Сборник ситуационных задач по генетике для студентов I курса

Ставрополь. Изд.: СГМА, 2009. С. 21.

Краснова Л.А.,

Федоренко Н.Н.
АННОТАЦИЯ
Данное пособие содержит блок ситуационных задач по курсу общей и медицинской генетики, подобранных с учетом профессиональной направленности обучения студентов медицинского вуза. Такого рода задачи дают возможность получить навыки в диагностике наследственных заболеваний и расчете риска рождения потомства с наследственно обусловленными аномалиями развития, которые могут встречаться во врачебной практике.
Рецензент к.м. доц. Филимонов Ю.А.

© Ставропольская государственная

медицинская академия, 2009

ОГЛАВЛЕНИЕ

Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов гомозиготен по гену галактоземии, но развитие болезни у него было предотвращено диетой, а второй гетерозиготен по галактоземии?

а) Какими могут быть дети, если их родители гетерозиготны?

б) Какими могут быть дети, если отец левша, но гетерозиготен по цвету глаз, а мать голубоглазая, но гетерозиготна в отношении умения владеть руками?
Задача 3. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а цвет карих глаз над голубыми. Гены обеих пар не сцеплены. Какое потомство можно ожидать от брака гетерозиготного мужчины с женщиной, имеющей голубые глаза и нормальное зрение?
Задача 4. У человека имеется две формы глухонемоты, которые определяются рецессивными аутосомными несцепленными генами.

а) Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя страдают одной и той же формой глухонемоты, а по другой форме глухонемоты они гетерозиготны?

б) Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя страдают различными формами глухонемоты, а по второй паре генов глухонемоты каждый из них гетерозиготен?
Задача 5. Некоторые формы катаракты и глухонемоты у человека наследуются как аутосомные рецессивные несцепленные между собой признаки. Отсутствие резцов и клыков верхней челюсти также может передаваться как рецессивный признак.

а) Какова вероятность рождения детей со всеми тремя аномалиями в семье, где родители гетерозиготны по всем трем парам генов?

б) Какова вероятность рождения детей со всеми тремя аномалиями в семье, где один из родителей страдает катарактой и глухонемотой, но гетерозиготен по третьему признаку, а второй супруг гетерозиготен по катаракте и глухонемоте, но страдает отсутствием резцов и клыков верхней челюсти?
Задача 6. Синдактилия (сращение пальцев) наследуется как доминантный аутосомный признак. Какова вероятность рождения детей со сросшимися пальцами в семье, где один из родителей гетерозиготен по анализируемому признаку, а другой имеет нормальное строение пальцев?
Задача 7. У человека умение владеть преимущественно Правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Мужчина правша, мать которого была левшой, женился на женщине правше, имевшей трех братьев и сестер, двое из которых левши.

Определите возможные генотипы женщины и вероятность того, что дети, родившиеся от этого брака, будут левшами.

а) определите вероятность рождения шестипалых детей в семье, где оба родителя гетерозиготны;

6) в семье, где один из родителей имеет нормальное строение кисти, а второй - шестипалые, родился ребенок с нормальным строением кисти. Какова вероятность рождения следующего ребенка тоже без аномалии?
Задача 10. Болезнь Вильсона (нарушение обмена меди) наследуется как рецессивный признак. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где один из супругов страдает анализируемым заболеванием, а другой здоров, здоровы были также и его родители,

братья, сестры?

а) Какова вероятность рождения детей, устойчивы к малярии, в семье, где один из родителей гетерозиготен в отношении серповидноклеточной анемии, а другой нормален в отношении этого признака?

б) Какова вероятность рождения детей, неустойчивых к малярии, в семье, где оба родителя устойчивы к паразиту?
Задача 2. Серповидноклеточная анемия и талассемия наследуются как два признака с неполным доминированием. Гены не сцеплены между собой и находятся в аутосомах. У гетерозигот по серповидноклеточной анемии, также как и у гетерозигот по талассемии, заболевание не имеет выраженной клинической картины. Во всех случаях носители гена талассемии или серповидноклеточной анемии устойчивы к малярии. У дигетерозигот развивается микродрепаноцитарная анемия (В.П.. Эфроимсон, 1968). Гомозиготы по серповидноклеточной анемии и талассемии в подавляющем большинстве случаев умирают в детстве.

Определите вероятность рождения здоровых детей и устойчивых к малярии, где оба родителя устойчивы к малярии, но по разным причинам.

Определите возможность рождения детей с аномалией и степень ее развития в семье, где один из родителей, кроме высокого содержания холестерина в крови, имеет ксантомы и атеросклероз, а другой нормален в отношении анализируемого признака.

б) Мать со второй группой крови имеет ребенка с 1 группой крови. Установите возможные группы крови отца.

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

Пенетрантность признаков изменчива. В ряде случаев (К. Штерн, 1965) она составляет по голубой склере почти 100%, хрупкости костей - 63%. глухоте - 60%. Носитель голубой склеры, нормальный в отношении других признаков синдрома, вступает в брак с нормальной женщиной, происходящей из благополучной по синдрому Ван дер Хеве семьи. Определите вероятность проявления у детей признака хрупкости костей. По линии мужа признаками синдрома обладает лишь один из его родителей.

Ангиоматоз сетчатки глаза (расширение и новообразования сосудов сетчатки и дегенерация в ней нервных клеток) наследуются как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 50%.

Определите вероятность заболевания в семье, где оба родителя являются гетерозиготными носителями ангиоматоза.

А - ген ангиоматоза	P	Aa	x	Aa
А - ген нормы	G	A, a		A, a
	F	AA, Aa, Aa, aa

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%.

1. 
   Задачи на комплементарность
   

а) Какой цвет норок комплеменатрный?

б) Какое потомство и в каком соотношении получится при скрещивании гетерозиготных коричневых норок с кремовыми?
Задача 3. У человека пигментация волос обусловлена комплементарным действием генов. Ген М контролирует образование чёрного пигмента и представлен тремя аллелями: М^bk. М^bw. М^bd. Доминирование М^bk > М^bw > М^bd. Первый обусловливает синтез значительных, второй -промежуточных и третий - малых количеств пигмента . Последний нельзя путать с аллелем альбинизма, локализующемся в другом локусе. У гомозигот по аллелю альбинизма пигмент вообще не образуется. Кроме вышеуказанных трех аллелей, существует доминантный неаллельный ген К, который контролирует синтез красного пигмента. Рецессивный ген в гомозиготном состоянии приводит к отсутствию красного пигмента. Сочетание названных аллелей даёт весь спектр окраски волос у человека.

М^bd М^bdrr- блондин. М^bkМ^bk-брюнет,

М^bd М^bdRR - ярко-рыжий, М^bkМ^bdRr- каштановый,

М^bw М^bdRR темно-рыжий, М^bwМ^bwRr- каштановый,

М^bwМ^bdrr -шатен.

а) В семье отец блондин, мать брюнетка. Унаследуют ли дети

цвет волос родителей?

6) Может ли в семье, где отец брюнет, а мать шатенка, родиться

ярко-рыжий ребенок?

в) Может ли в семье, где отец имеет каштановые волосы, а мать

шатенка, родиться ребенок блондин?

2. 
   Задачи на эпистаз
   

а) установите вероятные генотипы всех трех поколений, описанных в «Бомбейском феномене»;

б) определите вероятность рождения детей с 1 группой крови в семье первой дочери из 3-его поколения, если она выйдет замуж за такого же по генотипу мужчину, как и она сама;

в) определите вероятность 1 группы у детей второй дочери, если она выйдет замуж за мужчину с 4 группой крови, но гетерозиготного по редкому эпистатичному гену.

3. 
   Задачи на полимерию
   

а) Определите рост людей, гетерозиготных по всем трем парам гонов роста.

б) Низкорослая женщина вышла замуж за мужчину среднего роста. У них было четверо детей, которые имели рост 165 см. 160 см, 155см. 150см. Определите генотип родителей и их рост.
Задача 2. При наличии гена М, обеспечивающего способность синтезировать меланин, у человека различия в цвете кожи обусловливаются в основном двумя парами независимо расщепляющихся генов а₁А₁ А₂А₂ - черная кожа, а₁а₁а₂а₂; - белая кожа. Любые три аллеля черной кожи дают темную кожу, любые два - смуглую, один – светлую. Каковы генотипы следующих родителей:

а) оба смуглые, имеют одного черного и одного белого ребенка;

б) оба черные и имеют ребенка альбиноса;

в) оба смуглые и дети тоже смуглые;

г) один смуглый, а другой светлый; из большого числа детей 3/8 смуглых, 1/8 темных, 1/8 белых?

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Вес человека контролируется несколькими парами неаллельных генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. Если пренебречь факторами среды и условно ограничиться лишь тремя парами генов, то можно допустить, что в какой-то популяции среди людей одного роста лица, имеющие наиболее низкий вес (50 кг), являются рецессивными гомозиготами, а лица, имеющие наиболее высокий вес (110 кг) - доминантными гомозиготами.

Определите вес людей данного роста, гетерозиготных по всем трем парам генов.

а₁а₁а₂а₂а₃а₃ - 50 кг;

А₁А₁А₂А₂А₃А₃ - 110 кг;

А₁а₁А₂а₂А₃а₃ - ?.

Разница в весе между доминантными и рецессивными гомозиготами - 60 кг, следовательно, один доминантный полимерный ген детерминирует прирост веса в 10 кг (60 : 6), значит, вес тригетерозигот = 50 + (10 х 3) = 80 кг.

Ответ: вес тригетерозигот равен 80 кг.

4. Резус-фактор
В простейшем варианте резус-положительность доминирует над резус-отрицательностью и практически наследование Rh-фактора иммитирует моногогенное наследование. Однако ряд исследований показывает, что система Rh определяется тремя антигенными факторами, которые детермируются тремя тесно сцепленными генами, внутри аллельных пар которых действует полное доминирование, а при взаимодействии между ними «эффект положения». Все это обусловливает разнообразие вариантов резус-антигенов и соответственно резус - несовместимости. Обозначаются эти гены обычно буквами С, Д, Е. Но не все подробности наследования резус-фактора выяснены. Если речь идет о наследовании вообще фенотипа Rh+ или Rh-, то этот вопрос решается просто, исходя из принципов моногенного наследования при полном доминировании.
Задача. В семье родился резус-отрицательный ребенок. Какие варианты фенотипов и генотипов по этому признаку могут быть у его родителей?

Хромосомная теория наследственности.

Сцепленное с полом наследования.
Задача 1. Катаракта и полидактилия у человека обусловлены доминантными, тесно сцепленными генами. Однако, сцепленными могут быть не только гены указанных аномалий. Например, ген катаракты может быть сцеплен с геном нормального строения кисти и. наоборот, ген нормального строения хрусталика глаза - с геном полидактилии.

а) Женщина унаследовала катаракту от своей матери, а полидактилию - от отца. Её муж нормален в отношении обоих признаков. Чего скорее можно ожидать у их детей: одновременного проявления катаракты и полидактилии, отсутствия обоих этих признаков или наличия одной только аномалии?

6) Какое потомство можно ожидать в семье, где оба родителя гетерозиготны по обоим признакам?
Задача 2. Ген цветной слепоты и ген ночной слепоты наследуются как рецессивные сцепленные с Х-хромосомой. Расстояние между этими генами составляет 50 морганид. Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена имеет нормальное зрение, но её мать страдала ночной слепотой, а отец - цветной слепотой. Муж ее нормален по этим признакам.
Задача 3. У человека локус резус-фактора сцеплен с локусом, определяющим форму эритроцитов, и находится от него на расстоянии 3-х морганид. Резус-положительность и эллиптоцитоз (ненормальная форма эритроцитов в виде эллипса) определяются доминантными аутосомными генами. Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам. При этом резус-положительность он унаследовал от одного родителя, а эллиптоцитоз - от другого. Второй супруг резус - отрицателен и имеет нормальные эритроциты. Определите процентное соотношение вероятных генотипов и фенотипов детей в семье.
Задачи 4. У крыс темная окраска шерсти доминирует над светлой, а розовый цвет глаз - над красным. Оба признака сцеплены. В лаборатории от скрещивания розовоглазых тёмношерстных крыс с красноглазыми светлошерстными получено потомство: светлых красноглазых - 24, темных красноглазых - 25, светлых розовоглазых - 24, темных розовоглазых - 26. Определите расстояние между генами окраски шерсти и цвета глаз. Пояснение к решению задачи; для измерения расстояния между генами пользуются формулой

а+с

п
где Х - расстояние между генами, а - количество кроссоверных форм первой группы, с - количество кроссоверных форм второй группы, п - общее число потомков в данном опыте.

а) жена здорова, а муж болен;

б) жена здорова, но ее мать страдала геморрагическим диатезом, муж болен.
Задача 10. Если мужчина с цветной слепотой женился на нормальной женщине и они имеют двоих детей: нормальную дочь и сына с цветной слепотой, что можно сказать о генотипе матери?
Задача 11. Отец и сын в семье гемофилики с карими глазами, а мать имеет нормальную свертываемость крови и голубые глаза. Можно ли сказать, что сын унаследовал все признаки от отца?
Задача 12. У человека псевдогипертрофическая мышечная дистрофия (смерть в 14-20 лет) в некоторых семьях зависит от рецессивного, сцепленного с полом гена. Болезнь зарегистрирована только у мальчиков. Почему? Если больные мальчики умирают до деторождения, то почему эта болезнь не элиминируется из популяции?
Задача 13. Мужчина, страдающий дальтонизмом и глухотой, женился на женщине, нормальной по зрению и хорошо слышащей. У них родился сын глухой и дальтоник и дочь дальтоник, но с хорошим слухом. Определите вероятность рождения в этой семье дочери с обеими аномалиями, если известно, что дальтонизм и глухота передаются как рецессивные признаки, но дальтонизм сцеплен с X-хромосомой, а глухота - аутосомный признак.
Задача 14. Пигментный ретинит (прогрессирующее снижение поля зрения и ночная слепота, нередко приводящие к полной слепоте) может наследоваться тремя путями: как аутосомный доминантный признак, как аутосомный рецессивный и как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где мать больна пигментным ретинитом и является гетерозиготной по всем трем парам генов, отец здоров и гомозиготен по соответствующим генам аутосом. Однако, впоследствии было установлено, что ген пигментного ретинита сцеплен с Х и У хромосомами, т.е. располагается в гомологичных участках этих хромосом.

Решить второй вариант задачи при условии, что отец здоров и гомозиготен по этим трем парам генов.

В семье, где жена здорова, а у мужа отсутствуют резцы, родилась дочь, у которой в десятилетнем возрасте появились язвы на деснах. Биохимический анализ крови показал снижение каталазы. У младшего сына отсутствуют резцы. Оценить в этой семье вероятность рождения детей с обеими аномалиями.

Х^DYаа - 12,5% по отношению ко всем детям;

среди всех мальчиков - 25%.


Медико-генетическое консультирование.

Генеалогический метод.
Задача 1. Пробанд-юноша страдает дефектом ногтей и коленной чашечки. Этот синдром был и у отца пробанда, а мать была здорова. Дедушка пробанда по линии отца с синдромом, а бабушка здорова. Отец пробанда имеет четырех сестер и трех братьев. Из них два брата и две сестры с синдромом дефекта ногтей и коленной чашечки. Больной дядя пробанда по линии отца женат на здоровой женщине и имеет двух дочерей и сына. Все они здоровы.

Определите тип наследования и вероятность появления детей с заболеванием в семье пробанда, если его супруга не будет страдать дефектом ногтей и коленной чашечки.

Определите тип наследования и вероятность рождения в семье дочери пробанда больных детей, если она выйдет замуж за гетерозиготного по катаракте этого типа мужчину.

Определите тип наследования и вероятность рождения у пробанда больных дальтонизмом детей при условии, если она выйдет замуж за здорового мужчину.

Определите тип наследования и вероятность рождения больных детей в семье пробанда при условии, если она выйдет замуж за здорового мужчину, мать которого страда алкаптонурией.

Определите тип наследования и вероятность рождения больных детей у пробанда, если она выйдет замуж за здорового мужчину.

Составить родословную, определить тип наследования и генотипы членов семьи по гену фенилкетонурии.

Пробанд - здоровый юноша имеет четырех братьев, больных мышечной дистрофией Дюшена. Мать и отец пробанда здоровы. У матери пробанда есть две сестры, один здоровый брат и еще два брата, больных мышечной дистрофией. Бабушка и дедушка пробанда со стороны матери здоровы. У бабушки было три здоровых сестры, два здоровых брата и один брат, больной мышечной дистрофией. Все здоровые братья и сестры бабушки имели здоровых супругов. У обоих братьев было по 5 здоровых детей (мальчики и девочки). У одной из сестер бабушки был больной дистрофией сын, у второй сестры - три здоровых сына и одна здоровая дочь. Третья сестра бабушки выходила замуж несколько раз за здоровых мужчин. От первого брака у нее родился больной мышечной дистрофией сын, от второго брака двое сыновей (один здоровый и один больной). Родители бабушки пробанда по линии матери здоровы.

Определите вероятность рождения больных детей в семье пробанда, если его супруга будет иметь такой же генотип, как мать пробанда.

Тип наследования: рецессивный, сцепленный с полом.
P X^DY x X^DX^d

G X^D, Y X^D, X^d

F X^DX^D; X^DX^d; X^DY; X^dY
Ответ:

Риск рождения больных детей равен 25%. При этом больными могут быть только мальчики и риск рождения среди них с аномалией составляет 50%.

Вычислите процент гетерозигот в популяции.

Определите возможное число гетерозиготных по глухонемоте людей в районе, включающем 8000000 жителей.

Определите частоту доминантных и рецессивных генов по данному признаку.

Определите число и процент гомозиготных особей по рецессивному гену среди 10 000 населения.

В районе с населением в 500 000 человек зарегистрировано четверо с алкапто-нурией (наследование аутосомно-рецессивное).

Определите количество гетерозигот по анализируемому признаку в данной популяции.

а - алкаптонурия	q = 0,000008 = 0,003
А – норма	p = 1 - 0,003 = 0,997
q2 = 4 : 500 000 = 0,000008	2pq = 2 x 0,997 x 0,003 = 0,006
2 pq - ?	500 000 x 0,006 = 3 000 гетерозигот

Ответ:

на 500 000 человек приходится 3 000 гетерозигот по гену алкаптонурии.

Каким образом можно подтвердить диагноз и как помочь ребенку?

Определите возможность рождения у данных родителей здоровых детей, если известно, что фенилкетонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу.
Задача 2. В медико-генетическую консультацию обратилась здоровая женщина, мать которой страдала упорными полиартритами невыясненной этиологии. Определите возможность рождения больных детей, если эта женщина выйдет замуж за мужчину, страдающего алкаптонурией. Известно, что алкаптонурия наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

Какой скрининговый тест на алкаптонурию может быть использован при рождении ребенка?

Какой предположительно можно поставить диагноз? Каков прогноз заболевания и какие рекомендации можно дать родителям ребенка?

СБОРНИК СИТУАЦИОННЫХ ЗАДАЧ

ПО ГЕНЕТИКЕ

ДЛЯ СТУДЕНТОВ I КУРСА

Издание 2-е, дополненное

Составители: Ходжаян А.Б., Краснова Л.А., Федоренко Н.Н.

ЛР № 020326 от 20 января 1997 г.

Сдано в набор 05.07.09. Подписано в печать 05.07.09.-Формат 60х99'/.б.

Бумага типог. № 1. Печать офсетная. Гарнитура офсетная. Усл. печ, л. 1,0.

Уч.-изд. л. 1,2. Заказ 2087.Тираж 100.