Задачи для решения на занятии

Кафедра биологии и генетики

 

 

УТВЕРЖДЕНО

решением кафедры

«____»________201 г. протокол № _____

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ АУДИТОРНОЙ РАБОТЫ

по учебной дисциплине «Биология»

на практическое занятие по теме:

«Генеалогический метод изучения генетики человека»

 

 

 

Томск – 2020 г.

 

Учебные материалы

Теоретический материал для подготовки к занятию

Генеалогический (греч. genealogia от genea - рождение, происхождение, поколение + logos - слово, изложение, наука) метод, разработанный Ф. Гальтоном во второй половине 19 века, основан на построении родословных и прослеживании по ней передачи  признака в ряду поколений. Метод позволяет установить: является ли данный признак наследственным; тип  наследования и генетичекую детерминацию наследственного признака; генотипы членов родословной; пенетрантность гена; вероятность рождения ребенка с наследственной патологией (генетический риск).

Этапы генеалогического анализа:

а) сбор данных обо всех родственниках обследуемого (анамнез);

б) построение родословной;

в) анализ родословной и выводы.

Составление родословной начинают с пробанда – индивида, родословную которого изучают. Как правило, это или больной, или обладатель нормального признака, наследование которого необходимо установить. Родословную можно составлять по одному или нескольким признакам. В последнем случае может быть выявлен сцепленный характер их наследования, что используется при картировании хромосом. В зависимости от цели, родословная может быть полной или ограниченной. Необходимо все же стремится к наиболее полному составлению родословных, а для этого необходимы сведения не менее чем о 3-4 поколениях семьи пробанда. Составление родословной сопровождается краткой записью о каждом члене родословной с точной характеристикой его фенотипа и родства по отношению к пробанду (легенда родословной). Получение сведений о родственниках – непростая задача. Пациенты зачастую не знают о болезнях родственников или предоставляют неверные сведения.

Для получения более точных сведений применяют анкетирование, а иногда и полное клиническое и лабораторно-генетическое обследование родственников. После окончания сбора сведений составляют графическое изображение родословной, используя систему специальных знаков (наиболее распространена, предложенная Г. Юстом в 1931 году) и соблюдая определённые правила: начинают родословную с пробанда, его братьев и сестёр располагают в порядке рождения слева направо, начиная со старшего; членов родословной одного поколения размещают строго в одном ряду; сверху вниз римскими цифрами обозначают поколения; арабскими цифрами нумеруют слева направо членов одного поколения. После составления родословной приступают к её анализу.

При анализе родословной прежде всего необходимо установить, является ли данный признак наследственным. Если признак в родословной встречается несколько раз в разных поколениях, можно предположить, что этот признак имеет наследственную природу. Затем необходимо определить тип наследования признака. Для этого анализируют родословную, обращая внимание на следующие моменты:

-встречается ли изучаемый признак во всех поколениях;

-одинакова ли его частота у лиц обоих полов;

-у лиц какого пола он встречается чаще;

-лицам какого пола передается признак от больного отца и больной матери;

-есть ли в родословной семьи, где у обоих здоровых родителей рождаются больные   дети;

- есть ли в родословной семьи, где у обоих больных родителей рождаются здоровые дети;

-какая часть потомства имеет исследуемый признак в семьях, где болен один из родителей.

 

Критерии типов наследования на родословных

Тип наследования	Критерии
Аутосомно-доминантный	1.Признак встречается с одинаковой частотой у мужчин и женщин. 2.Признак прослеживается в родословной во всех поколениях, без пропусков. 3.У каждого больного (обладателя признака), как правило, поражен хотя бы один из родителей. 4.Если у больного родился здоровый ребенок, то его потомки также, как правило, здоровы.
Аутосомно-рецессивный	1. Признак встречается с одинаковой частотой у мужчин и женщин. 2. Признак прослеживается в родословной с пропусками поколений. 3.Больные дети могут рождаться в семье, где оба родителя здоровы. 4.При наличии кровнородственных браков в родословной частота больных увеличивается. 5.Если оба родителя больны, все их дети тоже больны.
Х-сцепленный доминантный	1.Больные женщины встречаются в родословной чаще, чем больные мужчины. 2.У больного мужчины все дочери больны. 3.У больной женщины равновероятно рождение больной дочери и сына. 4. Признак прослеживается в родословной во всех поколениях, без пропусков. 5.У каждого больного (обладателя признака), как правило, поражен хотя бы один из родителей. 6.Если у больного родился здоровый ребенок, то его потомки также, как правило, здоровы.
Х-сцепленный рецессивный	1.Больные мужчины встречаются в родословной чаще, чем больные женщины. 2.Болеют преимущественно мужчины, но передача признака идет через женщин. 3.Если больна женщина, то обязательно болен ее отец и все ее сыновья. 4. Признак прослеживается в родословной с пропусками поколений. 5.Больные дети могут рождаться в семье, где оба родителя здоровы. 6.При наличии кровнородственных браков в родословной частота больных увеличивается. 7.Если оба родителя больны, все их дети тоже больны
Y-сцепленный (голандрический)	1.Признак встречается только у лиц мужского пола. 2.Признак передается только по мужской линии, от отца к сыну.

 

 

Задания для практической работы на занятии

Решение ситуационных задач (кейс-задач)

Алгоритм решения задач

Задача №1.

            В предложенной родословной, иллюстрирующей наследование полидактилии проведите анализ, установите тип наследования, генотипы больных и их родителей. Ответ поясните.

       Для решения воспользуйтесь критериями типов наследования, представленными в таблице выше.

В данной родословной встречаются больные мужчины и женщины (3женщины и 5 мужчин). Поскольку выборка небольшая, можно считать, что оба пола поражаются равновероятно, что указывает на аутосомный характер наследования. Признак прослеживается в каждом поколении без пропусков. У каждого больного болен хотя бы один из родителей. Здоровые дети, родившиеся у больных родителей, имеют здоровое потомство. Эти признаки указывают на доминантный характер наследования признака. Следовательно, полидактилия наследуется по аутосомно-доминантному типу и определяется доминантным аутосомным аллелем, нормальная пятипалая кисть – определяется рецессивным аллелем. Таким образом, все здоровые члены родословной имеют генотип аа (рецессивные гомозиготы). Лица, страдающие полидактилией, могут быть гомозиготами или гетерозиготами по доминантном аллелю, но так как у каждого больного один из родителей здоров и имеет генотип аа,то все лица с полидактилией гетерозиготы, то есть имеют генотип Аа.

 

Задача №2.

В предложенной родословной, иллюстрирующей наследование мышечной атрофии проведите анализ, установите тип наследования, генотипы больных и их родителей. Ответ поясните.

       Для решения воспользуйтесь критериями типов наследования, представленными в таблице выше.

В данной родословной встречаются больные мужчины и женщины (1женщина и 3 мужчины). Поскольку выборка небольшая, можно считать, что оба пола поражаются равновероятно, что указывает на аутосомный характер наследования. Признак прослеживается с пропусками поколений. У здоровых родителей рождаются больные дети. В IV поколении больные дети родились от браков между двоюродными сибсами (кровное родство). Эти признаки указывают на рецессивный характер наследования признака. Следовательно, мышечная дистрофия наследуется по аутосомно-рецессивному типу и определяется рецессивным аутосомным аллелем, нормальный признак – определяется доминантным аллелем. Таким образом, все больные члены родословной имеют генотип аа (рецессивные гомозиготы). Лица, не страдающие мышечной атрофией, могут быть гомозиготами или гетерозиготами по доминантном аллелю. Здоровые родители больных детей имеют генотип Аа, так как в противном случае у них не могли бы родиться больные дети.

 

Задача №3.

В предложенной родословной, иллюстрирующей наследование семейной эпилепсии проведите анализ, установите тип наследования, генотипы больных и их родителей. Определите вероятность рождения больного ребенка у III-5, если он женится на здоровой девушке. Ответ поясните.

       Для решения воспользуйтесь критериями типов наследования, представленными в таблице выше.

 В данной родословной видно, что болеют только мужчины. Отсюда можно предположить, что признак определяется аллелем, сцепленным с полом. Больные дети, рождаются у здоровых родителей, следовательно, признак определяется рецессивным аллелем. В то же время от браков больных мужчин со здоровыми женщинами дети независимо от пола оказываются здоровыми. Это возможно, когда рецессивный аллель аномалии сцеплен с Х-хромосомой. Следовательно, семейная эпилепсия наследуется по рецессивному, сцепленному с Х-хромосомой типу. Таким образом, все больные мужчины имеют генотип Х аY, здоровые мужчины имеют генотип - Х АY. Матери и дочери больных мужчин гетерозиготны по аллелю семейной эпилепсии. Индивид III-5 здоров, его генотип – Х АY. Если он женится на здоровой девушке Х А Х А, то все его потомство тоже будет здоровым.

 

Задача №4.

В предложенной родословной, иллюстрирующей наследование рахита резистентного к лечению. витамином D, проведите анализ, установите тип наследования, генотипы больных и их родителей. Определите вероятность рождения больного ребенка у двоюродной сестры пробанда (IV-9), если она выйдет замуж за здорового мужчину. Ответ поясните.

       Для решения воспользуйтесь критериями типов наследования, представленными в таблице выше.

В данной родословной видно, что болеют мужчины и женщины (3 мужчин и 11 женщин). Преобладание в родословной пораженных женщин позволяет предположить, что анализируемый признак определяется аллелем, сцепленным с полом. Кроме того, у больных мужчин все дочери больны, а у больных женщин рождаются больные дочери и сыновья. Признак прослеживается в каждом поколении без пропусков, у каждого пораженного поражен хотя бы один из родителей. Все эти признаки указывают, что признак определяется доминантным, сцепленным с Х-хромосомой аллелем.

Таким образом, все больные мужчины имеют генотип Х АY, здоровые мужчины имеют генотип – Х аY. Больные женщины могут быть гомозиготами или гетерозиготами по аллелю рахита. Так как у каждой больной женщины, один и родителей здоров, то все они гетерозиготны - Х А Х а.

            Если гетерозиготная по доминантному аллелю рахита женщина (двоюродная сестра пробанда) выйдет замуж за здорового мужчину, то с вероятностью 50% у нее родятся больные дети, (25% больные мальчики и 25% больные девочки)

Задача №5.

 

В предложенной родословной, проведите анализ, установите тип наследования, генотипы больных и их родителей. Определите вероятность рождения больного ребенка у IV-5, если он женится на здоровой девушке. Ответ поясните.

       Для решения воспользуйтесь критериями типов наследования, представленными в таблице выше.

 

В данной родословной видно, что болеют только мужчины. Отсюда можно предположить, что признак определяется аллелем, сцепленным с полом. Кроме того, передача признака идет исключительно по мужской линии, то есть от отца к сыну. Следовательно, признак определяется аллелем, локализованным в Y-хромосоме.

Таким образом, если индивид IV-5, женится на здоровой девушке, то все девочки от этого брака будут здоровы, а все мальчики будут иметь признак, то есть вероятность иметь больного ребенка равна 50% и это будут только мальчики.

 

Задачи для решения на занятии

1. Пробанд страдает ночной слепотой. Его два брата также больны. По линии отца пробанда страдающих ночной сле­потой не было. Мать пробанда больна. Две сестры и два брата матери пробанда здоровы. Они имеют только здоровых детей. По материнской линии дальше известно, что бабушка больна, дедушка здоров; сестра бабушки больна, а брат здоров, прадедушка (отец бабушки) страдал ночной слепотой, сестра и брат прадедушки были больны; прапрадедушка болен, его брат, имеющий больную дочь и двух больных сыновей, также болен. Жена пробанда, ее родители и родственники здоровы. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда.

 

2.Пробанд - здоровая женщина - имеет двух здоровых братьев, больных алькаптонурией. Мать пробанда здорова и имеет двух здоровых братьев. Отец пробанда болен алькаптонурией и приходится двоюродным дядей своей жене. У него есть здоровый брат и здоровая сестра. Бабушка по линии отца была больной и состояла в браке со своим здоровым двоюродным братом. Бабушка и дедушка пробанда но линии матери здоровы, отец и мать деда также здоровы, при этом мать деда - родная сестра деда пробанда со стороны отца. Определите вероятность рождения больных алькаптонурией детей в семье пробанда при условии, что она выйдет замуж за здорового мужчину, мать которого страдала алькаптонурией.

 

3.Пробанд страдает легкой формой серповидноклеточной анемии. Его супруга здорова. Она имеет дочь также с легкой формой анемии. Мать и бабушка пробанда страдали этой же формой серповидноклеточной анемии, остальные сибсы матери и ее отец здоровы. У жены пробанда есть сестра, больная легкой формой анемии, вторая сестра умерла от анемии. Мать и отец жены пробанда страдали анемией, кроме того, известно, что у отца было два брата и сестра с легкой формой анемии, и что в семье сестры отца двое детей умерли от серповидноклеточной анемии. Определите вероятность рождения детей с тяжелой фор­мой анемии в семье дочери пробанда, если она выйдет замуж за такого же мужчину, как ее отец.

 

4. Пробанд и его пять братьев здоровы. Мать и отец пробанда глухонемые. Два дяди и тетка со стороны отца также глухонемые, со стороны матери четыре тетки и дядя здоровы и одна тетка и один дядя глухонемые. Бабушка и дедушка по отцу глухонемые. Бабушка по отцу имеет глухонемого брата и двух глухонемых сестер. Дедушка по отцу имеет двух братьев, один из которых здоров, другой глухонемой, и пять сестер, две из которых глухонемые. Мать и отец дедушки со стороны отца здоровы, мать и отец бабушки со стороны отца глухонемые. Определите вероятность рождения детей глухонемыми в семье пробанда, ес­ли он вступит в брак с нормальной в отношении глухонемоты женщиной, происходящей из благополучной по этому заболева­нию семьи.

 

5.Пробанд имеет нормальные по окраске зубы. У его сестры зубы коричневые. У матери пробанда зубы коричневые, у отца - нормальной окраски. Семь сестер матери пробанда с коричневыми зубами, а четыре брата - с нормальными. Одна тётя пробанда по линии матери, имеющая коричневые зубы, замужем за мужчиной с нормальными зубами. У них трое детей: дочь и сын с коричневыми зубами и дочь с нормальными. Два дяди пробанда по линии матери женаты на женщинах без аномалии в окраске зубов. У одного из них два сына и дочь, у другого - две дочери и сын. Все они с нормальными зубами. Коричневые зубы имел дедушка пробанда по линии матери, а у бабушки по линии матери были нормальные зубы. Два брата дедушки по линии матери с нормальной окраской зубов. Прабабушка (мать деда по линии матери) и прапрабабушка (мать этой прабабушки) имели коричневые зубы, а их мужья были с нормальной окраской зубов. Определите, какие дети могут быть у пробанда, если он вступит в брак с женщиной, гетерозиготной по этому признаку.

 

6. Пробанд страдает дефектом ногтей и коленной чашечки, а его брат нормален. Этот синдром был у отца пробанда, а мать была здорова. Дедушка пробанда по линии отца с синдромом, а бабушка здорова. Отец пробанда имеет трех братьев и четырех сестер, из них два брата и две сестры с синдромом дефекта ногтей и коленной чашечки. Больной дядя по линии отца женат на здоровой женщине и имеет двух дочерей и сына. Все они здоровы. Определите вероятность появления детей с заболеванием в семье пробанда, если его супруга не будет страдать дефектом ногтей и коленной чашечки?

 

7. Пробанд - здоровый юноша - имеет четверых братьев, больных мышечной дистрофией типа Дюшенна. Мать и отец пробанда здоровы. У матери пробанда две здоровые сестры, один здоровый брат и два брата, больные мышечной дистрофией. Бабушка и дедушка со стороны матери пробанда здоровы. У ба­бушки было три здоровые сестры, два здоровых брата и один брат, больной мышечной дистрофией. Все здоровые братья и се­стры бабушки имели здоровых супругов. У обоих братьев было по пять детей - все девочки и мальчики здоровы. У одной из сестер бабушки был больной дистрофией сын, у второй сестры - три здоровых сына и одна здоровая дочь. Третья сестра бабушки вы­ходила замуж несколько раз за здоровых мужчин. От первого брака у нее родился больной мышечной дистрофией сын, от второго брака - один здоровый сын, здоровая дочь и два больных дистрофией сына. Родители бабушки пробанда по линии матери были здоровы. Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда, если его супруга будет иметь такой же генотип, как мать пробанда.