотип, унивалент, фертильность.

Занятие. Ди- и полигибридное скрещивание

1. Дайте определение ди- и полигибридного скрещивания. Тре­тий закон Г. Менделя и условия его выполнения. Следствия, выте­кающие из III закона Г. Менделя (сущность и причины комбинативной изменчивости).

2. Как доказать, что два или более генов наследуются независи­мо? Какой принцип используется при анализе наследования при­знаков в полигибридных скрещиваниях?

3. Цитологические основы независимого наследования. Сколь­ко генов может наследоваться независимо? Приведите примеры. Нарисуйте схемы метафазы 1 мейоза и метафазы митоза для дигетерозиготы.

4. Основные закономерности независимого наследования 2-х, 3-х и более элементарных признаков. Определение числа генотипов, фенотипов, генотипических и фенотипических классов при независи­мом наследовании в полигибридном скрещивании. Какое число ти­пов гамет образуют полигетерозиготы (например, AABbccDdKK и aaBBccDdMmPp)? Как, не используя решетку Пеннета, установить расщепление по фенотипу и генотипу при скрещивании гетерозигот­ных особей АаВВСс х aabbCc при условии независимого наследова­ния генов?

Задачи

1. Растение тыквы с белыми дисковидными плодами, скрещен­ное с растением, имеющим белые плоды сферической формы, дает 38 растений с белыми дисковидными, 36 — с белыми сферически­ми, 13 — с желтыми дисковидными и 12 — с желтыми сферически­ми плодами. Определить генотипы родительских растений.

2. При самоопылении растений томатов высоких с рассечен­ными листьями было получено таких же растений 924; высоких с картофелевидными листьями — 317; карликовых с рассеченны­ми листьями — 298; карликовых с картофелевидными листья­ми — 108. Определить генотипы указанных растений. Докажите статистически, соответствует ли расщепление ожидаемому рас­щеплению.

3. У дрозофилы отсутствие глаз (eyeless) наследуется как ре­цессивный признак, а нормальное строение крыльев доминирует над зачаточным (vestigial). При скрещивании мух с нормальны­ми глазами и крыльями с безглазой мухой, имеющей нормальные крылья, в потомстве получено 3/8 с нормальными глазами и кры­льями, 3/8 безглазых с нормальными крыльями, 1/8 с нормаль­ными глазами и зачаточными крыльями и 1 /8 безглазых с зачаточ­ными крыльями. Определить генотипы родительских особей.

4. У человека наличие в эритроцитах антигена резус-фактор (фенотип Rh⁺) определяется доминантным геном D. Его аллель d обусловливает отсутствие этого антигена (Rh~). Генотип мужа DdI^Ai°, жены — DdI^BI^B. Какова вероятность рождения резус-по­ложительного ребенка с IV группой крови?

5. Перед судебно-медицинским экспертом была поставлена за­дача выяснить, родной или приемный сын в семье супругов. Иссле­дование крови всех трех членов семьи показало следующие резуль­таты: у женщины резус-положительная кровь IV группы, а у ее су­пруга резус-отрицательная кровь / группы, у ребенка резус-поло-

жительная кровь / группы. Какое заключение должен дать эксперт и на чем оно основывается?

6. Сколько генотипов и фенотипов может дать скрещивание, при условии полного доминирования и независимого наследования:

АаВвСсDdEeFfGg x aaBbCcDdEeffGg

Терминологический словарь: ди- и полигибридное скрещивание, комбинативная изменчивость, независимое наследование, фенотипический радикал

Занятие. Типы неаллельных взаимодействий генов: комплементарность, эпистаз

1. Как определить число генов, контролирующих признак? Ис­пользование генетического анализа для установления числа генов, контролирующих признак.

2. Какой тип взаимодействия генов называется комплементар­ным? Объясните результаты расщеплений 9:3:3:1 (окраска глаз у дрозофилы), 9:7 (окраска цветков у льна) ,9:3:4 (окраска шер­сти у кроликов); 9:6:1 (форма тыквы). Возможные биохимичес­кие механизмы взаимодействия генов (в частности, для расщепле­ний 9 : 3 : 3 : 1 и 9 : 7).

3. Какой тип взаимодействия называется эпистазом. В чем суть до­минантного эпистаза? Объясните результаты расщеплений 12 : 3 : 1 (окраска кожуры у лука) и 13 : 3 (окраска оперения у кур).

4. Что такое рецессивный эпистаз? Объясните результаты рас­щеплений при простом рецессивном эпистазе (9 : 3 : 4) и двойном рецессивном эпистазе (9:3:4 и 9:7).

Задачи

1. Скрещиваются две линии норок с бежевой и серой окрас­кой. У гибридов первого поколения проявилась дикая коричне­вая окраска шерсти. Во втором поколении, полученном от скрещивания особей первого поколения между собой, наблюдается следующее расщепление: 14 серых, 46 коричневых, 5 кремовых и 16 бежевых норок. Как наследуются эти окраски? Ввести генети­ческие символы и написать генотипы исходных животных и по­томства.

2. При скрещивании чистой линии собак коричневой масти с со­баками чистой белой линии все многочисленное первое потомство оказалось белой масти. Среди потомства большого числа скрещи­ваний белых собак первого поколения между собой оказалось 112 белых, 32 черных и 10 коричневых щенков. Как можно генетичес­ки объяснить эти результаты?

3. У большинства пород кур ген С детерминирует окрашенное оперение, а его аллель с — белое. У породы леггорн имеется эпистатический ген I, подавляющий развитие пигмента даже при на­личии гена С. Его аллель — ген z позволяет гену проявить свое действие. Леггорны с фенотипом IICC имеют белое оперение в связи с эпистатическим действием гена I над геном С, виандотты с генотипом ее имеют белое оперение из-за отсутствия доминант­ного аллеля пигментации С. Скрещивали дигетерозиготного бе­лого леггорна с пигментированным виандоттом. Определить ге­нотип виандотта, если в потомстве половина цыплят имела белое оперение, а половина окрашенное, и в том случае, если в потомст­ве произошло расщепление на белых и пигментированных в отно­шении 5 : 3.

4. У кур встречаются четыре формы гребня, обусловленные взаимодействием двух пар генов. Ген R детерминирует розовидный гребень, ген Р — гороховидный. При сочетании этих генов разви­вается ореховидный гребень. Птицы, рецессивные по обоим генам rrpp, имеют простой листовидный гребень. Особь с розовидным гребнем скрещивается с особью, имеющей ореховидный гребень. В первом поколении получено по 3/8 особей с ореховидным гребнем и с розовидным; по 1/8 — с гороховидным и с простым. Опреде­лить генотипы родительских особей и потомства.

5. При скрещивании кроликов-рексов (короткошерстных) из разных линий все крольчата первого поколения оказались с норма­льной шерстью. Во втором поколении из 88 крольчат было 33 рекса. Каким будет расщепление по двум разным типам короткошерстности среди 33 рексов? Как, используя особей первого поколения, можно восстановить рексов обоих типов в случае, если оба родите­ля погибли?

6. Было проведено скрещивание чистых линий тыквы: одного растения с дисковидными плодами, а второго — с удлиненными плодами. В F1 все потомство имело дисковидные плоды, а в f2 появился новый фенотип — сферическая форма плода. Соотношение типов потомства в F2 было следующее:

дисковидная форма плода — 270;

сферическая форма плода - 178;

удлиненная форма плода — 32.

Определите фенотипы родителей, а также fi и f2?

7. У кукурузы три доминантных аллеля А, С и R участвуют в проявлении окраски эндосперма семян. Растения генотипа A-C-R- имеют окрашенные семена, все остальные генотипы не имеют окра­ски. Растение с окрашенными семенами было скрещено попарно тремя тестерными линиями, при скрещивании с тестером aaccRR 50 % потомства имело окрашенные семена, при скрещивании с тес­тером ааССrr 25 % потомства имело окрашенные семена, а при скрещивании с ААссrr — 50 %. Каков генотип родителя с окрашен­ными семенами?

Терминологический словарь: неаллельное взаимодействие генов, криптомерия, комплементарность, эпистаз, доминантный эпистаз, рецессивный эпистаз

Занятие. Полимерия как тип неаллельного взаимодействия генов

Закономерности наследования количественных признаков

1. Кумулятивная и некумулятивная полимерия. Дайте определение, приведите примеры.

2. Проведите генетический анализ наследования признака, контролируемого двумя парами генов в случае некумулятивной (рас­щепление 15 : 1) и кумулятивной (расщепление 1:4:6:4:1) поли­мерии.

3. Как определить число генов ответственных за наследование количественного признака при кумулятивной полимерии?

4. Что такое генетическое значение и как определить его частоту

5. Определите характер расщепления во втором поколении при наследовании количественного признака, контролируемого тремя парами генов.

6 Вариабельность наследования количественных признаков Положительная и отрицательная трансгрессия. Определение час­тоты и степени трансгрессии

7. Что такое гены-модификаторы? Плейотропные гены? Приве­дите примеры.

Задачи

1. Кастл скрещивал кроликов, различавшихся по длине ушей: фландров с длиной ушей 145 мм и польских с длиной ушей 85 — 90 мм. В первом поколении от этого скрещивания все особи имели промежу­точную длину ушей — 110 мм. Длина ушей 214 кроликов второго по­коления варьировала от 92 до 123 мм. Сколько генов контролирует длину ушей у кроликов? Каковы генотипы родителей?

2. При скрещивании красноколосого растения пшеницы с белоколосыми в F1 произошло расщепление: 42 растения были с крас­ными и 15 — с белыми колосьями. При скрещивании того же белоколосого растения с другими красноколосыми в F1 также произош­ло расщепление - 54 растения оказались с красными и 18 — с белы­ми колосьями. Когда скрестили между собой исходные красноколосые растения, то в F1\ у 82 растений были красные колосья (раз­ных оттенков) и у 5 — белые колосья. Объясните полученные резу­льтаты и определите генотипы исходных родительских растений.

3. При скрещивании гомозиготных красноколосых остистых растений пшеницы с гомозиготными белоколосыми безостыми в первом поколении все растения оказались с красными колосьями безостыми. Во втором поколении 564 растения имели безостые красные колосья, 184 растения имели остистые красные колосья, 38 растений оказались безостыми и белоколосыми и 10 — остисты­ми и белоколосыми. В анализирующем скрещивании возникло так­же четыре фенотипических класса: растения с красными безосты­ми колосьями, 91 — с красными остистыми колосьями, 30 — с бе­лыми безостыми и 27 — с белыми остистыми колосьями. Объясни­те полученные результаты, определите генотипы исходных расте­ний. Какое растение было использовано в качестве анализатора?

4 Допустим, что различие по урожайности между двумя чисты­ми сортами овса, один из которых дает около 4 г зерна, а другой — около 10 г на одно растение, зависит от трех одинаково действую­щих и слагающих в своем действии пар полигенов a1a1, A2A2, и A3A3. Каковы будут фенотипы F1 и F₂ от скрещивания между этими сортами?

5. От брака негров и белых рождаются мулаты. Анализ по­томства большого числа браков между мулатами дал расщепле­ние 1:4:6:4:1. Фенотипически это были черные, белые потом­ки, мулаты, а также темные и светлые мулаты. Определите коли­чество генов, обусловливающих окраску кожи, характер их взаи­модействия и генотипы родителей и потомков.

6. При тригибридном скрещивании при кумулятивной полиме­рии было получено расщепление 1 : 6: 15 : 20: 15 : 6: 1. Укажите генотипы всех классов потомства.

Терминологический словарь: генотипическая и паратипическая варианса, генетическое значение, кумулятивная и некумулятивная полимерия, коэффициент наследуемости, нормальное распределение, среднестатистическое отклонение, положительная и отрицательная трансгрессия, норма реакции, пенетрантность, экспрессивность