Ахондроплазията е най-честият вроден дефект, който се характеризира с ненормални пропорции на тялото: хората, страдащи от това заболяване, имат признаци на относителна макроцефалия (челото е издадено напред и мостът на носа е плосък), ръцете и краката са много къси, докато краката и гръбначният стълб са деформирани, раменете и бедрата, костите са скъсени повече от радиусите, а торсът е с почти нормален размер.
Понякога голямата глава е отражение на хидроцефалия - наличието на излишна течност в мозъка - и изисква хирургическа намеса. Дланите на пациентите с ахондроплазия са малки с къси, дебели пръсти. Има известно разстояние между средния и безименния пръст (ръка с тризъбец). В повечето случаи хората, достигнали зряла възраст, имат височина не повече от 120-130 см.
Какво е?
Ахондроплазията е генетично заболяване, което води до нарушен растеж на костите. Това е един от най-често срещаните видове нанизъм. Възможно е да се прецени дали детето има тази патология от момента на раждането.
Патогенеза и генетика
Ахондроплазията се причинява от мутации в гена FGFR3 и се намира на четвъртата хромозома. В същото време растежът на хрущяла се инхибира. FGFR3 кодира протеин, наречен фибробластен растежен фактор 3. Този протеин е отговорен за растежа на костите в тялото. При ахондроплазия FGFR3 не може да функционира правилно и растежът на костите и хрущялите се забавя. Това води до къси кости, необичайна форма на костите и нисък ръст.
FGFR3 е трансмембранен тирозин киназен рецептор, който се свързва с FGF. Свързването на FGF към извънклетъчната област на FGFR3 активира вътреклетъчния домен на рецептора и задейства сигнална последователност. В ендохондралната кост активирането на FGFR3 инхибира хондроцитната пролиферация в растежната плоча, като по този начин помага за координирането на растежа и диференциацията на хондроцитите с растежа и диференциацията на костните прогениторни клетки.
Свързаните с ахондроплазия FGFR3 мутации са мутации за усилване на функцията, които причиняват лиганд-независимо активиране на FGFR3 протеина. Тази постоянна регулация на FGFR3 протеина неправилно инхибира пролиферацията на хондроцитите в растежната пластина и води до скъсяване на дългите кости, както и до необичайно образуване на други кости.
Гуанинът на позиция 1138 в гена FGFR3 е един от най-променливите нуклеотиди, идентифицирани във всички човешки гени. Мутация на този нуклеотид се среща в почти 100% от случаите на ахондроплазия; повече от 80% от пациентите имат нова мутация. Нови мутации на гуанин в позиция 1138 на гена FGFR3 се срещат изключително в бащините зародишни клетки и тяхната честота се увеличава с възрастта на бащата (>35 години).
Симптоми на ахондроплазия
Веднага след раждането можете да откриете най-очевидните признаци на ахондроплазия при новородено:
- Дълбоко разположение на очните орбити,
- Наличието на допълнителни гънки във вътрешните ъгли на очите,
- Седловидна сплескана форма на носа,
- Увеличена глава
- Изпъкнало чело
- Забележимо изпъкнали париетални и тилни туберкули,
- Широко разположени очи
- хидроцефалия,
- Силна изпъкналост на задните части поради задното положение на таза,
- Малък гръден кош
- Уголемени сливици,
- Проблеми с дишането
- Нарушаване на мускулния тонус,
- Значителна изпъкналост на горната челюст,
- Високо небе
- Груб език
- Къси ръце и крака на бебето,
- Широки длани и стъпала с къси пръсти,
- Забавено физическо развитие
- Възможен тортиколис
- Увреждания на слуха и зрението.
Докато растат, всички тези симптоми прогресират, което води до множество усложнения, много от които могат да бъдат фатални.
Диагностика на ахондроплазия
За да се оцени състоянието на органите и системите, се извършва цялостен преглед. За да се изключи хидроцефалия при деца с ахондроплазия, се извършва MRI и CT сканиране на мозъка.
- При рентгенография на черепа при пациенти с ахондроплазия има диспропорция между мозъка и лицевите части, foramen magnum е намален по размер, костите на черепния свод и долната челюст са увеличени. Турското седло е с характерна форма на обувка и плоско, основата е удължена.
- Рентгеновите лъчи на гръбначния стълб обикновено не разкриват груби промени. Физиологичните криви са по-слабо изразени от нормалното.
- Рентгенографията на гръдния кош обикновено е непроменена, в някои случаи гръдната кост е изпъкнала напред и е леко извита. Възможни са деформации и удебеляване на ребрата. Понякога анатомичните завои на ключицата отсъстват.
- Рентгенографията на тръбните кости разкрива скъсяване, изтъняване на диафизите, чашковидно разширяване и удебеляване на метафизите.
- Рентгенографията на ставите разкрива деформация на ставните повърхности, нарушаване на формата на епифизите и разширяване на ставните междини.
- Рентгенографията на таза разкрива промени в размера и формата на крилата на илиачните кости. Определя се хоризонталното разположение на покрива на ацетабулума.
По правило поставянето на диагноза не създава затруднения поради характерния външен вид и пропорциите на тялото на пациента.
Ахондроплазия - лечение
Понастоящем не е възможно ефективно лечение на ахондроплазия. Лекарите могат само да минимизират последствията, за да подобрят качеството на живот на пациентите.
В детска възраст за такива деца се провежда консервативна терапия - масаж, физиотерапия. Това помага за укрепване на мускулния корсет и предотвратява тежка деформация на долните крайници. На пациентите се препоръчва да носят специални обувки, които намаляват натиска върху костите. Също така е важно да се спазва диета, за да се избегне натоварването на скелета с наднормено тегло. Дефектите в областта на челюстта се коригират чрез поставяне на специални пластини.
Има случаи, когато в детството се предписва хормонална терапия, която помага леко да компенсира липсата на растеж. При възрастни не се прилага хормонална терапия. Ако родителите решат хирургически да решат проблема, тогава е необходимо да се свържете със специализирана клиника, която има достатъчно опит в извършването на такива операции.
- Операцията се извършва, ако заболяването причинява очевиден дискомфорт на пациента. Недвусмислено решение в полза на операцията се взема, когато има заплаха от захващане на гръбначния мозък, кифоза на средната част на гърба или "о"-образен крак.
- Възможно е и удължаване на костите, за което се извършват поетапно няколко оперативни интервенции. На възраст от четири до шест години децата се подлагат на операция за удължаване на краката (до шест см), бедрата (до около седем до осем см) и раменете (евентуално до пет сантиметра). Продължителността на такива етапи е около пет месеца с почивка от два до три месеца. Следващата серия от интервенции се извършва на възраст от четиринадесет до петнадесет години. Тук пациентът също преминава през три етапа, очакваният резултат е същият като първия път.
Подобни действия обаче не елиминират напълно болестта и нейните симптоми, тъй като при нисък ръст удължаването на костите дори до десет сантиметра не прави пациентите да изглеждат като обикновени хора. Освен това не всички пациенти са готови да претърпят серия от операции и болезнени рехабилитационни периоди.
Унаследяване на ахондроплазия
За здрави родители на дете с ахондроплазия рискът от рецидив при бъдещи деца е нисък, но вероятно малко по-висок, отколкото за общата популация, тъй като възможността за сексуален мозаицизъм, макар и изключително рядък при ахондроплазия, е доказана.
В брак, в който единият партньор има ахондроплазия, рискът от рецидив при всяко дете е 50%, тъй като ахондроплазията е автозомно доминантно заболяване с пълна пенетрантност. В брак на двама засегнати индивида всяко дете има 50% риск от ахондроплазия, 25% риск от смъртоносна хомозиготна ахондроплазия и 25% шанс за нормален растеж.
Когато майка с ахондроплазия е бременна, плодът с нормален размер изисква раждане чрез цезарово сечение.
Предотвратяване
Профилактиката на ахондроплазията се състои в медицинска генетична консултация и пренатална диагностика, което позволява откриването на патологии дори на етапа на вътрематочно развитие. Консултацията с генетик е особено необходима за тези, които вече имат история на нанизъм в семейството си. Специален преглед ще ви позволи да оцените риска от раждане на болно дете.
Ако родителите вече имат ахондроплазия, заболяването не може да бъде предотвратено, тъй като е наследено.
Ахондроплазията е вродено заболяване, свързано с генетична мутация, в резултат на което краката на човек са значително намалени по дължина, като същевременно се поддържа нормален размер на тялото. Признаците на заболяването включват нисък ръст - не повече от 130 сантиметра в зряла възраст, изкривяване на гръбначния стълб, голям размер на главата с изпъкнали челни туберкули.
Според статистиката заболяването може да се появи при едно новородено от 10 хиляди, ахондроплазията най-често засяга новородени от мъжки пол.
Ахондроплазията възниква в резултат на мутация в гена FGFR3, който е пряко отговорен за осификацията и пролиферацията на хрущялната тъкан.
В резултат на тези проблеми крайниците спират да растат на дължина и придобиват необичайна структура. Според медицински изследвания генната мутация възниква случайно и практически не зависи от външни фактори.
Вероятността от мутация се увеличава в следните случаи:
- Родителите на детето (особено бащата) са на възраст над 35 години;
- Ахондроплазия е диагностицирана при един от родителите на бебето.
Възрастта на родителите не се счита за 100% фактор за развитието на ахондроплазия при нероденото дете.
Симптоми
Генна мутация може да се прецени без диагностично изследване: бебето има прекалено голяма глава и непропорционално малки крайници, фронталните и тилните издатини се открояват на главата. Понякога новородено се диагностицира с хидроцефалия.
Други симптоми на заболяването включват:
- Нарушения в нормалната структура на костите в основата на главата;
- В областта на очите има гънки, които не са характерни за обикновените деца, самите очи са разположени твърде широко;
- Носът има вид на седло;
- Изпъкнала горна челюст;
- Изпъкнали челни части на главата;
- Повдигнато небце и грапав език.
Новороденото има еднакво къси крайници, те са извити в ставните области. Детето може да достигне само пъпната област с ръце. Краката изглеждат прекалено широки и по-къси. Дланите, като краката, са широки, всички пръсти, с изключение на първия, са почти еднакви по размер.
Новороденото с мутацията има множество кожни гънки и мастни натрупвания в горните и долните крайници. Въпреки всички проблеми с растежа, торсът на пациента се развива правилно и е с нормален размер, промените не засягат гръдния кош, докато стомахът изпъква рязко напред, тазът се накланя назад, а задните части изпъкват силно.
При ахондроплазия детето може да има проблеми с нормалното дишане, причинени от особености в структурата на лицето и гърдите. Пациентите често се диагностицират с проблеми с нормалното физическо развитие: детето започва да държи главата си едва след 3-4 месеца от живота си, бебето седи на 8-9 месеца от деня на раждането, детето се изправя на крака и започва да ходи самостоятелно не по-рано от 1,5-2 години след раждането. Трябва да се отбележи, че изоставането във физическото развитие практически не се различава в интелектуалните способности - умственото развитие на детето протича в нормални граници, той не изостава от връстниците си.
Докато детето расте, костите на крайниците продължават да се удебеляват и огъват и придобиват бучка структура. Впоследствие започва вътрешно усукване на костите на бедрената кост в долните отдели, коленните стави придобиват хлабав вид и при външен преглед се диагностицират плосковалгусни крака.
Изкривяването засяга не само долните, но и горните крайници, особено податливи на изкривяване са предмишниците.
В зряла възраст височината на жените с мутирал ген не надвишава 124 сантиметра, височината на възрастните мъже не надвишава 131 сантиметра. Всички деформации на главата и лицевия скелет, които възникват в детството, не само се запазват в зряла възраст, но и стават по-изразени. Понякога пациентите с ахондроплазия развиват страбизъм и поради проблеми с ниската подвижност пациентите развиват затлъстяване.
Ахондроплазията често е придружена от намаляване на размера на гръбначния канал в лумбалния отдел на гръбначния стълб. Този проблем е придружен от намаляване на чувствителността и появата на болка в долните крайници. При липса на подходящо лечение стесняването на гръбначния канал може да доведе до парализа на краката и нарушаване на нормалната функционалност на вътрешните органи в областта на таза.
Диагнозата на заболяването става възможна без допълнителни комплексни изследвания поради структурата на тялото и пропорциите на пациента, характерни за ахондроплазия.
Обикновено болно дете се изпраща за допълнителен цялостен преглед, за да се определи състоянието на вътрешните системи и органи:
Форми на заболяването
В зависимост от произхода на заболяването е обичайно да се разграничават следните видове ахондроплазия:
- Наследствена. Мутиралият ген се предава от засегнатия родител на детето.
- Спорадичен. Заболяването се проявява независимо от наследствените фактори, всички мутации са спонтанни.
Когато се открие заболяване, пациентът се регистрира и наблюдава от лекар през целия си живот от раждането.
Лечение
Ахондроплазията е наследствено генетично заболяване, за което няма лечение. В детска възраст на пациентите се предписва консервативно лечение, което се основава на физиотерапия и мануална терапия. Този подход позволява не само укрепване на мускулите, но и предотвратяване на деформация на крайниците.
Хирургическата интервенция е показана в напреднали случаи, когато пациентите имат сериозни деформации в структурата на скелета. Извършват се следните операции:
- Остеотомия – костите на краката се изрязват със специален инструмент и се закрепват отново в правилната позиция. Операцията се използва само в случаи на тежка деформация на долните крайници, тя ви позволява леко да увеличите дължината на краката.
- Ламинектомия - извършва се дисекция на гръбначния канал, като по този начин се намалява налягането. Операцията се извършва при патологии в структурата на гръбначния стълб.
Ако ахондроплазията причини развитието на съпътстващи заболявания и усложнения, се използва подходящо лечение за премахване на неприятните симптоми.
Лечението включва и спазване на определена диета. Правилното хранене помага не само да се избегне затлъстяването, но и да се гарантира, че тялото получава основни витамини и минерали.
Прогноза
Невъзможно е да се даде благоприятна прогноза при диагностициране на ахондроплазия при дете поради факта, че болестта дори не може да бъде напълно излекувана.
При извършване на терапевтични и превантивни процедури веднага след раждането на детето прогнозата е по-благоприятна - всички деформации могат да бъдат намалени и да се предотврати развитието на усложнения.
Най-неблагоприятната прогноза се дава при желатиново омекване на хрущялната тъкан - повечето новородени умират или директно в утробата, или малко след раждането.
Усложнения
Най-честото усложнение на ахондроплазията е компресията на гръбначния канал и нервите.
Компресията от своя страна може да провокира:
- Проблеми в нормалното функциониране на отделителната система - пациентите често се оплакват от незадържане на урина и фекалии, проблеми с потентността;
- Горните и долните крайници губят нормална двигателна способност;
- Появява се слабост в долните и горните крайници, нормалният мускулен тонус е нарушен.
Предотвратяване
Профилактиката на генетичните заболявания е насочена към посещение на консултации в областта на медицинската генетика и провеждане на пренатални диагностични процедури на плода.
Ако един от родителите има мутирал ген, детето най-вероятно ще развие болестта и ще бъде невъзможно да се предотврати.
Превантивни действия:
- Цялостен преглед при планиране на бременност;
- Диагностика на заболяването преди раждането на детето;
- Задължителни предродилни прегледи.
Ахондроплазията е сериозно генетично заболяване, от което е напълно невъзможно да се излекува. Не забравяйте, че ако започнете лечението в детска възраст, повечето усложнения могат да бъдат избегнати.
В рамките на генофонда на популация, съотношението на генотипове, съдържащи различни алели на един и същ ген; при определени условия не се променя от поколение на поколение. Тези условия са описани от основния закон на популационната генетика, формулиран през 1908 г. от английския математик Дж. Харди и немския генетик Г. Вайнберг. „В популация от безкрайно голям брой свободно кръстосващи се индивиди, при отсъствието на мутация, селективна миграция на организми с различни генотипове и натиска на естествения подбор, оригиналните честоти на алелите се поддържат от поколение на поколение.“
Уравнение на Харди-Вайнберг при решаване на генетични проблеми
Добре известно е, че този закон е приложим само за идеални популации: достатъчно голям брой индивиди в популацията; населението трябва да бъде смесено, когато няма ограничения за свободния избор на сексуален партньор; практически не трябва да има мутация на изследваната черта; няма приток и изтичане на гени и няма естествен подбор.
Законът на Харди-Вайнберг е формулиран по следния начин:
в идеална популация съотношението на честотите на генните алели и генотипове от поколение на поколение е постоянна стойност и съответства на уравнението:
p 2 +2pq + q 2 = 1
Където p 2 е делът на хомозиготите за един от алелите; p е честотата на този алел; q 2 е делът на хомозиготите за алтернативния алел; q е честотата на съответния алел; 2pq—пропорция на хетерозиготите.
Какво означава "съотношението на честотите на генните алели" и "съотношението на генотипите" - постоянни стойности? Какви са тези стойности?
Нека честотата на поява на ген в доминантно състояние (A) е равна на p, а честотата на рецесивен алел (a) от същия ген е равно на q(възможно е обратното или дори с помощта на една буква, изразяваща едно обозначение от друго) и разбирайки, че сумата от честотите на доминантните и рецесивните алели на един ген в популацията е равна на 1, получаваме първото уравнение:
1) p + q = 1
Откъде идва самото уравнение на Харди-Вайнберг? Спомняте си, че при монохибридно кръстосване на хетерозиготни организми с генотипове Aa x Aa според втория закон на Мендел ще наблюдаваме появата на различни генотипове в потомството в съотношение 1AA: 2 Aa: 1aa.
Тъй като честотата на поява на доминантния алелен ген А се обозначава с буквата p, а на рецесивния алел a с буквата q, сумата от честотите на поява на самите генотипове на организми (AA, 2Aa и aa), имащи същите алелни гени A и a също ще бъдат равни на 1, тогава:
2) p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa =1
При проблемите на популационната генетика по правило се изисква следното:
а) намерете честотата на поява на всеки от алелните гени въз основа на известното съотношение на честотите на генотипите на индивидите;
B) или обратно, намерете честотата на поява на всеки от генотиповете на индивидите въз основа на известната честота на поява на доминантния или рецесивен алел на изследваната черта.
И така, като заместим известната стойност на честотата на срещане на един от алелите на гена в първата формула и намерим стойността на честотата на срещане на втория алел, винаги можем да използваме уравнението на Харди-Вайнберг, за да намерим честота на поява на различните генотипове на самото потомство.
Обикновено някои действия (поради тяхната очевидност) се решават в ума. Но за да стане ясно това, което вече е очевидно, трябва да разберете добре какви са буквените обозначения във формулата на Харди-Вайнберг.
Разпоредбите на закона на Харди-Вайнберг се прилагат и за множество алели. Така, ако автозомен ген е представен от три алела (A, a1 и a2), тогава формулите на закона приемат следната форма:
RA + qa1 + ra2 = 1;
P 2 AA+ q 2 a1a1 + r 2 a2a2 + 2pqAa1 + 2prAa2 + 2qra1a2 = 1.
„В население от безкраен брой свободно кръстосващи се индивиди V липса на мутации, селективна миграцияорганизми с различни генотипове и натиска на естествения подбороригиналните алелни честоти се поддържат от поколение на поколение.”
Да приемем, че в генофонда на популация, която отговаря на описаните условия, определен ген е представен от алели A 1 и A 2, открити с честота p и q. Тъй като в този генофонд няма други алели, тогава p + q = 1. В този случай q = 1 - p.
Съответно, индивиди от дадена популация образуват p гамети с A 1 алел и q гамети с A 2 алел. Ако кръстосването се случи на случаен принцип, тогава делът на зародишните клетки, свързващи се с гамети A 1, е равен на p, а делът на зародишните клетки, свързващи се с гамети A 2, е q. Поколение F 1, което възниква в резултат на описания цикъл на възпроизвеждане, се формира от генотиповете A l A 1, A 1 A 2, A 2 A 2, чийто брой корелира като (p + q) (p + q) = p 2 + 2pq + q 2 (фиг. 10.2). При достигане на полова зрялост индивидите AlAi и ArA2 образуват по един тип гамети - A 1 или A 2 - с честота, пропорционална на броя на организмите от посочените генотипове (p и q). Индивидите A 1 A 2 образуват двата вида гамети с еднаква честота 2pq /2.
Ориз. Редовно разпределение на генотипите в серия от поколения в зависимост от честотата на образуване на гамети от различни типове (закон на Харди-Вайнберг)
Така делът на гаметите A 1 в поколение F 1 ще бъде p 2 + 2pq/2 = p 2 + p(1-p) = p, а делът на гаметите A 2 ще бъде равен на q 2 + 2pq/2 = q 2 + + q (l -q) = q.
Тъй като честотите на гамети с различни алели в поколение fi не се променят в сравнение с родителското поколение, поколение F 2 ще бъде представено от организми с генотипове A l A 1, A 1 A 2 и A 2 A 2 в същото съотношение p 2 + 2pq + q 2 . Благодарение на това следващият цикъл на възпроизвеждане ще се случи в присъствието на p гамети A 1 и q гамети A 2. Подобни изчисления могат да бъдат направени за локуси с произволен брой алели. Запазването на честотите на алелите се основава на статистически модели на случайни събития в големи проби.
Уравнението на Харди-Вайнберг, както беше обсъдено по-горе, е валидно за автозомни гени. За гените, свързани с пола, равновесните честоти на генотипове A l A 1, A 1 A 2 и A 2 A 2 съвпадат с тези за автозомни гени: p 2 + 2pq + q 2. За мъжете (в случай на хетерогаметичен пол), поради тяхната хемизиготност, са възможни само два генотипа A 1 - или A 2 -, които се възпроизвеждат с честота, равна на честотата на съответните алели при жените в предишното поколение: p и q. От това следва, че фенотипове, определени от рецесивни алели на гени, свързани с хромозома X, са по-чести при мъжете, отколкото при жените.
По този начин, с честота на алел на хемофилия 0,0001, това заболяване се наблюдава при мъжете от тази популация 10 000 пъти по-често, отколкото при жените (1 на 10 хиляди при първите и 1 на 100 милиона при последните).
Друго общо последствие е, че в случай на неравенство на честотите на алелите при мъжете и жените, разликата между честотите в следващото поколение е наполовина и знакът на тази разлика се променя. Обикновено са необходими няколко поколения, за да достигнат честотите до равновесие и при двата пола. Посоченото състояние за автозомни гени се постига за едно поколение.
Законът на Харди-Вайнберг описва условията генетична стабилност на популацията.Нарича се популация, чийто генофонд не се променя през поколенията менделски.Генетичната стабилност на менделските популации ги поставя извън процеса на еволюция, тъй като при такива условия действието на естествения отбор е спряно. Идентифицирането на менделските популации е от чисто теоретично значение. Тези популации не се срещат в природата. Законът на Харди-Вайнберг изброява условия, които естествено променят генофонда на популациите. Този резултат се води например от фактори, ограничаващи свободното кръстосване (панмиксия), като крайния брой организми в популацията, изолационни бариери, които предотвратяват произволния подбор на чифтосващи се двойки. Генетичната инерция също се преодолява чрез мутации, вливане или изтичане на индивиди с определени генотипове в популация и селекция.
Примери за решения на някои задачи с помощта на уравнението на Харди-Вайнберг.
Задача 1. В човешката популация броят на индивидите с кафяви очи е 51%, а със сини очи - 49%. Определете процента на доминантните хомозиготи в тази популация.
Трудността при решаването на такива задачи се състои в тяхната привидна простота. Тъй като има толкова малко данни, тогава решението трябва да изглежда много кратко. Оказва се, че не е много.
Според условията на този вид задача обикновено ни се дава информация за общия брой фенотипове на индивидите в популацията. Тъй като фенотипите на индивидите в популация с доминиращи черти могат да бъдат представени както от индивиди, хомозиготни за генотипа АА, така и от хетерозиготни Аа, тогава, за да се определят честотите на поява на всеки специфичен генотип на индивиди в тази популация, е необходимо първо да се изчислете поотделно честотите на алелите на A и a гените.
Как трябва да разсъждаваме, когато решаваме този проблем?
Тъй като е известно, че кафявият цвят на очите е доминиращ над сините, ще обозначим алела, отговорен за проявата на чертата с кафяви очи, като A, а алелния ген, отговорен за проявата на сини очи, съответно, като a. Тогава хората с кафяви очи в изследваната популация ще бъдат хора както с генотип АА (доминиращи хомозиготи, чийто дял трябва да се намери според условията на проблема), така и хетерозиготи с Аа, а синеоките хора ще да бъде само аа (рецесивни хомозиготи).
Според условията на задачата знаем, че броят на хората с генотип АА и Аа е 51%, а броят на хората с генотип аа е 49%. Как въз основа на тази статистика (трябва да има голяма, представителна извадка) може да се изчисли процентът на хората с кафяви очи само с генотип АА?
За да направим това, нека изчислим честотата на срещане на всеки от алелните гени A и a в дадена популация от хора. Законът на Харди-Вайнберг, приложен към големи, свободно кръстосващи се популации, ще ни позволи да направим точно това.
След като обозначим честотата на срещане на алел А в дадена популация с буквата q, имаме честотата на срещане на алелния ген a = 1 - q. (Може да се посочи честотата на срещане на алелния ген a с отделна буква, както в текста по-горе - така е по-удобно за всички). Тогава формулата на Харди-Вайнберг за изчисляване на честотите на генотипа при монохибридни кръстосвания с пълно доминиране на един алелен ген над другия ще изглежда така:
q 2 AA+ 2q(1 - q)Aa + (1 - q) 2 aa = 1.
Е, сега всичко е просто, вероятно всички познахте какво знаем в това уравнение и какво трябва да се намери?
(1 - q) 2 = 0,49 е честотата на срещане на хората със сини очи.
Намерете стойността на q: 1 - q = корен квадратен от 0,49 = 0,7; q = 1 - 0,7 = 0,3, тогава q2 = 0,09.
Това означава, че честотата на хомозиготни АА индивиди с кафяви очи в тази популация ще бъде 0,09 или делът им ще бъде 9%.
Задача 2. При червената детелина късната зрялост доминира над ранната и се унаследява моногенно. По време на тестването беше установено, че 4% от растенията принадлежат към ранозреещия тип детелина; каква част от къснозреещите растения са хетерозиготи?
В този контекст апробацията означава оценка на чистотата на даден сорт. Но не е ли сортът чиста линия, като сортовете грах на Мендел, например? Теоретично „да“, но на практика (полетата са големи - това не са опитните участъци на брилянтния Мендел) във всеки производствен сорт може да има известно количество „ненужни“ генни алели.
В този случай при къснозреещ сорт детелина, ако сортът е чист, ще присъстват само растения с генотип АА. Но сортът се оказа не много чист по време на тестването (апробацията), тъй като 4% от индивидите бяха ранно узрели растения с генотип aa. Това означава, че алелите "а" са включени в тази разновидност.
Така че, тъй като те са „заселени“, тогава в този сорт трябва да има и индивиди, макар и късно узрели по фенотип, но хетерозиготни с генотип Аа - трябва ли да определяме техния брой?
Според условията на проблема 4% от индивидите с генотип aa ще представляват 0,04 от цялото разнообразие. Всъщност това е q 2, което означава, че честотата на поява на рецесивния алел a е q = 0,2. Тогава честотата на срещане на доминантния алел А е p = 1 - 0,2 = 0,8.
Следователно броят на къснозрелите хомозиготи p2 = 0,64 или 64%. Тогава броят на хетерозиготите Аа ще бъде 100% - 4% - 64% = 32%. Тъй като общият брой на къснозреещите растения е 96%, делът на хетерозиготите сред тях ще бъде: 32 x 100: 96 = 33,3%.
Задача 3. Използване на формулата на Харди-Вайнберг за непълно доминиране
При изследване на популацията на каракулската овца са идентифицирани 729 дългоухи (AA), 111 късоухи (Aa) и 4 безухи (aa). Изчислете наблюдаваните честоти на фенотипа, честотите на алелите и очакваните честоти на генотипа, като използвате формулата на Харди-Вайнберг.
Това е проблем с непълно доминиране, следователно честотните разпределения на генотипове и фенотипове съвпадат и могат да бъдат определени въз основа на наличните данни. За да направите това, просто трябва да намерите сумата от всички индивиди от популацията (тя е равна на 844), да намерите съотношението на дългоухите, късоухите и безухите, първо в проценти (86,37, 13,15 и 0,47, съответно ) и в честотни дялове (0,8637, 0,1315 и 0,00474).
Но в задачата се казва да се приложи формулата на Харди-Вайнберг за изчисляване на генотипове и фенотипове и в допълнение да се изчислят честотите на алелите на гените А и а. Така че, за да изчислите самите честоти на генните алели, не можете да направите без формулата на Харди-Вайнберг.
Моля, обърнете внимание, че в тази задача, за разлика от предишната, за обозначаване на честотите на алелните гени ще използваме нотацията не както в първата задача, а както е обсъдено по-горе в текста. Ясно е, че резултатът няма да се промени, но вие ще имате право в бъдеще да използвате който и да е от тези методи за нотиране, който ви се струва по-удобен за разбиране и извършване на самите изчисления.
Нека обозначим честотата на поява на алел А във всички гамети на популация от овце с буквата p, а честотата на поява на алел a с буквата q. Не забравяйте, че сумата от честотите на алелния ген p + q = 1.
Тъй като според формулата на Харди-Вайнберг p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1, имаме, че честотата на поява на безуши q2 е равна на 0,00474, тогава като вземем корен квадратен от числото 0,00474, намираме честотата на поява на рецесивен алел a. То е равно на 0,06884.
От тук можем да намерим честотата на срещане на доминантния алел А. Тя е равна на 1 - 0,06884 = 0,93116.
Сега, използвайки формулата, можем отново да изчислим честотите на срещане на дългоухите (AA), безухите (aa) и късоухите (Aa) индивиди. Дългоухите с генотип AA ще имат p 2 = 0,931162 = 0,86706, безухите с генотип aa ще имат q 2 = 0,00474 и късоухите с генотип Aa ще имат 2pq = 0,12820. (Новополучените числа, изчислени по формулата, почти съвпадат с първоначално изчислените, което показва валидността на закона на Харди-Вайнберг).
Проблем 4. Защо делът на албиносите в популациите е толкова малък
В извадка от 84 000 растения ръж 210 растения се оказват албиноси, защото... техните рецесивни гени са в хомозиготно състояние. Определете честотите на алелите А и а, както и честотата на хетерозиготните растения.
Нека означим честотата на срещане на доминантния алелен ген А с буквата p, а честотата на рецесивния ген a с буквата q. Тогава какво може да ни даде формулата на Харди-Вайнберг p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1 за прилагането й към този проблем?
Тъй като знаем, че общият брой на всички индивиди от тази популация от ръж е 84 000 растения, а в части това е 1, тогава делът на хомозиготните индивиди албиноси с генотип aa равен на q2, от които има само 210 броя, ще бъде q2 = 210: 84000 = 0,0025, тогава q = 0,05; p = 1 - q = 0,95 и след това 2pq = 0,095.
Отговор: честота на алел а - 0,05; честота на алел А - 0.95; честотата на хетерозиготни растения с генотип Аа ще бъде 0,095.
Задача 5. Отгледахме зайци чинчила и завършихме със зайци албиноси.
При зайците цветът на косата на чинчила (Cch ген) доминира над албинизма (Ca ген). CchCa хетерозиготите са светлосиви на цвят. Албиноси се появиха сред младите зайци чинчили във ферма за зайци. От 5400 заека 17 се оказаха албиноси. Използвайки формулата на Харди-Вайнберг, определете колко хомозиготни зайци с оцветяване на чинчила са получени.
Смятате ли, че получената извадка от 5400 зайци в заешката популация може да ни позволи да използваме формулата на Харди-Вайнберг? Да, извадката е значителна, популацията е изолирана (ферма за зайци) и формулата на Харди-Вайнберг наистина може да се приложи при изчисленията.За да я използваме правилно, трябва ясно да разберем какво ни се дава и какво трябва да намерим.
Само за удобство на дизайна ще обозначим генотипа на чинчилите като AA (ще трябва да определим броя им), генотипа на албиносите aa, след това генотипът на хетерозиготните сиви ще бъде обозначен с Aa.
Ако „съберете“ всички зайци с различни генотипове в изследваната популация: AA + Aa + aa, тогава това ще бъде общо 5400 индивида.
Освен това знаем, че е имало 17 заека с генотип aa. Как можем сега, без да знаем колко хетерозиготни сиви зайци с генотип Аа е имало, да определим колко чинчили с генотип АА има в тази популация?
Както виждаме, тази задача е почти „копие“ на първата, само че там ни бяха дадени резултатите от изчисленията в човешката популация от кафяви и синеоки индивиди в %, но тук всъщност знаем броя от зайци албиноси - 17 бр. и всички хомозиготни чинчили и хетерозиготни липани общо: 5400 - 17 = 5383 бр.
Нека вземем 5400 броя от всички зайци като 100%, тогава 5383 заека (сумата от генотипове AA и Aa) ще бъде 99,685% или на части ще бъде 0,99685.
Q 2 + 2q(1 - q) = 0,99685 е честотата на поява на всички чинчили, както хомозиготни (AA), така и хетерозиготни (Aa).
Тогава от уравнението на Харди-Вайнберг: q2 AA+ 2q(1 - q)Aa + (1 - q)2aa = 1, намираме
(1 - q) 2 = 1 - 0,99685 = 0,00315 е честотата на срещане на зайци албиноси с генотип аа. Намерете на какво е равна стойността 1 - q. Това е корен квадратен от 0,00315 = 0,056. И q тогава е равно на 0,944.
Q 2 е равно на 0,891 и това е делът на хомозиготните чинчили с генотип АА. Тъй като тази процентна стойност ще бъде 89,1% от 5400 индивида, броят на хомозиготните чинчили ще бъде 4811 броя.
Задача 6. Определяне на честотата на поява на хетерозиготни индивиди въз основа на известната честота на поява на рецесивни хомозиготи
Една форма на глюкозурия се унаследява като автозомно рецесивен белег и се среща с честота 7:1000000. Определете честотата на поява на хетерозиготи в популацията.
Нека посочим алелния ген, отговорен за проявата на глюкозурия а, тъй като се казва, че това заболяване се наследява като рецесивен признак. Тогава алелният доминантен ген, отговорен за отсъствието на болестта, ще бъде означен с A.
Здравите индивиди в човешката популация имат генотипове АА и Аа; болните индивиди имат само генотип aa.
Нека обозначим честотата на поява на рецесивния алел a с буквата q, а честотата на доминантния алел A с буквата p.
Тъй като знаем, че честотата на поява на болни хора с генотип aa (което означава q 2) е 0,000007, тогава q = 0,00264575
Тъй като p + q = 1, тогава p = 1 - q = 0,9973543 и p2 = 0,9947155
Сега заместваме стойностите на p и q във формулата:
P2AA + 2pqAa + q2aa = 1,
Нека намерим честотата на поява на хетерозиготни 2pq индивиди в човешката популация:
2pq = 1 - p 2 - q 2 = 1 - 0,9947155 - 0,000007 = 0,0052775.
Задача 7. Като предишната задача, но за албинизма
Общият албинизъм (млечнобял цвят на кожата, липса на меланин в кожата, космените фоликули и епитела на ретината) се унаследява като рецесивен автозомен признак. Заболяването се среща с честота 1: 20 000 (K. Stern, 1965). Определете процента на хетерозиготни генни носители.
Тъй като този признак е рецесивен, болните организми ще имат генотип aa - честотата им е 1: 20 000 или 0,00005.
Честотата на алел а ще бъде корен квадратен от това число, тоест 0,0071. Честотата на алела А ще бъде 1 - 0,0071 = 0,9929, а честотата на здравите АА хомозиготи ще бъде 0,9859.
Честотата на всички хетерозиготи 2Aa = 1 - (AA + aa) = 0,014 или 1,4%.
Проблем 8. Всичко изглежда толкова просто, когато знаете как да го решите
Според Rh кръвногруповата система европейското население съдържа 85% Rh положителни индивиди. Определете насищането на популацията с рецесивен алел.
Знаем, че алелният ген, отговорен за проявата на Rh положителна кръв, е доминантен R (нека обозначим честотата му на поява с буквата p), а Rh отрицателният е рецесивен r (нека обозначим честотата му на поява с буквата q).
Тъй като проблемът гласи, че p 2 RR + 2pqRr представлява 85% от хората, това означава, че Rh-отрицателните фенотипове q 2 rr ще представляват 15% или тяхната честота на поява ще бъде 0,15 от всички хора в европейското население.
Тогава честотата на срещане на алела r или „насищането на популацията с рецесивния алел“ (означена с буквата q) ще бъде квадратен корен от 0,15 = 0,39 или 39%.
Задача 9. Основното нещо е да знаете какво е проникване
Вроденото изкълчване на тазобедрената става се унаследява доминантно. Средната пенетрация е 25%. Заболяването се среща с честота 6:10 000. Определете броя на хомозиготните индивиди в популацията за рецесивен признак.
Проникването е количествен индикатор за фенотипната променливост на генната експресия.
Пенетрантността се измерва като процент от броя индивиди, при които даден ген се е проявил във фенотипа към общия брой индивиди, в чийто генотип този ген присъства в състоянието, необходимо за проявата му (хомозиготен в случай на рецесивни гени или хетерозиготни в случай на доминантни гени). Проявата на ген при 100% от индивидите със съответния генотип се нарича пълна пенетрантност, а в останалите случаи – непълна пенетрантност.
Доминантният алел е отговорен за изучавания признак, нека го обозначим с А. Това означава, че организмите с това заболяване имат генотипове АА и Аа.
Известно е, че фенотипно дислокация на тазобедрената става се открива при 6 организма от цялата популация (10 000 изследвани), но това е само една четвърт от всички хора, които действително имат генотипове АА и Аа (тъй като се казва, че пенетрантността е 25%) .
Това означава, че всъщност има 4 пъти повече хора с генотипове АА и Аа, тоест 24 на 10 000 или 0,0024. Тогава ще има 1 - 0,0024 = 0,9976 души с генотип аа, или 9976 души от 10 000.
Проблем 10. Ако боледуват само мъжете
Подаграта се среща при 2% от хората и се причинява от автозомно доминантен ген. При жените генът на подаграта не се проявява, при мъжете неговата пенетрация е 20% (V.P. Efroimson, 1968). Определете генетичната структура на популацията въз основа на анализирания признак въз основа на тези данни.
Тъй като подаграта се открива при 2% от мъжете, тоест при 2 души от 100 с пенетрация 20%, тогава 5 пъти повече мъже, тоест 10 души от 100, всъщност са носители на гените на подаграта.
Но тъй като мъжете съставляват само половината от населението, тогава общо ще има 5 души от 100 души с генотипове AA + 2Aa в популацията, което означава, че 95 от 100 ще имат генотип aa.
Ако честотата на срещане на организми с генотипове aa е 0,95, тогава честотата на срещане на рецесивния алел a в тази популация е равна на корен квадратен от 0,95 = 0,975. Тогава честотата на срещане на доминиращия алел “А” в тази популация е 1 - 0,975 = 0,005.
Задача 11. Колко малко хора са устойчиви на HIV инфекция
Резистентността към HIV инфекцията е свързана с наличието на определени рецесивни гени в генотипа, например CCR и SRF. Честотата на рецесивния алел CCR-5 в руската популация е 0,25%, а алелът SRF е 0,05%. В населението на Казахстан честотата на тези алели е съответно 0,12% и 0,1%. Изчислете честотите на организмите, които имат повишена резистентност към HIV инфекция във всяка популация.
Ясно е, че само хомозиготни организми с аа генотипове ще имат повишена резистентност към HIV инфекция. Организмите с генотипове АА (хомозиготи) или Аа (хетерозиготи) не са устойчиви на HIV инфекция.
В руската популация от резистентни организми алелният ген CCR ще бъде 0,25% на квадрат = 0,0625%, а алелният ген SRF ще бъде 0,05% на квадрат = 0,0025%.
В казахстанската популация от резистентни организми алелният CCR ген ще бъде 0,12% на квадрат = 0,0144%, а алелният ген SRF ще бъде 0,1% на квадрат = 0,01%.
Популационна генетика
Решаване на типични проблеми
Проблем 1 . Южноамериканската джунгла е дом на аборигенско население от 127 души (включително деца). Честотата на кръвна група М е 64%. Възможно ли е да се изчислят честотите на кръвна група N и MN в тази популация?
Решение . За малка популация не може да се приложи математическият израз на закона на Харди-Вайнберг, така че е невъзможно да се изчислят честотите на гените.
Задача 2. Болестта на Тей-Сакс, причинена от автозомно рецесивен ген, е нелечима; хората, страдащи от това заболяване, умират в детска възраст. В една голяма популация раждаемостта на засегнатите деца е 1:5000. Ще се промени ли концентрацията на патологичния ген и честотата на това заболяване в следващото поколение от тази популация?
Решение
|
Знак |
ген |
Генотип |
|
Болест на Тей-Сакс |
ааа |
|
|
норма |
Ние правим математически запис на закона на Харди-Вайнберг
p + q - 1, p 2 .+ 2 pq + q 2 = 1.
p честота на поява на ген А;
р честота на поява на ген а;
стр. 2 честота на поява на доминантни хомозиготи
(AA);
2 pq честота на поява на хетерозиготи (Аа);
р 2 честота на поява на рецесивни хомозиготи (аа).
От условията на задачата по формулата на Харди-Вайнберг знаем честотата на поява на болни деца (аа), т.е. q 2 = 1/5000.
Генът, причиняващ това заболяване, ще премине в следващото поколение само от хетерозиготни родители, така че е необходимо да се намери честотата на поява на хетерозиготите (Aa), т.е. 2 pq.
q = 1/71, p = l - q - 70/71, 2 pq = 0,028.
Ние определяме концентрацията на гена в следващото поколение. Той ще бъде в 50% от гаметите в хетерозиготите, концентрацията му в генофонда е около 0,014. Вероятност да имате болни децар 2 = 0,000196, или 0,98 на 5000 души население. По този начин концентрацията на патологичния ген и честотата на това заболяване в следващото поколение от тази популация практически няма да се промени (намалението е незначително).
Задача 3. Вроденото изкълчване на тазобедрената става се унаследява доминантно, средната пенетрантност на гена е 25%. Заболяването се среща с честота 6:10 000 (V.P. Efroimson, 1968). Определете броя на хомозиготните индивиди за рецесивния ген.
Решение . Формулираме условието на проблема под формата на таблица:
|
Знак |
ген |
Генотип |
|
норма |
ааа |
|
|
Луксация на тазобедрената става |
По този начин, от условията на проблема, съгласно формулата на Харди-Вайнберг, ние знаем честотата на поява на генотипове AA и Aa, т.е. p 2 + 2 pq . Необходимо е да се намери честотата на поява на генотип аа, т.е. q2.
От формулата p 2 - t - 2 pq + q 2 = l ясно е, че броят на индивидите, хомозиготни за рецесивния ген (aa) q 2 = 1 (p 2 + 2 pq ). Въпреки това, броят на пациентите, даден в задачата (6:10 000), не е p 2 + 2 pq , но само 25% са носители на ген А, но истинският брой на хората, които имат този ген, е четири пъти по-голям, т.е. 24: 10 000. Следователно, p 2 + 2 pq = 24:10 000. Тогава q 2 (числото
индивиди, хомозиготни за рецесивния ген) е 9976:10 000.
Проблем 4 . Системата на кръвните групи на Kidd се определя от алелни гени Ik a и Ik in . Gene Ik a е доминиращ за гена Ik in и хората, които го имат, са Kidd положителни. Генна честота Ik a сред населението на Краков е 0,458 (W. Socha, 1970).
Честотата на Kidd-позитивните хора сред чернокожите е 80%. (К. Стърн, 1965 г.). Определете генетичната структура на населението на Краков и чернокожите според системата на Кид.
Решение . Формулираме условието на проблема под формата на таблица:
|
Знак |
ген |
Генотип |
|
Kidz положителна кръв |
Ik α |
lk α lk α ;lk β lk β . |
|
Kidd отрицателна кръв |
Ik β |
Ik β Ik β |
Ние правим математически запис на закона на Харди-Вайнберг: - p + q = I, p 2 + 2 pq + q 2 = 1.
p генна честота Ik α;
р генна честота Ik β; . стр. 2 честота на поява на доминантни хомозиготи ( Ik α lk α );
2 pq честота на поява на хетерозиготи ( Ik α Ik β );
р 2 честота на поява на рецесивни хомозиготи ( Ik β Ik β ).
По този начин, от условията на проблема, съгласно формулата на Харди-Вайнберг, ние знаем честотата на поява на доминантния ген в популацията на Краков p = 0,458 (45,8%). Намерете честотата на поява на рецесивния ген:р = 1 0,458 = 0,542 (54,2%). Ние изчисляваме генетичната структура на популацията на Краков: честота на поява на доминантни хомозиготи p 2 = 0,2098 (20,98%); честота на поява на хетерозиготи 2 pq = 0,4965 (49,65%); честота на поява на рецесивни хомозиготи Q2 = 0,2937 (29,37%).
За чернокожите, от условията на проблема, знаем честотата на поява на доминантни хомозиготи и хетерозиготи (с
доминиращ знак), т.е. Р 2 +2 pq =0,8. Според формулата на Харди-Вайнберг намираме честотата на поява на рецесивни хомозиготи ( Ik β Ik β ): q 2 =1р 2 +2 pq =0,2 (20%). Сега определяме честотата на рецесивния ген Ik β : q =0,45 (45%). Намиране на честотата на срещане на ген Ik α : p=1-0.45=0.55 (55%); честота на поява на доминантни хомозиготи ( Ik α Ik α ): р 2 = 0,3 (30%); честота на поява на хетерозиготи ( Ik α Ik β): 2 pq = 0,495 (49,5%).
ЗАДАЧИ ЗА САМОКОНТРОЛ
Проблем 1 . Децата с фенилкетонурия се раждат с честота 1:10 000 новородени. Определете процента на хетерозиготни генни носители.
Проблем 2 . Общият албинизъм (млечнобял цвят на кожата, липса на меланин в кожата, космените фоликули и епитела на ретината) се унаследява като рецесивен автозомен признак. Заболяването се среща с честота 1: 20 000 (K. Stern, 1965). Определете процента на хетерозиготни генни носители.
Проблем 3 . Наследствената метхемоглобинемия, автозомно рецесивен признак, се среща при ескимосите от Аляска с честота 0,09%. Определете генетичната структура на популацията за този признак.
Проблем 4 . Хората с кръвна група N съставляват 16% от украинското население. Определете честотата на групи М и MN.
Проблем 5 . Папуасите имат честота на кръвна група N от 81%. Определете честотата на групи М и MN в тази популация.
Задача 6. По време на проучване на населението на Южна Полша са открити лица с кръвни групи: M 11163, MN 15267, N 5134. Определете честотата на гените L N и L M сред населението на Южна Полша.
Проблем 7 . Честотата на подагра е 2%; причинява се от доминантен автозомен ген. Според някои данни (V.P. Efroimson, 1968) проникването на гена на подагра при мъжете е 20%, а при жените 0%.
Определете генетичната структура на популацията въз основа на анализирания признак.
Задача 8. В Съединените щати около 30% от населението усеща горчивия вкус на фенилтиокарбамида (PTC), докато 70% не го усещат. Способността за вкус на FTC се определя от рецесивния ген a. Определете честотата на алелите A и a в тази популация.
Проблем 9 . Една от формите на фруктозурия се наследява като автозомно-рецесивен признак и се среща с честота 7: 1 000 000 (V.P. Efroimson, 1968). Определете честотата на хетерозиготите в популацията.
Проблем 10. Определете честотата на поява на албиноси в голяма африканска популация, където концентрацията на патологичния рецесивен ген е 10%.
Проблем 11. Аниридията (липса на ириса) се унаследява като автозомно-доминантен признак и се среща с честота 1:10 000 (V.P. Efroimson, 1968). Определете честотата на хетерозиготите в популацията.
Проблем 12 . Есенциална пентозурия (отделяне в уринатаЛ -ксилулоза) се унаследява като автозомно рецесивен белег и се среща с честота 1: 50 000 (L.O. Badalyan, 1971). Определете честотата на поява на доминиращи хомозиготи в популацията.
Проблем 13. Алкаптонурия (отделяне на хомогентизинова киселина в урината, оцветяване на хрущялна тъкан, развитие на артрит) се наследява като автозомно-рецесивен признак с честота 1:100 000 (V.P. Efroimson, 1968). Определете честотата на хетерозиготите в популацията.
Проблем 14 . Кръвни групи според антигенната система M и N (M,МН, Н ) се определят от кодоминантни гени L N и L M . Генна честотаЛ М сред бялото население на САЩ той е 54%, сред индианците 78%, сред ескимосите на Гренландия 91%, сред австралийските аборигени 18%. Определете честотата на поява на кръвни групи MN във всяка от тези популации.
Проблем 15 . Едно житно зърно, хетерозиготно за ген А, случайно попаднало на пустинен остров.Зърното покълнало и дало начало на серия от поколения, възпроизвеждащи се чрез самоопрашване. Какъв ще бъде делът на хетерозиготните растения сред представителите на първия, втория, третия; четвърти поколения, ако признакът, определен от гена, не влияе върху оцеляването на растенията и тяхното размножаване?
Проблем 16 . Албинизмът при ръжта се унаследява като автозомно рецесивен белег. В изследваната зона са открити 210 албиноси сред 84 000 растения. Определете честотата на поява на гена за албинизъм в ръжта.
Проблем 17 . На един от островите са отстреляни 10 000 лисици. 9991 от тях се оказаха червени (доминантен белег), а 9 индивида бяха бели (рецесивен белег). Определете честотата на срещане на генотипите на хомозиготни червени лисици, хетерозиготни червени и бели лисици в тази популация.
Проблем 18. В голяма популация честотата на гена за цветна слепота (рецесивен, свързан сх -хромозомен признак) при мъжете е 0,08. Определете честотата на поява на генотипове на доминантни хомозиготи, хетерозиготи и рецесивни хомозиготи при жени от тази популация.
Проблем 19 . При късорогите говеда цветът се наследява като автозомна черта с непълно доминиране: хибридите от кръстосване на червени и бели животни имат червен цвят. Близо дон , която е специализирана в развъждането на шортхорни, е регистрирала 4169 червени, 3780 черни и 756 бели. Определете честотата на гените, които определят червеното и бялото оцветяване на добитъка в даден район.
- ЧОВЕШКА ГЕНЕТИКА
РЕШАВАНЕ НА ТИПИЧНИ ПРОБЛЕМИ
Задача 1. Определете типа наследство
Решение. Характеристиката се среща във всяко поколение. Това веднага изключва рецесивния тип наследство. Тъй като тази черта се среща както при мъжете, така и при жените, това изключва холандричния тип наследство. Това оставя два възможни начина на унаследяване: автозомно доминантно и свързано с пола доминантно, които са много сходни. В мъж II 3 имат дъщери с тази черта ( III 1, III 5, III 7), и без него ( III -3), което изключва свързан с пола доминиращ тип наследяване. Това означава, че това родословие има автозомно-доминантен тип наследяване.
Проблем 2 
Решение. Характеристиката не се среща във всяко поколение. Това изключва доминиращия тип наследство. Тъй като чертата се среща както при мъжете, така и при жените, това изключва холандричния тип наследство. За да се изключи свързан с пола рецесивен тип наследяване, е необходимо да се вземе предвид схемата на брак Ш3 и III 4 (знакът не се среща при мъже и жени). Ако приемем, че генотипът на мъж X A Y , а генотипът на жената е Х A X a , те не могат да имат дъщеря с тази черта (X a X a ), и в това родословие има дъщеря с тази черта IV -2. Имайки предвид появата на чертата еднакво при мъжете и жените и случая на кръвно-родствен брак, можем да заключим, че в това родословие се среща автозомно-рецесивен тип наследяване.
Задача 3. Конкордантът на монозиготните близнаци по телесно тегло е 80%, а на двуяйчните близнаци е 30%. Каква е връзката между наследствените и факторите на околната среда при формирането на даден признак?
Решение. Използвайки формулата на Холцингер, изчисляваме коефициента на наследственост:
KMB%-KDB%
100%-KDB%
N =
80% - 30%
100%-30%
Тъй като коефициентът на наследственост е 0,71, генотипът играе голяма роля при формирането на признака.
ЗАДАЧИ ЗА САМОКОНТРОЛ
Проблем 1 . Определете вида на наследството.
Проблем 2 . Определете вида на наследството.
Проблем 3 . Определете вида на наследството.
Задача 4. Кръвни групи по системата АВО при монозиготи
В 10% от случаите двуяйчните близнаци съвпадат в 100% от случаите, а в 40% от двуяйчните близнаци. Какво определя коефициента на наследственост - среда или наследственост?
Проблем 5 . Устойчив на витамини рахитд (хипофосфатемия) е наследствено заболяване, причинено от доминантен ген, локализиран на Х хромозомата. В семейство, в което бащата страда от това заболяване, а майката е здрава, има 3 дъщери и 3 сина. Колко от тях може да са болни?
Задача 6. Еднакъв ли е съставът на протеините при два монозиготни близнака, ако няма мутации в техните клетки?
Задача 7. Кои от следните характеристики характеризират автозомно-доминантния тип унаследяване: а) заболяването е еднакво често при жените и мъжете; б) заболяването се предава от родители на деца във всяко поколение; в) при болен баща всичките му дъщери са болни; г) син никога не наследява болест от баща си; г) здрави ли са родителите на болното дете?
Задача 8. Кои от следните характеристики характеризират автозомно-рецесивния тип наследяване: а) заболяването е еднакво често при жените и мъжете; б) заболяването се предава от родители на деца във всяко поколение; в) при болен баща всичките му дъщери са болни; г) родителите са кръвни роднини; г) здрави ли са родителите на болното дете?
Проблем 9 . Кои от следните характеристики характеризират доминантния, Х-свързан тип унаследяване: а) заболяването е еднакво често при жените и мъжете; б) заболяването се предава от родители на деца във всяко поколение; в) при болен баща всичките му дъщери са болни; г) син никога не наследява болест от баща си; д) ако майката е болна, тогава, независимо от пола, вероятността да има болно дете е 50%?
Никой не може да бъде предпазен от раждането на болно дете. Това е голям удар не само за родителите, но и за медицинския персонал. Това важи особено за патологиите, които не могат да бъдат предотвратени или предотвратени. Ахондроплазията е едно от тези заболявания.
Ахондроплазията е генетично заболяване, чиято основна характеристика е късите крайници, докато дължината на тялото остава нормална. Средната височина на пациента е 130 сантиметра, а в някои случаи дори по-малко. Гръбначният стълб на такъв пациент има извита форма, главата е голяма, а фронталните туберкули значително изпъкват.
Честотата на патологията сред всички новородени е 1:10 000, като това засяга по-често момичетата, отколкото момчетата.
Тази патология не може да бъде излекувана и в момента не са известни методи за пълно възстановяване на растежа. Всички методи на терапия са насочени към намаляване на всички негативни прояви на болестта до минимум.
причини
В основата на тази патология са проблемите в процесите на образуване на кости, дължащи се на генетичен провал в образуването на епифизния хрущял. Клетките на зоната на растеж са подредени произволно, което провокира нарушаване на нормалната осификация и растежът на пациента се забавя.
В този процес участват само онези кости, които растат според енхондралния тип. Тъй като костите, разположени в областта на черепния свод, са изградени от съединителна тъкан, те нарастват според възрастта и това провокира дисбаланс в пропорциите и формирането на специфична форма на черепа на пациента.
Симптоми
Анатомичните аномалии стават забележими след раждането на бебето. Лекарите отбелязват такива външни прояви при новороденото като:
- голяма обемна глава;
- крайниците са много къси.
Ясно се вижда на главата на бебето, че челото има изпъкнала форма, а тилната и париеталната изпъкналост са изпъкнали. В някои случаи се диагностицира хидроцефалия. Очните ябълки са разположени дълбоко и разстоянието между тях е широко. Формата на носа е седловидна, а горната част е широка. Челото, подобно на горната челюст, има издатина напред.
Ръцете и краката на пациентите с ахондроплазия са скъсени за сметка на бедрата и раменете. Лекарите отбелязват, че ръцете на новороденото могат да достигнат само до пъпа. Тялото на бебето е с нормално развитие, няма промени в гръдния кош, стомахът е изпъкнал напред.
Децата, диагностицирани с ахондроплазия, са по-склонни от другите деца да преживеят внезапна смърт в съня си. Лекарите обясняват това, като казват, че при такива пациенти продълговатият мозък и горната част на гръбначния мозък се компресират поради малкия диаметър на отвора в тилната област.
През първите две години от живота детето развива кифоза в цервико-торакалната област, която може да изчезне, след като детето започне да ходи. Всички деца с ахондроплазия имат изоставане във физическото развитие, но умственото и интелектуалното развитие не страдат.
С напредване на възрастта на пациента започват да се формират плоски стъпала, а коленните стави губят своята стабилност. Възрастните жени достигат височина от 124 сантиметра, а мъжете - 131 сантиметра. Струва си да се отбележи, че повечето пациенти с тази диагноза са склонни да наддават на тегло и страдат от затлъстяване.
Диагностика
Тъй като външният вид на пациента има характерни черти, за лекарите не е трудно да поставят диагноза. Всички деца трябва да бъдат изследвани, за да се оцени тежестта на патологията, като получените данни трябва да бъдат записани в обобщена таблица. Важно е да се попълва редовно, като резултатите се сравняват с нормалните данни, разработени за пациенти с ахондроплазия.
Също така е важно да се провеждат изследвания на различни органи. За целта се включват следните специалисти:
- неврохирург (той препоръчва MRI и CT);
- отоларинголог;
- пулмолог
Всеки пациент е длъжен да донесе на лекаря рентгенови резултати, от които лекарят може да потвърди или отхвърли диагнозата.
На рентгенова снимка на пациент с анамнеза за ахондроплазия се определя нарушение на пропорциите между такива части на черепа като лицевата и церебралната част. Дупката в задната част на главата има намален диаметър, а размерът на долната челюст и костите на черепния свод е по-голям, отколкото при здрави пациенти.
Рентгеновата снимка на гръдния кош показва, че гръдната кост е извита, а ребрата са удебелени и деформирани. В някои случаи се определя липсата на нормалното анатомично огъване на ключицата.
Гръбначният стълб на пациента не показва особени промени в изображението, но неговите физиологични извивки са слабо изразени, което може да доведе до развитие на лумбална хиперлордоза.
Рентгенова снимка на таза показва променена форма на илиачното крило. Тя е правоъгълна, разгъната и значително скъсена.
Чрез рентгеново изследване на ставата лекарите могат да определят фибуларното удължаване, деформация и несъответствие.
Лечение
Към днешна дата няма методи за пълно излекуване на пациенти от ахондроплазия в ортопедията. Проведени са клинични проучвания за употребата на растежен хормон, но този метод не е доказал своята ефективност.
- използвайте специални ортопедични обувки;
- участват в физическа терапия;
- вземете курс за масаж;
- отслабвам.
Ако ръцете и краката на пациента са силно деформирани и каналът на гръбначния мозък е стеснен, тогава се препоръчва да се подложи на операция. За да коригират деформацията, лекарите извършват остеотомия и, ако е необходимо, ламинектомия за отстраняване на стеснението.
В случай на удължаване на крака за увеличаване на височината, хирургическата интервенция се извършва кръстосано на няколко етапа. Това означава, че на първия етап се оперират бедрото на десния крак и пищяла на левия, а на втория - обратното.
По време на целия ход на операциите детето може да нарасне до 28 сантиметра. Терапията започва на 4-годишна възраст. През този период се извършват първите три етапа на интервенцията. Рехабилитацията след всяка операция е около 5 месеца, като интервалът между манипулациите не трябва да бъде по-малък от 2-3 месеца.
За повторни етапи детето се кани на възраст 14-15 години. През този период тийнейджърът трябва отново да премине през всички етапи на болезнени процедури.
Увеличаване на височината (видео)