Заняття №11.

Тема: Множинний алелізм. Генетика груп крові. Плейотропія. Взаємодія алельних і неалельних генів

 

I. Актуальність теми:Удругій половині ХХ-го ст. стало зрозумілим, що нормальні і патологічні менделюючі ознаки і властивості людини становлять незначну частину притаманних виду Homo sapiens ознак і властивостей. Переважна більшість їх має інші механізми формування фенотипу, які спричинені геномним рівнем організації спадкового матеріалу. Кількісні фенотипні відхилення від менделівських законів спричинюють множинні алелі, плейотропія, фенокопії, генокопії, летальні гени, гени-модифікатори, взаємодія алельних і неалельних генів, пенетрантність, експресивність тощо.

Множинними алелями називають різні варіанти одного гена (від трьох до сотень), які виникають внаслідок мутацій в різних його ділянках і відрізняються за своїм фенотипним проявом. При множинному алелізмі окрім домінантного і рецесивного генів з’являються ще й проміжні алелі, які по відношенню до домінантного алеля ведуть себе як рецесивні, а по відношенню до рецесивного, як домінантні. Множинний алелізм притаманний значній частині генів людини. Множинні алелі детермінують групи крові системи АВ0, моногенні хвороби з різним фенотипним проявом, тому ці хвороби часто відносять до різних нозологічних груп. Вони створюють широкий поліморфізм патологічних генотипів і фенотипів.

Молекулярно-генетичні дослідження показали, що один ген може визначати формування кількох ознак. Здатність гена впливати на формування кількох ознак назвали плейотропною дією гена. Завдяки плейотропній дії спадкові хвороби спричинені мутацією одного гена можуть мати кілька клінічних симптомів враження різних органів і тканин. У той же час мутації неалельних генів можуть спричинювати однаковий клінічний прояв. Схожі зміни фенотипів, спричинені мутаціями різних неалельних генів, отримали назву генокопій. Явище плейотропії і генокопії надзвичайно поширені серед спадкових хвороб людини.

Під взаємодією генів розуміють взаємодію між продуктами їх діяльності, яка визначає порядок біохімічних реакцій. Взаємодія генів спричинює кількісну і якісну специфіку прояву кожного гена в конкретному генотипі, тобто його пенетрантність та експресивність. Взаємодія алельних і неалельних генів визначає клінічний прояв спадкових хвороб та хвороб з генетично обумовленою схильністю, реакцію на ліки та чинники середовища. Вона визначає цілісність генотипу як системи дискретних генів, що об’єднані їх функціями. Взаємодія генів формує фенотипні особливості організмів. При схрещуванні дигетерозигот за взаємодії неалельних генів в F₁ формуються різноманітні співвідношення фенотипних класів: 9:3:4; 9:7; 13:3; 12:3:1; 15:1. Генетичний аналіз свідчить, що всі вони є видозміною класичної менделівської форми дигібридного розщеплення 9:3:3:1. Оцінюючи фенотип (нормальний чи патологічний) пацієнта, лікар повинен брати до уваги якісні і кількісні характеристики прояву активності генів ( пенетрантність та експресивність) і враховувати можливість множинної дії генів, плейотропію.

Знання і розуміння зазначених закономірностей формує апарат мислення лікаря.

 

П. Цілі навчання:

Загальна ціль:

Уміти:

- розглядати генотип людини як цілістну систему, що характеризується структурною дискретністю і функціональною цілісністю.

Конкретні цілі:

Уміти:

- аналізувати сутність, механізми виникнення, успадкування, особливості формування фенотипу при множинному алелізмі;

- інтерпретувати залежність успадкування кількох ознак чи властивостей (в тому числі патологічних) від одного ген;

- прогнозувати вірогідність фенотипного прояву ознак і власитивостей у нащадків в залежності від наявності певних алельних та неальних генів і форм взаємодії між ними;

- інтерпретувати та прогнозувати успадкування груп крові еритроцитарних систем АВ0, MN, резус.

 

III. Забезпечення вихідного рівня знань – умінь

А. Література:

Основна:

1. Медична біологія За ред. проф. В.П. Пішака, Ю.І. Бажори. Підручник/ Видання 2-ге, перероблене і доповнене. – Вінниця: НОВА КНИГА, 2009. – С. 157-162.

2. Медична біологія:За ред. проф. В.П. Пішака та проф. Ю.І. Бажори.- Вінниця: Нова книга, 2004.- С. 157-163, 172-175

3. Слюсарєв А.О., Жукова С.В. Біологія. - К.:Вища школа, 1992. - С. 69-70, 72-76

4. Биология. В 2-х кн.: Учебник для мед. вузов/. Ярыгин В.Н., Васильєва В.И. и др./ под редакцией В.Н. Ярыгина/--М: Высшая школа, 2004 (1997). Кн. І. С. 234-239

5. Збірник завдань для підготовки до тестового екзамену з природничо-наукових дисциплін «Крок-1. Загальна лікарська підготовка» Кол. авт.; За ред. проф. В.Ф. Москаленка, проф. О.П. Волосовця, проф. І.Є. Булах, проф. О.П. Яворовського, проф. О.В. Романенка, доц. Л.І. Остапюк.-К.: Медицина, 2004.-368 С. 19-30.

 

Додаткова:

1. Конспекти лекцій

2. Бердышев Г.Д., Криворучко И.Ф. Медецинская генетика. – К.: Высшая школа, 1990.

3. Фогель Ф., Мотульська А. Генетика человека. В 3т., - М.: Мир, 1990

4. В.П. Пішак, О.І. Захарчук Навчальний посібник з медичної біології, паразитології та генетики. Чернівці. Медакадемія, 2004.

5. Спадкові захворювання та природжені вади розвитку в перинатологічній практиці: Навчальний посібник для студентів медичних спеціальностей ВУЗів / Кол. авт.; За ред. проф. В.М. Запорожана, проф. А.М. Сердюка, проф. Ю.І. Бажори – К.: Здоров’я, 1997. – 360 с.; іл.

6. Бариляк І.Р., Ковальчук Л.Є., Скибан Г.В. Медико-генетичний тлумачний словник. Тернопіль „Укрмедкнига”, 2000.

7. Коломієць Н.Г. Молекулярні основи спадковості та мінливості. Вінниця. Нова книга, 2005.

8. В.М. Запорожан, Ю.І. Бажора, А.В. Шевеленкова, М.М. Чеснокова Медична генетика. Одеса. Медуніверситет, 2005.

9. В.И. Глазко, Г.В. Глазко Введение в генетику, биоинформатика, ДНК-технология, генная терапия, ДНК – экология, протеомика, метаболика, / Под редакцией проф. Т.Т. Глазко. – К.: КВІЦ, 2003. – 640 с.

 

Б. Зразки тестів для перевірки вихідного рівня знань

1. Відомо, що система крові АВ0 детермінується трьома алелями гена І - І^А, І^В,І⁰. Як називається наявність кількох алелей одного гена:

А. Ізоалелі

В. Генокопії

С. Множинні алелі

D. Плейотропія

Е. Полімерія

 

2. Множинні алелі є наслідком:

А. Гібридизації

В. Комбінування

С. Мутацій

D. Модифікацій

Е.Усі варіанти вірні.

 

3. Здатність гена детермінувати прояв кількох ознак отримала назву:

А. Пенетрантність

В. Експресивність

С. Плейотропія

D. Генокопія

Е. Фенокопія

 

4. Генотип є дискретною системою, оскільки його складовими є дискретні одиниці спадковості:

А. Молекули ДНК

В. Нуклеотиди

С. Кодони

D. Гени

Е. Хромосоми

 

5. Генотип є цілісною системою тому що:

А. Структурно дискретний

В. Структурно інтегрований

С. Функціонально інтегрований

D. Залежний від середовища

Е. Функціонально дискретний

 

6. Взаємодію алельних генів називають:

А. Міжхромосомною

В. Міжалельною

С. Внутрішньохромосомною

D. Внутрішньоалельною

Е. Множинними алелями

 

7. Розрізняють такі види взаємодії алельних генів:

А. Домінування, неповне домінування

В. Плейотропію

С. Кодомінування, наддомінування

D. Вірно А + В

Е. Вірно А + С

 

8. Взаємодія алельних генів, за якої у гетерозигот домінантний ген проявляє більш високу експресивність, носить назву:

А. Повного домінування

В. Неповного домінування

С. Кодомінування

D. Наддомінування

Е. Плейотропії

 

9. Взаємодія алельних генів, за якої у гетерозиготного організму фенотипно проявляються обидва алелі (алельні гени рівнозначні), називається:

А. Повним домінуванням

В. Неповним домінуванням

С. Наддомінуванням

D. Комплементарністю

Е. Кодомінуванням

 

10. Взаємодію неалельних генів називають:

А. Міжхромосомною

В. Внутрішньохромосомною

С. Міжалельною

D. Внутрішньоалельною

Е. Множинними алелями

 

11. Розрізняють такі види взаємодії неалельних генів:

А. Фенокопії, генокопії

В. Епістаз, кодомінування

С. Епістаз, полімерія, комплементарність

D. Полімерія, повне домінування, наддомінування

Е. Компліментарність, фенокопії, генокопії

 

12. Взаємодія неалельних генів (міжалельна взаємодія), за якої одночасна присутність в генотипі двох домінантних чи рецесивних генів різних алельних пар призводить до появи нової ознаки, називається:

А. Епістазом

В. Кодомінуванням

С. Генокопією

D. Комплементарністю

Е. Полімерією

 

13. Взаємодія неалельних генів (міжалельна взаємодія), за якої домінантний або рецесивний ген однієї алельної пари пригнічує дію домінантного гена іншої алельної пари, називається:

А. Епістазом

В. Кодомінуванням

С. Генокопією

D. Комплементарністю

Е. Полімерією

 

14. Взаємодія неалельних генів (міжалельна взаємодія), за якої гени різних алельних пар відповідають за ступінь прояву однієї ознаки, називають:

А. Епістазом

В. Кодомінуванням

С. Генокопією

D. Комплементарністю

Е. Полімерією

 

15. Частоту фенотипного прояву гена, яка вимірюється відсотковим відношенням кількості особин, які мають дану ознаку, до кількості особин, які мають даний ген, називають:

А. Генокопіями

В. Фенокопіями

С. Пенетрантністю

D. Експресивністю

Е. Плейотропією

 

16. Ступінь фенотипного прояву гена отримала назву:

А. Геном

В. Генофонд

С. Пенетрантність

D. Експресивність

Е. Плейотропія

 

17. Закони Менделя мають обмежену дію тому, що значна частка генів:

А. Пов’язана структурно, що обмежує їх незалежне успадкування

В. Пов’язана функціонально, оскільки продукти їх експресії взаємодіють

С. Представлена різними варіантами (серіями алелей), оскільки існують множинні алелі з різним фенотипним проявом

D. Проявляється залежно від умов середовища, оскільки має варіюючу експресивність

Е. Усі варіанти вірні

 

IV. Зміст навчання

№ пп	Інформаційні блоки	Головні елементи блоків
1.	Множинні алелі	1)Визначення; 2)механізм виникнення; 3)особливості формування фенотипу; 4)значення
2.	Плейотропія	1)визначення; 2)види
3.	Генотип як цілісна система	1)структурна дискретність; 2)функціональна інтегрованість; 3)пенетрантність, 4)експресивнісь; 5)мультифакторний принцип формування фенотипу
4.	Взаємодія алель них генів	1)повне домінування;2) неповне домінування; 3)наддомінування; 4)кодомінування
5.	Взаємодія неалельних генів	1)комплементарність; 2)епістаз; 3)полімерія
6.	Генетика груп крові	1)системи крові АВ0, MN, резус; 2)гени систем крові АВ0, MN, резус; 3)види взаємодії генів в межах кожної системи крові

Граф логічної структури змісту

 

V. Орієнтовна основа дії

Для досягнення цілей заняття необхідно засвоїти теоретичний матеріал даної теми і виконати навчально-дослідницьку роботу.

 

а) Теоретичні питання для позааудиторного самостійного вивчення та обговорення на занятті:

1. Множинні алелі: сутність, механізми виникнення, особливості формування фенотипу, медичне значення .

2. Плейотропія, її види.

3. Генотип людини як цілісна система, його структурна дискретність і функціональна інтегрованість. Мультифакторіальний принцип формування фенотипу.

4. Взаємодія алельних генів:

- домінування повне;

- неповне домінування;

- наддомінування;

- кодомінування.

5. Взаємодія неалельних генів

- комплементарність;

- епістаз;

- полімерія.

6. Гени систем крові АВО, МN та резус. Види взаємодії генів в межах цих систем.

7. Пенетрантність та експресивність.

б) Алгоритм самостійної навчально-дослідницької роботи:

1. Виконати індивідуальне програмоване завдання.

2. Оформити протокол.

в) Інструкції до виконання індивідуального програмованого завдання:

При виконанні індивідуального програмованого завдання виробити уміння:

- визначати множинні алелі, особливості формування фенотипу при множинному алелізмі, закономірності успадкування;

- визначити плейотропну дію гена та її види;

- розглядати генотип як цілісну систему;

- визначати види взаємодії алельних генів, прогнозувати прояв взаємодії алельних генів у нащадків;

- визначати види взаємодії неалельних генів, прогнозувати прояв взаємодії неалельних генів у нащадків;

- інтерпретувати і прогнозувати успадкування груп крові систем АВО, MN, резус;

- пояснювати суть і механізм резус-конфлікту.