Akondroplasi er den vanligste fødselsdefekten som er preget av unormale kroppsforhold: personer som lider av denne sykdommen har tegn på relativ makrocefali (pannen stikker frem og neseryggen er flat), armer og ben er svært korte, mens ben og ryggrad er deformert, skuldrene og hoftene knoklene er forkortet mer enn radiene, og overkroppen er av nesten normal størrelse.
Noen ganger er et stort hode en refleksjon av hydrocephalus - tilstedeværelsen av overflødig væske i hjernen - og krever kirurgisk inngrep. Håndflatene til pasienter med achondroplasia er små med korte, tykke fingre. Det er litt avstand mellom lang- og ringfingeren (treforkhånd). I de fleste tilfeller har folk, etter å ha nådd voksen alder, en høyde på ikke mer enn 120-130 cm.
Hva det er?
Akondroplasi er en genetisk sykdom som resulterer i nedsatt beinvekst. Dette er en av de vanligste typene dvergvekst. Det er mulig å bedømme om et barn har denne patologien fra fødselsøyeblikket.
Patogenese og genetikk
Akondroplasi er forårsaket av mutasjoner i FGFR3-genet, og er lokalisert på det fjerde kromosomet. Samtidig hemmes veksten av brusk. FGFR3 koder for et protein kalt Fibroblast Growth Factor 3. Dette proteinet er ansvarlig for veksten av bein i kroppen. Ved akondroplasi kan ikke FGFR3 fungere ordentlig, og bein- og bruskveksten bremses. Dette resulterer i korte bein, unormal beinform og kort vekst.
FGFR3 er en transmembran tyrosinkinasereseptor som binder seg til FGF. Bindingen av FGF til den ekstracellulære regionen til FGFR3 aktiverer det intracellulære domenet til reseptoren og utløser en signalsekvens. I endokondralt bein hemmer FGFR3-aktivering kondrocyttproliferasjon i vekstplaten, og hjelper derved til å koordinere kondrocyttvekst og differensiering med vekst og differensiering av benprogenitorceller.
Achondroplasia-assosierte FGFR3-mutasjoner er gain-of-function mutasjoner som forårsaker ligand-uavhengig aktivering av FGFR3-proteinet. Denne konstante oppreguleringen av FGFR3-proteinet hemmer på feil måte spredningen av kondrocytter i vekstplaten og fører til forkorting av lange bein, samt unormal dannelse av andre bein.
Guanin i posisjon 1138 i FGFR3-genet er et av de mest foranderlige nukleotidene identifisert i alle menneskelige gener. En mutasjon av dette nukleotidet forekommer i nesten 100 % av tilfellene av akondroplasi; mer enn 80 % av pasientene har en ny mutasjon. Nye guaninmutasjoner i posisjon 1138 i FGFR3-genet forekommer utelukkende i faderlige kjønnsceller og deres frekvens øker med fars alder (>35 år).
Symptomer på achondroplasia
Umiddelbart etter fødselen kan du oppdage de mest åpenbare tegnene på achondroplasia hos en nyfødt:
- Dyp plassering av øyebaner,
- Tilstedeværelsen av ytterligere folder på de indre hjørnene av øynene,
- Sadelformet flat neseform,
- Forstørret hode
- Konveks panne
- Merkbart utstående parietale og occipitale tuberkler,
- Vidtstående øyne
- Hydrocephalus,
- Kraftig fremspring av baken på grunn av den bakre posisjonen til bekkenet,
- Lite bryst
- Forstørrede mandler,
- Pusteproblemer
- Brudd på muskeltonus,
- Betydelig fremspring av overkjeven,
- Høy himmel
- Grov tunge
- Korte armer og ben til babyen,
- Brede håndflater og føtter med korte tær,
- Forsinket fysisk utvikling
- Mulig torticollis
- Hørsels- og synshemninger.
Etter hvert som de vokser, utvikler alle disse symptomene seg, noe som fører til flere komplikasjoner, hvorav mange kan være dødelige.
Diagnose av achondroplasia
For å vurdere tilstanden til organer og systemer, utføres en omfattende undersøkelse. For å utelukke hydrocephalus hos barn med akondroplasi, utføres MR- og CT-skanninger av hjernen.
- Ved røntgen av skallen hos pasienter med akondroplasi er det et misforhold mellom hjernen og ansiktsdelene, foramen magnum reduseres i størrelse, beinene i kraniehvelvet og underkjeven forstørres. Den tyrkiske salen er karakteristisk skoformet og flat, basen er langstrakt.
- Røntgenbilder av ryggraden avslører vanligvis ikke store forandringer. Fysiologiske kurver er mindre uttalte enn normalt.
- Røntgen av brystet er vanligvis uendret, i noen tilfeller stikker brystbenet frem og er lett buet. Deformasjoner og fortykkelse av ribbene er mulig. Noen ganger er de anatomiske bøyningene i kragebenet fraværende.
- Røntgenstråler av tubulære bein avslører forkortning, tynning av diafysene, begerutvidelse og fortykkelse av metafysene.
- Røntgenstråler av leddene avslører deformasjon av leddflatene, forstyrrelse av formen på epifysene og utvidelse av leddrommene.
- Røntgen av bekkenet avslører endringer i størrelsen og formen på vingene til iliacabenene. Den horisontale plasseringen av taket på acetabulum bestemmes.
Som regel forårsaker det ikke vanskeligheter å stille en diagnose på grunn av det karakteristiske utseendet og proporsjonene til pasientens kropp.
Achondroplasia - behandling
Effektiv behandling av akondroplasi er foreløpig ikke mulig. Leger kan bare minimere konsekvensene for å forbedre livskvaliteten til pasientene.
I barndommen blir slike barn behandlet med konservativ terapi - massasje, fysioterapi. Dette bidrar til å styrke muskelkorsettet og forhindre alvorlig deformasjon av underekstremitetene. Pasienter anbefales å bruke spesielle sko som reduserer trykket på beinene. Det er også viktig å følge en diett for å unngå at skjelettet belastes med overvekt. Defekter i kjeveområdet korrigeres ved å bruke spesielle plater.
Det er tilfeller når hormonbehandling er foreskrevet i barndommen, noe som gjør det mulig å kompensere litt for mangelen på vekst. Hormonbehandling brukes ikke til voksne. Hvis foreldrene bestemmer seg for å kirurgisk løse problemet, er det nødvendig å kontakte en spesialisert klinikk som har tilstrekkelig erfaring med å utføre slike operasjoner.
- Kirurgi utføres hvis sykdommen forårsaker åpenbart ubehag for pasienten. En entydig avgjørelse til fordel for kirurgi tas når det er en trussel om ryggmargsklemming, kyfose i den midtre delen av ryggen eller et "o"-formet ben.
- Det er også mulig å forlenge beinene, for hvilke flere kirurgiske inngrep utføres i etapper. I en alder av fire til seks år gjennomgår barn operasjoner for å forlenge bena (opptil seks cm), hoftene (opptil rundt syv til åtte cm) og skuldrene (muligens opptil fem centimeter). Varigheten av slike stadier er omtrent fem måneder med en pause på to til tre måneder. Den neste serien med intervensjoner utføres i en alder av fjorten til femten år. Her går pasienten også gjennom tre stadier, forventet resultat er det samme som første gang.
Slike handlinger eliminerer imidlertid ikke sykdommen og dens symptomer fullstendig, siden forlengelse av bein til og med opptil ti centimeter med kort statur ikke får pasientene til å se ut som vanlige mennesker. I tillegg er ikke alle pasienter klare til å gjennomgå en rekke operasjoner og smertefulle rehabiliteringsperioder.
Arv av achondroplasia
For friske foreldre til et barn med akondroplasi er risikoen for tilbakefall hos fremtidige barn lav, men sannsynligvis noe høyere enn for den generelle befolkningen, siden muligheten for seksuell mosaikk, selv om det er ekstremt sjelden ved akondroplasi, er påvist.
I et ekteskap der den ene partneren har akondroplasi, er risikoen for tilbakefall hos hvert barn 50 %, siden akondroplasi er en autosomal dominant sykdom med fullstendig penetrans. I et ekteskap med to berørte individer har hvert barn en 50 % risiko for å ha akondroplasi, en 25 % risiko for dødelig homozygot akondroplasi og en 25 % sjanse for normal vekst.
Når en mor med akondroplasi er gravid, krever et foster av normal størrelse levering med keisersnitt.
Forebygging
Forebygging av achondroplasia består av medisinsk genetisk konsultasjon og prenatal diagnose, noe som gjør det mulig å oppdage patologier selv på stadium av intrauterin utvikling. Konsultasjon med en genetiker er spesielt nødvendig for de som allerede har en historie med dvergvekst i familien. En spesiell undersøkelse vil tillate deg å vurdere risikoen for å få et sykt barn.
Hvis foreldre allerede har achondroplasia, kan sykdommen ikke forebygges, da den er arvelig.
Achondroplasia er en medfødt sykdom assosiert med en genetisk mutasjon, som et resultat av at en persons ben er betydelig redusert i lengde samtidig som normal kroppsstørrelse opprettholdes. Tegn på sykdommen inkluderer kort statur - ikke mer enn 130 centimeter i voksen alder, krumning av ryggraden, stor hodestørrelse med utstående frontale tuberkler.
I følge statistikk kan sykdommen forekomme hos en nyfødt av 10 tusen achondroplasia rammer oftest mannlige nyfødte.
Akondroplasi oppstår som et resultat av en mutasjon i FGFR3-genet, som er direkte ansvarlig for ossifikasjon og spredning av bruskvev.
Som et resultat av disse problemene slutter lemmene å vokse i lengde og får en unormal struktur. I følge medisinsk forskning skjer genmutasjon tilfeldig og er praktisk talt uavhengig av ytre faktorer.
Sannsynligheten for en mutasjon øker i følgende tilfeller:
- Barnets foreldre (spesielt faren) er over 35 år;
- Achondroplasia ble diagnostisert hos en av babyens foreldre.
Foreldrenes alder anses ikke som en 100 % faktor i utviklingen av akondroplasi hos det ufødte barnet.
Symptomer
En genmutasjon kan bedømmes uten en diagnostisk studie: babyen har et altfor stort hode og uforholdsmessig små lemmer, frontale og oksipitale fremspring skiller seg ut på hodet. Noen ganger blir en nyfødt diagnostisert med hydrocephalus.
Andre symptomer på sykdommen inkluderer:
- Forstyrrelser i den normale strukturen til bein ved bunnen av hodet;
- Det er folder i øyeområdet som er ukarakteristiske for vanlige barn selve øynene er satt for bredt;
- Nesen har et salformet utseende;
- Utstående overkjeve;
- Utstående frontale deler av hodet;
- Hevet gane og grov tunge.
Den nyfødte har jevnt korte lemmer, de er buede i leddområdene. Barnet kan bare nå navleområdet med hendene. Føttene har et for bredt utseende og er kortere. Håndflatene, som føttene, er brede, alle fingrene, bortsett fra den første, er nesten like store.
En nyfødt med mutasjonen har mange hudfolder og fettavleiringer i øvre og nedre ekstremiteter. Til tross for alle problemene med vekst, utvikler pasientens torso seg riktig og er av normal størrelse, forandringer påvirker ikke brystet, mens magen stikker kraftig frem, bekkenet vipper bakover, og baken skiller seg kraftig ut.
Med achondroplasia kan et barn oppleve problemer med normal pust, som er forårsaket av funksjoner i strukturen i ansiktet og brystet. Pasienter blir ofte diagnostisert med problemer med normal fysisk utvikling: barnet begynner å holde hodet først etter 3-4 måneder av livet, babyen sitter 8-9 måneder fra fødselsdagen, barnet reiser seg og begynner å gå selvstendig tidligst 1,5- 2 år etter fødselen. Det er bemerkelsesverdig at etterslepet i fysisk utvikling praktisk talt ikke er forskjellig i intellektuelle evner - barnets mentale utvikling skjer innenfor normale grenser, han henger ikke etter jevnaldrende.
Når barnet vokser, fortsetter benene i lemmene å tykne og bøye seg, og de får en klumpete struktur. Deretter begynner intern vridning av lårbensbeinene i de nedre seksjonene, kneleddene får et løst utseende, og ved ekstern undersøkelse diagnostiseres planovalgus føtter.
Krumningen påvirker ikke bare de nedre, men også de øvre lemmer underarmene er spesielt utsatt for forvrengning.
I voksen alder overstiger ikke høyden til kvinner med et mutert gen 124 centimeter, høyden til voksne menn overstiger ikke 131 centimeter. Alle deformasjoner av hodet og ansiktsskjelettet som oppstår i barndommen vedvarer ikke bare i voksen alder, men blir også mer uttalt. Noen ganger utvikler pasienter med achondroplasia strabismus, og på grunn av problemer med lav mobilitet utvikler pasienter fedme.
Akondroplasi er ofte ledsaget av en reduksjon i størrelsen på ryggmargskanalen i korsryggen. Dette problemet er ledsaget av en reduksjon i følsomhet og utseendet av smerte i underekstremitetene. I mangel av riktig behandling kan innsnevring av ryggmargskanalen føre til lammelse av bena og forstyrrelse av den normale funksjonaliteten til indre organer i bekkenområdet.
Diagnose av sykdommen blir mulig uten ytterligere komplekse undersøkelser på grunn av kroppsstrukturen og proporsjonene til pasienten som er karakteristiske for achondroplasia.
Vanligvis sendes et sykt barn til en ekstra omfattende undersøkelse for å bestemme tilstanden til de indre systemene og organene:
Former for sykdommen
Avhengig av opprinnelsen til sykdommen, er det vanlig å skille mellom følgende typer achondroplasia:
- Arvelig. Det muterte genet overføres fra den berørte forelderen til barnet.
- Sporadisk. Sykdommen manifesterer seg uavhengig av arvelige faktorer alle mutasjoner er spontane.
Når en sykdom oppdages, blir pasienten registrert og observert av lege hele livet fra fødselen.
Behandling
Achondroplasia er en arvelig genetisk sykdom som det ikke finnes noen kur for. I barndommen foreskrives pasienter konservativ behandling, som er basert på fysioterapi og manuell terapi. Denne tilnærmingen tillater ikke bare å styrke musklene, men også for å forhindre deformasjon av lemmer.
Kirurgisk intervensjon er indisert i avanserte tilfeller når pasienter har alvorlige deformiteter i skjelettstrukturen. Følgende operasjoner utføres:
- Osteotomi – benbeina kuttes ved hjelp av et spesialverktøy og festes på nytt i riktig posisjon. Operasjonen brukes bare i tilfeller av alvorlig deformasjon av underekstremitetene, den lar deg øke lengden på bena litt.
- Laminektomi - en disseksjon av spinalkanalen utføres, og reduserer derved trykket. Operasjonen utføres for patologier i strukturen av ryggraden.
Hvis achondroplasia forårsaker utvikling av samtidige sykdommer og komplikasjoner, brukes passende behandling for å eliminere ubehagelige symptomer.
Behandling innebærer også å følge en bestemt diett. Riktig ernæring bidrar ikke bare til å unngå fedme, men også for å sikre at kroppen får essensielle vitaminer og mineraler.
Prognose
Det er umulig å gi en gunstig prognose ved diagnostisering av akondroplasi hos et barn på grunn av det faktum at sykdommen ikke engang kan helbredes fullstendig.
Når du utfører terapeutiske og forebyggende prosedyrer umiddelbart etter fødselen av et barn, er prognosen mer gunstig - alle deformiteter kan reduseres og utviklingen av komplikasjoner kan forhindres.
Den mest ugunstige prognosen gis ved gelatinøs oppmykning av bruskvevet – de fleste nyfødte dør enten direkte i livmoren eller kort tid etter fødselen.
Komplikasjoner
Den vanligste komplikasjonen av akondroplasi er kompresjon av ryggmargskanalen og nerver.
Kompresjon kan på sin side provosere:
- Problemer med normal funksjon av urinsystemet - pasienter klager ofte over urin- og fekal inkontinens, problemer med potens;
- De øvre og nedre lemmer mister normal motorisk evne;
- Svakhet oppstår i nedre og øvre ekstremiteter, og normal muskeltonus blir forstyrret.
Forebygging
Forebygging av genetisk sykdom er rettet mot å delta på konsultasjoner innen medisinsk genetikk og gjennomgå prenatale diagnostiske prosedyrer for fosteret.
Hvis en av foreldrene har et mutert gen, vil barnet mest sannsynlig utvikle sykdommen, og det vil være umulig å forebygge.
Forebyggende tiltak:
- Omfattende undersøkelse ved planlegging av graviditet;
- Diagnose av sykdommen før fødselen av barnet;
- Obligatoriske prenatale undersøkelser.
Achondroplasia er en alvorlig genetisk sykdom som det er helt umulig å kurere fra. Husk at hvis du starter behandling i barndommen, kan de fleste komplikasjoner unngås.
Innenfor genpoolen til en populasjon, andelen genotyper som inneholder forskjellige alleler av samme gen; under visse betingelser endres den ikke fra generasjon til generasjon. Disse forholdene er beskrevet av populasjonsgenetikkens grunnleggende lov, formulert i 1908 av den engelske matematikeren J. Hardy og den tyske genetikeren G. Weinberg. "I en populasjon av et uendelig stort antall individer med fritt avl, i fravær av mutasjon, selektiv migrasjon av organismer med forskjellige genotyper, og trykket fra naturlig utvalg, opprettholdes de opprinnelige allelfrekvensene fra generasjon til generasjon."
Hardy-Weinberg-ligningen for å løse genetiske problemer
Det er velkjent at denne loven bare gjelder for ideelle populasjoner: et tilstrekkelig høyt antall individer i befolkningen; befolkningen må blandes når det ikke er begrensninger på det frie valget av en seksuell partner; det bør praktisk talt ikke være noen mutasjon av egenskapen som studeres; det er ingen tilstrømning og utstrømning av gener og det er ingen naturlig seleksjon.
Hardy-Weinberg-loven er formulert som følger:
i en ideell populasjon er forholdet mellom frekvensene av genalleler og genotyper fra generasjon til generasjon en konstant verdi og tilsvarer ligningen:
p 2 +2pq + q 2 = 1
Hvor p 2 er andelen homozygoter for en av allelene; p er frekvensen til dette allelet; q 2 er andelen homozygoter for den alternative allelen; q er frekvensen til det tilsvarende allelet; 2pq—andel av heterozygoter.
Hva betyr det "forholdet mellom genallelfrekvenser" og "forholdet mellom genotyper" - konstante verdier? Hva er disse verdiene?
La frekvensen av forekomst av et gen i en dominant tilstand (A) være lik p, og frekvensen av et recessivt allel (a) av samme gen er lik q(det er mulig omvendt, eller til og med å bruke en bokstav, som uttrykker en betegnelse fra en annen) og forstå at summen av frekvensene til de dominante og recessive allelene til ett gen i en populasjon er lik 1, får vi den første ligningen:
1) p + q = 1
Hvor kommer selve Hardy-Weinberg-ligningen fra? Du husker at når monohybrid krysser heterozygote organismer med genotypene Aa x Aa i henhold til Mendels andre lov, vil vi observere utseendet til forskjellige genotyper i avkommet i forholdet 1AA: 2 Aa: 1aa.
Siden frekvensen av forekomsten av det dominerende allelgen A er betegnet med bokstaven p, og det recessive allelet a med bokstaven q, vil summen av hyppigheten av forekomsten av genotypene til organismer selv (AA, 2Aa og aa) som har samme alleliske gener A og a vil også være lik 1, da:
2) p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa =1
I populasjonsgenetiske problemer kreves som regel følgende:
a) finne hyppigheten av forekomsten av hvert av de alleliske gener basert på det kjente forholdet mellom frekvensene av genotyper av individer;
B) eller omvendt, finn hyppigheten av forekomsten av noen av genotypene til individer basert på den kjente hyppigheten av forekomsten av den dominante eller recessive allelen til egenskapen som studeres.
Så, ved å erstatte den kjente verdien av frekvensen av forekomsten av en av allelene til et gen i den første formelen og finne verdien av frekvensen av forekomsten av det andre allelet, kan vi alltid bruke Hardy-Weinberg-ligningen for å finne hyppighet av forekomst av de ulike genotypene til avkommet selv.
Vanligvis bestemmes noen handlinger (på grunn av deres åpenhet) i sinnet. Men for å gjøre klart hva som allerede er åpenbart, må du forstå godt hva bokstavbetegnelsene i Hardy-Weinberg-formelen er.
Bestemmelsene i Hardy-Weinberg-loven gjelder også for flere alleler. Således, hvis et autosomalt gen er representert av tre alleler (A, a1 og a2), tar lovens formler følgende form:
RA + qal + ra2 = 1;
P 2 AA+ q 2 a1a1 + r 2 a2a2 + 2pqAa1 + 2prAa2 + 2qra1a2 = 1.
«I en befolkning fra et uendelig antall individer med fritt avl V fravær av mutasjoner, selektiv migrasjon organismer med ulike genotyper og press av naturlig utvalg opprinnelige allelfrekvenser opprettholdes fra generasjon til generasjon."
La oss anta at i genpoolen til en populasjon som tilfredsstiller de beskrevne betingelsene, er et bestemt gen representert av allelene A 1 og A 2, funnet med en frekvens på p og q. Siden det ikke er andre alleler i denne genpoolen, er p + q = 1. I dette tilfellet er q = 1 - p.
Følgelig danner individer av en gitt populasjon p gameter med A 1 allelet og q gameter med A 2 allelet. Hvis krysninger skjer tilfeldig, er andelen kjønnsceller som forbinder med kjønnsceller A 1 lik p, og andelen kjønnsceller som forbinder kjønnsceller A 2 er q. Generasjon F 1, som oppstår som et resultat av den beskrevne reproduksjonssyklusen, dannes av genotypene A l A 1, A 1 A 2, A 2 A 2, hvis antall er korrelert som (p + q) (p + q) = p 2 + 2pq + q 2 (fig. .10.2). Ved oppnåelse av seksuell modenhet danner individene AlAi og ArA2 hver en type kjønnsceller - A 1 eller A 2 - med en frekvens proporsjonal med antall organismer av de angitte genotypene (p og q). Individer A 1 A 2 danner begge typer gameter med lik frekvens 2pq /2.
Ris. Regelmessig fordeling av genotyper i en serie generasjoner avhengig av frekvensen av dannelse av kjønnsceller av forskjellige typer (Hardy-Weinberg-loven)
Dermed vil andelen kjønnsceller A 1 i generasjon F 1 være p 2 + 2pq/2 = p 2 + p(1-p) = p, og andelen kjønnsceller A 2 vil være lik q 2 + 2pq/2 = q 2 + + q (l -q) = q.
Siden frekvensene til kjønnsceller med forskjellige alleler i generasjon fi ikke endres sammenlignet med foreldregenerasjonen, vil generasjon F 2 være representert av organismer med genotypene A l A 1, A 1 A 2 og A 2 A 2 i samme forhold p 2 + 2pq + q 2. Takket være dette vil den neste reproduksjonssyklusen skje i nærvær av p-gameter A 1 og q-gameter A 2. Lignende beregninger kan gjøres for loci med et hvilket som helst antall alleler. Bevaring av allelfrekvenser er basert på statistiske mønstre av tilfeldige hendelser i store prøver.
Hardy-Weinberg-ligningen, som diskutert ovenfor, er gyldig for autosomale gener. For kjønnsbundne gener faller likevektsfrekvensene til genotypene A l A 1, A 1 A 2 og A 2 A 2 sammen med de for autosomale gener: p 2 + 2pq + q 2. For menn (i tilfelle av heterogametisk kjønn), på grunn av deres hemizygositet, er bare to genotyper A 1 - eller A 2 - mulig, som er reprodusert med en frekvens lik frekvensen av de tilsvarende allelene hos kvinner i forrige generasjon: p og q. Det følger at fenotyper bestemt av recessive alleler av gener knyttet til kromosom X er mer vanlig hos menn enn hos kvinner.
Således, med en hemofili-allelfrekvens på 0,0001, observeres denne sykdommen hos menn i denne populasjonen 10 000 ganger oftere enn hos kvinner (1 av 10 tusen i førstnevnte og 1 av 100 millioner i sistnevnte).
En annen generell konsekvens er at ved ulikhet i allelfrekvenser hos menn og kvinner, halveres forskjellen mellom frekvensene i neste generasjon, og tegnet på denne forskjellen endres. Det tar vanligvis flere generasjoner før frekvensene når likevekt hos begge kjønn. Den angitte tilstanden for autosomale gener oppnås i en generasjon.
Hardy-Weinberg-loven beskriver forholdene genetisk stabilitet i befolkningen. En populasjon hvis genmasse ikke endrer seg over generasjoner kalles Mendelian. Den genetiske stabiliteten til mendelske populasjoner setter dem utenfor evolusjonsprosessen, siden under slike forhold er virkningen av naturlig utvalg suspendert. Identifikasjonen av mendelske populasjoner er av rent teoretisk betydning. Disse bestandene forekommer ikke i naturen. Hardy-Weinberg-loven lister opp forhold som naturlig endrer genpoolene til populasjoner. Dette resultatet ledes for eksempel av faktorer som begrenser fri kryssing (panmixia), som det endelige antallet organismer i populasjonen, isolasjonsbarrierer som hindrer tilfeldig seleksjon av parrende par. Genetisk treghet overvinnes også gjennom mutasjoner, tilstrømning til eller utstrømning av individer med visse genotyper inn i en populasjon og seleksjon.
Eksempler på løsninger på noen oppgaver ved bruk av Hardy-Weinberg-ligningen.
Oppgave 1. I den menneskelige befolkningen er antallet individer med brune øyne 51%, og med blå øyne - 49%. Bestem prosentandelen av dominerende homozygoter i denne populasjonen.
Vanskeligheten med å løse slike oppgaver ligger i deres tilsynelatende enkelhet. Siden det er så lite data, bør løsningen se ut til å være veldig kort. Det viser seg ikke så veldig mye.
I henhold til betingelsene for denne typen oppgaver, får vi vanligvis informasjon om det totale antallet fenotyper av individer i befolkningen. Siden fenotypene til individer i en populasjon med dominerende egenskaper kan representeres av både individer som er homozygote for genotypen AA og heterozygote Aa, er det nødvendig å først bestemme hyppigheten av forekomsten av spesifikke genotyper av individer i denne populasjonen. beregne frekvensene til alleler av A- og a-genene separat.
Hvordan bør vi resonnere når vi løser dette problemet?
Siden det er kjent at brun øyenfarge er dominerende over blått, vil vi betegne allelen som er ansvarlig for manifestasjonen av brunøyet-egenskapen som henholdsvis A, og allel-genet som er ansvarlig for manifestasjonen av blå øyne, som en. Da vil de brunøyde i befolkningen som studeres være personer med både AA-genotypen (dominante homozygoter, hvorav andelen må finnes i henhold til forholdene for problemet) og Aa-heterozygoter), og de blåøyde vil være bare aa (recessive homozygoter).
I henhold til forholdene for problemet vet vi at antallet personer med AA- og Aa-genotypene er 51 %, og antallet personer med aa-genotypen er 49 %. Hvordan kan man basert på denne statistikken (det bør være et stort representativt utvalg) beregne prosentandelen av brunøyde med kun AA-genotypen?
For å gjøre dette, la oss beregne hyppigheten av forekomsten av hvert av de alleliske gener A og a i en gitt populasjon av mennesker. Hardy-Weinberg-loven, brukt på store, fritt avlspopulasjoner, vil tillate oss å gjøre nettopp det.
Etter å ha utpekt frekvensen av forekomst av allel A i en gitt populasjon med bokstaven q, har vi frekvensen av forekomst av allel-genet a = 1 - q. (Det ville være mulig å indikere hyppigheten av forekomsten av det alleliske genet a med en egen bokstav, som i teksten ovenfor - dette er mer praktisk for alle). Da vil Hardy-Weinberg-formelen for beregning av genotypefrekvenser i monohybride kryssinger med fullstendig dominans av ett allelgen over det andre se slik ut:
q 2 AA+ 2q(1 - q)Aa + (1 - q) 2 aa = 1.
Vel, nå er alt enkelt, dere har sikkert alle gjettet hva vi vet i denne ligningen, og hva bør bli funnet?
(1 - q) 2 = 0,49 er hyppigheten av forekomst av personer med blå øyne.
Finn verdien av q: 1 - q = kvadratroten av 0,49 = 0,7; q = 1 - 0,7 = 0,3, deretter q2 = 0,09.
Dette betyr at frekvensen av brunøyde homozygote AA-individer i denne populasjonen vil være 0,09 eller andelen deres vil være 9 %.
Oppgave 2. Hos rødkløver dominerer sen modning over tidlig modning og arves monogent. Under testing ble det funnet at 4 % av plantene tilhører den tidligmodne typen kløver, hvor stor andel av de sentmodnende plantene er heterozygoter?
I denne sammenheng betyr godkjenning å vurdere renheten til en sort. Men er ikke en variant en ren linje, som Mendels ertesorter, for eksempel? Teoretisk "ja", men i praksis (feltene er store - dette er ikke de eksperimentelle plottene til den geniale Mendel) i hver produksjonsvariant kan det være en viss mengde "søppel" genalleler.
I dette tilfellet, med en sentmodnende kløversort, hvis sorten var ren, ville bare planter med AA-genotypen være til stede. Men sorten viste seg å være lite ren på testtidspunktet (godkjenning), siden 4 % av individene var tidligmodnende planter med aa-genotypen. Dette betyr at alleler "a" er inkludert i denne varianten.
Så siden de er "ormet inn", bør det i denne varianten også være individer, selv om de er sentmodne i fenotypen, men heterozygote med Aa-genotypen - trenger vi å bestemme antallet?
I henhold til forholdene for problemet vil 4 % av individene med aa-genotypen utgjøre 0,04 av hele sorten. Faktisk er dette q 2, som betyr at hyppigheten av forekomsten av den recessive allelen a er q = 0,2. Da er frekvensen av forekomsten av den dominante allelen A p = 1 - 0,2 = 0,8.
Derfor er antallet sentmodnende homozygoter p2 = 0,64 eller 64%. Da vil antallet Aa-heterozygoter være 100 % - 4 % - 64 % = 32 %. Siden det totale antallet sentmodnende planter er 96 %, vil andelen heterozygoter blant dem være: 32 x 100: 96 = 33,3 %.
Oppgave 3. Bruke Hardy-Weinberg-formelen for ufullstendig dominans
Ved undersøkelse av populasjonen av Karakul-sau ble 729 langørede individer (AA), 111 kortørede individer (Aa) og 4 øreløse individer (aa) identifisert. Beregn de observerte fenotypefrekvensene, allelfrekvensene og forventede genotypefrekvenser ved å bruke Hardy-Weinberg-formelen.
Dette er et ufullstendig dominansproblem, derfor faller frekvensfordelingene til genotyper og fenotyper sammen og kan bestemmes basert på tilgjengelige data. For å gjøre dette trenger du ganske enkelt å finne summen av alle individer i befolkningen (den er lik 844), finne andelen langører, kortørede og øreløse, først i prosent (henholdsvis 86,37, 13,15 og 0,47). ) og i frekvensandeler (0,8637, 0,1315 og 0,00474).
Men oppgaven sier å bruke Hardy-Weinberg-formelen for å beregne genotyper og fenotyper, og i tillegg å beregne frekvensene til alleler av gener A og a. Så for å beregne gen-allelfrekvensene selv, kan du ikke klare deg uten Hardy-Weinberg-formelen.
Vær oppmerksom på at i denne oppgaven, i motsetning til den forrige, for å angi frekvensene til alleliske gener, vil vi bruke notasjonen ikke som i den første oppgaven, men som diskutert ovenfor i teksten. Det er klart at resultatet ikke vil endre seg, men du vil i fremtiden ha rett til å bruke hvilken som helst av disse notasjonsmetodene, avhengig av hva som synes mer praktisk for deg for å forstå og utføre selve beregningene.
La oss angi frekvensen av forekomst av allel A i alle kjønnsceller i en sauepopulasjon med bokstaven p, og frekvensen av forekomst av allel a med bokstaven q. Husk at summen av alleliske genfrekvenser p + q = 1.
Siden vi i henhold til Hardy-Weinberg-formelen p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1 har at frekvensen av forekomst av øreløs q2 er lik 0,00474, så finner vi frekvensen ved å ta kvadratroten av tallet 0,00474 forekomst av den recessive allelen a. Det er lik 0,06884.
Herfra kan vi finne hyppigheten av forekomsten av den dominante allelen A. Den er lik 1 - 0,06884 = 0,93116.
Nå, ved å bruke formelen, kan vi igjen beregne frekvensene for forekomst av langørede (AA), øreløse (aa) og kortørede (Aa) individer. Langøret med AA-genotypen vil ha p 2 = 0,931162 = 0,86706, øreløst med aa-genotypen vil ha q 2 = 0,00474 og kortøret med Aa-genotypen vil ha 2pq = 0,12820. (De nylig innhentede tallene beregnet ved hjelp av formelen faller nesten sammen med de som ble beregnet innledningsvis, noe som indikerer gyldigheten av Hardy-Weinberg-loven).
Oppgave 4. Hvorfor er andelen albinoer i bestander så liten
I en prøve på 84 000 rugplanter viste 210 planter seg å være albino, fordi... deres recessive gener er i en homozygot tilstand. Bestem frekvensene til allelene A og a, samt frekvensen av heterozygote planter.
La oss angi frekvensen av forekomsten av det dominerende alleliske genet A med bokstaven p, og frekvensen av det recessive alleliske genet A med bokstaven q. Så hva kan Hardy-Weinberg-formelen p 2 AA + 2pqAa + q 2 aa = 1 gi oss for å bruke den på dette problemet?
Siden vi vet det totale antallet av alle individer i denne rugpopulasjonen er 84 000 planter, og i deler er dette 1, så vil andelen homozygote albinoindivider med genotype aa lik q2, hvorav det bare er 210 stykker, være q2 = 210: 84000 = 0,0025, deretter q = 0,05; p = 1 - q = 0,95 og deretter 2pq = 0,095.
Svar: allelfrekvens a - 0,05; allel A-frekvens - 0,95; frekvensen av heterozygote planter med genotype Aa vil være 0,095.
Oppgave 5. Vi oppdrettet chinchillakaniner og endte opp med albinokaniner.
Hos kaniner dominerer chinchillahårfargen (Cch-genet) over albinisme (Ca-genet). CchCa-heterozygoter er lysegrå i fargen. Albinoer dukket opp blant de unge chinchillakaninene på en kaninfarm. Av de 5400 kaninene viste det seg at 17 var albinoer. Bruk Hardy-Weinberg-formelen, finn ut hvor mange homozygote kaniner med chinchillafarging som ble oppnådd.
Tror du at den resulterende prøven på 5400 kaniner i kaninpopulasjonen kan tillate oss å bruke Hardy-Weinberg-formelen? Ja, utvalget er signifikant, populasjonen er isolert (kaninfarm) og Hardy-Weinberg-formelen kan faktisk brukes i beregningene For å bruke den riktig, må vi forstå hva som er gitt oss og hva som må finnes.
Bare for enkelhets skyld, la oss betegne genotypen til chinchillaer AA (vi må bestemme antallet), genotypen til albino-chinchillaer er aa, deretter vil genotypen av heterozygote grå bli betegnet Aa.
Hvis du "legger sammen" alle kaninene med forskjellige genotyper i den studerte populasjonen: AA + Aa + aa, vil dette være totalt 5400 individer.
Dessuten vet vi at det var 17 kaniner med aa genotypen. Hvordan kan vi nå, uten å vite hvor mange heterozygote grå kaniner med Aa-genotypen det fantes, bestemme hvor mange chinchillaer med AA-genotypen som er i denne populasjonen?
Som vi kan se, er denne oppgaven nesten en "kopi" av den første, bare der fikk vi resultatene av beregninger i den menneskelige populasjonen av brunøyde og blåøyde individer i %, men her vet vi faktisk antallet av albino kaniner - 17 stykker og alle homozygote chinchillaer og heterozygote harr totalt: 5400 - 17 = 5383 stykker.
La oss ta 5400 stykker av alle kaniner som 100 %, så vil 5383 kaniner (summen av genotypene AA og Aa) være 99,685 % eller i deler blir det 0,99685.
Q 2 + 2q(1 - q) = 0,99685 er frekvensen av forekomst av alle chinchillaer, både homozygote (AA) og heterozygote (Aa).
Så fra Hardy-Weinberg-ligningen: q2 AA+ 2q(1 - q)Aa + (1 - q)2aa = 1, finner vi
(1 - q) 2 = 1 - 0,99685 = 0,00315 er frekvensen av forekomst av albino-kaniner med aa-genotypen. Finn hva verdien 1 - q er lik. Dette er kvadratroten av 0,00315 = 0,056. Og q er da lik 0,944.
Q 2 er lik 0,891, og dette er andelen homozygote chinchillaer med AA-genotypen. Siden denne prosentverdien vil være 89,1 % av 5400 individer, vil antallet homozygote chinchillaer være 4811 stykker.
Oppgave 6. Bestemme hyppigheten av forekomst av heterozygote individer basert på den kjente hyppigheten av forekomst av recessive homozygoter
En form for glykosuri er arvet som en autosomal recessiv egenskap og forekommer med en frekvens på 7:1000000. Bestem hyppigheten av forekomst av heterozygoter i befolkningen.
La oss utpeke det alleliske genet som er ansvarlig for manifestasjonen av glykosuria a, siden det sies at denne sykdommen er arvet som en recessiv egenskap. Da vil det allelisk dominante genet som er ansvarlig for fraværet av sykdommen bli betegnet med A.
Friske individer i den menneskelige befolkningen har genotypene AA og Aa; syke individer har bare aa-genotypen.
La oss angi frekvensen av forekomsten av det recessive allelet a med bokstaven q, og frekvensen av det dominante allelet A med bokstaven p.
Siden vi vet at frekvensen av forekomst av syke mennesker med aa genotypen (som betyr q 2) er 0,000007, så er q = 0,00264575
Siden p + q = 1, er p = 1 - q = 0,9973543, og p2 = 0,9947155
Bytter nå verdiene til p og q inn i formelen:
P2AA + 2pqAa + q2aa = 1,
La oss finne hyppigheten av forekomst av heterozygote 2pq-individer i den menneskelige befolkningen:
2pq = 1 - p 2 - q 2 = 1 - 0,9947155 - 0,000007 = 0,0052775.
Oppgave 7. Som forrige oppgave, men om albinisme
Generell albinisme (melkehvit hudfarge, mangel på melanin i huden, hårsekker og retinal epitel) arves som en recessiv autosomal egenskap. Sykdommen opptrer med en frekvens på 1:20 000 (K. Stern, 1965). Bestem prosentandelen av heterozygote genbærere.
Siden denne egenskapen er recessiv, vil syke organismer ha aa-genotypen - deres frekvens er 1: 20 000 eller 0,00005.
Frekvensen av allel a vil være kvadratroten av dette tallet, det vil si 0,0071. Frekvensen av A-allelen vil være 1 - 0,0071 = 0,9929, og frekvensen av friske AA-homozygoter vil være 0,9859.
Frekvensen av alle heterozygoter 2Aa = 1 - (AA + aa) = 0,014 eller 1,4%.
Oppgave 8. Alt virker så enkelt når du vet hvordan du skal løse det
I følge Rh-blodgruppesystemet inneholder den europeiske befolkningen 85 % Rh-positive individer. Bestem metningen av populasjonen med det recessive allelet.
Vi vet at det alleliske genet som er ansvarlig for manifestasjonen av Rh-positivt blod er dominant R (la oss betegne dets forekomstfrekvens med bokstaven p), og Rh-negativ er recessivt r (la oss betegne dets forekomstfrekvens med bokstaven q).
Siden problemet sier at p 2 RR + 2pqRr utgjør 85 % av menneskene, betyr dette at Rh-negative fenotyper q 2 rr vil utgjøre 15 % eller at deres forekomstfrekvens vil være 0,15 av alle mennesker i den europeiske befolkningen.
Da vil frekvensen av forekomsten av r-allelen eller "metningen av populasjonen med det recessive allelet" (angitt med bokstaven q) være kvadratroten av 0,15 = 0,39 eller 39%.
Oppgave 9. Hovedsaken er å vite hva penetrans er
Medfødt hofteluksasjon arves dominant. Gjennomsnittlig penetrans er 25 %. Sykdommen oppstår med en frekvens på 6:10 000. Bestem antall homozygote individer i befolkningen for en recessiv egenskap.
Penetrans er en kvantitativ indikator på den fenotypiske variasjonen av genuttrykk.
Penetrans måles som prosentandelen av antall individer der et gitt gen manifesterer seg i fenotypen til det totale antallet individer i hvis genotype dette genet er tilstede i den tilstanden som er nødvendig for dets manifestasjon (homozygot i tilfelle av recessive gener eller heterozygot når det gjelder dominante gener). Manifestasjonen av et gen hos 100% av individer med den tilsvarende genotypen kalles fullstendig penetrans, og i andre tilfeller - ufullstendig penetrans.
Den dominerende allelen er ansvarlig for egenskapen som studeres, la oss betegne den A. Dette betyr at organismer med denne sykdommen har genotypene AA og Aa.
Det er kjent at fenotypisk hofteluksasjon påvises i 6 organismer av hele befolkningen (10 000 undersøkte), men dette er kun en fjerdedel av alle personer som faktisk har genotypene AA og Aa (siden det sies at penetransen er 25 %) .
Dette betyr at det faktisk er 4 ganger flere personer med genotypene AA og Aa, det vil si 24 av 10 000 eller 0,0024. Da vil det være 1 - 0,0024 = 0,9976 personer med genotype aa, eller 9976 personer av 10.000.
Oppgave 10. Hvis bare menn blir syke
Gikt forekommer hos 2 % av mennesker og er forårsaket av et autosomalt dominant gen. Hos kvinner manifesterer ikke giktgenet seg hos menn, dets penetrans er 20 % (V.P. Efroimson, 1968). Bestem den genetiske strukturen til befolkningen basert på den analyserte egenskapen basert på disse dataene.
Siden gikt påvises hos 2 % av menn, det vil si hos 2 personer av 100 med en penetranse på 20 %, så er 5 ganger flere menn, det vil si 10 personer av 100, faktisk bærere av giktgenene.
Men siden menn utgjør bare halvparten av befolkningen, vil det totalt være 5 personer av 100 personer med genotypene AA + 2Aa i befolkningen, noe som betyr at 95 av 100 vil ha aa genotypen.
Hvis frekvensen av forekomst av organismer med genotyper aa er 0,95, er frekvensen av forekomsten av det recessive allelet a i denne populasjonen lik kvadratroten av 0,95 = 0,975. Da er frekvensen av forekomsten av den dominerende allelen "A" i denne populasjonen 1 - 0,975 = 0,005.
Oppgave 11. Hvor få mennesker er resistente mot HIV-infeksjon
Resistens mot HIV-infeksjon er assosiert med tilstedeværelsen av visse recessive gener i genotypen, for eksempel CCR og SRF. Frekvensen av den recessive allelen CCR-5 i den russiske befolkningen er 0,25 %, og allelen SRF er 0,05 %. I den kasakhiske befolkningen er frekvensen av disse allelene henholdsvis 0,12 % og 0,1 %. Beregn frekvensen av organismer som har økt resistens mot HIV-infeksjon i hver populasjon.
Det er klart at kun homozygote organismer med aa-genotypene vil ha økt resistens mot HIV-infeksjon. Organismer med genotypene AA (homozygoter) eller Aa (heterozygoter) er ikke resistente mot HIV-infeksjon.
I den russiske populasjonen av resistente organismer vil CCR-allelgenet være O,25 % i andre = 0,0625 %, og SRF-allelgenet vil være 0,05 % i kvadrat = 0,0025 %.
I den kasakhiske populasjonen av resistente organismer vil CCR-allelgenet være 0,12 % i kvadrat = 0,0144 %, og SRF-allelgenet vil være 0,1 % i kvadrat = 0,01 %.
Populasjonsgenetikk
Løse typiske problemer
Oppgave 1 . Den søramerikanske jungelen er hjemsted for en aboriginal befolkning på 127 mennesker (inkludert barn). Hyppigheten av blodgruppe M er 64 %. Er det mulig å beregne frekvensene til blodgruppe N og MN i denne befolkningen?
Løsning . For en liten populasjon kan det matematiske uttrykket av Hardy-Weinberg-loven ikke brukes, så det er umulig å beregne genfrekvenser.
Oppgave 2. Tay-Sachs sykdom, forårsaket av et autosomalt recessivt gen, er uhelbredelig; mennesker som lider av denne sykdommen dør i barndommen. I en stor befolkning er fødselsraten for berørte barn 1:5000. Vil konsentrasjonen av det patologiske genet og hyppigheten av denne sykdommen endre seg i neste generasjon av denne populasjonen?
Løsning
|
Skilt |
Gene |
Genotype |
|
Tay-Sachs sykdom |
ahh |
|
|
Norm |
Vi lager en matematisk notasjon av Hardy-Weinberg-loven
p + q - 1, p 2 . + 2 pq + q 2 = 1.
p frekvens av forekomst av gen A;
q hyppighet av forekomst av gen a;
s 2 hyppighet av forekomst av dominante homozygoter
(AA);
2 pq hyppighet av forekomst av heterozygoter (Aa);
q 2 hyppighet av forekomst av recessive homozygoter (aa).
Fra forholdene til problemet, i henhold til Hardy-Weinberg-formelen, kjenner vi hyppigheten av forekomst av syke barn (aa), dvs. q 2 = 1/5000.
Genet som forårsaker denne sykdommen vil bare overføres til neste generasjon fra heterozygote foreldre, så det er nødvendig å finne hyppigheten av forekomsten av heterozygoter (Aa), dvs. 2 pq.
q = 1/71, p = l - q - 70/71, 2 pq = 0,028.
Vi bestemmer genkonsentrasjonen i neste generasjon. Det vil være i 50% av gametene i heterozygoter, dens konsentrasjon i genpoolen er omtrent 0,014. Sannsynlighet for å få syke barn q 2 = 0,000196, eller 0,98 per 5000 innbyggere. Dermed vil konsentrasjonen av det patologiske genet og frekvensen av denne sykdommen i neste generasjon av denne befolkningen praktisk talt ikke endre seg (nedgangen er ubetydelig).
Oppgave 3. Medfødt hofteluksasjon arves dominant, gjennomsnittlig penetrans av genet er 25 %. Sykdommen oppstår med en frekvens på 6:10000 (V.P. Efroimson, 1968). Bestem antall homozygote individer for det recessive genet.
Løsning . Vi formulerer problemtilstanden i form av en tabell:
|
Skilt |
Gene |
Genotype |
|
Norm |
ahh |
|
|
Hofteluksasjon |
Fra forholdene til problemet, i henhold til Hardy-Weinberg-formelen, kjenner vi derfor hyppigheten av forekomsten av genotypene AA og Aa, dvs. p 2 + 2 pq . Det er nødvendig å finne hyppigheten av forekomst av genotype aa, dvs. q2.
Fra formelen p 2 - t - 2 pq + q 2 = l det er klart at antallet individer som er homozygote for det recessive genet (aa) q 2 = 1 (p 2 + 2 pq ). Antall pasienter oppgitt i oppgaven (6:10 000) er imidlertid ikke p 2 + 2 pq , men bare 25 % er bærere av gen A, men det sanne antallet personer som har dette genet er fire ganger større, dvs. 24: 10 000 2 + 2 pq = 24:10 000. Deretter q 2 (tallet
individer som er homozygote for det recessive genet) er 9976:10 000.
Oppgave 4 . Kidd-blodgruppesystemet bestemmes av alleliske gener Ik a og Ik i . Gene Ik a er dominerende for genet Jeg inn og enkeltpersoner som har det er Kidd positive. Genfrekvens Jeg a blant befolkningen i Krakow er 0,458 (W. Socha, 1970).
Hyppigheten av Kidd-positive mennesker blant svarte er 80 %. (K. Stern, 1965). Bestem den genetiske strukturen til befolkningen i Krakow og svarte i henhold til Kidd-systemet.
Løsning . Vi formulerer problemtilstanden i form av en tabell:
|
Skilt |
Gene |
Genotype |
|
Kidz positivt blod |
Jeg α |
lk α lk α ;lk β lk β . |
|
Kidd negativt blod |
Jeg β |
Ik β Ik β |
Vi lager en matematisk notasjon av Hardy-Weinberg-loven: - p + q = I, p 2 + 2 pq + q 2 = 1.
p-genfrekvens Ik α ;
q genfrekvens Ik β ; . s 2 hyppighet av forekomst av dominante homozygoter ( Ik α lk α );
2 pq hyppighet av forekomst av heterozygoter ( Ik α Ik β );
q 2 hyppighet av forekomst av recessive homozygoter ( Ik β Ik β ).
Fra forholdene til problemet, i henhold til Hardy-Weinberg-formelen, vet vi således hyppigheten av forekomsten av det dominerende genet i Krakow-populasjonen p = 0,458 (45,8%). Finn hyppigheten av forekomsten av det recessive genet: q = 1 0,458 = 0,542 (54,2%). Vi beregner den genetiske strukturen til Krakow-populasjonen: hyppighet av forekomst av dominerende homozygoter p 2 = 0,2098 (20,98%); hyppighet av forekomst av heterozygoter 2 pq = 0,4965 (49,65%); hyppighet av forekomst av recessive homozygoter Q2 = 0,2937 (29,37%).
For svarte, fra forholdene til problemet, vet vi hyppigheten av forekomsten av dominante homozygoter og heterozygoter (med
dominerende tegn), dvs. R 2 +2 pq =0,8. I henhold til Hardy-Weinberg-formelen finner vi hyppigheten av forekomst av recessive homozygoter ( Ik β Ik β ): q 2 =1р 2 +2 pq =0,2 (20%). Nå bestemmer vi frekvensen av det recessive genet Ik β : q =0,45 (45%). Finne hyppigheten av forekomst av et gen Jeg α : p=1-0,45=0,55 (55%); hyppighet av forekomst av dominante homozygoter ( Ik α Ik α ): р 2 = 0,3 (30%); hyppighet av forekomst av heterozygoter ( Ik α Ik β): 2 pq = 0,495 (49,5%).
SELVKONTROLLOPPGAVER
Oppgave 1 . Barn med fenylketonuri blir født med en frekvens på 1:10 000 nyfødte. Bestem prosentandelen av heterozygote genbærere.
Oppgave 2 . Generell albinisme (melkehvit hudfarge, mangel på melanin i huden, hårsekker og retinal epitel) arves som en recessiv autosomal egenskap. Sykdommen opptrer med en frekvens på 1:20 000 (K. Stern, 1965). Bestem prosentandelen av heterozygote genbærere.
Oppgave 3 . Arvelig methemoglobinemi, en autosomal recessiv egenskap, forekommer i Alaskan eskimoer med en frekvens på 0,09%. Bestem den genetiske strukturen til befolkningen for denne egenskapen.
Oppgave 4 . Personer med blodtype N utgjør 16 % av den ukrainske befolkningen. Bestem frekvensen til gruppene M og MN.
Oppgave 5 . Papuanere har en frekvens av N-blodgruppe på 81%. Bestem frekvensen til gruppene M og MN i denne befolkningen.
Oppgave 6. Under en undersøkelse av befolkningen i Sør-Polen ble individer med blodgrupper funnet: M 11163, MN 15267, N 5134. Bestem frekvensen av gener L N og L M blant befolkningen i Sør-Polen.
Oppgave 7 . Forekomsten av gikt er 2 %; det er forårsaket av et dominant autosomalt gen. I følge noen data (V.P. Efroimson, 1968) er penetreringen av giktgenet hos menn 20 %, og hos kvinner 0 %.
Bestem den genetiske strukturen til befolkningen basert på den analyserte egenskapen.
Oppgave 8. I USA oppfatter omtrent 30 % av befolkningen den bitre smaken av fenyltiourea (PTC), mens 70 % ikke gjør det. Evnen til å smake FTC bestemmes av det recessive genet a. Bestem frekvensen av allelene A og a i denne populasjonen.
Oppgave 9 . En av formene for fruktosuri er arvet som en autosomal recessiv egenskap og forekommer med en frekvens på 7: 1 000 000 (V.P. Efroimson, 1968). Bestem frekvensen av heterozygoter i befolkningen.
Oppgave 10. Bestem hyppigheten av forekomst av albinoer i en stor afrikansk befolkning, hvor konsentrasjonen av det patologiske recessive genet er 10%.
Oppgave 11. Aniridia (fravær av iris) arves som en autosomal dominant egenskap og forekommer med en frekvens på 1:10 000 (V.P. Efroimson, 1968). Bestem frekvensen av heterozygoter i befolkningen.
Oppgave 12 . Essensiell pentosuri (utskillelse i urin L -xylulose) arves som en autosomal recessiv egenskap og forekommer med en frekvens på 1:50 000 (L.O. Badalyan, 1971). Bestem hyppigheten av forekomst av dominerende homozygoter i befolkningen.
Oppgave 13. Alkaptonuri (utskillelse av homogentisinsyre i urinen, farging av bruskvev, utvikling av leddgikt) arves som en autosomal recessiv egenskap med en frekvens på 1:100 000 (V.P. Efroimson, 1968). Bestem frekvensen av heterozygoter i befolkningen.
Oppgave 14 . Blodgrupper i henhold til M- og N-antigensystemet (M, MN, N ) bestemmes av codominante gener L N og L M . Genfrekvens L M blant den hvite befolkningen i USA er det 54 %, blant indianerne 78 %, blant eskimoene på Grønland 91 %, blant de australske aboriginerne 18 %. Bestem hyppigheten av forekomst av blodgrupper MN i hver av disse populasjonene.
Oppgave 15 . Ett hvetekorn, heterozygot for gen A, falt ved et uhell på en øde øy Kornet spiret og ga opphav til en rekke generasjoner som reproduserte seg ved selvbestøvning. Hva vil være andelen heterozygote planter blant representanter for den første, andre, tredje; fjerde generasjoner, hvis egenskapen bestemt av genet ikke påvirker overlevelsen av planter og deres reproduksjon?
Oppgave 16 . Albinisme i rug er arvet som en autosomal recessiv egenskap. I det undersøkte området ble det funnet 210 albinoer blant 84 000 planter. Bestem hyppigheten av forekomsten av albinismegenet i rug.
Oppgave 17 . På en av øyene ble 10.000 rever skutt. 9991 av dem viste seg å være røde (dominerende egenskap) og 9 individer var hvite (recessiv egenskap). Bestem hyppigheten av forekomsten av genotypene til homozygote rødrev, heterozygote rødrev og hvitrever i denne populasjonen.
Oppgave 18. I en stor populasjon er frekvensen av fargeblindhetsgenet (recessiv, knyttet til X -kromosomal egenskap) blant menn er 0,08. Bestem hyppigheten av forekomst av genotyper av dominante homozygoter, heterozygoter og recessive homozygoter hos kvinner i denne populasjonen.
Oppgave 19 . Hos korthornkveg arves fargen som en autosomal egenskap med ufullstendig dominans: hybrider fra kryssende røde og hvite dyr har en roanfarge. Nær N , som spesialiserer seg på avl av korthorn, har registrert 4.169 røde, 3.780 rønner og 756 hvite. Bestem frekvensen av gener som bestemmer den røde og hvite fargen på husdyr i et gitt område.
- MENNESKELIG GENETIKK
LØSE TYPISKE PROBLEMER
Oppgave 1. Definer arvetype
Løsning. Egenskapen forekommer i hver generasjon. Dette utelukker umiddelbart den recessive typen arv. Siden denne egenskapen forekommer hos både menn og kvinner, utelukker dette den hollandriske arvetypen. Dette etterlater to mulige arvemåter: autosomal dominant og kjønnsbundet dominant, som er veldig like. I en mann II 3 har døtre med denne egenskapen ( III 1, III 5, III 7), og uten den ( III -3), som utelukker en kjønnsbundet dominerende type arv. Dette betyr at denne stamtavlen har en autosomal dominant arvetype.
Oppgave 2 
Løsning. Egenskapen forekommer ikke i hver generasjon. Dette utelukker den dominerende arvetypen. Siden egenskapen forekommer hos både menn og kvinner, utelukker dette den hollandriske arvetypen. For å utelukke en kjønnsbundet recessiv type arv, er det nødvendig å vurdere ekteskapsordningen Ш3 og III 4 (tegnet forekommer ikke hos menn og kvinner). Hvis vi antar at genotypen til en mann X A Y , og genotypen til kvinnen er X A X a , de kan ikke få en datter med denne egenskapen (X en X a ), og i denne stamtavlen er det en datter med denne egenskapen IV -2. Tatt i betraktning forekomsten av egenskapen likt hos menn og kvinner og tilfellet med slektskap, kan vi konkludere med at en autosomal recessiv type arv forekommer i denne stamtavlen.
Oppgave 3. Konkordansen for eneggede tvillinger etter kroppsvekt er 80 %, og den for eneggede tvillinger er 30 %. Hva er forholdet mellom arvelige og miljømessige faktorer i dannelsen av en egenskap?
Løsning. Ved å bruke Holzinger-formelen beregner vi arvelighetskoeffisienten:
KMB%-KDB%
100 %-KDB %
N =
80% - 30%
100%-30%
Siden arvelighetskoeffisienten er 0,71, spiller genotypen en viktig rolle i dannelsen av egenskapen.
SELVKONTROLLOPPGAVER
Oppgave 1 . Bestem type arv.
Oppgave 2 . Bestem type arv.
Oppgave 3 . Bestem type arv.
Oppgave 4. Blodgrupper i henhold til ABO-systemet hos monozygoter
I 100 % av tilfellene faller eneggede tvillinger sammen, og i 40 % av tveggede tvillinger. Hva bestemmer arvelighetskoeffisienten - miljø eller arv?
Oppgave 5 . Vitaminresistent rakitt D (hypofosfatemi) er en arvelig sykdom forårsaket av et dominant gen lokalisert på X-kromosomet. I en familie der faren lider av denne sykdommen og moren er frisk, er det 3 døtre og 3 sønner. Hvor mange av dem kan være syke?
Oppgave 6. Er sammensetningen av proteiner den samme i to eneggede tvillinger hvis det ikke er mutasjoner i cellene deres?
Oppgave 7. Hvilke av følgende kjennetegn karakteriserer den autosomalt dominerende arvetypen: a) sykdommen er like vanlig hos kvinner og menn; b) sykdommen overføres fra foreldre til barn i hver generasjon; c) en syk far har alle døtrene sine syke; d) en sønn arver aldri en sykdom fra sin far; d) er foreldrene til det syke barnet friske?
Oppgave 8. Hvilke av følgende kjennetegn karakteriserer den autosomale recessive arvetypen: a) sykdommen er like vanlig hos kvinner og menn; b) sykdommen overføres fra foreldre til barn i hver generasjon; c) en syk far har alle døtrene sine syke; d) foreldre er blodslektninger; d) er foreldrene til det syke barnet friske?
Oppgave 9 . Hvilke av følgende kjennetegn karakteriserer den dominerende, X-koblede arvetypen: a) sykdommen er like vanlig hos kvinner og menn; b) sykdommen overføres fra foreldre til barn i hver generasjon; c) en syk far har alle døtrene sine syke; d) en sønn arver aldri en sykdom fra sin far; e) hvis mor er syk, er da, uavhengig av kjønn, sannsynligheten for å få et sykt barn 50 %?
Ingen kan beskyttes mot fødselen av et sykt barn. Dette er et stort slag ikke bare for foreldre, men også for medisinsk personell. Dette gjelder spesielt for patologier som ikke kan forebygges eller forhindres. Achondroplasia er en av disse sykdommene.
Achondroplasia er en genetisk sykdom hvis hovedkarakteristika er korte lemmer, selv om kroppslengden forblir normal. Gjennomsnittlig høyde på pasienten er 130 centimeter, og i noen tilfeller enda mindre. Ryggraden til en slik pasient har en buet form, hodet er stort, og frontale tuberkler stikker betydelig ut.
Forekomsten av patologi blant alle nyfødte er 1:10 000, og dette rammer jenter oftere enn gutter.
Denne patologien kan ikke kureres, og metoder for fullstendig gjenoppretting av vekst er foreløpig ukjent. Alle terapimetoder er rettet mot å redusere alle negative manifestasjoner av sykdommen til et minimum.
Fører til
I hjertet av denne patologien er problemer i prosessene med beindannelse på grunn av en genetisk svikt i dannelsen av epifysebrusk. Cellene i vekstsonen er ordnet tilfeldig, noe som provoserer en forstyrrelse av normal ossifikasjon, og pasientens vekst bremses.
Bare de beinene som vokser i henhold til den enkondrale typen deltar i denne prosessen. Siden knoklene som ligger i området av kraniehvelvet er dannet av bindevev, vokser de i henhold til alder, og dette provoserer en ubalanse i proporsjon og dannelsen av en spesifikk form på pasientens hodeskalle.
Symptomer
Anatomiske abnormiteter blir merkbare etter at babyen er født. Leger bemerker slike ytre manifestasjoner hos det nyfødte som:
- stort volum hode;
- lemmer er veldig korte.
Det er tydelig synlig på babyens hode at pannen har en konveks form, og de oksipitale og parietale fremspringene stikker ut. I noen tilfeller er hydrocephalus diagnostisert. Øyeeplene er satt dypt og avstanden mellom dem er bred. Formen på nesen er salformet, og den øvre delen er bred. Pannen, som overkjeven, har et fremspring fremover.
Armer og ben til pasienter med achondroplasia er forkortet på bekostning av hofter og skuldre. Leger legger merke til at en nyfødts hender bare kan nå navlen. Babyens kropp har normal utvikling, det er ingen endringer i brystet, magen stikker frem.
Barn diagnostisert med akondroplasi er mer sannsynlig enn andre barn for å oppleve plutselig død i søvne. Leger forklarer dette ved å si at hos slike pasienter er medulla oblongata og den øvre delen av ryggmargen komprimert på grunn av den lille diameteren til hullet i occipital-regionen.
I de to første leveårene utvikler et barn kyfose i cervicothoracal regionen, som kan forsvinne etter at barnet begynner å gå. Alle barn med achondroplasia har forsinkelser i fysisk utvikling, men mental og intellektuell utvikling lider ikke.
Når pasienten blir eldre, begynner det å danne seg flatfotføtter, og kneleddene mister stabiliteten. Voksne kvinner når en høyde på 124 centimeter, og menn - 131 centimeter. Det er verdt å merke seg at de fleste pasienter med denne diagnosen er tilbøyelige til å gå opp i overvekt og lider av fedme.
Diagnostikk
Siden pasientens utseende har karakteristiske trekk, er det ikke vanskelig for leger å stille en diagnose. Alle barn bør undersøkes for å vurdere alvorlighetsgraden av patologien, og de innhentede dataene bør registreres i en sammendragstabell. Det er viktig å fylle ut regelmessig, og resultatene sammenlignes med normdataene som er utviklet for pasienter med akondroplasi.
Det er også viktig å forske på ulike organer. For dette formålet er følgende spesialister involvert:
- nevrokirurg (han anbefaler MR og CT);
- otolaryngolog;
- lungelege
Hver pasient er pålagt å bringe legen røntgenresultater, hvorfra legen kan bekrefte eller avkrefte diagnosen.
På et røntgenbilde av en pasient med en historie med achondroplasia, bestemmes et brudd på proporsjonene mellom slike deler av skallen som ansikts- og cerebrale deler. Hullet i bakhodet har redusert diameter, og størrelsen på underkjeven og bein i kraniehvelvet er større enn hos friske pasienter.
Røntgen av thorax viser at brystbenet er buet og ribbeina er fortykket og deformert. I noen tilfeller bestemmes fraværet av den normale anatomiske bøyningen av kragebenet.
Pasientens ryggrad viser ingen spesielle endringer i bildet, men dens fysiologiske kurver er svakt uttrykt, noe som kan føre til utvikling av lumbal hyperlordose.
Et røntgenbilde av bekkenet viser endret form på hoftebensvingen. Den er rektangulær, utfoldet og vesentlig forkortet.
Ved å ta røntgenbilder av leddet, kan leger bestemme fibulær forlengelse, deformitet og inkongruens.
Behandling
Til dags dato er det ingen metoder for fullstendig herding av pasienter fra akondroplasi i ortopedi. Kliniske studier har blitt utført på bruk av veksthormon, men denne metoden har ikke bevist sin effektivitet.
- bruk spesielle ortopediske sko;
- delta i fysioterapi;
- ta et massasjekurs;
- gå ned i vekt.
Hvis pasientens armer og ben er svært deformerte, og ryggmargskanalen er innsnevret, anbefales han å gjennomgå kirurgi. For å korrigere misdannelsen utfører leger en osteotomi, og, om nødvendig, for å eliminere innsnevringen, en laminektomi.
Ved benforlengelse for å øke høyden utføres kirurgisk inngrep på kryss og tvers i flere stadier. Dette betyr at i det første trinnet opereres låret på høyre ben og leggen på venstre, og i det andre - omvendt.
Under hele operasjonsforløpet kan barnet vokse opp til 28 centimeter. Terapi starter ved 4 års alder. I løpet av denne perioden utføres de tre første stadiene av intervensjonen. Rehabilitering etter hver operasjon er ca. 5 måneder, og intervallet mellom manipulasjoner bør ikke være mindre enn 2-3 måneder.
Ved gjentatte stadier inviteres barnet i alderen 14–15 år. I løpet av denne perioden må tenåringen igjen gå gjennom alle stadier av smertefulle prosedyrer.
Økning i høyde (video)