Тема: Популяционно-статистический метод в генетике человека.
Цель. Знать метод определения генетической структуры человеческой популяции, основанный на законе Харди-Вайнберга. Уметь определять генетическую структуру популяций. Знать основные принципы медико-генетического консультирования.
ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ НАВЫКОВ
1. Знать, что такое «популяция», виды популяций и их характерные особенности.
2. Знать экологическую и генетическую характеристику популяций.
3. Знать математическое выражение закона Харди-Вайнберга и условия равновесного состояния генетической структуры человеческих популяций.
4. Научиться определять соотношение в популяциях отдельных фенотипов при различных соотношениях гамет, частоту проявления признаков и характер их наследования.
5. Уметь рассчитывать частоты аллелей и генотипов в популяции.
6.
ОСНОВНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Понятие о популяции.
2. Экологическая и генетическая характеристика популяции.
3. Закона Харди-Вайнберга: формулировка и математическое выражение.
4. Условия, при которых популяции живых организмов подчиняются закону Харди-Вайнберга.
5. Популяционная структура человечества. Демы и изоляты.
6. Влияние мутационного процесса, миграции, изоляции и дрейфа генов на генетические процессы, происходящие в популяции.
7. Специфика действия естественного отбора в человеческих популяциях.
8. Генофонд популяции. Генетический груз, его биологическая сущность.
|
|
|
Краткое содержание темы
Популяционный метод – это метод, позволяющий изучать распространение отдельных генов или хромосомных аномалий в человеческих популяциях. Исследование частоты распространения генов имеет большое значение для анализа наследственных болезней человека, для оценки родственных браков, которые часты в изолированных популяциях, и для выяснения генетической истории человеческой популяции. Этот метод состоит из следующих этапов:
- выборка особей, обладающих интересующим нас признаком, из популяций;
- расчет частоты проявления изучаемых фенотипических признаков;
- определение частоты встречаемости генов (р и q), контролирующих признаки;
- определение частоты гетерозигот (2pq).
Основные задачи популяционно-статистического метода
1. Выяснение типа наследования признака (моногенное, полигенное).
2. Определение генетического и генотипического баланса в популяции.
3. Медико-генетический прогноз рождения лиц с определенным фенотипом.
4. Определение частоты носительства рецессивных генов (числа гетерозигот).
5. Выявление степени родства между популяциями.
6. Установление отклонений от нормального распределения генных и генотипических частот согласно закону Харди-Вайнберга в популяциях.
|
|
|
Закон генетической стабильности популяций (закон равновесного состояния).
В 1908 г. английский математик Дж. Харди и немецкий врач Г. Вайнберг независимо друг от друга установили, что при определенных условиях частоты различных аллелей одного гена в популяции остаются неизменными из поколения в поколение. То есть в условиях генетического равновесия, популяция любого вида живых организмов из поколения в поколение способна сохранять постоянное соотношение особей, различающихся по данному признаку.
Условия, при которых популяции подчиняются закону Харди-Вайнберга
- Достаточная численность популяций для исключения влияния на частоту генов случайных отклонений.
- Свободное скрещивание, т.е. отсутствие специального подбора пар по каким либо отдельным признакам.
- Отсутствие оттока генов за счет отбора или миграции особей за пределы данной популяции.
- Отсутствие притока генов за счет за счет мутаций или миграции особей в данную популяцию извне.
- Равная плодовитость гомозигот и гетерозигот.
Такая популяция называется равновесной.
Математическое выражение закона генетической стабильности популяций.
|
|
|
Если частота встречаемости аллеля А=р, а частота встречаемости аллеля a=q, то при условии наличия в популяции только 2-х этих аллелей гена, сумму частот можно принять за 1 (р + q = l ).
Если совокупность сперматозоидов с различными аллелями выразить математической формулой бинома (рА +qa), то совокупность яйцеклеток будет выражаться также – (рА +qa).
Тогда состав популяции при свободном скрещивании будет соответствовать выражению:
(рА +qa) • (рА +qa) = р2(АА) + 2 pq ( Aa ) + q 2 ( aa )
Такое сочетание генотипов будет сохраняться при определенных условиях из поколения в поколение, т.е. популяция будет находиться в состоянии генетического равновесия.
К механизмам, нарушающим это равновесие, относятся:
- мутационный процесс;
- естественный отбор;
- популяционные волны; миграция; изоляция;
- дрейф генов.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
I.Пользуясь законом Харди-Вайнберга, решите следующие задачи.
Задача №1
Болезнь Тей-Сакса, обусловленная аутосомным рецессивным геном, неизлечима; люди, страдающие этим заболеванием, умирают в детстве. В одной из больших популяций частота рождения больных детей составляет 1:5000. Изменится ли концентрация патологического гена и частота этого заболевания в следующем поколении данной популяции?
|
|
|
Оформляем условие задачи в виде таблицы.
| Признак | Ген | Генотип |
| Болезнь Тей-Сакса | а | аа |
| Норма | А | А - |
Решение
Производим математическую запись закона Харди-Вайнберга
( p + q ) 2 = p 2 + 2 pq + q 2 = 1 где:
р — частота встречаемости гена А;
q — частота встречаемости гена а;
р2 — частота встречаемости доминантных гомозигот (АА);
2р q — частота встречаемости гетерозигот (Аа);
q 2 — частота встречаемости рецессивных гомозигот (аа).
Из условия задачи, согласно формуле Харди-Вайнберга, нам известна частота встречаемости больных детей (аа), т.е. q 2 = 1/5000
Ген, вызывающий данное заболевание, перейдет к следующему поколению только от гетерозиготных родителей, поэтому необходимо найти частоту встречаемости гетерозигот (Аа), т. е. 2р q
q = 1/71, р=1 - q = 70/71, 2р q = 0,028
Определяем концентрацию патологического гена в следующем поколении. Он будет в 50% гамет у гетерозигот, его концентрация в генофонде составляет около 0,014. Вероятность рождения больных детей q 2 = 0,000196, или 0,98 на 5000 населения. Таким образом, концентрация патологического гена и частота этого заболевания в следующем поколении данной популяции практически не изменится (есть незначительное уменьшение).
Задача №2
На острове с населением 100 тыс. человек 4000 имеют голубые глаза, остальные карие. Определите количество гетерозиготных по окраске глаз людей. Сколько всего рецессивных генов по краске глаз у жителей этого острова?
Задача №3
Фенилкетонурия наследуется как аутосомный рецессивный признак. Заболевание встречается с частотой 1 : 10000. Определите генетическую структуру популяции по анализирующему признаку, исходя из этих данных.
Задача №4
Врожденный вывих бедра наследуется доминантно, средняя пенетрантность 25%. Заболевание встречается с частотой 6:10000. Определите число гомозиготных особей по рецессивному гену.
Задача №5.
Подагра встречается у 2% людей и обусловлена аутосомным доминантным геном. У женщин ген не проявляется, у мужчин пенетрантность его равна 20 %. Определите генетическую структуру популяции по анализирующему признаку, исходя из этих данных.
Задача №6.
При определении MN групп крови в популяции города Р. из 4200 обследованных 1 218 человек имело антиген М (генотип L L), 882 человека – антиген N (генотип L L) и 2100 – оба антигена (генотип L L). Вычислите частоты всех трех генотипов в популяции в процентах и долях единицы.
II . Определите число студентов в группе, способных свертывать язык в трубочку (наследование по аутосомно-доминантному типу) и имеющих приросшую мочку уха (наследование по рецессивному типу). Вычислите частоту встречаемости гетерозигот по изучаемым признакам.
III. Пенетрантность.
В процессе онтогенеза не все гены реализуются в признак. Некоторые из них оказываются блокированными другими неаллельными генами, проявлению других признаков не благоприятствуют внешние условия.
Пенетрантность - это количественный показатель фенотипического проявления гена. Пенетрантность характеризует процент особей, по отношению к общему числу особей, у которых он мог бы проявиться. Если мутантный ген проявляется у половины особей, то пенетрантность равна 50%.
Задача № 8
Подагра определяется доминантным аутосомным геном. По некоторым данным пенетрантность гена у мужчин составляет 20 %, а у женщин она равна 0. Какова вероятность заболевания подагрой в семье гетерозиготных родителей?
Задача № 9
Ангиоматоз сетчатой оболочки наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 50 %. Определите вероятность заболевания детей в семье, где оба родителя являются гетерозиготными носителями ангиоматоза.
Задача №10
По данным шведских генетиков некоторые формы шизофрении наследуются как доминантные аутосомные признаки. При этом пенетрантность у гомозигот равна 100%. у гетерозигот - 20%. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гетерозиготен, а другой нормален в отношении анализируемого признака. Определите вероятность рождения больных детей в браке двух гетерозиготных родителей.
Задача №11
Арахнодактилия (паучьи пальцы) наследуется "как аутосомно-доминантный признак с пенетрантностью 30%. Умение преимущественно владеть левой рукой наследуется как аутосомно-рецессивный признак. Гены локализованы в разных парах хромосом. Определите вероятность одновременного появления обеих аномалий у детей в семье, где оба родителя гетерозиготны по двум признакам.
II . Определите число студентов в группе, способных свертывать язык в трубочку (наследование по аутосомно-доминантному типу) и имеющих приросшую мочку уха (наследование по рецессивному типу). Вычислите частоту встречаемости гетерозигот по изучаемым признакам.
Список литературы:
1. Лекции теоретического курса
2. Чебышев Н.В. «Биология», 2000.
3. Ярыгин В.Н., «Биология».Т. 1,2. 2004г..
4. «Руководство к лабораторным занятиям по биологии», Чебышев В.Н., 1996.
5. «Вопросы и задачи по общей биологии и общей и медицинской генетике»:
Учеб. пособие / Под ред. проф. А.В Иткеса, 2004. 6. Генетика. Под ред. В;И.Иванова, М., Академкнига, 2006.
Основная литература
9. Лекция теоретического цикла.
10. Биология / Под ред. Н.В. Ярыгина. - М.: Медицина, 1.2. том, 2007.
11. Биология / Под ред. Н.В. Ярыгина. - М.: Медицина, 1.2. том, 2000.
12. Биология / Под ред. Н.В. Чебышева. - М.: ВУНМЦ, 2000.
13. Руководство к лабораторным занятиям по биологии /Под ред. Ю.Д. Богоявленского. - М.: Медицина, 1988.
14. Руководство к лабораторным занятиям по биологии /Чебышев Н.В., Богоявленский Ю.Д., Демченко А.Н.. -М.: Медицина, 1996.
15. Хелевин Н. В. и др. «Задачник но общей и медицинской генетике», М., 1984.
16. Бутиловский В.Э. и др. «Сборник задач по общей и медицинской генетике», 2002.
Дополнительная литература
1. «Основы медико-генетического консультирования». Э.А. Мерфи, Г.А.Чейз, 1979.
2. «Медицинская генетика» Н.П.Бочков, А.Ф.Захаров, В.И. Иванов, 1984.
3. «Практическое медико-генетическое консультирование» П. Харпер, 1984.
4. «Современная генетика» (т. 1-3), Ф. Айяла, Дж. Кайгер, 1988.
5. «Генетика человека» (т. 1-3),. Ф. Фогель, А. Мотульский, 1990.
6. «Генетика для врачей» Е.Т. Лильин, Е.А.Богомазов, П.Б.Гофман-Кадошников, 1990.
7. Генетика. Под ред. В.И.Иванова, М., Академкнига, 2006.
8. Бочков Н.П. Клиническая генетика, 2-е изд. — М.: Гэотар-Мед, 2001.
9. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. – М.: Медицина, - 2003.
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 2440; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!