Методы изучения генетики человека

Решение задач по формуле Харди-Вайнберга

 

В основе этого метода лежит закон, сформулированный в 1908 г. Г. Харди и В. Вайнбергом независимо друг от друга.

Математически он может быть записан следующим образом:

Если частота в популяции доминантного аллеля А составляет p, то частота рецессивного аллеля а будет q = 1 – p.

 

(p + q)² = p² + 2pq + q², где

 

p – частота доминантного аллеля А;

q – частота рецессивного аллеля а;

p² – частота генотипа АА (доминантные гомозиготы);

2pq – частота генотипа Аа (гетерозиготы);

q² – частота генотипа аа (гомозиготных рецессивов).

1.1. Решение примерной задачи

Условие:

Одна из форм альбинизма (отсутствие пигментации кожи, радужной и пигментной оболочек глаза) у человека обусловлена редким рецессивным аллелем а (мутация в гене тирозиназы). В популяции N частота альбиносов равна 0,0001. Рассчитать частоту генотипов АА и Аа.

Решение

q – частота рецессивного аллеля а q²=0,000, q = 0,01

p – частота доминантного аллеля А 1 – 0,01 = 0,99

p² – частота генотипа АА (0,99)² = 0,98

2pq – частота генотипа Аа 2 х 0,99 х 0,01 = 0,02

 

Гетерозигот по гену альбинизма в популяции в 200 раз больше, чем альбиносов.

 

Вычисление «генетического груза»

 

Понятие генетического груза является фундаментальным в популяционной генетике, который ввел Г. Меллер в 1950 г.

Для расчета порядкового номера поколения (t), в котором начальная частота рецессивного аллеля (q⁰) примет ожидаемое значение q^t при отборе против гомозиготных рецессивов, используют формулу

t=1/q^t -1/q⁰

 

Частота рецессивного летального аллеля 0,01. Необходимо установить, сколько потребуется поколений для ее уменьшения в 10 раз при условии отсутствия появления новых мутаций в популяции?

q⁰ = 0,01, q^t = 0,001

 

t=1/0,001 -1/0,01=1000-100=900

 

Итак, для уменьшения частоты рецессивного летального аллеля с 0,01 до 0,001 потребуется целых 900 поколений.

 

Метод анализа родословных

 

Генеалогический метод — метод изучения родословных, с помощью которого прослеживается распределение болезни (при­знака) в семье или в роду с указанием типа родственных связей между членами родословной.

Это необходимо для того, чтобы:

1) установить наследственный характер признака;

2) определить тип наследования признака или заболевания;

3) оценить степень пенетрантности гена;

4) провести анализ сцепления генов хромосом;

5) изучить интенсивность мутационного процесса;

6) определить механизмы взаимодействия генов.

Составление родословной

 

Составление родословной начинается со сбора сведений о се­мье, и прежде всего со сбора сведений о пробанде — индивиде, который является предметом интереса исследователя. Чаще всего это больной или носитель изучаемого признака.

В графическом изображении родословной пробанд отмечается соответствующим знаком и стрелкой, которая идет снизу вверх и слева направо. Дети одной родительской пары (бра­тья и сестры) называются сибсами. Для наглядности собранные данные изображают в виде опреде­ленных символов (рис.7.1.).

Графическое изображение родословной дополняет­ся обязательными разделами: «Условные обозначения» и «Легенда родословной».

Условные обозначения — это перечень символов, использован­ных при графическом представлении родословной. Как правило, применяют стандартные значки-символы (рис. 7.1.).

Легенда родословной - это важный элемент описа­ния родословной, которая включает следующее: подробное описание каждого члена родословной, сведения о котором обязательны или существенны для понимания характе­ра наследования заболевания (признака); указание на возраст и причину смерти. Таким образом, «Легенда родословной» — это информация о членах родословной с подробным изложением любых, но существенных для анализа сведений. Поколения обозначаются римскими цифрами сверху вниз, обыч­но они ставятся слева от родословной. Последнее поколение пред­ков, по которому собрана информация, обозначается как I поко­ление. Арабскими цифрами нумеруются все элементы одного по­коления (весь ряд) слева направо, последовательно. Братья и сес­тры располагаются в родословной в порядке рождения. Все индивиды одного поколения должны располагаться строго в один ряд.

 

3.2. Генетический анализ родословной

Основной целью изучения генеалогических данных является установление генетических закономерностей, связанных с анализируемым заболеванием или признаком.

Для обнаружения наследственного характера признака (болез­ни) и установления типа наследования используются различные методы статистической обработки полученных данных.

В зависимости от хромосомной локализации и характеристик гена различают:

1) аутосомно-доминантный тип наследования (ген в неполовых хромосомах);

2) аутосомно-рецессивный тип наследования (ген в неполовых хромосомах);

3) Х-сцепленный доминантный тип наследования (ген в половых хромосомах)

4) рецессивный тип наследования (ген в половых хромосомах);

5) Y-сцепленное (голандрическое) наследование (ген в половой Y-хромосоме);

6) митохондриальное (цитоплазматическое) наследование (ген в геноме митохондрий).

В некоторых случаях расчеты соотношения числа больных и здоровых в одной конкретной семье могут дать неправильное представление о типе наследования. Это бывает обусловлено главным образом случайным характером распределения хромосом в процессе гаметогенеза.

 

Рис. 7.1. Символы родословных