РАБОТА 1. Решение задач с использованием популяционно- статистического метода.
Пользуясь формулой Харди-Вайнберга, решить ситуационные задачи.
Алкаптонурия характеризуется окрашиванием суставных хрящей в оранжевый цвет и быстрым потемнением подщелоченной мочи. В возрасте после 40 лет при этой аномалии развивается упорный полиартрит, приводящий к тугоподвижности суставов.
Наследуется как аутосомно-рецессивный признак. Заболевание встречается с частотой 1 : 100 000,
Определить частоту встречаемости гетерозигот в популяции в %.
| A-N а -алкаптонурия q 2 (аа)= 0,00001 | q 2 (аа)=1/100 000 = 0.00001, отсюда можно рассчитать q=√ 00001 = 0,003. Исходя из формулы р + q = 1, рассчитывается «р», то-есть доля доминантных генов: p=1-q = 1 — 0,003 = 0,997. 2pq (Aa) = 2 x 0,997 x 0,003 = 0,0059 частей или 0,59% 2ря (Аа) = 2 х 0,997 х 0,003 = 0,0059 частей или 0,59 % |
| 2рq-? |
Глухонемота связана с врожденной глухотой, которая препятствует нормальному усвоению речи. Наследование аутосомно-рецессивное. Для европейских стран частота заболевания составляет 2 : 10 000.
Определите возможное число гетерозиготных по глухонемоте людей в районе, включающем 8 000 000 жителей.
| A-N а -алкаптонурия q 2 (аа) = 0,0002 | q 2 (аа) = 0,0002 q =√0,0002 =0,014 р(А)= 1 -q= 1-0,014=0,986 2рq (Аа) = 2 х 0,986 х 0,014 = 0,0276 частей от общего числа лиц исследуемой популяции. Абсолютное же число гетерозиготных носите- лей составит 0,0276 х 8 000 000 = 220 800 человек. |
| 2pq на 8 млн. — ? |
Гиперхолестеринемия (повышенное содержание в крови холестерина) является аутосомно-доминантным признаком. Среди населения Европы Гиперхолестеринемия встречается с частотой 2 : 1 000 новорожденных.
Определите частоту доминантных и рецессивных генов из данной аллельной пары в генофонде населения Европы.
| А -Гиперхолестеринемия а-N, р 2 +2рq= 0,002 | Генотип лиц, имеющих гиперхолестеринемию. — АА и Аа (полное доминирование), то есть в формуле Харди-Вайнберга они будут представлены как р 2 + 2рq и их общее число составит 0,002. Исходя из формулы р 2 + 2рq + q 2 = 1, можно рассчитать долю рецессивных гомозигот: q 2 = 1 — (р + 2рq) = 1 — 0,002 = 0,998. Тогда q = √0,998 == 0,999, то есть 99,9 %. Частота доминантных генов при расчете по формуле р + q = 1 составит 1 — 0,999 = 0,001 или 0,1 %. |
| р — ? q — ? |
Врожденный вывих бедра наследуется доминантно, средняя пенетрантность 25 %.
Заболевание встречается с частотой 6 : 10 000.
Определите число гомозиготных особей по рецессивному гену среди 10 000 населения (и в %).
| А — врожденный вывих бедра, пенетрантность 25% a — N Рождается больных детей — 6: 10 000 | Врожденный вывих это доминантный признак (доминирование полное), поэтому лица, страдающие данной аномалией, могут быть и гомозиготными и гетерозиготными. По формуле Харди-Вайнберга их можно представить как р 2 + 2рq, Однако, поскольку пенетрантность гена врожденного вывиха бедра равна 25 %, фактическое число, лиц, являющихся носителями данного гена, будет в 4 раза больше, т.е. не 6: 10 000, а (6х4) : 10 000, т. е. 24 : 10 000. Следовательно р 2 +2pq=0,0024 Исходя из формулы Харди-Вайнберга, часть рецессивных гомозигот, т. е. здоровых людей по данной аномалии, будет следующей: q 2 = 1 — (2рq + р 2 ) или q 2 = 1 — 0,0024 = 0,9976 частей, или 99,76 %. Среди населения в 10 000 это 9976 человек. |
| q 2 — ? |
РАБОТА 2. Решение задач с использованием биохимического и других методов генетики.
В медико-генетическую консультацию пришли муж и жена, являющиеся троюродными братом и сестрой. Их первый ребенок болен фенилкетонурией, родители здоровы. Каким образом можно подтвердить диагноз и как помочь ребенку? Определите возможность рождения у данных родителей здоровых детей, если известно, что фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
1) Диагноз фенилкетонурии подтверждается скрининг-тестом: капнуть раствором
хлорного железа на пеленку, пропитанную мочой ребенка — появляется зеленое окрашивание. В дальнейшем используется метод определения количества фенилаланина в крови ребенка в динамике — количество будет нарастать. Рекомендовать строгую диету, исключающую фенилаланин, на 5 лет.
2) Родители — гетерозиготные носители, т. к. у них родился рецессивный ребенок
Читайте также: Какая лучше ткань для халатов
F АА, Аа, Аа, аа — 25 %, риск рождения больного ребенка высок.
В медико-генетическую консультацию обратилась здоровая женщина, мать которой страдала упорными полиартритами невыясненной этиологии. Определите возможность рождения больных детей, если эта женщина выйдет замуж за мужчину, страдающего алкаптонурией. Известно, что алкаптонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
Какой скрининговый тест на алкаптонурию может быть использован при рождении ребенка?
1) Установить точно по данным сведениям генотип женщины нельзя. Учитывая то, что ее мать страдала упорными полиартритами, причиной которых могла быть алкаптонурия, генотип этой женщины может быть как гомо- так и гетерозиготным.
| 1. Р АA х аа | 2. Р Аа х аа |
| G А а | G А, а а |
| F Аа — дети будут здоровыми носителями гена алкаптонурии | F Аа, аа -50% |
2) После рождения ребенка можно провести скрининговый тест: капнуть на пеленку, смоченную мочой ребенка, NаОН — проявятся коричневые пятна.
В медико-генетическую консультацию обратилась женщина по поводу того, что родившаяся у нее дочь страдает поносами, имеет падение веса и у нее отмечается рвота после кормления грудью. Рвота отмечается и после молочной смеси. Сама мать ребенка после употребления в пищу молока отмечает вздутие живота. Чувство дискомфорта в животе после приема молока отмечает и ее муж.
Какой предположительно можно поставить диагноз? Каков прогноз заболевания и какие рекомендации можно дать родителям ребенка?
1) По проявившимся симптомам у ребенка можно предположить галактоземию. Плохая переносимость молока взрослыми характерна для гетерозиготного носительства гена галактоземии, следовательно, родители этой девочки могут быть гетерозиготами.
2) Прогноз заболевания будет благоприятным, если ребенка перевести на лечебное питание, исключающее молоко. Если этого не сделать — прогноз отрицательный.
Препятствием к к деторождению их гетерозиготность не является, т. к. галактоземия лечится. Однако, все дети, рождающиеся в этой семье, должны находиться под тщательным наблюдением, чтобы не пропустить галактоземию.
В медико-генетическую консультацию обратилась здоровая женщина, у которой родился ребенок с заячьей губой, волчьей пастью и катарактой. При опросе выяснилось, что в первой половине беременности мать ребенка переболела корьевой краснухой (вирусным заболеванием). Родители пробанда, дед и бабка по линии отца и матери, а также все дяди и тети по линии родителей, их дети также здоровы.
Какой предположительно можно поставить диагноз и как его обосновать?
По видимому, у данного ребенка имеет место фенокопия. Причиной ее могла быть перенесенная матерью во время беременности корьевая краснуха, вирус которой обладает тератогенным действием. Однако, следует исключить синдром Патау. Обоснованием диагноза должна стать кариограмма ребенка, которая в случае фенокопии будет нормальной.
Алкаптонурия. Причины, симптомы и лечение
1. Общие сведения
Алкаптонурия, или «болезнь черной мочи» (син. «гомогентизиновая ацидурия»), впервые была клинически описана в конце ХVI века, но лишь к концу ХIХ века появилось биохимическое обоснование этого редкого наследственного заболевания.
Как и в отношении большинства редко встречающихся заболеваний, эпидемиологические данные по алкаптонурии в разных источниках разнятся в десятки раз. Как правило, распространенность оценивается в интервале от 1:250 000 до 1:1 000 000.
Сообщается об определенной эндемичности заболевания. По неизвестным причинам немного чаще, чем в других странах, оно встречается в Доминиканской Республике и США, Словакии, Германии и Индии.
Наследуется по аутосомно-рецессивному типу, т.е. для появления клинически значимой симптоматики у ребенка оба родителя должны быть носителями дефектного гена (при этом сами родители могут быть вполне здоровыми). Алкаптонурия чаще встречается у мужчин.
2. Причины
Непосредственной причиной формирования клиники алкаптонурии является генетически обусловленное нарушение длинной и сложной цепи биохимических реакций по преобразованию и усвоению аминокислот. Так, гомогентизиновая кислота, которая является промежуточным соединением при распаде тирозина и фенилалалина, в отсутствие необходимого для ее дальнейшего метаболизма фермента (гомогентизиназы, оксидазы гомогентизиновой кислоты) при алкаптонурии не перерабатывается в печени, а скапливается в организме в избыточных количествах. Алкаптон (открытый в 1859 году Бедекером) – продукт неправильного реагирования и распада гомогентизиновой кислоты; частично он выводится с мочой, частично откладывается в различных тканях организма, что и приводит к развитию характерной симптоматики.
Читайте также: Ткань перфорация для платья
3. Симптомы и диагностикаё
Как правило, алкаптонурия, – в переводе «алкаптон в моче», – обнаруживается в первые месяцы после рождения, и единственным симптомом чаще всего оказывается необычно темный цвет мочи и темно-коричневые пятна на пеленках. В некоторых случаях моча (в зависимости от ее состава в конкретном случае) темнеет не сразу, а лишь через 20-30 минут. Каких-либо иных симптомов или клинических проявлений заболевание может не иметь еще очень долго, до достижения пациентом зрелого возраста. Психофизическое развитие в большинстве случаев соответствует среднестатистическим этапам и показателям.
У взрослых развивается т.н. охроноз (от греч. «темно-желтый») – избыточная пигментация слизистых оболочек, склер, кожи. После 30 лет обычно начинаются серьезные проблемы с суставами (воспаление синовиальных оболочек), сухожилиями, иногда с позвоночником. Наиболее распространенным симптомом служат изменения ушных раковин, появляющиеся и нарастающие по мере накопления гомогентизиновой кислоты в хрящевой ткани – снижается их эластичность и меняется цвет (оттенок может быть различным, от голубоватого до серого). Кроме того, гомогентизиновая кислота аккумулируется в почках, становясь причиной развития мочекаменной болезни и ассоциированного пиелонефрита.
Аналогичные процессы могут наблюдаться также в надпочечниках, щитовидной и других железах внутренней секреции, а также в клапанах миокарда, – что проявляется специфическими для этих органов дисфункциями.
Алкаптонурия может быть подтверждена только лабораторными исследованиями. Существует целый ряд тестов и анализов, позволяющих выявить избыточное содержание гомогентизиновой кислоты в организме. Для исследования состояния пораженных суставов, сердца, эндокринных желез, почек и т.д. привлекаются профильные специалисты и назначаются соответствующие диагностические методы.
4. Лечение
На сегодняшний день этиопатогенетической терапии нет. При появлении субъективных жалоб и клинически значимых нарушений проводится паллиативное их лечение. Зачастую у таких больных выявляется дефицит витамина С, в связи с чем назначают большие дозы аскорбиновой кислоты.
Решение рассчётных задач по попаляционной генетике. Определение генетической структуры популяции
Наследование группы крови системы MN у эскимосов Гренландии
Задача 251.
У человека группы крови системы MN наследуются по типу неполного доминирования. У эскимосов Гренландии среди обследованных людей было обнаружено 475 человек с группой крови ММ, 89 – с группой крови МN, 5 – с группой крови NN. Какова генетическая структура этой популяции?
Решение:
Определим общее число обследованных эскимосов Гренландии, получим:
Nобщ. = 475 + 89 + 5 = 569 человек
Производим математическую запись закона Харди-Вайнберга, получим:
p — частота встречаемости гена M;
q — частота встречаемости гена N;
p 2 — частота встречаемости доминантных гомозигот MM;
2pq — частота встречаемости гетерозигот MN;
q 2 — частота встречаемости рецессивных гомозигот NN.
Рассчитаем процентный состав гетерозигот, доминантных и рецессивных гомозигот в популяции, получим:
p 2 (ММ) = 475/569 = 0,8348 или 83,48%;
2pq(MN) = 89/569 = 0,1564 или 15,64%;
q 2 (NN) = 5/569 = 0,0088 или 0,88%.
Таким образом, генетическая структура популяции эскимосов Гренландии по группам кровм системы MN имеет вид:
частота встречаемости доминантных гомозигот MM — p 2 = 0,8348 или 83,48%;
частота встречаемости гетерозигот MN 2pq = 0,1564 или 15,64%;
частота встречаемости рецессивных гомозигот NN q 2 = 0,0088 или 0,88%.
Определение частоты генов в популяции
Задача 252.
Какова концентрация доминантного гена «R», если гомозиготы по рецессивному гену «r» составляют такой процент от всей популяции: 25.
Решение:
Зная частоту встречаемости рецессивных гомозигот (rr), рассчитаем частоту аллеля (r), получим:
q 2 (rr) = 25% = 0,25.
Читайте также: Пересадка тканей как называется по другому
Согласно первому следствию закона Харди-Вайнберга рассчитаем частоту встречаемости гена (R), получим:
р(R) + q(r) = 1, р(R) = 1 — q(r) = 1 — 0,5 = 0,5.
Выводы:
1) частота рецессивного аллеля равна (r) — 0,5;
2) частота доминантного аллеля равна (R) — 0,5.
Определение частоты встречаемости фенотипов в популяции заболеваний человека в различных географических районах
Задача 253.
Фенилкетонурия наследуется аутосомно-рецессивно. Частота среди новорожденных 1:10000 для районов РФ. Определите частоту гетерозиготных носителей гена фенилкетонурия?.
Решение:
А — аллель гена нормальной выработки фенилаланина;
а — аллель гена фенилкетонурии;
g 2 (aa) = 1:10000.
2pg(Aa) = ?
Зная частоту встречаемости рецессивных гомозигот (аа), рассчитаем частоту аллеля (а), получим:
Согласно первому следствию закона Харди-Вайнберга рассчитаем частоту встречаемости гена (А), получим:
р + q = 1, р = 1 — q = 1 — 0,01 = 0,99.
Используя формулу Харди-Вайнберга: р 2 + 2рq + q 2 = 1, рассчитаем встречаемость гетерозигот в данной популяции людей, получим:
р(АА) 2 + 2рq(Аа) + q(аа) 2 = 1;
2рq(Аа) = 2( 0,99 • 0,01) = 0,0198 или 1,98%.
Ответ: 2рq(Аа) = 0,0198 или 1,98%, т.е. на 10000 новорожденных встречается 198 гетерозигот по гену фенилкетонурии.
Задача 254.
В Европе на 10 000 человек с нормальным содержанием меланина встречается 1 альбинос. Ген альбинизма наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Рассчитать частоту встречаемости носителей гена альбинизма. Носителем называют организм, гетерозиготный по гену, который может вызвать в гомозиготном состоянии нарушение метаболизма.
Решение:
А — нормальное содержание меланина;
а — альбинизм;
2рq(Аа) = ?
Зная частоту встречаемости рецессивных гомозигот (аа), рассчитаем частоту аллеля (а), получим:
Согласно первому следствию закона Харди-Вайнберга рассчитаем частоту встречаемости гена (А), получим:
р(А) + q(а) = 1, р(А) = 1 — q(а) = 1 — 0,01 = 0,99.
Используя формулу Харди-Вайнберга: р 2 + 2рq + q 2 = 1, рассчитаем частоту встречаемости носителей гена альбинизма, получим:
р(АА) 2 + 2рq(Аа) + q(аа) 2 = 1;
2рq(Аа) = 2р(А)q(а) = 2(0,99 • 0,01) = 0,0198 или 1,98%.
Таким образом, частота встречаемости носителей гена альбинизма в Европе составляет 1,98% или 198 человек на 10000 жителей.
Ответ: 2рq(Аа) = 1,98% или 198 человек на 10000 жителей.
Задача 255.
Алькаптонурия характеризуется окрашиванием хрящевых тканей и быстрым потемнением мочи. Наследуется как аутосомный рецессивный признак и заболевание встречается с частотой 1: 100000. Вычислите частоту гомозиготных носителей доминантного аллеля в этой популяции?
Решение:
А — ген нормального развития организма;
а — ген алькаптонурии
р(АА)2 = ?
Зная частоту встречаемости рецессивных гомозигот (аа), рассчитаем частоту аллеля (а), получим:
Согласно первому следствию закона Харди-Вайнберга рассчитаем частоту встречаемости гена (А), получим:
р(А) + q(а) = 1, р(А) = 1 — q(а) = 1 — 0,00316 = 0,99684.
Используя формулу Харди-Вайнберга: р 2 + 2рq + q 2 = 1, рассчитаем частоту гомозиготных носителей доминантного аллеля в этой популяции, получим:
р(АА) 2 + 2рq(Аа) + q(аа) 2 = 1 = 100%;
р(АА) 2 = (0,99684) 2 = 0,9937 или 99,37%.
Таким образом, частота встречаемости гомозиготных носителей доминантного аллеля в этой популяции составляет 0,9937 или 99,37% или 99370 человек на 100000 жителей.
Ответ: р(АА) 2 = 0,9937 или 99,37% или 99370 человек на 100000 жителей.
Определение частоты встречаемости фенотипов в популяции
Задача 256.
В популяции частота доминантного аллеля A (нормальной формы хрусталик глаза) равна 0,8 и рецессивного a (аномальной формы хрусталик глаза) – 0,2. Определите частоту встречаемости фенотипов в популяции.
Решение:
A — нормальная форма хрусталика глаза;
а — аномальная форма хрусталика глаза;
р(А) = 0,8;
q(a) = 0,2
р(АА) 2 = ?
2рq(Аа) ?
q(аа) 2 = ?
Зная частоту встречаемости доминантного аллеля (А) и рецессивного (а), рассчитаем астоту встречаемости людей (%) с нарушением хрусталика глаза (q(аа) 2 ), получим:
используя формулу Харди-Вайнберга: р 2 + 2рq + q 2 = 1, рассчитаем q(аа) 2 :
р(АА) 2 + 2рq(Аа) + q(аа) 2 = 1 = 100% = (0,8) 2 + 2(0,8 . 0,2) + (0,2) 2 =
= 0,64 или 64%(АА) + 0,32 или 32%(Аа) + 0,04 или 4%(аа) = 1 или 100%.
Выводы:
р(АА) 2 = 64%;
2рq(Аа) = 32%;
q(аа) 2 = 4%.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом