Робота №2. Розв’язування задач на аналіз каріотипу людини з різними хромосомними захворюваннями

Приклад 1. У чоловіка з синдромом Клайнфельтера замість двох статевих хромосом — три (XXY).Поясніть, як могли утворитись зиготи з подібним незвичайним набором хромосом. Укажіть всі можливі випадки відхилення від нормальної кількості статевих хромосом у людини.

Розв'язок

В одного з батьків при мейозі не відбулося розходження статевих хромосом (обидві статеві хромосоми потрапили в одну гамету). При цьому в другій гаметі статевих хромосом немає. Якщо порушилось розходження хромосом у матері, то у неї могли утворитись яйцеклітини 22А+ХХ або 22А + 0, де А — аутосоми. Після запліднення таких яйцеклітин нормальними сперматозоонами з однією X- або Y -хромосомою (22А+Х або 22А+Y) можуть утворитися зиготи 44А+ХХХ, 44A+XXY, 44А+Х0, 44А+Y0. Якщо розходження хромосом не відбудеться у батька, то утворюються сперматозоони 22A+XY і 22А+0. Внаслідок злиття таких сперматозоонів з нормальними яйцеклітинами утворюються зиготи: 44A+XXY, 44А +Х0.

Чоловіки, що мають в усіх своїх клітинах набори статевих хромосом XXY, страждають синдромом Клайнфельтера. У жінок з хромосомами XXX — синдром трисомії X, із хромосомами ХО — синдром Шершевського — Тернера. Зиготи Y0 гинуть.

Приклад 2. У жінки має місце збалансована транслокація хромосоми №21 на № 13. Яка ймовірність народження у неї дитини з синдромом Дауна?

Розв'язок

Позначимо транслокаційну хромосому №21 на № 13 як 21/13. У каріотипі жінки одна хромосома 21, одна 13 і одна 21/13. Ці пари хромосом комбінуються випадково, тому теоретично у жінки можуть утворитись шість різних типів гамет: а) 21/13; б) 21 і 13; в) 13; г) 21/13 і 21; д) 21; є) 21/13 і 13. Після запліднення нормальними сперматозоонами може утворитися відповідно шість варіантів зигот. Зигота з трисомією за 21-ю парою хромосом утворюється після злиття яйцеклітини 21/13 і 21 з нормальними сперматозоонами. Імовірність появи такої зиготи становить 1/6, або 16,6 %. Тому імовірність народження у жінки дитини з синдромом Дауна дорівнює 16,6 %•

Хід роботи

Завдання 1. При дослідженні каріотипу в клітинах ембріонів після спонтанного аборту виявили такі зміни у кожного: а) 92 хромосоми; б) 47 хромосом, зайва хромосома 1-ї пари; в) 45 хромосом, одна статева хромосома Y; г) 45 хромосом, одна хромосома 5-ї пари; д) 47 хромосом, делеція однієї з хромосом 2-ї пари; є) 69 хромосом; є) 44 хромосоми, відсутність хромосом 1-ї пари. Які мутації відбулись у клітинах ембріонів?

Завдання 2. При синдромі Едвардса (трисомія Е-18) діти вмирають на першому році життя внаслідок численних вад кісткової системи і внутрішніх органів. Поясніть механізм походження цієї мутації, якщо: а) в усіх клітинах дитини спостерігається трисомія Е-18; б) у дитини частина клітин має нормальний каріотип, а друга з трисомією Е-18.

Завдання 3. При синдромі Дауна спостерігається трисомія по 21 парі хромосом. Каріотип людини 47, ХХ+21 або 47, XY+21. Поясніть механізм походження цієї мутації й вкажіть, в яких клітинах вона відбулась, якщо: а) всі клітини мають порушений каріотип; б) поряд з клітинами з нормальним каріотипом є клітини з трисомією по 21 парі.

Завдання 4. У медико-генетичну консультацію звернулась жінка з фенотипом синдрому Шерешевського — Тернера. За допомогою цитогенетичного методу було виявлено, що частина її клітин має каріотип 45, ХО, а друга частина — 47, XXX приблизно у рівних пропорціях. Як пояснити це явище?

Завдання 5. У медико-генетичну консультацію звернулась здорова вагітна жінка з проханням визначити стать плоду, тому що її брат і перша дитина (син) страждають тяжкою формою гемофілії. У клітинах із амніотичної рідини статевого хроматину не виявлено. Який можна зробити висновок про стать плоду? Визначте ймовірність народження хворої дитини.

Завдання 6. У літературі описані випадки народження: а) двох монозиготних сестер-близнят, одна з яких страждає гемофілією, а друга — гетерозиготний носій патологічного гена; б) двох монозиготних сестер-близнят, одна з яких страждає псевдогіпертрофічною м'язовою дистрофією, а друга — здорова; в) двох монозиготних сестер-близнят, одна з яких страждає дальтонізмом, друга —здорова. Гемофілія, псевдогіпертрофічна дистрофія, дальтонізм — рецесивні ознаки, зчеплені з хромосомою. Поясніть ці феномени за допомогою теорії М. Лайон.

 

Задачі і вправи

1. Пробанд – дівчина, що має нормальну будову пальців. Її мати і батько також з нормальною будовою пальців. У батька пробанда є сестра з брахідактилією і брат з нормальною будовою пальців. Тітка пробанда по лінії батька, що має брахідактилію, в шлюбі з чоловіком без брахідактилії. У їхнього сина брахідактилія. У бабусі пробанда за лінією батька і її сестри — брахідактилія, дід без аномалій. Прабабуся і прадід (батько й мати бабусі пробанда по лінії батька) мають брахідактилію. Прадід був одружений двічі. Його друга жінка без брахідактилії. Від другого шлюбу у прадіда було дві дочки без аномалій і чотири сини з брахідактилією. Всі діти прадіда були одружені. Їхні чоловіки і жінки без аномалій, у однієї з його дочок народились дві дівчинки та хлопчик без брахідактилії; у другої дочки — хлопчик без аномалій, у одного сина—дівчинка з брахідактилією; у другого сина — дочка без аномалій і дві дівчинки — монозиготні близнята з брахідактилією. У двох других синів народились здорові сини. Визначте ймовірність народження дитини з аномалією в сім'ї пробанда за умови, що вона вступить до шлюбу з чоловіком, який має такий самий генотип, що й у неї.

2. Пробанд - здорова жінка, її сестра теж здорова, а два брати страждають дальтонізмом. Мати і батько пробанда здорові. Чотири сестри матері пробанда здорові, чоловіки їхні теж здорові. Про двоюрідних сибсів з боку матері пробанда відомо: в одній сім'ї один хворий брат, дві сестри і брат здорові; у двох інших сім'ях по одному хворому брату і по одній здоровій сестрі; в четвертій сім'ї - одна здорова сестра. Бабуся пробанда з боку матері здорова, дід страждав дальтонізмом. З боку батька про банда хворих дальтонізмом не спостерігалося. Складіть родовід. Визначте вірогідність народження в пробанда хворих дальтонізмом дітей за умови, що вона вийде заміж за здорового чоловіка.

3. Пробанд - нормальна жінка - має п'ять сестер, дві з яких однояйцеві близнята, дві — двояйцеві близнята. Всі сестри мають шість пальців на руках. Мати пробанда нормальна, батько - шестипалий. З боку матері всі предки нормальні. В батька два брати і чотири сестри - всі п'ятипалі. Бабуся за лінією батька шестипала. В неї було дві шестипалі сестри і одна п'ятипала. Дід за лінією батька і всі його родичі нормально п'ятипалі. Складіть родовід. Визначте вірогідність народження в сім'ї пробанда шестипалих дітей за умови, що вона вийде заміж за нормального чоловіка.

4. Які методи медичної генетики необхідно застосувати: а) для діагностики гемофілії, цукрового діабету, фенілкетонурії; б) для діагностики синдрому Дауна; в) для вивчення генотипу батьків, у яких народилась дитина з гемофілією, і розрахунки ймовірності народження наступної дитини хворою; г) для визначення типу спадковості (аутосомно-домінантного, аутосомно-рецесивного, зчепленого із статтю) патологічної ознаки в сім'ї, у якій народжувались глухонімі діти; д) для розрахунку можливої частоти народження дітей з рецесивною ознакою в населеному пункті?

5. За допомогою яких методів цитогенетики можна діагностувати такі хромосомні хвороби: а) синдром Дауна; б) синдром Шерешевського — Тернера; в) синдром Патау?

6. До якого типу мутацій належать такі хвороби: а) синдром Дауна; б) синдром Шерешевського — Тернера; в) синдром Патау; г) синдром кошачого крику; д) гемофілія; є) альбінізм; є) фенілкетонурія; ж) цукровий діабет; з) синдром Едвардса?

7. У судово-медичній практиці на місці злочину виявили сліди крові злочинця. Було зроблено висновок, що злочинець — жінка. Дослідження яких форменних елементів крові дозволило зробити такий висновок?

8. У медико-генетичній консультації обстежили групу чоловіків за допомогою методу визначення Y -статевого хроматину. Який набір Y -хромосом у них, якщо в ядрах соматичних клітин спостерігаються зони люмінесценції: а) одна; б) дві; в) три?

9. У медико-генетичну консультацію звернулись батьки новонародженого, що страждає синдромом Дауна, з питанням, чи можуть у них народитись здорові діти. Який цитогенетичний метод (каріотипування, дослідження статевого хроматину) можна з даному випадку застосувати для обстеження батьків? Чи можуть народитися здорові діти у цих батьків, якщо у матері трисомія за 21-ю парою хромосом? Чи можливе народження здорових дітей, якщо виявляється, що каріотип матері й батька в нормі?

10. Відомо декілька випадків народження монозиготних близнят різної статі: а) дівчинка з синдромом Шерешевського— Тернера і нормальний хлопчик; б) нормальна дівчинка і хлопчик з синдромом Клайнфельтера. Поясніть, як могли з'явитися такі близнята?

 

Список використаних джерел

 

1. Андріанов В.Л. Біологія: Розв'язування задач з генетики. - К.: Либідь, 1995.-180 с.

2. Батирова Г. Ш. Збірник задач і вправ з генетики.— Тернопіль: Підручники і посібники, 1997.– 48 с.

3. Бердышев Г.Д., Криворучко И.Ф. Генетика человека с основами медицинской генетики. - К.: Вища школа.- 1979.- 448 с.

4. Ватти К.В., Тихомирова М.М. Руководство к практическим занятиям по генетике.– М.: Просвещение, 1972.- 189 с.

5. Гофман - Кадошников П.Б. Задачник по общей и медицинской генетике. - М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1969. - 155 с.

6. Гуляев И.В. Задачник по генетике. М.: Колос, 1980.- 78 с.

7. Дегтярьова Н.І. Лабораторний і польовий практикум з генетики.– К.: Вища школа, 1979.– 286 с.

8. Демидов С.В., Бердишев Г.Д., Топчій Н.М., Черненко К.Д. Генетика.– К.: Фітосоціоцентр, 2007.- 412 с.

9. Загальна і молекулярна генетика: Практикум /С.М. Хапунов, В.Ф. Безруков, Д.М. Голда та ін. - К.: Вища школа, 1995. - 280 с.

10. Звягольська І.М. Загальна генетика: збірник задач і вправ. – Полтава, Астрая, 1999.- 129 с.

11. Инге-Вечтомов С.Г. Генетика с основами селекции.– М.: Высш. шк., 1989.– 591 с.

12. Іванченко П.Л., Тимченко А.Д., Сологуб Г.К., Касім Л.Ф. Практичні заняття з біології. - К.: Вища школа, 1972. - 262 с.

13. Лишенко І.Д. Генетика з основами селекції.– К.: Вища школа, 1994.– 416 с.

14. Лобашев М.Е., Ватти К.В., Тихомирова М.М. Генетика с основами селекции.– М.: Просвещение, 1979.– 304 с.

15. Медична генетика: задачі, тести, вправи: Навчальний посібник/ О.В. Романенко, Г.Й. Путинцева, С.М. Пилявська, Т.А. Решетняк. - К.: Вища школа., 1996. - 135 с.

16. Муртазин Г.М. Задачи и упражнения по общей биологии: Пособие для учителей. – М.: Просвещение, 1981. – 192 с.

17. Соколовская Б.Х. 100 задач по общей генетике и молекулярной биологии. - Новосибирск: Наука, 1971.- 64 с.

18. Тоцький В.М. Генетика.– Одеса: Астропринт, 2002.– 710 с.