Методические рекомендации для студентов генетика человека с основами медицинской генетики. «Основы генетики» - Документ Структура нуклеиновых кислот

Вариант 1.

1.При скрещивании двух гомозиготных организмов, отличающихся по одной паре признаков, новое поколение гибридов окажется единообразным и будет похоже на

одного из родителей. Какой из законов генетики иллюстрирует это положение?

а) закон расщепления; б) закон сцепленного наследования; в) закон доминирования;

г) закон независимого наследования.

2.Моногибридное скрещивание – это скрещивание родительских форм, отличающихся по:

а) по окраске и форме семян; б) двум парам признаков; в) одной паре признаков;

г) по форме и размерам семян.

3.Для изучения наследования различных признаков и установления характера наследования ряда наследственных болезней изучают родословную человека. Этот метод

генетики называют ….

а) близнецовый; б) биохимический; в) цитогенетический; г) генеалогический.

4.Определите гетерозиготный генотип среди перечисленных генотипов:

а) Аа; б) АА; б) аа; в) bb .

5.Какой из перечисленных генов является доминантным?

а) а; б) b ; в) с; г) А.

6.Определите генотип, который содержит одинаковые аллели одного гена:

а) Аа; б) Bb ; в) Cc ; г) АА.

7.Какие гаметы могут образовываться у особи с генотипом ААВВ?

а) АА; б) АВ; в) ВВ; г) Ав.

8.Определите фенотип гороха с генотипом ааВв (семена желтые - А, зеленые – а, гладкие - В, морщинистые – b):

а) семена зеленые гладкие; б) семена зеленые морщинистые;

в) семена желтые гладкие; г) семена желтые морщинистые.

9.Какая из причин обуславливает генные мутации?

а) поворот участка хромосомы на 180 градусов; б) изменение числа отдельных

хромосом; в) изменения в последовательности нуклеотидов ДНК; г) кратное

увеличение числа хромосом.

а) изменение последовательности нуклеотидов в ДНК;

б) включение новых нуклеотидов в ДНК; в)выпадение отдельных нуклеотидов из ДНК; г) поворот участка хромосомы на 180 градусов.

Зачет по теме «Основы генетики».

Вариант 2.

1 Скрещивание родительских пар, наследственно отличающихся по двум парам признаков, называется ….

а) полигибридным, б) тригибридным, в) дигибридным, г) моногибридным.

2.Какие из перечисленных признаков человека определяются неаллельными признаками?

а) карие глаза и серые глаза, б) карие глаза и голубые глаза,

в) карие глаза и зеленые глаза, г) карие глаза и большие глаза.

3.Генотип гомозиготной особи может быть обозначен ….

а) СС, б) ВЬ, в) Аа, г) Dd .

4.Сущность закона единообразия гибридов первого поколения состоит в том, что ….

а) расщепление признаков по каждой паре идет независимо от других пар признаков; б) в потомстве гибридов первого поколения появляются особи с рецессивными признаками, составляющими примерно 25% от всего числа потомков; в) гибриды первого поколения имеют одинаковый генотип и фенотип; г) один ген может влиять на развитие многих признаков.

5.Одна особь, имеющая генотип АаВЬ, может образовывать число гамет …

а) 2 , б) 4 , в) 3, г) 6 .

6.По фенотипу организма можно безошибочно определить генотип при условии ….

а) признак доминантный; б) взаимодействия генов; в) признак рецессивный; г) промежуточного наследования признака.

7.Женский пол гомогаметен у …..

а) бабочки; б) человека; в) галки; г) курицы.

8.Генеалогический метод изучения наследственности человека заключается в ….

а) изучении близнецов; б) изучении родословных; в) изучении хромосомного набора;

г) выяснении биохимических особенностей обмена веществ.

9.Генетические явления, обусловленные качественными изменениями отдельных генов, называются …..

а) цитоплазматической наследственностью; б) генными мутациями; в) доминированием;

г) соматическими мутациями.

10.Какая из причин обуславливает хромосомные мутации?

а) изменение последовательности нуклеотидов ДНК; б) включение новых нуклеотидов в ДНК; в) кратное увеличение количества хромосом; г) изменение структуры хромосом.

Зачет по теме «Основы генетики».

Вариант 3 .

1.При скрещивании гибридов первого поколения между собой, появляются гибриды с рецессивными признаками с вероятностью 25%. Какой это закон генетики?

а) закон сцепленного наследования; б) закон расщепления;

в) закон независимого наследования; г) закон доминирования.

2.Дигибридное скрещивание - это скрещивание родительских форм, отличающихся по ….

а) двум парам признаков; б) окраске семян;

в) форме семян; г) по одной паре признаков.

3.Совокупность внешних и внутренних признаков организма называется …..

а) генофонд; б) фенотип; в) наследственность; г) генотип.

4.Как называется метод окрашивания и рассматривания хромосом под микроскопом?

а) близнецовый; б) генеалогический; в) биохимический; г) цитогенетический.

5.Определите среди перечисленных генотипов гетерозиготный генотип:

а) BB ; б) СС; в) bb ; г) Bb .

6.Какой из перечисленных генов является доминантным?

а) а; б) В; в) b ; г) с.

7.Какие гаметы могут образовываться у особи с генотипом ааВВ?

а) аВ; б) ВВ; в) аа; г) а b .

8.Какая из причин обуславливает генные мутации?

а) кратное увеличение числа хромосом; б) выпадение отдельных нуклеотидов из ДНК;

в) изменение числа отдельных хромосом; г) поворот участка хромосомы на 180 градусов.

9.Форма изменчивости, которая вызывает неопределенные и индивидуальные изменения -

а) наследственная; б) ненаследственная; в) модификационная; г) соматическая.

10.Графическое выражение изменчивости признака называется ….

а) гомологический ряд; б) вариационный ряд; в) вариационная кривая; г) функция.

Зачет по теме «Основы генетики».

Вариант 4.

1.Скрещивание родительских форм, наследственно различающихся по двум парам признаков, называется …..

а) близкородственным; б) моногибридным; в) отдаленным; г) дигибридным.

2.Какие из перечисленных признаков растений определяются аллельными генами?

а) быстрое созревание плодов – яркая окраска плодов;

б) быстрое созревание плодов – мелкие плоды;

в) быстрое созревание плодов – горький вкус плодов;

г) быстрое созревание плодов – медленное созревание плодов.

3.Сущность закона независимого наследования заключается в том, что …..

а) гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются вместе;

б) гибриды первого поколения единообразны по генотипу и фенотипу;

в) расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков;

г) генетически близкие виды и роды, характеризуются сходными рядами в наследственной изменчивости.

4.Определите фенотип морских свинок, обладающих генотипом AaBb (темная шерсть – А, светлая шерсть – а, лохматая шерсть – B, гладкая шерсть – b):

а) светлая лохматая шерсть; б) светлая гладкая шерсть; в) темная гладкая шерсть;

г) темная лохматая шерсть.

5.Мужской пол гетерогаметен у …..

а) голубя; б)махаона; в) стрижа; г) волка.

6.Генотип гороха с желтыми морщинистыми семенами может быть условно записан

так: а) AaBb ; б) ааВВ; в) Аа bb ; г) ААВ b .

7.Близнецовый метод изучения наследственности человека заключается в изучении …

а) особенностей хромосомного набора людей; б) отклонений в обмене веществ;

в) однояйцевых близнецов; в) родословных семей с наследственными отклонениями.

8.Генные мутации вызваны ….

а) кратным увеличением количества хромосом; б) изменением последовательности

нуклеотидов в молекуле ДНК; в) уменьшением числа хромосом;

г) поворотом части хромосомы на 180 градусов.

9.Кроссенговер чаще всего происходит в ….

а) телофазе 1; б) профазе 1; в) анафазе 1; г) метафазе 2.

10.Иногда у растений появляются экземпляры, у которых отдельные участки листьев лишены хлорофилла. Такие же признаки проявляются у их потомков при вегетативном размножении. Это обусловлено явлением, которое называется …..

а) доминированием; б) цитоплазматической наследственностью;

в) гетерозиготностью ; г) полиплоидией.

Зачет по теме «Основы генетики»

Вариант 5.

1.Скрещивание родительских форм, находящихся в родственных отношениях, называется ….

а) моногибридным; б) дигибридным; в) полигибридным; г) близкородственным.

2.Какие из перечисленных признаков норок определяются неаллельными генами?

а) коричневый окрас – голубовато-серый окрас; б) коричневый окрас - светло-палевый

окрас; в) коричневый окрас - жесткая шерсть; г) коричневый окрас - черный окрас.

3.Сущность закона Т.Моргана состоит в том, что ….

а) развитие признаков организма определяют гены; б) у гибридного организма гаметы не гибридные; в) гены, лежащие в одной хромосоме, наследуются вместе;

г)гибриды первого поколения единообразны по фенотипу и генотипу.

4.Какая запись отражает анализирующее скрещивание?

а) АА х Аа; б) Аа х аа; в) Аа х Аа; г) АА х ВВ.

5.Хромосомы, по которым самцы и самки отличаются друг от друга, называются ….

а) половыми; б) аутосомными; в) гомологичными; г) гаплоидными.

6.Биохимический метод изучения наследственности человека заключается в ….

а) изучении родословных; б) исследовании химического состава физиологических

жидкостей организма; в) изучении однояйцевых длизнецов; г) исследовании хромосомного набора клеток.

7.Определите фенотип кроликов, имеющих генотип AaBb (А – серая шерсть, а – белая шерсть, В – гладкая шерсть, b – пушистая шерсть).

а) серый кролик с пушистой шерстью; б) белый кролик с гладкой шерстью;

в) серый кролик с гладкой шерстью; г) белый кролик с пушистой шерстью.

8.Женский пол гетерогаметный у ….

а) косули; б) летучей мыши; в) кенгуру; г) крапивницы.

9.Кратное увеличение числа хромосом называется ….

а) генными мутациями; б) соматическими мутациями; в) полиплоидией; г) гетерозисом.

10.У многих видов зерновых растений проявляется сходство в окраске зерна: она бывает белой, красной, зеленой. В этом проявляется закон …..

а) независимого наследования признаков; б) гомологических рядов;

в) сцепленного наследования признаков; г) расщепления признаков.

Зачет по теме «Основы генетики».

Вариант 6.

1.Каждая пара признаков наследуется независимо от другой пары и дает расщепление 3:1. Какой закон генетики иллюстрирует это положение?

а) закон расщепления; б) правило доминирования;

в) закон независимого наследования признаков; г) закон сцепленного наследования.

2.Совокупность генов организма называется ….

а) генотипом; б) фенотипом; в) генофондом; г) наследственностью.

3.С целью изучения наследования ряда признаков у близнецов применяют метод ….

а) генеалогическим; б) цитогенетическим; в) близнецовым; г) биохимическим.

4.Определите среди перечисленных генотипов рецессивный гомозиготный генотип:

а) СС; б) сс; в) Сс; г) Аа.

5.Какие гаметы могут образовываться у особи с генотипом Aabb?

а) АА; б) А b ; в) bb ; г) аВ.

6.Определите фенотип растения гороха с генотипом aabb (семена желтые - А, зеленые – а, гладкие – В, морщинистые – b):

а) семена зеленые морщинистые; б) семена желтые гладкие;

в) семена желтые морщинистые; г) семена зеленые гладкие.

7.Какая из причин обуславливает генные мутации?

а) поворот участка хромосомы на 180 градусов; б) кратное увеличение числа хромосом;

в) потеря участка хромосомы; г) включение новых нуклеотидов в ДНК.

8.Какая из причин обуславливает геномные мутации?

а) выпадение отдельных нуклеотидов из ДНК; б) включение новых нуклеотидов в ДНК;

в) изменение числа хромосом; г) изменение последовательности нуклеотидов в ДНК.

9.О некоторых заболеваниях человека свидетельствует изучение химического состава крови. Как называется этот метод генетики?

а) биохимический; б) близнецовый; в) генеалогический; г) цитогенетический.

10.Форма изменчивости, не связанная с изменением генотипа, носит название ….

а) генотипической; б) модификационной; в) мутационной; г) нормы реакции.

Ответы к зачетному тесту по теме «Основы генетики».

∙ смешанное бесплодие (сочетание форм женского и мужского бесплодия). ПРОТИВОПОКАЗАНИЯ

∙ соматические и психические заболевания, являющиеся противопоказаниями к вынашиванию беременности;

∙ врожденные аномалии: повторные рождения детей с однотипными пороками развития; рождение ранее ребенка с хромосомными аномалиями; доминантно наследуемые заболевания у одного из родителей с высокой степенью пенетрантности;

∙ наследственные болезни: гетерозиготное носительство у супругов по любым моногенным заболеваниям (нарушения аминокислотного, углеводного, гликолипидного, гликопротеинового обменов). Рождение ранее детей с заболеваниями, наследуемыми сцеплено с полом (гемофилия, миопатия типа Дюшенна и др.);

∙ гиперпластические состояния матки и яичников;

∙ пороки и аномалии развития матки;

∙ неподдающиеся лечению нарушения проходимости цервикального канала.

Специалисты советуют начинать обследование семейной пары с мужчины, так как анализ спермы сразу покажет причину мужского бесплодия, а диагностика женского бесплодия - дело сложное и длительное. Для того, чтобы показатели спермограммы были информативными, необходимо воздержание от половой жизни в течение 3-5 дней до сдачи спермы на анализ (желательно не меньше, но и не больше). Лучше всего сдавать сперму на анализ в том же помещении, где находится лаборатория. Охлаждение спермы ведет к искажению большинства показателей ее качества.

Следующий этап обследования - проба на совместимость. Несовместимость бывает иммунологическая и биологическая. Она определяет шеечный фактор бесплодия: шеечная слизь при несовместимости снижает хемотаксис или "убивает" сперматозоиды. Затем для диагностики женского бесплодия обследуется женщина. После постановки диагноза и уточнения причин бесплодия, как правило, переходят к самому процессу лечения.

ЛЕЧЕНИЕ МЕТОДОМ ЭКО.

Сначала при помощи гормонов необходимо добиться созревания сразу нескольких яйцеклеток в яичниках (суперовуляция). Основными препаратами на первом этапе являются агонисты гонадолиберина (а - ГЛГ), препараты человеческих менопаузальных гонадотропинов (ЧМГ) и препараты хорионического гонадотропина человека (ХГЧ). Вводятся они согласно разработанным лечебным схемам или «протоколам стимуляции суперовуляции». Процесс созревания контролируется с помощью ультразвукового исследования и определения уровня гормонов (эстрадиола).

Незадолго до спонтанного процесса овуляции (выхода яйцеклетки из яичника) производится пункция фолликулов и аспирация яйцеклеток. Очень важно определить момент, когда следует произвести пункцию (забор) фолликулов (как можно ближе ко времени естественной овуляции), что

делается при помощи ультразвуковых исследований и определения концентрации гормонов в сыворотке крови.

Трансвагинальная пункция осуществляется под УЗИ-контролем через 36 часов после введения хорионального гонадотропина с помощью специальных пункционных игл.

Трансвагинальная пункция производится в операционной, оснащенной всем необходимым инструментарием и оборудованием для экстренной хирургической помощи (аппарат ИВЛ и другие). Обезболивание применяется в зависимости от состояния женщины. Забор, то есть аспирация фолликулов, проводится из обоих яичников.

Получение и подготовка сперматозоидов. Для подготовки их к оплодотворению проводят, так называемую капацитацию, т.е. отмывание сперматозоидов от элементов плазмы, затем специальными методами приготовляют раствор с жизнеспособными сперматозоидами.

Примерно через 5 - 7 часов нахождения в питательной среде происходит соединение яйцеклеток и сперматозоидов (инсеминация яйцеклеток) в "пробирке" и помещение их в инкубатор на 24-42 часа. День пункции считается нулевым днем культивирования эмбрионов (0Д); первым днем культивирования (1Д) считается следующий после пункции день. Именно в этот день у большинства становятся заметны первые признаки оплодотворения. Они появляются, как уже было сказано выше, через 16 - 18 часов после смешивания яйцеклеток со сперматозоидами (инсеминации). Повторная оценка оплодотворения проводится через 24 - 26 часов после инсеминации. Контроль оплодотворения ооцитов осуществляется лаборантом-эмбриологом при просмотре чашек с культивируемыми клетками под микроскопом. Однако их наличия еще не достаточно для решения вопроса о возможности переноса эмбрионов в полость матки. Сначала необходимо удостовериться в нормальном дроблении и развитии эмбрионов. Об этом можно судить только исходя из количества и качества делящихся клеток эмбриона и не ранее, чем через сутки после оплодотворения, когда появляются первые признаки дробления. Наиболее четко они проявляются только на второй день культивирования (2Д). Переносу подлежат только эмбрионы хорошего качества. Перенос эмбрионов осуществляется обычно на 2-й или 3-й день культивирования - в зависимости от темпов их развития и качества эмбрионов.

Перенос эмбрионов в полость матки осуществляется специальными катетерами в минимальном количестве питательной среды (20-30 мкл). В полость матки рекомендуется переносить не более 3 - 4 эмбрионов, т. к. при переносе большего количества эмбрионов возможна имплантация двух и более эмбрионов. Перенос эмбрионов в матку матери, как правило, проводится без анестезии. Далее женщине необходимо назначение препаратов, поддерживающих имплантацию и развитие эмбрионов. Диагностика беременности проводится с десятого дня после переноса искусственно оплодотворенных эмбрионов. Женщины, у которых беременность наступила после применения метода ЭКО и ПЭ, относятся к группе высокого риска и

должны находиться под постоянным наблюдением врача акушера-гинеколога. После переноса эмбриона женщина получает больничный лист с диагнозом "Ранняя беременность, угроза прерывания".

Эффективность ЭКО на сегодняшний день составляет в среднем 20-30%,

но в некоторых центрах превышает 50%. Это очень высокий процент, особенно если вспомнить, что вероятность зачатия в естественном цикле у совершенно здоровых мужчины и женщины в одном копулятивном цикле не превышает 30%. Таковы медицинские аспекты этой проблемы. Существуют еще моральноэтические и религиозные проблемы, связанные с экстракорпоральным оплодотворением. В частности, многие религиозные конфессии запрещают верующим прибегать к помощи ЭКО, считая этот путь деторождения греховным. В основах законодательства Российской Федерации от 22 июля 1993 года (раздел 7 статья 35 «Искусственное оплодотворение и имплантация эмбриона») указано, что каждая совершеннолетняя женщина имеет право на искусственное оплодотворение и имплантацию эмбриона.

ЭКО даёт возможность провести предимплатационную диагностику наследственных (генетических) заболеваний будущего плода до переноса эмбриона в матку, то есть до наступления беременности. Можно осознанно подойти к решению важной проблемы, если в семье есть дети, страдающие генетическими заболеваниями. Предимплантационная диагностика хромосомных аберраций проводится методом FISH, ПЦР или цитогенетически.

ЭКО также широко используется для решения проблем фундаментальной биологии и медицины.

5.5 Клонирование организмов, органов и тканей. Проблема клонирования приобрела в последнее время острое социальное звучание, т. к. средства массовой информации зачастую некомпетентно излагают суть вопроса.

По принятому в генетике определению, клонирование является точным воспроизведенем того или иного живого объекта. Главным критерием клона считается генетическая идентичность. Клонирование широко применяется в растениеводстве, микробиологической промышленности, экспериментальной эмбриологии. У человека известны случаи естественного клонирования – это однояйцевые близнецы. Однако в настоящее время речь идет о получении точных копий взрослого животного или человека с особо ценными качествами.

Теория клонирования основана на опытах Дж. Гердона, который пересаживал ядра клеток покровного эпителия в лишенные ядра яйцеклетки лягушек и получал из них головастиков. В мае 1997 года Ян Вильмут из Шотландии опубликовал результаты клонировании овец (знаменитая Долли). Появились и явно спекулятивные публикации об успешных попытках клонирования человека.

Научный анализ приведенных данных показал, что об эффективном клонировании животных и человека речи пока не идет.

Во-первых, практический выход клонирования составляет 1-2%, во-вторых, не доказана генетическая идентичность клонированных организмов, в-третьих, жизнеспособность и функциональность “ клонят” оказалась несравнимо ниже, чем их естественных аналогов.

Есть и другие причины, по которым на современном уровне развития науки не представляется возможным массовое клонирование млекопитающих и человека. Существуют еще социально-этические проблемы клонирования, которые вряд ли будут решены в ближайшее время.

Совсем в другой плоскости лежит проблема клонирования органов и тканей животных и человека с целью трансплантации. Это действительно перспективная и практически значимая задача, которая успешно решается. Доказано, что пересаживать клон собственных клеток больного или предварительно выращенную ткань (орган) предпочтительнее, чем донорский материал: исчезают проблемы иммунологической несовместимости, увеличивается точность дозировки трансплантата, имеется возможность создавать банки клеток, тканей и органов, появляется уникальные возможности для экспериментальных исследований, исчезают этические проблемы и др.

ЛИТЕРАТУРА

1. Асанов А.Ю., Демикова Н.С., Морозов С.А. Основы генетики и наследственные нарушения развития у детей. М.: Издательский центр

«Академия». 2003. – 224 с.

2. Баранов В.С. Пренатальная диагностика наследственных и врожденных болезней в России. – Соросовский образовательный журнал. – 1998. - №10. -

3. Баранов В.С. Генная терапия – медицина 21 века. – Соросовский образовательный журнал. – 1999. - №3. – С. 63-68.

4. Баранов В.С., Баранова Е.В., Иващенко Т.Э., Асеев М.В. Геном человека и гены «предрасположенности». Введение в предиктивную медицину. СПб.: «Интермедика». 2000. – 271 с.

5. Барашнев Ю.И., Бахарев В.А., Новиков П.В. Диагностика и лечение врожденных и наследственных заболеваний у детей (путеводитель по клинической генетике). М.: «Триада-Х». 2004. – 560 с.

6. Бочков Н.П. Клиническая генетика. – М.: ГЭОТАР-МЕД., 2001. – 448 с.

7. Вахарловский В.Г., Романенко О.П., Горбунова В.Н. Генетика в практике педиатра. СПб.: «Феникс». 2009. – 288 с.

8. Гинтер Е.К. Медицинская генетика. – М.: Медицина. – 2003. – 448 с.

9. Горбунова В.Н. Молекулярные основы медицинской генетики. – С-Пб.: Интермедика. – 1999. – 212 с.

10.Горбунова В.Н., Баранов В.С. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных болезней. – С-Пб.: специальная литература. – 1997. – 287 с.

11.Заяц Р.Г., Бутвиловский В.Э., Рачковская И.В., Давыдов В.В. Общая и медицинская генетика. Ростов-на-Дону: «Феникс». 2002. – 320 с.

12.Иллариошкин С.Н., Иванова-Смоленская И.А., Маркова Е.Д. ДНКдиагностика и медико-генетическое консультирование в неврологии. М.: Медицинское информационное агенство. 2002. – 591 с.

13.Козлова С.И., Демикова Н.С., Семанова Е., Блинникова О.Е. Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование. – М.:

Практика. – 1996. – 415 с.

Учебно-методическое пособие. – 1991. – 95 с.

16.Лильин Е.Т., Богомазов Е.А., Гофман-Кадошников П.Б. Генетика для врачей.

– М.: Медицина. – 1990. – 312 с.

17.Льюин Б. Гены. – М.: Мир. – 1987. – 647 с.

18.Мутовин Г.Р. Основы клинической генетики. – Высш. шк., 2001. – 234 с. 19.Мэрфи Э.А., Чейз Г.А. Основы медико-генетического консультирования. М.:

Медицина, 1979.

20.Приходченко Н.Н., Шкурат Т.П. Основы генетики человека. – Ростов-на-

Дону: Феникс. – 1997. – 368 с.

21.Прозорова М.В. Медико-генетическое консультирование при хромосомных болезнях и их пренатальная диагностика. – С-Пб.: МАПО. – 1997. - 15.

22.Прозорова М.В. Хромосомные болезни. – С-Пб.: МАПО. – 1997. – 23 с. 23.Пузырев В.П. Геномные исследования и болезни человека. - Соросовский

образовательный журнал. – 1996. - №5. – С. 19-27.

24.Пузырев В.П., Спепанов В.А. Патологическая анатомия генома человека. – Новосибирск: Наука. – 1997. – 224 с.

25.Репин В.С., Сухих Г.Т. Медицинская клеточная биология. – М.: БЭБиМ. – 1998. – 200 с.

26.Сингер М., Берг П. Гены и геномы. – М.: Мир. – 1998. – Т.1. – 373 с.

27.Сойфер В.Н. Международный проект «Геном человека». –		Соросовский
образовательный журнал. – 1996. -	№12. – С. 4-11.
28.Тератология человека. Изд. 2. –	Под ред. Г.И.Лазюка. – М.:	Медицина. –

29.Фоворова О.О. Лечение генами –	фантастика или реальность. –	Соросовский
образовательный журнал. – 1997. -	№2. – С. 21-27.

30.Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека, Т.1. – М.: Мир. – 1989. – 312 с. 31.Шабалов Н.П. Детские болезни, Т.2. – СПб: Питер. 2004. – 736 с. 32.Шевченко В.А., Топорнина Н.А., Стволинская Н.С. Генетика человека. М.:

Гуманит. изд. центр ВЛАДОС. 2002. – 240 с.

1.4 Методы изучения генетики человека и диагностики

	наследственных болезней
	Хромосомные болезни
	Синдромы, обусловленные аномалиями в системе аутосом
	Болезнь Дауна
	Синдром Эдвардса
	Синдром Патау
	Синдром «крик кошки»
	Синдром Лежена
	Хронический миелоидный лейкоз
	Синдром трисомии 6q
	Синдром Реторе
	Синдром трисомии 11q

2.2 Клинические синдромы, обусловленные аномалиями

	в системе половых хромосом
	Синдром Шерешевского-Тернера
	Синдром Клайнфельтера
	Синдром трисомииХ
	Синдром 47,ХУУ
	Генные болезни
	Фенилкетонурия
	Галактоземия
	Адреногенитальный синдром
	Муковисцидоз
	Синдром Марфана
	Дистрофинопатии
	Профилактика наследственной патологии
	Медико-генетическое консультирование
	Периконцепционная профилактика
	Преимплантационная профилактика
	Пренатальный мониторинг
	Биопсия хориона
	Амниоцентез
	Кордоцентез
	Перспективы генетики
	ДНК-диагностика

Пояснительная записка

Биология по праву признана наукой XXI в., и одним из знаменательных событий нашего времени является полная расшифровка генома человека, которая делает возможным исправление генетических дефектов, лечение различных заболеваний, продление жизни человека. Каждый день в генетических лабораториях мира совершаются новые открытия, которые не успевают попасть в школьные учебники, поэтому одной из особенностей данного курса является формирование представления учащихся о перспективах развития современной биологической науки в целом и, в частности, молекулярной генетики. Кроме того, к особенностям данного курса можно отнести более подробное знакомство учащихся с методами генетики человека, которые вызывают, как правило, наибольший интерес, но в школьной программе освещены недостаточно полно.

После прослушивания данного курса учащиеся имеют представление о :

– структуре и функционировании генома человека;
– современных достижениях и перспективах геномики как науки;
– практическом значении изучения генома человека;
– всеобщей декларации о геноме человека и правах человека;

учащиеся знают:

– историю исследований генетики человека;
– основные методы изучения генетики человека;
– типы наследования признаков у человека;
– влияние наследственности и среды на проявление признаков у человека;

учащиеся умеют:

– составлять и анализировать родословную;
– кариотипировать метафазные пластинки хромосом человека;
– проводить элементарный дактилоскопический анализ;
– определять возможный генотип человека по фенотипу и наоборот;
– выделять молекулу ДНК из живых тканей организмов;

учащиеся владеют:

– способами решения типовых задач по генетике;
– навыком поиска нужной информации с помощью справочной и энциклопедической литературы и Интернета.

В соответствии с этим, целью данного курса является расширение и углубление знаний учащихся о генетике человека и современном этапе ее изучения.

В ходе достижения данной цели решаются следующие задачи :

– углубить знания о механизмах наследования и реализации признаков человека;
– расширить представления учащихся о практических методах генетики человека;
– сформировать представление о современных достижениях и перспективах в области изучения генома человека и их практической значимости;
– совершенствовать умение ориентироваться в современном информационном поле, получать и отбирать необходимую информацию.

Программа предусматривает следующие формы организации деятельности учащихся: лекции, лабораторные и практические занятия, подготовка сообщений, докладов, написание рефератов.

Оценка знаний и умений обучающихся проводится по окончании каждого раздела в виде контрольной работы (разделы 1, 2) и круглого стола (по окончании изучения 3-го и 4-го разделов). Кроме того, предусматривается текущий контроль в виде отчетов учащихся о результатах лабораторных и практических работ.

Для освоения данного курса обучающиеся должны обладать знаниями основных генетических понятий, поэтому его введение целесообразно в 11-м классе после изучения темы «Закономерности наследственности и изменчивости». Курс изучается в объеме 32 часов в течение 1-го или 2-го полугодия.

Учебно-тематический план курса

Наименование разделов и тем	Количество часов		Формы контроля
Наименование разделов и тем		практика	Формы контроля
Раздел 1. Основы генетики человека 1. Закономерности наследственности и изменчивости человека 2. Методы изучения генетики человека Итого по разделу:			решение задач отчет о практических работах
Раздел 2. Основы геномики человека 1. Структура генома человека 2. Функции генома человека Итого по разделу:			контрольная работа доклады сообщения Круглый стол «Что день грядущий нам готовит?»
Всего

Раздел 1. Основы генетики человека

Тема 1. «Закономерности наследственности и изменчивости человека».

История исследований генетики человека. Менделевская генетика человека. Взаимодействие генов. Сцепленное наследование генов у человека. Генетика пола. Наследственность и среда. Типы изменчивости у человека.

Практические занятия и лабораторные работы :

Решение и составление задач по теме: «Моногибридное и полигибридное скрещивание».

Решение задач по теме: «Взаимодействие генов».

Решение задач по теме: «Сцепленное наследование».

Решение задач по теме: «Наследование, сцепленное с полом».

Лабораторная работа «Создайте лицо».

Лабораторная работа «Статистическое изучение изменчивости количественных признаков».

Тема 2. «Методы изучения генетики человека ».

Клинико-генеалогический метод. Близнецовый метод. Цитогенетический метод. Антропогенетические методы. Иммуногенетические методы. Популяционно-генетические методы. Биохимические методы. Методы молекулярной генетики (метод рекомбинантной ДНК, метод клонирования ДНК, методы гибридизации нуклеиновых кислот и генетики соматических клеток).

Практические занятия и лабораторные работы:

Решение задач по теме: «Определение типа наследования признака с помощью анализа родословной».

Решение задач по теме: «Использование формулы Хольцингера для оценки роли наследственности и среды в развитии признаков у человека».

Решение задач по теме «Наследование групп крови у человека».

Решение задач по теме «Генетические процессы и действие закона Харди–Вайнберга в популяциях человека».

Лабораторная работа «Кариотипирование и цитогенетический анализ метафазных хромосом лимфоцитов периферической крови человека».

Лабораторная работа «Проведение дактилоскопического анализа».

Лабораторная работа «Изучение распределения профилей моторной асимметрии в группе учащихся».

Раздел 2. Основы геномики человека

Тема 1. «Структура генома человека».

Международная программа «Геном человека». Геном. Строение ДНК. Структура хромосом. Секвенирование ДНК. Хромосомные карты. Гены. Экзон-интронная структура генов. Виды генов. Альтернативный сплайсинг. «Белые пятна» генома: палиндромы, повторы, «молчащие» гены, транспозоны. Полиморфизм и мутации ДНК. Митохондриальный геном.

Лабораторная работа «Выделение ДНК из тканей животных или растений».

Тема 2. «Функция генома человека» .

Функциональная геномика. Протеомика. Медицинская геномика. Онкогеномика. Психогеномика. Геном и окружающая среда. Генная диагностика. Генная дактилоскопия. Генная терапия. Проблема долголетия и гены. Фармакогенетика. Геноинформатика. Сравнительная геномика. Палеогеномика. Этногеномика. Геногеография.

Круглый стол «Что день грядущий нам готовит?»

Подготовка докладов по темам и их обсуждение.

Геном человека как объект искусственных манипуляций.

Клонирование человека.

Евгеника.

Этические проблемы генетики.

Всеобщая декларация о геноме человека и правах человека.

Перспективы дальнейшего изучения генома человека.

Перечень ключевых слов: альтернативный сплайсинг, ген, генетические карты, генная терапия, геном, геномика, дерматоглифика, дискордантность, евгеника, интрон, кариотип, клонирование, конкордантность, мобильные генетические элементы, мутация, онкоген, палиндром, промотор, риборегуляторы, секвенирование, теломера, транспозон, хромосома, цитогенетика, экзон.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧИТЕЛЕЙ

1. Захаров А.Ф., Бенюш В.А., Кулешов Н.П., Барановская Л.И. Хромосомы человека (атлас). – М.: Медицина,1982.

2. Заяц Р.Г., Бутвиловский В.Э., Рачковская И.В., Давыдов В.В. Общая и медицинская генетика. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2002.

3. Корочкин Л.И. и др. Геном, клонирование, происхождение человека. – Фрязино: «Век 2», 2004.

4. Приходченко Н.Н. , Шкурат Т.П. Основы генетики человека. – Ростов-на-Дону: Феникс, 1997.

5. Тарантул В.З. Геном человека: Энциклопедия, написанная четырьмя буквами. – М.: Языки славянской культуры, 2003. – 392 с.

6. Фогель Ф., Мотульски А. Генетика человека: В 3 т. – М.: Мир, 1989.

ЛИТЕРАТУРА ДЛЯ УЧАЩИХСЯ

1. Акимушкин И.И. Занимательная биология. – Смоленск: Русич, 1999.

2. Бочков Н.П. Гены и судьбы. – М.: Молодая гвардия, 1978.

3. Максимов Г.В. , Василенко В.Н., Максимов В.Г., Максимов А.Г. Краткий словарь генетических терминов. – М.: Вузовская книга, 2001.

4. Медведев Н.Н. Беседы по биологии пола. – Минск: Вышэйш. школа, 1976.

5. Попов Б.Е. За семью замками наследственности. – М.: Агропромиздат, 1991.

6. Топорнина Н.А. , Стволинская Н.С. Генетика человека: практикум для вузов. – М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2001.

Предисловие

Генетика как наука о закономерностях наследственности и изменчивости – основа современной биологии, ибо она определяет развитие всех других биологических дисциплин. Однако роль генетики не ограничивается сферой биологии. Поведение человека, экология, социология, психология, медицина – вот далеко не полный список научных направлений, прогресс которых зависит от уровня знаний в области генетики. С учетом «сферы влияния» генетики понятна ее методологическая роль.

Одной из характерных черт современной науки является все углубляющаяся дифференциация и специализация. Этот процесс достиг такого уровня, за которым уже ощущается реальная угроза потери взаимопонимания даже между представителями одной науки. В биологии из-за обилия специальных дисциплин центробежные тенденции проявляются особенно остро. В настоящее время именно генетика определяет единство биологических наук, благодаря универсальности законов наследственности и фундаментальной информации, систематизированной в положениях общей генетики. Методологическая роль генетики в полной мере распространяется на все науки о человеке.

В этом плане хотелось бы высказать критические замечания по поводу преподавания курса психогенетики на психологических факультетах вузов. Психогенетика является одним из наиболее сложных и наименее разработанных разделов генетики. Его изучение должно опираться на фундаментальную общебиологическую и общегенетическую подготовку. Иначе курс психогенетики становится сугубо декоративным, представляя собой скорее вариант дифференциальной психологии, а не генетики, что мы и можем наблюдать в настоящее время. Знание законов наследственности играет огромную роль в психологическом образовании. Все поведение человека в той или иной степени связано с филогенетическим наследием. Для понимания тонких механизмов этой взаимосвязи необходимы не поверхностные, а глубокие знания.

Методологическая роль генетики в образовании предопределяет особые требования к ее преподаванию, в которой должны сочетаться широта охвата, научная глубина и доступность изложения. Данное пособие на должном уровне рассматривает все разделы современной науки генетики, необходимые для понимания генетики человека и его поведения, поэтому можно надеяться, что оно будет полезным для всех студентов и научных работников, изучающих эти направления. Особенно необходимы краткие, но целостные представления базовых положений генетики на психологических факультетах.

В нашей стране издано много хороших учебников и учебных пособий по генетике российских и зарубежных авторов (Гершензон С. М., 1983; Айала Ф., Кайгер Дж., 1988; Алиханян С. С., Акифьев А. П., 1988; Инге-Вечтомов С. Г., 1989). Многие пособия ориентированы на генетику человека (Фогель Ф., Мотульски А., 1989–1990; Бочков Н. П., 2004). В последнее время, после некоторого перерыва, книги по генетике снова появляются на полках наших магазинов (Жимулев И.

Ф., 2003; Тарантул В. З., 2003; Гринев В. В., 2006). Такое разнообразие литературы по данной теме может только порадовать всех, кто увлечен столь прекрасной наукой, как генетика.

Глава 1. История и значение генетики

Генетика – это сердцевина биологической науки. Лишь в рамках генетики разнообразие жизненных форм и процессов может быть осмыслено как единое целое.

Генетика изучает два неразрывных свойства живых организмов – наследственность и изменчивость. В настоящее время она является основой современной биологии.

1.1. История генетики

Хотя возраст генетики как науки немногим более 100 лет, история ее зарождения уходит в глубь веков. История генетики – это не просто история конкретной науки, а, скорее, самостоятельный раздел биологии, где переплелись биологические, психологические и философские проблемы (Гайсинович А. Е., 1988; Захаров И. П., 1999). Эта история знает моменты, полные драматизма. И в настоящее время генетика остается на острие социального дискурса, порождая бурные дискуссии вокруг проблем детерминации поведения, клонирования человека, генной инженерии. Совершенно уникальна история генетики в нашей стране, которая знает времена глобального вмешательства идеологии в науку (Сойфер В. Н., 1989; Дубинин Н. П., 1990).

Чем же обусловлена столь исключительная роль генетики в жизни общества? Генетика – это стержень современной биологии, основа для понимания таких явлений, как жизнь, эволюция, развитие, а также природа самого человека. В истории естествознания проблема наследственности рассматривается, начиная с трудов античных мыслителей. В науке нового времени она подробно обсуждается в трудах таких корифеев, как К. Линней (1707–1778), Ж. Бюффон (1707–1788), К. Ф. Вольф (1734–1794), Ж.-Б. Ламарк (1744–1829), Ч. Дарвин (1809–1882), Т. Гексли (1825–1895), А. Вейсман (1834–1914) и многих других. В те времена проблемы генетики рассматривались в русле вопросов гибридизации, развития, трансформизма (или, наоборот, постоянства) видов.

Основоположником генетики считается Г. Мендель (1822–1884), который обосновал основные закономерности наследственности. Это открытие не было по достоинству оценено современниками, в том числе и крупнейшим биологом того времени К. Нэгели (1817–1891), которому Г. Мендель послал свои работы на рецензию.

Повторное открытие законов Менделя Г. де Фризом (1848–1935), К. Корренсом (1864–1933), Э. Чермаком (1871–1962) в 1900 году принято считать датой рождения генетики как самостоятельной науки. К тому времени научное сообщество биологов оказалось готовым к восприятию новой концепции. Уже были открыты явления митоза, мейоза, описаны хромосомы, процесс оплодотворения, сформирована ядерная теория наследственности. Идеи, навеянные «переоткрытыми» закономерностями, с поразительной быстротой распространились по научному миру, послужили мощным толчком для развития всех разделов биологии.

Интереснейшая история генетики, хронология важнейших открытий, биографии Г. Менделя и других выдающихся ученых описаны в сотнях книг. Подробно описана и трагическая история генетики в Советском Союзе. Многие книги читаются с неослабевающим интересом и представляют незаменимый материал для понимания этой науки, взаимосвязи законов генетики и проблем человеческого общества.

Рассмотрим некоторые вехи истории генетики

1901 г. – Г. де Фриз предложил первую мутационную теорию.

1903 г. – У. Саттон (1876–1916) и Т. Бовери (1862–1915) выдвинули хромосомную гипотезу, «связывая» менделевские факторы наследственности с хромосомами.

1906 г. – У. Бэтсон (1861–1926) предложил термин «генетика».

1907 г. – У. Бэтсон описал варианты взаимодействия генов («наследственных факторов») и вводит понятия «комплементарность», «эпистаз», «неполное доминирование». Им же ранее (1902 г.) были введены термины «гомозигота» и «гетерозигота».

1908 г. – Г. Нильсон-Эле (1873–1949) объяснил и ввел понятие «полимерия», обозначающее важнейшее явление в генетике количественных признаков.

Г. Харди (1877–1947) и В. Вайнберг (1862–1937) предложили формулу распределения генов в популяции, известную впоследствии как закон Харди – Вайнберга – ключевой закон генетики популяций.

1909 г. – В. Иоганнсен (1857–1927) сформулировал ряд принципиальных положений генетики и ввел основные термины: «ген», «генотип», «фенотип», «аллель». В. Волтерек ввел понятие «норма реакции», характеризующее возможный спектр проявления гена.

1910 г. – Л. Плате (1862–1937) разработал представление о множественном действии генов и ввел понятие «плейотропия».

1912 г. – Т. Морган (1866–1945) предложил теорию хромосомной локализации генов. К середине 1920-х годов Т. Морган и представители его школы – А. Стёртевант (1891–1970), К. Бриджес (1889–1938), Г. Меллер (1890–1967) сформулировали свой вариант теории гена. Проблема гена стала центральной проблемой генетики.

1920 г. – Г. Винклер ввел термин «геном». В дальнейшем разработка этого понятия стала новым этапом в развитии генетики.

Н. И. Вавилов (1887–1943) сформулировал закон гомологичных рядов наследственной изменчивости.

1921 г. – Л. Н. Делоне (1891–1969) предложил термин «кариотип» для обозначения совокупности хромосом организма. Предложенный ранее С. Г. Навашиным (1857–1930) термин «идиограмма» в дальнейшем стал применяться для стандартизированных кариотипов.

1926 г. – Н. В. Тимофеев-Ресовский (1900–1981) разработал проблему влияния генотипа на проявление признака и сформулировал понятия «пенетрантность» и «экпрессивность».

1927 г. – Г. Меллер получает мутации искусственным путем под действием радиоактивного облучения. За доказательства мутационного эффекта радиации он получил Нобелевскую премию 1946 г.

1929 г. – А. С. Серебровский (1892–1948) впервые продемонстрировал сложную природу гена и показал, что ген не является единицей мутации. Он же сформулировал понятие «генофонд».

1930–1931 гг. – Д. Д. Ромашов (1899–1963), Н. П. Дубинин (1907–1998), С. Райт (1889–1988), Р. Фишер (1890–1962), Дж. Холдейн (1860–1936) разработали теоретические направления популяционной генетики и выдвинули положение о дрейфе генов.

1941 г. – Дж. Бидл (1903–1989) и Э. Тейтум (1909–1975) формулируют фундаментальное положение: «один ген – один фермент» (Нобелевская премия 1958 г.).

1944 г. – О. Эвери (1877–1955), К. Мак-Леод (1909–1972), М. Мак-Карти доказали генетическую роль ДНК в экспериментах по трансформации микроорганизмов. Это открытие символизировало начало нового этапа – рождение молекулярной генетики.

1946 г. – Дж. Ледерберг, Э. Тейтум, М. Дельбрюк (1906–1981) описали генетическую рекомбинацию у бактерий и вирусов.

1947 г. – Б. Мак-Клинток (1902–1992) впервые описал мигрирующие генетические элементы (это выдающееся открытие было отмечено Нобелевской премией только в 1983 г.).

1950 г. – Э. Чаргафф показал соответствие пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов в молекуле ДНК (правило Чаргаффа) и ее видовую специфичность.

1951 г. – Дж. Ледерберг с сотрудниками открыл явление трансдукции, в дальнейшем сыгравшее ключевую роль в становлении генной инженерии.

1952 г. – А. Херши (1908–1997) и М. Чейз показали определяющую роль дезоксирибонуклеиновой кислоты в вирусной инфекции, что явилось окончательным подтверждением генетического значения ДНК.

1953 г. – Дж. Уотсон и Ф. Крик предложили структурную модель ДНК. Эта дата считается началом эры современной биологии.

1955 г. – С. Очоа (1905–1993) выделил фермент РНК-полимеразу и впервые осуществил синтез РНК in vitro .

1956 г. – А. Корнберг выделил фермент ДНК-полимеразу и осуществил процесс репликации ДНК в лабораторных условиях.

1957 г. – М. Мезельсон и Ф. Сталь доказали полуконсервативный механизм репликации ДНК. В лаборатории М. Хогланда открыли т-РНК.

1958 г. – Ф. Крик сформулировал «центральную догму молекулярной биологии».

1960 г. – М. Ниренберг, Дж. Маттей, Г. Корана начали исследования по расшифровке генетического кода. Работа (с участием нескольких исследовательских групп) была завершена в 1966 г. Составление кодового словаря явилось одним из крупнейших достижений науки за всю историю человечества.

1961 г. – Ф. Жакоб и Ж. Моно (1910–1976) сформулировали теорию оперона – теорию генетической регуляции синтеза белка у бактерий.

1962 г. – Дж. Гердон впервые получил клонированных позвоночных животных.

1965 г. – Р. Холли (1922–1993) раскрыл структуру т-РНК.

1969 г. – Г. Корана впервые синтезировал ген в лабораторных условиях.

1970 г. – Г. Темин (1934–1994) и Д. Балтимор открыли явление обратной транскрипции.

1972 г. – П. Берг получил первую рекомбинантную молекулу ДНК. Эта дата считается датой рождения генной инженерии.

1974 г. – Р. Корнберг, А. Олинс, Д. Олинс сформулировали теорию нуклеосомной организации хроматина.

1975 г. – По инициативе группы ученых во главе с П. Бергом («комитет Берга») в Асиломаре (США) проведена Международная конференция по этическим проблемам генной инженерии, на которой провозглашен временный мораторий на ряд исследований.

Мораторий не остановил работ по генной инженерии, и в последующие годы эта область активно развивалась, зародилось новое направление – биотехнология.

1976 г. – Д. Бишоп и Г. Вармус раскрыли природу онкогена (Нобелевская премия 1989 г.).

1977 г. – У. Гилберт, А. Максам, Ф. Сенджер разработали методы секвенирования (определения последовательности нуклеотидов нуклеиновых кислот).

Р. Робертс и Ф. Шарп показали мозаичную (интрон-экзонную) структуру гена эукариот (Нобелевская премия 1993 г.).

1978 г. – Осуществлен перенос эукариотического гена (инсулина) в бактериальную клетку, где на нем синтезирован белок.

1981 г. – Получены первые трансгенные животные (мыши). Определена полная нуклеотидная последовательность митохондриального генома человека.

1982 г. – Показано, что РНК может обладать каталитическими свойствами, как и белок. Этот факт в дальнейшем выдвинул РНК на роль «первомолекулы» в теориях происхождения жизни.

1985 г. – Проведено клонирование и секвенирование ДНК, выделенной из древней египетской мумии.

1988 г. – По инициативе генетиков США создан международный проект «Геном человека».

1990 г. – В. Андерсен впервые произвел введение нового гена в организм человека.

1995 г. – Расшифрован первый бактериальный геном. Становление геномики как самостоятельного раздела генетики.

1997 г. – Я. Вильмут осуществил первый успешный опыт по клонированию млекопитающих (овца Долли ).

1998 г. – Секвенирован геном первого представителя эукариот – нематоды Caenorhabditis elegans.

2000 г. – Работа по секвенированию генома человека завершена.

Генетика все более входит в повседневную жизнь людей, во многом определяя будущее человечества. Все более интенсивно проводятся исследования генома человека.

Можно не сомневаться, что эксперименты по «конструированию человека» будут продолжены, несмотря на любые запреты. Все чаще обсуждаются в печати вопросы клонирования человека, воздействие на его генотип, опасность модифицированных продуктов… Как все это скажется на судьбе человечества, предсказать невозможно.

1.2. Ключевые вопросы в истории генетики

В истории генетики (и ее предыстории) можно выделить ряд ключевых тем, по их значению для научного мировоззрения и остроте дискуссий. В XVII–XVIII вв. – это была проблема «преформизм – эпигенез», причем лагерь преформистов делился на «овистов» и «анималькулистов» в зависимости от того, женский или мужской пол выступал в роли носителя «зародыша». Также активно обсуждалась проблема «постоянство – трансформизм».

Проблема наследования приобретенных признаков, многократно «окончательно» похороненная в истории генетики, столь же многократно возрождалась. В Советском Союзе дискуссии вокруг этого, казалось бы, частного научного вопроса приобрели на определенном этапе истории огромный социальный резонанс, обернувшийся многочисленными человеческими трагедиями. Этому нет аналогов в других науках. В 1958 г. Ф. Крик сформулировал «центральную догму молекулярной биологии», по которой передача наследственной информации идет в направлении от ДНК к РНК, а от РНК – к белкам. Основное положение этой схемы – невозможность кодирования от белков к нуклеиновым кислотам (хотя и допускается возможность передачи информации от РНК к ДНК). Поэтому все попытки возродить на основе новых открытий гипотезу наследования приобретенных признаков (а такие попытки есть) отвергались генетикой. В настоящее время этот вопрос вновь активно обсуждается в связи с последними открытиями.

Особый интерес в истории генетики представляла проблема носителя наследственной информации. Хромосомы далеко не сразу были признаны структурами, отвечающими за наследственность. После этого признания роль молекулярного носителя генетической информации больше склонялись отдать белкам. ДНК казалась слишком простой молекулой для такой важной функции. Поворот в понимании роли ДНК произошел в 1944 г. после экспериментов О. Эвери, К. Мак-Леода, М. Мак-Карти по трансформации признаков у пневмококков и идентификации трансформирующего агента как ДНК. Хотя это открытие символизирует рождение молекулярной генетики, необходимо сказать, что окончательное подтверждение роли ДНК было получено только в 1952 г. после работ А. Херши и М. Чейза по изучению трансдукции бактериофагами.

Знакомство с историей показывает, что развитие генетики не было строго поступательным, что блестящие открытия чередовались с долгими заблуждениями, что крупнейшие ученые часто находились в плену ложных убеждений. Основатель хромосомной теории наследственности Т. Морган сам долго сомневался в роли хромосом. Противниками хромосомной теории были У. Бэтсон и В. Иоганнсен. А. Херши, которому принадлежит заслуга окончательного доказательства генетической роли ДНК, высказывал сомнение в этой гипотезе.

Таких примеров можно привести очень много. Природа неохотно открывала свои тайны. Теоретическая мысль часто не поспевала за быстрым развитием экспериментальных исследований, непрерывным усложнением обнаруживаемых закономерностей. В интерпретации этих закономерностей также не было единодушия.

Новая эра современной генетики (и всей биологии) начинается в 1953 г., когда Дж. Уотсон и Ф. Крик опубликовали структурную модель ДНК. Но и сейчас, более чем полвека спустя, несмотря на выдающиеся открытия и достижения, генетика полна загадок. Этим она интригующе интересна.

1.3. Структура генетики и ее общебиологическое значение

Современная генетика представляет собой обширное древо производных дисциплин. Ее специализированные разделы стали рассматриваться как крупные самостоятельные науки – генетика человека, цитогенетика, молекулярная генетика, популяционная генетика, иммуногенетика, экологическая генетика, генетика развития, геномика и др.

Тенденция к дифференциации наук проявилась и в направлении генетических исследований человека: сформировались такие разделы, как клиническая генетика, биохимическая генетика человека, цитогенетика человека, нейрогенетика и др. Вместе с тем проблема «узкой специализации» в генетике не проявляется столь остро, как в других науках. Все специализированные генетические дисциплины связаны фундаментальной информацией, систематизированной в рамках общей генетики. Более того, во многом именно генетика в настоящее время определяет единство современной биологии, поэтому 16-й Всемирный генетический конгресс 1988 г. проходил под девизом «Генетика и единство биологии».

Без преувеличения можно сказать, что генетика в той или иной мере определяет развитие всех разделов биологии, является ее методологической базой. Предмет исследования генетики – наследственность и изменчивость – свойства, универсальные для всех живых существ. Поэтому законы генетики также универсальны.

Глава 2. Молекулярные основы наследственности

Представьте себе, что увеличили человека до размеров Великобритании, тогда клетка будет иметь размер фабричного здания. Внутри клетки находятся содержащие тысячи атомов молекулы, в том числе молекулы нуклеиновой кислоты. Так вот, даже при таком громадном увеличении молекулы нуклеиновой кислоты будут тоньше электрических проводов.

Дж. Кендръю, английский биохимик, лауреат Нобелевской премии 1962 г.

Эксперименты 1940–1950-х гг. убедительно доказали, что именно нуклеиновые кислоты (а не белки, как предполагали многие) являются носителями наследственной информации у всех организмов.

2.1. Структура нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты обеспечивают разнообразные процессы хранения, реализации и воспроизведения генетической информации.

Нуклеиновые кислоты – это полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотид включает в себя азотистое основание, углевод пентозу и остаток фосфорной кислоты (рис. 2.1).

Азотистые основания нуклеотидов делятся на два типа: пиримидиновые (состоят из одного 6-членного кольца) и пуриновые (состоят из двух конденсированных 5– и 6-членных колец). Каждый атом углерода колец оснований имеет свой определенный номер. Каждый атом углерода пентозы также имеет свой номер, но с индексом штрих ("). В нуклеотиде азотистое основание всегда присоединено к первому атому углерода пентозы.

Именно азотистые основания определяют уникальную структуру молекул ДНК и РНК. В нуклеиновых кислотах встречаются 5 основных видов азотистых оснований (пуриновые – аденин и гуанин, пиримидиновые – тимин, цитозин, урацил) и более 50 редких (нетипичных) оснований. Главные азотистые основания обозначаются их начальными буквами: А, Г, Т, Ц, У. Большинство нетипичных оснований специфичны для определенного типа клеток.

Рис. 2.1. Структура нуклеотида

Формирование линейной полинуклеотидной цепочки происходит путем образования фосфодиэфирной связи пентозы одного нуклеотида с фосфатом другого. Пентозофосфатный остов состоит из (5 " – 3" ) – связей. Концевой нуклеотид на одном конце цепочки всегда имеет свободную 5" -группу, на другом – 3 " -группу.

В природе встречаются два вида нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. В прокариотических и эукариотических организмах генетические функции выполняют оба типа нуклеиновых кислот. Вирусы всегда содержат лишь один вид нуклеиновой кислоты.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1

ТЕМА: Цитологические основы наследственности.

Биохимические основы наследственности.

Наследственная изменчивость.

Продолжительность занятия – 270 минут

ЦЕЛЬ: Научиться:

Анализировать микрофотографии и схемы: 1) фаз митоза и мейоза, 2) этапов гаметогенеза.

Моделировать процессы реализации генетической информации: транскрипции, трансляции.

Проводить анализ: последствий нарушения регуляции митоза и генных мутаций и причин их вызывающих.

В результате изучения темы обучающийся должен:

уметь:

проводить опрос и вести учет пациентов с наследственной патологией

знать:

биохимические и цитологические основы наследственности.

основные виды изменчивости, виды мутаций у человека, факторы мутагенеза;

Формируемые общие компетенции:

ОК1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения возложенных на него профессиональных задач, а также для своего профессионального и личностного развития.

ОК6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться
с коллегами, руководством, потребителями.

ОК7. Брать ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.

ОК8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение своей квалификации.

ОК12. Организовывать рабочее место с соблюдением требований охраны труда, производственной санитарии, инфекционной и противопожарной безопасности.

ОК13. Вести здоровый образ жизни, заниматься физической культурой и спортом для укрепления здоровья, достижения жизненных и профессиональных целей.

Методическое оснащение занятия :

ТСО: ноутбук для демонстрации слайдов

Раздаточный материал:

Методическая разработка практического занятия для студентов.

Литература для подготовки:

Основная:

Хандогина К.И. Генетика человека с основами медицинской генетики: учебник. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. – 176 с.: с ил.

Дополнительная :

Атлас Хромосомы человека – Москва, 1982

Е.К. Тимолянова Медицинская генетика Ростов-на- Дону: Феникс, 2003.

Н.Н. Приходченко, Т.П. Шкурат Основы генетики человека– Ростов-на- Дону: Феникс, 1997.

В.А. Орехова, Т.А. Лашковская, М.П. Шейбах Медицинская генетика Минск Высшэйшая школа 1999.

Н.С. Демидова, О.Е. Блинникова Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование Ленинград Медицина 1987.

Интернет-источники:

1. Консультант студента – электронная библиотека медицинского колледжа www / medkollegelib . ru

План занятия

Вводная часть – 26 минут

Организационный момент;

Мотивация занятия;

Контроль исходного уровня знаний.

Основная часть – 230 минут

Изучение этапов митоза ;

Изучение этапов мейоза;

Самостоятельная работа студентов по анализу митоза;

Изучение этапов гаметогенеза;

Самостоятельная работа студентов по анализу гаметогенеза;

Изучение закономерностей реализации генетической информации на биохимическом уровне.

Самостоятельная работа по отработке навыков моделирования и анализа процессов репликации, транскрипции, биосинтеза белка

Изучение наследственной изменчивости

Самостоятельная работа по отработке навыков анализа наследственной изменчивости.

Заключительная часть –14 минут

Подведение итогов;

Домашнее задание.

Ход занятия

Вводная часть

С размножением клеток, (пролиферацией), связанные рост и развитие многоклеточного организма, процессы регенерации. Нарушения митоза лежат в основе возникновения соматических мутаций – причиной новообразований.

Нарушения мейоза (образование половых клеток) предопределяет возникновения генеративных мутаций, которые клинически проявляются в форме наследственных болезней. Нерасхождение хромосом – причина геномных мутаций

Среди большого разнообразия молекулярных компонентов клеток, которые обеспечивают ее функционирование, главная роль в сохранении и передаче генетической информации принадлежит нуклеиновым кислотам. Нарушение в структуре нуклеиновых кислот могут привести к патологическим изменениям в клетке – генным мутациям.

Что такое хроматин, хромосома, хроматида?

Какие типы деления клеток вы знаете?

Что такое интерфаза?

Дайте определение амитоза.

Дайте определение митоза.

Назовите фазы митоза.

На каких стадиях митоза хромосомы хорошо видны?

К каким заболеваниям приводит нарушение процесса митоза?

Дайте определение мейоза.

Какой набор хромосом содержат половые клетки?

Что такое сперматогенез, оогенез?

Назовите периоды гаметогенеза.

В какие периоды идет митоз, в какие мейоз?

Как классифицируется наследственная изменчивость?

Каковы причины генных мутаций?

Каковы причины геномных мутаций?

Основная часть

Задание 1. Клеточный цикл (КЦ )

«Продолжительность КЦ в клетках разных тканей»

«Клеточные циклы (КЦ) имеют разную продолжительность у одного итого же организма в зависимости от тканевой принадлежности. Например, у человека продолжительность КЦ составляет: для лейкоцитов 3-5 суток, эпителия кожи -20-25 суток, эпителий роговицы глаза -2-3 суток, клеток костного мозга 8-12 часов, а нервные клетки живут, как правило, столько, сколько и человек, не завершая КЦ (G 1)».

Рисунок 1 . Клеточный (жизненный) цикл.

Задание 2. Митоз. Изучение и анализ микрофотографий, рисунков фаз митоза.

Рисунок 2 . Фазы митоза

Рисунок 3 . Стадии митоза (схематично отображена микрофотография митоза на рис.4)

2 . Рассмотрите микрофотографии митоза (рис.4) и ответьте на вопросы:

В чем отличие схематического изображения митоза от его микрофотографии?

Какой период митоза можно выделить как наиболее уязвимый для равноценного распределения генетического материала?

Рисунок 4 . Микрофотография митоза. Процесс показан под флуоресцентным микроскопом. ДНК светится голубым, а тубулин (и, следовательно, микротрубочки) - зеленым:

Задание 3. Мейоз. Изучение и анализ микрофотографий, рисунков фаз мейоза.

Рассмотрите схему мейоза (рис 5) и ответьте на вопросы:

Рисунок 5 Схема мейоза (микрофотографии и рисунки)

Какие клетки образуются в результате мейоза?

Сколько делений в мейозе?

Какие особенности происходят в профазе, метафазе, анафазе, телофазе 1 деления?

Какие особенности происходят в профазе, метафазе, анафазе, телофазе 2 деления?

Какое количество хромосом в начале мейоза и в конце 1 деления?

Какое количество хромосом в начале мейоза и в конце 2 деления?

Рассмотрите рис.6 и схематично отобразите недостающие на рис.. 5 стадии мейоза. Ответьте на вопросы:

Чем отличается метафаза 1 от метафазы митоза?

Какой процесс изображен на рис.7?

Что обеспечивает этот процесс?

Что такое группы сцепления?

Что происходит при их нарушении?

Рисунок 6. Схема митоза Рисунок 7. Хромосомы на стадии профазы 1

Прочитайте текст «Значение мейоза». Сформулируйте выводы, запишите.

Значение мейоза.

«У организмов, размножающихся половым путем, предотвращается удвоение числа хромосом в каждом поколении, так как при образовании половых клеток мейозом происходит редукция числа хромосом.

Мейоз создает возможность для возникновения новых комбинаций генов (комбинативная изменчивость), так как происходит образование генетически различных гамет.

Редукция числа (уменьшение вдвое) хромосом приводит к образованию «чистых гамет», несущих только один аллель соответствующего локуса.

Расположение бивалентов экваториальной пластинки веретена деления в метафазе 1 и хромосом в метафазе 2 определяется случайным образом. Последующее расхождение хромосом в анафазе приводит к образованию новых комбинаций аллелей в гаметах.

Независимое расхождение хромосом лежит в основе третьего закона Менделя.

Задание 4. Изучение этапов гаметогенеза человека.

Клетки зачаточного эпителия в мужских и женских половых железах (гонадах) претерпевают ряд последовательных митотических и мейотических делений, называемых гаметогенезом.

Рисунок 8. Схема гаметогенеза

Рассмотрите схему основных этапов сперматогенеза и овогенеза на рис.7 и ответьте на вопросы.

Какие стадии проходит гаметогенез?

Какое деление происходит на стадии размножения?

Какое деление происходит на стадии роста? Какие процессы идут на этой стадии?

Как называются образовавшиеся клетки? Определите набор хромосом.

Какие деления происходят на стадии созревания? Какой набор хромосом овоцитов и сперматоцитов II -го порядка?

Прочитайте текст «Овогенез». Кратко запишите особенности овогенеза. Ответьте на вопросы:

Сколько раз проходит у женского организма проходит стадия размножения?

Когда заканчивается формирование овоцитов I -го порядка?

Какие особенности имеет период созревания овоцитов II -го порядка?

Найдите неточность в высказывании последнего абзаца текста «Овогенез». Запишите это высказывание.

Объясните, почему возраст матери рассматривается как одна из основных причин возникновения мутаций в половых клетках, и, соответственно появляющимися наследственными патологиями у детей?

«Овогенез»

«В отличие от образования спермиев, которое начинается у мужчин только при половом созревании, образование яйцеклеток у женщин начинается еще до их рождения. Период размножения полностью осуществляется на зародышевой стадии развития, примерно 12 недель и завершается к моменту рождения.

В 12-13 лет ежемесячно один из овоцитов 1-го порядка продолжает мейоз. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки. Одна из них, относительно мелкая, называется первым полярным тельцем, а другая, более крупная – овоцит 2-го порядка.

Второе деление мейоза осуществляется до стадии метафазы II и продолжится только после того, как ооцит 2-го порядка вступит во взаимодействие со сперматозоидом, и произойдет оплодотворение.

Таким образом, из яичника выходит, строго говоря, не яйцеклетка, а овоцит 2-го порядка.

Лишь после оплодотворения он делится, в результате чего возникает яйцеклетка (или яйцо ) и второе полярное тельце . Однако традиционно для удобства яйцеклеткой называют овоцит 2-го порядка, готовый к взаимодействию со сперматозоидом.

Поэтому очень важно вести здоровый образ жизни будущей маме, так как она влияет на здоровье не только неродившегося ребенка но и будущих внуков».

2.2. Изучение закономерностей реализации генетической информации на биохимическом уровне.

Рисунок 7 Схема виды нуклеиновых кислот

1. Рассмотрите рис 7, 8 и ответьте на вопросы:

Рисунок 8 Структуры нуклеиновых кислот

6. Как происходит расшифровка генетической информации? Изобразите в виде упрощенной схемы реализацию наследственной информации.

7. Что такое транскрипция и трансляция (рис 8)?

8. Что такое кодон?

9. Дайте определение генетического кода.

10. Перечислите свойства генетического кода.

Рисунок 9 Трансляция Рисунок 10. Секторный вариант записи,

внутренний круг - 1-е основание кодона

(от 5"-конца)

2. Решите задачи:

Какие изменения произойдут в строении белка, если на участке гена ТААЦАААГААЦАААА между 10 и 11 нуклеотидами включить гуанин, а между 13 и 14 цитозин, а в конце появляется аденин? Как называются произошедшие мутации?

На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды располагаются в последовательности ААТАГТЦАТГТГТГАЦАГ. а) Нарисуйте схему двухцепочечной молекулы ДНК, объясните каким свойством ДНК, при этом вы руководствовались? б) Напишите на нижней цепи и-РНК. Как называется этот процесс? в) Какова структура белка закодированного гена.

Полипептид состоит из следующих аминокислот: валин - аланин - глицин - лизин - триптофан - валин - серин - аспарагин- глутаминовая кислота. Определите структуру участка ДНК, кодируюшего указанный полипептид .

2.3. Изучение наследственной изменчивости

1. Рассмотрите на рис 11. схему классификации мутаций. Дайте определение каждому типу.

( Таутомери́я (от греч. ταύτίς - тот же самый и μέρος - мера) - явление обратимой изомерии, при которой два или более изомера легко переходят друг в друга).

Рисунок 11 Классификация мутаций.

2. Прочитайте текст. «Филадельфийская хромосома», запишите выводы

Филадельфийская хромосома

«Первой описанной структурной геномной перестройкой в соматических клетках, которая вызывает онкологическое заболевание, является так называемая филадельфийская хромосома, которая согласно Международной цитогенетической номенклатуре человека имеет собственное обозначение - Ph.

Эта хромосома была названа в честь города в США, где работали её первооткрыватели П. Новелл (P. Nowell) и Д. Хангерфорд (D. Hungerford), сообщившие в 1960 г. о необычной маленькой хромосоме в двух больных хроническим миелолейкозом. Сейчас известно, что филадельфийская хромосома возникает вследствие реципрокной транслокации между хромосомами 9 и 22, и эта мутация вызывает 95 % случаев хронического миелолейкоза. Также эта мутация является одной из самых распространённых при В-клеточном остром лимфобластном лейкозе взрослых.

Почему это происходит - неясно, но выявлен фактор провоцирующий это - ионизирующая радиация».

3. Рассмотрите рис 13, выпишите в 2 столбика соответственно мутагенные факторы (МФ) и мутационные изменения (МИ). Дополните колонку МФ примерами

Пиримидины: C (Ц), T (Т), U (У), пурины: А(А), G (Г).

Пример:

УФ-облучение.

Бесконтрольное нахождение под активным солнечным излучением.

Солярий

Бактерицидные лампы

1. Образование димеров Т-Т. Неправильная рекомбинация: делеции. вставки

Рисунок 12 Мутагенные факторы последствия их воздействия на ДНК

3 . Решите задачи:

У человека, больного цистинурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот), с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты и-РНК: УЦУ, УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАГ, ЦГУ, ААА. У здорового человека в моче обнаруживается аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин. Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией? Напишите триплеты, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека

Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из следующих аминокислот: валин - гистидин - лейцин - треонин - пролин - глутаминовая кислота - глутаминовая кислота - лизин. У больного с симптомом спленомегалии прн умеренной анемии обнаружили следующий состав четвертого пептида: валин - гистидин - лейцин - треонин - пролин - лизин - глутаминовая кислота - лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.

3. Заключительная часть –14 минут

3.1 . Подведение итогов;

Итоговая беседа

Выставление отметок

3.2 . Домашнее задание.

Повторить темы: «Наследование признаков при моногибридном, дигибридном и полигибридном скрещивании. Наследственные свойства крови».

Подготовить ответы на вопросы:

Что такое ген, аллельные гены?

Как обозначаются признаки?

Какие признаки называются доминантными, рецессивными?

Что такое генотип, фенотип?

Как наследуются признаки при моногибридном скрещивании?