Ангиоматоз сетчатки глаза наследуется как аутосомный доминантный признак

Задача 4. Ретинобластома (см. Справочник терминов) определяется редким доминантным аутосомным геном с пенетрантностью 60%.Отсутствие боковых верхних резцов наследуется как сцепленный с Х хромосомой рецессивный признак с полной пенетрантностью.

Определите вероятность рождения ребенка с обеими аномалиями в семье, где мать гетерозиготна в отношении обоих признаков, а отец нормален и не содержит патологических генов.

Решение. Запишем генотип родителей, гаметы и заполним решетку Пеннета:

Генотип ребенка, страдающего обеими аномалиями – А_ХbY или А_ХbХb, так как отец не имеет гена Хb, следовательно страдать обеими аномалиями может только сын этих родителей.

Без учета пенетрантности частота рождения сына, страдающего обеими аномалиями – 1/8. Так как пенетрантность гена А равна 60% – это значит, что среди 1/8 детей только 60% будут страдать обоими заболеваниями, у остальных 40% от 1/8

– будут страдать только от отсутствия боковых верхних резцов. Значит, чтобы найти частоту детей с обеими аномалиями, нужно: 1/8 х 0,6 = 6/80 = 3/40 = 7,5%.

Ответ. 7,5%.

Задача 5. Подагра наследуется по аутосомно-доминантному типу. Пенетрантность этого гена у мужчин составляет 20%, у женщин равна 0.

Какова вероятность заболевания подагрой детей, если один из родителей гетерозиготен, а другой гомозиготен по анализируемому признаку.

Ответ. 0,1.

11

Задача 6. Пенетрантность по шизофрении у гетерозигот составляет 20%, у гомозигот – 100%. Мужчина, страдающий периодическими обострениями шизофрении, женится на здоровой женщине. Известно, что у родственников жены такой патологии не было. Мать мужа была больна, а его отец здоров и не содержал патологических генов.

Каков прогноз появления данного признака в этой семье?

Ответ. Больных – 0, 1; здоровых – 0,9

Задача 7. У одного из видов дрозофилы (Drosophila funebris) имеется рецессивная мутация (vti), которая вызывает прерывистое строение или полное отсутствие поперечных жилок на крыльях. Причем, пенетрантность данной мутации сильно варьирует и в трех разных линиях составила 45%, 85% и 100% соответственно.

Какое количество мух в каждой линии должно иметь дикий (нормальный) фенотип, если проанализировано 100 особей с рецессивным генотипом.

Ответ. Дикий фенотип – 55%, 15%, 0.

Задача 8. Ангиоматоз сетчатки глаза наследуются как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 50%. Определите вероятность заболевания в семье, где оба родителя являются гетерозиготными носителями ангиоматоза.

Ответ. Вероятность рождения детей-носителей гена ангиоматоза составляет 75% от всех детей, однако фенотипически этот ген проявится только у половины детей, т.к. его пенетрантность равна 50%. Следовательно, вероятность заболевания детей ангиоматозом составит 37,5%.

Задача 9. Отосклероз наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Отсутствие боковых верхних резцов наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак с полной пенетрантностью.

Определите вероятность проявления у детей обоих аномалий одновременно в семье, где мать гетерозиготна в отношении обоих признаков, а отец нормален по обеим парам генов.

Ответ. 37,5%

12

Задача 10. Отосклероз наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Гипертрихоз наследуется как признак, сцепленный с Y-хромосомой с полным проявлением к 17 годам.

Определите вероятность проявления одновременно обеих аномалий у детей в семье, где жена нормальная, а муж имеет обе аномалии, но мать его была здорова по названным признакам.

Ответ. 7,5%.

Практическая работа. Анализ модификационной изменчивости с помощью выборочного метода

Проявление модификационной изменчивости можно исследовать с помощью выборочного метода и построения вариационной кривой, которая наглядно отображает диапазон вариации свойства (признака) и частоту отдельных вариант. При построении вариационной кривой будет видно, что наиболее распространены средние варианты проявления признака (закон Кетле). Причиной этого, по-видимому, является действие факторов окружающей среды на ход онтогенеза. Некоторые факторы подавляют экспрессию генов, другие же, наоборот, усиливают. Почти всегда эти факторы, одновременно действуя на онтогенез, нейтрализуют друг друга, то есть ни уменьшения, ни увеличения значения признака не наблюдается. Это и является причиной, по которой особи с крайними выражениями признака встречаются в значительно меньшем количестве, чем особи со средней величиной.

Выборочный метод и систематизация первичных данных

Наблюдения, проводимые над биологическими объектами, могут охватывать всех членов изучаемой совокупности без исключения, а могут ограничиваться обследованием лишь некоторых из них. Совокупность, из которой отбирается некоторая часть ее членов для совместного изучения, называется генеральной, а отобранная часть – выборочной совокупностью.

Выборочный метод является основным при изучении статистических совокупностей. Он сокращает время и затраты труда и позволяет получать информацию о таких совокупностях, сплошное обследование которых практически невозможно или нецелесообразно. Для того, чтобы выборочная совокупность хорошо отображала структуру генеральной совокупности, она

13

должна быть достаточно представительной, или репрезентативной. Для этого отбор членов из генеральной совокупности должен быть случайным и число их должно быть тем больше, чем шире размах варьирования признака.

Одним из способов систематизации, или упорядочения, исходных выборочных данных является составление вариационных рядов. Вариационный ряд – это ряд чисел, который показывает закономерность распределения единиц изучаемой совокупности по возрастающим значениям варьирующего признака. Вариационный ряд строят для выявления закономерности варьирования признака и облегчения вычисления статистических характеристик варьирующего объекта.

Вариационный ряд представляет собой двойной ряд чисел, который показывает, каким образом числовые значения признака связаны с их повторяемостью в данной совокупности. Числа, которые показывают сколько раз отдельные значения признака встречаются в данной совокупности, называются частотами. Они могут быть абсолютными и относительными.

Техника построения вариационного ряда

Рассмотрим технику построения вариационного ряда на примере. На основании измерения содержания глюкозы (в мг%) в крови здоровых людей, составлена выборка в 30 значений. Нужно сгруппировать эти данные в вариационный ряд.

2.Установим величину классового интервала (i) и определим оптимальное число классов (К), на которое следует разбить всю совокупность значений признака, чтобы получился хорошо обозримый вариационный ряд при достаточной точности его числовых характеристик.

14

Xmax − Xmin Xmax − Xmin

i = −−−−−−−−−−−−−−−−− = −−−−−−−−−−−−−−−−−−−-,

i = −−−−−−−−−−−−−− = −−−−−−−− = 6,097 ≈ 7 (мг%)

1 + 3,32 lg 30 5,904

Классовый интервал должен определяться с точностью, которая была принята при измерении изучаемого признака. Поэтому, i = 6,097 округляем до 7 мг%, что соответствует точности, принятой при измерении содержания глюкозы (в мг%) в крови.

3. Нижняя граница первого класса равна Xmin, т.е. 82 мг%, найдем верхние границы все классов, прибавляя к нижней границе величину классового интервала до тех пор, пока не получится класс, в который попадает максимальное значение. В нашем случае получаем 6 интервалов:

82 − 89 − 96 − 103 − 110 − 117 − 124

4. Уменьшим верхние границы классов на величину, равную точности, принятой при измерении признака. При этом разграничиваются соседние классы. Это делается для того, чтобы можно было отнести те значения, величины которых совпадают с верхней границей одного и нижней границей другого, соседнего касса, только в верхний класс.

В нашем случае уменьшаем верхние границы на 1 мг% и интервалы будут выглядеть следующим образом:

82 − 88; 89 − 95; 96 − 102; 103 − 109; 110 − 116; 117 − 124

5. Используя сводку результатов наблюдений, разнесем значения признака по классам и составим вариационный ряд:

15

6. Графическое изображение вариационного ряда

Для наглядности выражения закономерности варьирования того или иного количественного признака вариационные ряды изображают в виде геометрических фигур в системе координат. По оси абсцисс откладывают значения классов или границы классовых интервалов, а по оси ординат – частоты.

Графиком интервального вариационного ряда является столбиковая геометрическая фигура, называемая гистограммой распределения частот. Ломаная линия, соединяющая серединные точки величин прямоугольников гистограммы, называется вариационной кривой или кривой распределения (рис. 7).

Рис. 7. Гистограмма распределения содержания глюкозы (мг%), в крови здоровых людей.

7.Выводы:

1)Проявление признака не выходит за пределы нормы реакции, которая определяется генотипом.

2)Среди показателей изменчивости данного признака чаще всего встречаются средние значения признака, а

16

минимальные и максимальные проявления признак встречаются как исключения.

3)Модификационной изменчивости присущи статистические характеристики – количественные показатели, которые позволяют судить о качественном своеобразии варьирующих объектов и сравнивать их между собой.

Самостоятельно постройте вариационный ряд и кривую для результатов наблюдения:

А) количества гемоглобина (г/л) в крови женщин, страдающих железодефицитной анемией.

Б) количества гемоглобина (г/л) в крови мужчин, страдающих железодефицитной анемией.

Вопросы для самоконтроля

1.Что такое ген?

2.Что такое фенотип?

3.Что такое генотип?

4.Назовите ученого, который предложил термины пенетрантность и экспрессивность.

5.Что такое пенетрантность гена, в чем она выражается?

6.Что такое экспрессивность гена? Чем она обусловлена?

7.Как называется совокупность внешних и внутренних признаков и свойств организма?

8.Что такое неполная пенетрантность гена?

9.Что такое непостоянная экспрессивность гена?

10.Приведите примеры признаков с полной и неполной пенетрантностью.

11.Пенетрантность при заболевании людей с генотипом аа равна 60 %. Чему равна вероятность рождения больных детей у гетерозиготных родителей?

12.Пенетрантность заболевания, обусловленного доминантным геном, равна 70%. Сколько больных будет среди 300 людей, имеющих в генотипе этот ген?

17

13.Пенетрантность заболевания, обусловленного доминантным геном, равна 20%. Сколько здоровых будет среди 200 человек, имеющих в генотипе этот ген?

14.Арахнодактилия наследуется как аутосомный доминантный признак с пенетрантностью 30%. В первом поколении наблюдается следующее соотношение организмов по генотипу: 1 Аа : 1 аа. Чему равна вероятность рождения среди них больных детей?

15.В норме окраска тела дрозофилы серая, но если в корм личинкам добавить нитрат серебра, то окраска станет желтой. В коллекции есть линии дрозофилы, мухи которых желтого цвета независимо от состава пищи. Как определить, к какой группе мух относится дрозофила желтой окраски неизвестного происхождения?

16.Что такое эпигенетика?

17.Каково биологическое значение метилирования ДНК?

18.Как называется фермент, который осуществляет метилирование ДНК?

19.Что такое РНК-интерферренция?

20.Что такое геномный импринтинг?

21.Что такое модификационная изменчивость?

22.Что такое модификация?

23.Назовите свойства модификаций, по которым они отличаются от мутаций.

24.Что такое вариационный ряд?

25.Чем вариационный ряд отличается от других статистических рядов?

26.Что такое норма реакции?

27.Что такое вариационная кривая?

28.Приведите примеры признаков с широкой нормой реакции.

29.Приведите примеры признаков с узкой нормой реакции.

30.Что такое генеральная совокупность?

31.Что такое выборочная совокупность?

32.Что такое классовый интервал?

33.Какие статистические показатели характеризует степень варьирования признака и отклонения его от средней величины?

34.Какой статистический показатель характеризует величину отклонения выборочной средней арифметической от генеральной средней?

35.Какой статистический показатель используют для оценки значимости различий между двумя выборочными средними арифметическими?

36.Из предложенных статистических рядов выберите те ряды, которые являются вариационными:

a.Распределение людей по группам крови системы АВО в городе М.

b.Распределение людей, страдающих диабетом 2 стадии, по количеству глюкозы в крови (мг%).

c.Распределение новорожденных девочек по весу в городе М.

d.Распределение людей по количеству кальция в крови (мг%).

e.Распределение людей по группам крови системы резус в городе Н.

f.Распределение юношей по скорости двигательной реакции на звуковой сигнал (в секундах).

g.Распределение рождаемости в городе Р. (на 100 жителей) по годам за период 2005-2012 гг.

h.Распределение проживающих в горах женщин по количеству эритроцитов (млн. в 1 куб.мм).

18

37.Как называются изменения фенотипа, сходные с изменением генетической природы, но вызванные факторами внешней среды без изменения генотипа?

38.Как называются сходные по фенотипическому проявлению признаки, которые вызываются различными неаллельными генами?

39.Какие из перечисленных свойств относятся к мутация, а какие − к модификациям: носят приспособительный характер, носят массовый характер, связаны с изменением генотипа, являются материалом для эволюции?

40.Чем отличаются модификации и морфозы?

41.Какие из перечисленных свойств относятся к мутация, а какие − к модификациям: передаются по наследству, обычно полезны, являются результатом эволюции, степень выраженности не зависит от силы вызвавшего их фактора?

42.Определите вид и форму изменчивости: при подъеме на большую высоту у альпинистов произошло увеличение в крови количества эритроцитов и гемоглобина.

43.Определите вид и форму изменчивости: при длительном употреблении

алкоголя у человека в печени произошли необратимые изменения − функционально-активная эпителиальная ткань заместилась соединительной.

44.Определите вид и форму изменчивости: в результате перенесенного паразитарного лейшманиоза у ребенка остались глубокие шрамы на лице.

45.Определите вид и форму изменчивости: в течение года у человека наблюдается сезонное изменение интенсивности функционирования желез внутренней секреции.

46.Определите вид и форму изменчивости: в процессе интенсивного занятия спортом у спортсмена произошло увеличение массы и силы мускулатуры.

47.Приведите пример длительной модификационной изменчивости.

48.При каких условиях среды возникают морфозы?

49.Приведите пример сезонной и возрастной модификации у человека.

50.К какому виду изменчивости относятся фенокопии?

Справочник терминов

Ангиоматоз – избыточное разрастание кровеносных сосудов.

Вариационная кривая — графическое изображение вариационного ряда на оси координат.

Вариационный ряд — это ряд модификационой изменчивости признака, слагающийся из определенных значений, вариаций, расположенных в порядке увеличения или уменьшения.

Выборочная совокупность − часть генеральной совокупности, отобранная для изучения.

Ген – участок молекулы ДНК, несущий информацию об одном белке, а следовательно об одном признаке.

Генеральная совокупность − совокупность, из которой отбирается некоторая часть ее членов для совместного изучения.

Генокопии − это сходные фенотипы, сформировавшиеся под влиянием разных неаллельных генов. То есть это одинаковые изменения фенотипа, обусловленные аллелями разных генов, а также имеющие место в результате различных генных

19

взаимодействий или нарушений различных этапов одного биохимического процесса

Генотип – наследственная основа организма, совокупность всех генов организма, локализованных в хромосомах.

Гипертрихоз – заболевание, характеризующееся избыточным ростом волос на не характерном участке кожи, не соответствующему полу и/или возрасту.

Железодефицитная анемия – гипохромная микроцитарная анемия, возникающая вследствие абсолютного снижения ресурсов железа в организме, как правило, при хронической потере крови или недостаточном поступлении железа извне.

Модификационная изменчивость – изменчивость фенотипа; реакция генотипа на условия обитания. Запись определения в тетрадь.

Модификация – ненаследственное изменение фенотипа, возникающее под влиянием

влиянием экстремальных факторов среды. Морфозы имеют неадаптивный и часто необратимый характер. Часто это грубые изменения фенотипа, выходящие за пределынормы реакции, в итоге развивается патология и может наблюдаться даже гибель организма.

Норма реакции – степень варьирования признака или пределы модификационной изменчивости, обусловленные генотипом.

Отосклероз – двусторонний очаговый дистрофический процесс в костном лабиринте, сопровождающийся фиксацией стремени в окне преддверия или патологией нейросенсорного аппарата внутреннего уха. Термин отосклероз не вполне точно отражает суть процесса, поскольку склерозирование ткани возникает на поздних стадиях, для ранних стадий характерен отоспонгиоз (разрастание молодой губчатой ткани).

Падагра – заболевание, связанное с нарушением пуринового обмена, характеризующееся повышением содержания мочевой кислоты в крови (гиперурикемией) и отложением уратов в суставных и/или околосуставных тканях. Выявления гиперурикемии недостаточно для установления диагноза, т.к. лишь 10% лиц с гиперурикемией страдают подагрой. Наиболее распространённые причины: сниженная экскреция или повышенное образование мочевой кислоты.

Пенетрантностъ — доля особей (в %), у которых рассматриваемый признак, проявился (хотя бы в незначительной степени), среди всех особей данного генотипа.

Признак – особенность строения, развития или функционирования организма. Ретинобластома – злокачественная внутриглазная опухоль сетчатки в детском

возрасте, развивается из клеток эмбриональной сетчатки, состоящей из недифференцированных нейробластов. В 60–70% случаев выявлены соматические мутации гена ретинобластомы (180200, ген RB1, 13q14.1-q14.2) в клетках сетчатки. Ген RB1 относится к онкосупрессорам, белковый продукт которого блокируют транскрипцию генов, стимулирующих пролиферацию.

Факторы окружающей среды – факторы среды, которые могут оказывать влияние на развитие организма.

Фенокопии — изменения фенотипа под влиянием неблагоприятных факторов среды, по проявлению похожие на мутации.

20