Методические указания к практическому занятию

Методические указания к практическому занятию
для студентов 1-го курса медицинского факультета
ЗАНЯТИЕ № 6
Темы. ГЕНИАЛОГИЧЕСКИЙ И БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОДЫ.
ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИХ ДИАГНОСТИКИ.
Количество часов: 2+3
Цель. Уметь составлять родословные семьи для выявления характеранаследования
нормальных физиологических и патологических признаков. Выучить механизмы
возникновения, основные фенотипические проявления хромосомных болезней человека.
Ознакомиться с цитогенетическим методом генетики человека.
Профессиональная ориентация студентов. 40 % случаев самовольного прерывания
беременности связанные с хромосомными аномалиями. Хромосомные заболевания
наблюдаются в 1 % новорожденных. Они являются причиной 45-50 % множественных
врожденных недостатков развития, 36 % случаев умственной отсталости, 50 % бесплодия
у женщин и 10 % бесплодия у мужчин. Врачи должны знать механизмы их возникновения
и проявления для дальнейшей диагностики и профилактики. Цитогенетический метод есть
базовым для диагностики хромосомных болезней.
Методика выполнения практической работы
І. ГЕНИАЛОГИЧЕСКИЙ И БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОДЫ.
Работа 1. Правила составления родословных.
Лицо, родословная которого составляется, называется пробандом, ее братья и сестры
– сибсами. Лиц женского пола обозначают кружочком, лиц мужского пола – квадратом.
Пробанда на родословной отмечают стрелкой. Символы членов семьи, которые несут
исследуемый признак, выделяют с помощью цвета. Каждому поколению семьи выделяется
отдельная строка, на которой слева направо в ряд размещаются символы членов семьи в
порядке рождения и соединяются с проведенной над ними горизонтальной линией.
Символы лиц, которые находятся в браке, соединяются линией брака. Римскими цифрами
обозначают последовательные поколения, арабскими – потомки одного поколения.
Зарисовать основные символы, которые используют для складывания родословных.
Работа 2. Анализ родословной (тип наследования, генотип пробанда, вероятность
рождения больных детей в семье пробанда).
1. Автосомно-доминантный тип наследования характеризуется такими признаками:
1) болеют одинаково мужчины и женщины;
2) признак наследуется по вертикали родословной;
3) один или оба родителей больного ребенка больные.
2. Автосомно-рецессивный тип наследования:
1) болеют одинаково лица как мужского, так и женского пола;
2) признак наследуется по горизонтали родословной;
3) родители больного ребенка могут быть фенотипически здоровыми, но
гетерозиготными носителями мутантного гена;
4) ген заболевания проявляется лишь в гомозиготном состоянии (аа);
5) вероятность рождения больных детей возрастает в родственных браках.
1
3. Х-сцепленый рецесивний тип наследования:
1) болеют преимущественно лица мужского пола;
2) отсутствует передача признака от отца к сыну.
4. Х-сцепленый доминантный тип наследования:
1) женщины болеют чаще, чем мужчины;
2) признак наследуется по вертикали родословной;
3) если признак есть только у женщины, то ее унаследуют или все дети (если
женщина гомозиготная) или 50 % детей, независимо от пола (если женщина
гетерозиготная);
4) если признак есть только у мужчины, то унаследуют ее все дочери, сыны –
здоровые.
5. Y-сцепленный тип наследования:
1) признак наследуется исключительно по мужской линии из поколения в
поколение;
2) больной отец передает признак всем сынам.
Работа 3. Решить ситуационные задачи, которые моделируют разные типы
наследования.
Задача 1. Составьте родословную своей семьи, проследив наследование любой
произвольно выбранной менделюющей ознаки в ряде поколений.
Задача 2. Проанализируйте родословную семьи с ахондроплазией. Определите тип
наследования.
Родословная к задаче 2.
Родословная к задаче 3.
Задача 3. Проанализируйте родословную семьи, у членов которой наблюдалась щель
между резцами. Определите характер наследования и генотипы всех лиц родословной.
Задача 4.
Проанализируйте родословную семьи с дальтонизмом. Определите тип
наследования признака и генотипы членов семьи ІІІ, 3 и 4.
Родословная к задаче 4.
2
Задача 5. В 9 семьях, где мужчины имели темные зубы, а женщины нормальные, всего
было 10 синовей и 7 дочерей. Все дочери имели темные зубы вследствие гипоплазии
эмали, а все сыны были здоровые. Как наследуется данный признак ?
Ответы: 2. Автосомно-доминантный. 3. Автосомно-доминантный тип наследования. Генотипы:
І, 1 и І, 2 – Аа; ІІ,1 – АА или Аа; І, 3; ІІ, 2, 3, 4, 5 – аа. 4. Сцепленный с Х-хромосомой, рецесивний
тип наследования. Генотипы: ІІІ, 3 – ХdY; ІІІ, 4 – ХdХd. 5. Гипоплазия эмали сцепленный с Ххромосомой доминантный признак.
Работа 4. Близнецовый метод.
Близнецовый метод основывается на изучении разлчия близнецов и имеет
первостепенное значение для понимания соотностельной роли наследственности и среды
в образовании различных признаков, аномалий строения и для изучений болезней с
низкой пенетрантнстью.
Однояйцевые близнецы (монозиготные) – развиваются с одной яйцеклетки,
олпдлтворенной одним сперматозоидом. Они одного пола и характеризуютсяодинаковым
генотипом.
Двуяйцевые (дизиготные) – развиваются из двух яйцеклеток, одновременно
оплодотворенных двумя разными сперматозоидами. Они могут быть иодного, и разного
пола. По своим наследственным задаткам они похожи не в большей степени, чем родные
братья и честры, не близнецы. Они имеют приблизительно 50% одинаковых генов.
Если ознаки блинецов одинаковые, то их называют конкордантными по даним
ознакам, если разные – дискордантными.
Для определеия типа зиготности применяется главным образом – метод сходства –
основаный на исседовании у партнеров близнецовой пары генетически обусловленных
признаков, находящихся в минимальной зависимости от влияний внешней среды.
Монозиготные близнецы конкордантые (одинаковые) за цветом волос, глаз, кожи,
формой носа, толщиной губ, разрезом рта, мочкой уха, группы крови АВО, резусфактором. Дизиготные близнецы за одними ознаками могут бытьконкордантными, а за
другими – дискордантными.
Близнецовый метод дает воможность изучить роль генотипа и внешней среды в
реализции ознак человека, в том числе и разных заболеваний. В основе этого метода есть
той факт, что монозиготные близнецы развиваются с одной зиготы. Они должны быть
генетически одинаковыми. Фенотипические разичия между ними определяются
факторами внешней среды. Соответственно, по ступени сходства монозиготных
близнецов можно сделать вывод, каким образом ознака определяется генотипическими
факторами, а каким образом – внешней средой.
Ситуационные задачи
Задача 1. Для каких близнецов (монозиготных или дизиготных) характерные такие
ознаки: развиваются из одной яйцеклетки, имеют одинаковый генотип, конкордантные за
группами крови, цветом глаз?
Задача 2. Один из двух близнецов здоровый, а другой больной гемофилией.
Определите зиготность близнецов, если родители здоровые.
ІІ. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИХ ДИАГНОСТИКИ.
3
Работа 5. Классификация хромосомных болезней.
Выучить основные группы хромосомных болезней. Рассмотреть фотографии
больных, описать их фенотипы. Заполнить таблицу: «Классификация хромосомных
болезней».
Работа 6. Цитогенетический метод.
Выучить суть цитогенетического метода генетики человека.
Цитогенетический метод – это исследование хромосом для определения кариотипа
(кариотипирование) и определение полового хроматина.
Кариотипирование используют для:
1)
диагностики хромосомных заболеваний;
2)
складывания карт хромосом;
3)
изучения мутационного процесса в человеческих популяциях;
4)
решения некоторых эволюционных вопросов.
Изучения полового хроматина проводят для:
1)
диагностики хромосомных заболеваний, обусловленных дисбалансом гетера
хромосом;
2) определения пола плода за клетками амниотической жидкости;
3) определении пола при гермафродитизме;
4) при изучении опухолей половых органов;
5) для решения вопроса о применение половых гормонов.
Кариотипирование проводят: 1) прямым или 2) косвенным методом.
Прямой метод – биопсийный материал (клетки костного мозга, эмбриона, опухолей,
половых желез) исследуют сразу после получения.
Косвенный метод – материал (клетки кожи, лейкоциты крови) исследуют после
предыдущего культивирования на питательных средах.
Методика кариотипирования непрямым методом:
1) венозную кровь центрифугируют, выделяют лейкоциты;
2) их помещают в питательную среду с фитогемаглютинином (стимулирует деление
клеток);
3) после инкубации в термостате к суспензии прибавляют колхицин (останавливает
деление лейкоцитов на стадии метафазы);
4) прибавляют гипотонический раствор, центрифугируют;
5) препарат фиксируют, красят, изучают под световым микроскопом;
6) фотографируют и вырезают хромосомы, систематизируют за Денверськой
классификацией.
Методика определения полового хроматина:
1) шпателем получают соскоб с слизистой полости рта и размещают на предметное
стеклышко;
2) фиксируют 15-20 мин. в 96% этаноле;
3) на подсушенный мазок наносят 1-2 капли раствора ацетосеина;
4) накрывают покровным стеклышком и изучают под световым микроскопом
(интерфазные ядра).
Рассмотреть микрофотографии кариотипов здоровых и больных на хромосомные
болезни людей. Дать генетическое заключение (пол больного, количество хромосом, в
случае патологии указать в каких группах в соответствии с Денверськой классификацией
и парах хромосом есть нарушения, для которой хромосомной болезни это характерно).
Работа 7. Решить ситуационные задачи.
Ситуационные задачи
1. Какие изменения в хромосомном наборе: а) при синдроме Клайнфельтера? б) при
синдроме Дауна? в) при синдроме Шерешевського-Тернера?
4
2. Кариотип женщины 47, XX. Есть ли нарушения в количестве половых хромосом?
О какой мутации идет речь?
3. Напишите кариотип девочки с синдромом Патау.
4. У женщины с синдромом Шерешевського-Тернера часть соматических клеток
содержит нормальное количество хромосом. Напишите кариотип женщины. Как
называется данное явление?
5. В медицинской литературе описанные случаи увеличения числа половых хромосом
у мужчин: XXY, ХУУ, XXXXY, XYYYY и т.п. (вместо XY) и у женщин XXX, ХХХХ;
ХХХХХ (вместо XX). Объясните механизм появления чрезмерного числа половых
хромосом. Почему данное явление отбивается не только на нарушении половой функции?
К какому виду мутации належат эти изменения?
6. При синдроме Дауна наблюдают трисомию по 21 паре хромосом. Кариотип
человека 47, ХХ, 21+ или 47, ХУ, 21+. Объясните механизм происхождения этой мутации
и укажите, в каких клетках она состоялась, если: а) все клетки имеют даный кариотип; б)
рядом с клетками с нормальным кариотипом являются клетки с трисомией по 21 паре.
Ответы: 1. а) трисомия ХХУ; б) трисомия 21; в) моносомия Х0. 2.Количество
половых хромосом не измененное. Увеличенное количество аутосом (трисомія). 3.47, ХХ,
13+. 4.45, ХО /?46, ХХ. Мозаицизм. 5.В половых хромосомах, кроме генов, которые
отвечают за определение пола, находятся другие гены. Это геномная мутация,
анеуплоидия, полисомия за половыми хромосомами. Причина – нерасхождения половых
хромосом. 6. а) нерасхождения хромосом 21 пары при гаметогенезе в одного из
родителей; б) нерасхождения хромосом 21 пары при митозе.
Программа самоподготовки студентов
І. ГЕНИАЛОГИЧЕСКИЙ И БЛИЗНЕЦОВЫЙ МЕТОДЫ.
1. Человек как специфическийобект генетического анализа.
2. Клинико-генеалогический метод анализа родословных
3. Близнецовый метод исследования.
ІІ. ХРОМОСОМНЫЕ БОЛЕЗНИ. ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ИХ ДИАГНОСТИКИ.
1. Классификация наследственных болезней.
2. Хромосомные болезни, обусловленные нарушением количества аутосом (синдром
Дауна, синдром Патау, синдром Эдвардса). Механизмы их возникновения, принципы
лабораторной диагностики.
3. Хромосомные болезни, обусловленные дисбалансом половых хромосом (синдром
Шерешевського-Тернера, трисомии ХХХ, синдром Клайнфельтера, синдром полисомии
Y-хромосомы). Механизмы их возникновения, принципы лабораторной диагностики.
4. Хромосомные болезни, обусловленные нарушением структуры хромосом
(синдром “крика кошки”). Механизмы их возникновения, принципы лабораторной
диагностики.
Студент должен знать:
1. Генеалогический метод.
2. Близнецовый метод
3. Классификация наследственных болезней.
4. Механизмы возникновения наследственных болезней.
5. Цитогенетический метод.
Студент должен уметь:
1. Проводить генеалогический анализ родословных.
2. Объяснить механизмы возникновения и принципы лабораторной диагностики
наследственных болезней.
3. Решать ситуационные задачи по медицинской генетике.
5
Источники информации
Главные:
1. Биология: Учебник для студентов медицинских специальностей Вузов. В 2-х книгах
/Кол. авт.; Под ред. проф. Ярыгина В. Н. - М: Высшая школа, 2001 (1997). - 432 (448) с.
(книга I): 334 (340) с. (книга II); ил.
2. Слюсарев А.А., Жукова С.В. Биология – К.: Высшая школа, 1987. – 415 с.
3. Биология / Под ред. В.Н. Ярыгина. – Г.: Медицина, 1984. – 560 с.
Дополнительные:
1. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека / В 3-х т. – Мир, 1990.
2. Билич Г. Л., Крыжановский В. А. Биология / Полный курс. В 3-х т. – М.: Изд. дом
«Оникс 21 век», 2002. – 864с.
3. Давиденкова Е. Ф., Либерман И. С. клиническая генетика. – Л.: Медицина, 1975 г.,432 с.
Автор: ас. Недошитко К. Ю.
Утвержден на заседании кафедры
30. 08 2008 г., протокол № 1
Пересмотрен на заседании кафедры
________200 г., протокол №______
6
7
Главные группы
наследственных
болезней
Хромосомные
болезни,
связанные с
нарушением
каличества
аутосом
Название
наследственных
болкзней
синдром Дауна
Генотип
Фенотип
1)
2)
трисомия 21 (47)
Транслокация 21 хромосомы на
хромосому группы D и G
Пол
Мужской,
женский
синдром Патау
Трисомия 13 (47)
Мужской,
женский
синдром Эдвардса
трисомия 18 (47)
Мужской,
женский
Хромосомные
болезни,
синдром
связанные с
Клайнфельтера
нарушением
каличества
половых хромосом
синдром
ШерешевскогоТернера
1) XXY (47).
2) XXXY (48)
3) ХХХХТ (49)
мужской
Синдором
полисомии Y
Наследственные
синдром "кошачево
болезни связанные с крика”
нарушением
количества
хромосомных
абераций
Умственная отсталость, малый
Кариотипирование,
череп,бальшой язик,косой разрез очных дерматоглифики
щелей эпикант нарушение строения
внутренних органов, 2 згибальные
складки ладош, угол atd 80
Микроцефалия , низкий лоб, или
анофтальмия, разрез верхне губі и неба
полидактілия, нарушение строения
внутренних органов, угол atd 80
Уз кий лоб, раздел неба, малый рот,
недоразвита нижняя челюсті
,деформацияя пальцев рук, стопы,
нарушение строения внутренних
органов
Большой рост, длинные конечности,
гинекомастия, недоразвитысемянники,
отсутствует сперматогенез, умственная
отсталость (но не всегда )
Кариотипирование
дерматоглифики
Низкий рост, “лицо сфінкса”,
крылообразные складки шеи, низкий
рост волос на затылке, недоразвиты
яичники , половыыые органы, молочне
залозы, интеллект сберегся
Нарушение функцииий яичников,
преждевременный климакс, умственная
отсталость
1) кариотирование
2) опредилениеXполовово
хромосомастатевого
хроматину
1) кариотирование,
2) опредиление Xполовово хромосома
1) кариотирование,
2) X-половово хромати
на
3) У-половово
хроматина
кариотирование
ХО (45)
женская
XXX (47)
женский
XYY(47), XXYY (48) XXYYY (49)
мужской
Большой рост, нормально развиты
полове железы, пониженый ителект,
агресивное поведение, большие
надбровные дуги ,
Мужской,
женский
Нарушение состава гортани,
“нявкающий” тембр голоса, умственная
отсталость
синдром трисомии X
5р - (46)
.
Методы
диагностики
кариотипирование
1) кариотипирование
2) определение Xполовово хромосома
8
9