Методы изучения генетики человека (стр. 6 )

(;

,

где А – частота группы крови А (II);

0 – частота группы крови 0(I);

В – частота группы крови В(III).

; (;

Проверка: pIA+qIB+rI0=1 (0,52+0,28+0,20=1).

Для генов, сцепленных с полом, у самок (в случае гомогаметного пола) равновесие частот генотипов ХАХА, ХАХа и ХаХа совпадают с таковыми для аутосомных генов: p2+2p·q +q2. Для самцов (в случае гетерогаметного пола) в силу гемизиготности возможны лишь два генотипа ХАY или ХаY, которые воспроизводятся с частотой равной частоте соответствующих аллелей у самок в предшествующем поколении: p и q. Из этого следует, что фенотипы, определяемые рецессивными аллелями, сцепленными с Х-хромосомой, у самцов встречаются чаще, чем у самок. Если частота сцепленного с полом рецессивной аллели равна q, то частота определяемого им фенотипа для самцов будет равна q, а для самок q2. . Отношение . Из этого соотношения следует, что чем меньше значение q, тем выше отношение частоты рецессивного фенотипа у самцов к его частоте у самок. Так, при частоте гена дальтонизма qa = 0,08 этот синдром встречается у мужчин в = 12,5 раз чаще, чем у женщин, при частоте аллели гемофилии qa=0,0001, у мужчин заболевание встречается в 10000 раз чаще, чем у женщин. Для установления и подтверждения типа наследования заболеваний необходимо проверить соответствие сегрегации в отягощенных семьях заданной популяции менделеевским закономерностям. Для расчета сегрегационной частоты можно использовать ряд методов: метод сибсов Вайнберга, пробандовый метод.

Для установления и подтверждения типа наследования и распределения генотипов в популяции используется метод χ2 (хи-квадрат).

ЗАДАНИЕ

1.  Изучите конспект лекций и материал учебной литературы.

2.  Запишите в словарь и выучите основные термины и понятия: панмиксная популяция, генофонд, частота аллели, частота фенотипа и генотипа в популяции, Закон Харди – Вайнбергера (его содержание), мутационное давление, генетический груз, коэффициент отбора, популяционно-генетический анализ, генетический дрейф, инбридинг, адаптационный коэффициент, коэффициент отбора (S).

3.  Смоделируйте панмиксную популяцию и сделайте вывод о ее генетической структуре и о генетическом равновесии в ряду поколений (по заданию преподавателя), в двух вариантах, при S = 0 и при S = –1 ® аа.

Методика выполнения

При S = 0 отбор отсутствует и все особи жизнеспособны и плодовиты, при S = –1 ® аа все особи с генотипом аа погибают в каждом поколении, не оставляя потомства.

Гаметы условно представлены картонными кружочками. Кружок темного цвета обозначает гамету с доминантной аллелью А, белого – с рецессивной аллелью а. Каждая группа студентов, численностью не менее 2, набирает по сто «гамет»: «яйцеклетки» и «сперматозоиды». Например, А – 30 кружочков, а – 70 кружочков, всего – 100 сперматозоидов и А – 30 кружочков, а – 70 кружочков, всего – 100 яйцеклеток. Их после отсчета и в процессе работы не смешиваем, иначе набирать их придется после каждого поколения! Один из студентов достает, не глядя, по 1 кружочку («яйцеклетки»), другой аналогично достает – «сперматозоиды», третий студент записывает полученную комбинацию генотипа в табл. 5, используя правило конвертов. Сочетание двух темных кружков означает АА, гомозиготу по доминанту; двух белых аа, гомозиготу по рецессиву; темный и белый – Аа, гетерозиготу. Так как сочетание кружков – гамет случайно, то при составлении генотипов имитируется процесс панмиксии. В первом варианте работу повторить 3 раза, то есть в трех поколениях.

Таблица 5

Число генотипов и частота аллелей в модельной популяции

Поколение	Число генотипов	Всего	χ2	Частота аллелей
АА	Аа	аа	рА	qа
I вариант: S = 0 F1 F2 F3
II вариант: S = - 1 ® aa F1 F2 F3 F4 F5 F6

Во втором варианте следует выполнять работу до тех поколений, в которых число генотипов не будет повторяться, что свидетельствует об установлении в популяции нового равновесного состояния. При записи генотипов могут вкрадываться как случайные ошибки, так и отражаться закономерное изменение числа генотипа. Поэтому необходимо вычислить критерий χ2 – критерий соответствия практически полученных данных теоретически ожидаемому. Для этого определим теоретически ожидаемую частоту генотипов для заданного соотношения гамет. Например, если исходные гаметы: кружки А – 30, а – 70; то по таблице Пеннета:

♂ ♀	pА 0,3	qа 0,7
pА 0,3	p2 AA 0,09	р·q Aa 0,21
qa 0,7	р·q Aa 0,21	q2 aa 0,49

В этой таблице 0,09 АА – соответствует 9 генотипам АА из 100; 0,42 Аа – соответствует 42 генотипам Аа из 100; 0,49 аа – соответствует 49 генотипам аа из 100, полученным в опыте.

Далее составим таблицу для определения χ2 :

Генотип	Число генотипов
АА	Аа	аа	Всего
Допустим, практически полученные генотипы (в среднем по 3 поколениям)	12	36	52	100
Теоретически ожидаемое (q)	9	42	49	100
Отклонение (d)	+3	–6	+3	0
Квадрат отклонения (d ²)	9	36	9	-

χ2факт. = 9:9+36:42+9:49 = 1 + 0,86 + 0,18 = 2,04; при n = 2 , при P =0,05 (5% уровень значимости). Сравнив методом χ2 полученные результаты с теоретически ожидаемыми, делаем вывод, что полученное отношение не отличается от ожидаемого, так как χ2факт. < χ2 табличное 5,99. (табл. 6)

Таблица 6

Стандартные значения χ2 при разных степенях свободы

(по Р. Фишеру, с сокращениями)

Число степеней свободы, n	Вероятность, Р
0,05	0,01	0,001
1	3,84	6,63	10,83
2	5,99	9,21	13,82
3	7,81	11,34	16,27
4	9,49	13,28	18,47
5	11,07	15,09	20,50
6	12,59	16,91	22,50
7	14,07	18,48	24,30
8	15,51	20,09	26,10
9	16,92	21,67	27,90
10	18,31	23,31	29,60

Следовательно, в I варианте в панмиксной популяции сохраняются первоначальные частоты аллелей (рА – 0,3 и qa – 0,3). Аналогичную работу проведите для каждого поколения I варианта и для поколения II варианта.

Сделайте выводы по результатам своей работы.

4.  Решите следующие задачи:

4.1 Болезнь Тея-Сакса обусловлена аутосомным рецессивной аллелью. Характерные признаки этой болезни – отставание в умственном развитии и слепота, смерть наступает в возрасте около четырех лет. Частота заболевание среди новорожденных около десяти на 1 млн. Исходя из равновесия Харди-Вайнберга, рассчитайте частоты аллелей, генотипов и гетерозиготных носителей в пересчете на 200 человек.

4.2 Кистозный фиброз поджелудочной ткани (муковисцидоз) – наследственная болезнь, обусловленная рецессивной аллелью; характеризуется плохим всасыванием в кишечнике и обструктивными изменениями в легких и других органах. Смерть наступает обычно в возрасте около 20 лет. Среди новорожденных кистозный фиброз случается в среднем у 4 на 10000. Исходя из равновесия Харди – Вайнберга, рассчитайте частоты всех трех генотипов у новорожденных, какой процент составляют гетерозиготные носители.

4.3 В табл. 7 приведена частота аллелей, контролирующих группы крови системы АВ0, среди людей из четырёх обследованных популяций. Определите частоту различных генотипов в каждой из указанных популяций.