Методические рекомендации для студентов Генетика человека с основами медицинской генетики

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 1
ТЕМА: Цитологические основы наследственности.
Биохимические основы наследственности.
Наследственная изменчивость.
Продолжительность занятия – 270 минут
ЦЕЛЬ: Научиться:
Анализировать микрофотографии и схемы: 1) фаз митоза и мейоза, 2) этапов гаметогенеза.
Моделировать процессы реализации генетической информации: транскрипции, трансляции.
Проводить анализ: последствий нарушения регуляции митоза и генных мутаций и причин их вызывающих.
В результате изучения темы обучающийся должен:
уметь:
проводить опрос и вести учет пациентов с наследственной патологией
знать:
биохимические и цитологические основы наследственности.
основные виды изменчивости, виды мутаций у человека, факторы мутагенеза;
Формируемые общие компетенции:
ОК1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.
ОК4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения возложенных на него профессиональных задач, а также для своего профессионального и личностного развития.
ОК6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями.
ОК7. Брать ответственность за работу членов команды (подчиненных), за результат выполнения заданий.
ОК8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение своей квалификации.
ОК12. Организовывать рабочее место с соблюдением требований охраны труда, производственной санитарии, инфекционной и противопожарной безопасности.
ОК13. Вести здоровый образ жизни, заниматься физической культурой и спортом для укрепления здоровья, достижения жизненных и профессиональных целей.
Методическое оснащение занятия:
ТСО: ноутбук для демонстрации слайдов
Раздаточный материал:
Методическая разработка практического занятия для студентов.
Литература для подготовки:
Основная:
Хандогина К.И. Генетика человека с основами медицинской генетики: учебник. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2013. – 176 с.: с ил.
Дополнительная:
Бочков Н.А. и др Медицинская генетика: учебник4 -М.: ACADEMA, 2003
Атлас Хромосомы человека – Москва, 1982
Е.К. Тимолянова Медицинская генетика Ростов-на- Дону: Феникс, 2003.
Н.Н. Приходченко, Т.П. Шкурат Основы генетики человека– Ростов-на- Дону: Феникс, 1997.
В.А. Орехова, Т.А. Лашковская, М.П. Шейбах Медицинская генетика Минск Высшэйшая школа 1999.
Н.С. Демидова, О.Е. Блинникова Наследственные синдромы и медико-генетическое консультирование Ленинград Медицина 1987.
Интернет-источники:
1. Консультант студента – электронная библиотека медицинского колледжа www/medkollegelib.ru
План занятия
Вводная часть – 26 минут
Организационный момент;
Мотивация занятия;
Контроль исходного уровня знаний.
Основная часть – 230 минут
Изучение этапов митоза;
Самостоятельная работа студентов по анализу митоза;
Изучение этапов мейоза;
Самостоятельная работа студентов по анализу митоза;
Изучение этапов гаметогенеза;
Самостоятельная работа студентов по анализу гаметогенеза;
Изучение закономерностей реализации генетической информации на биохимическом уровне.
Самостоятельная работа по отработке навыков моделирования и анализа процессов репликации, транскрипции, биосинтеза белка
Изучение наследственной изменчивости
Самостоятельная работа по отработке навыков анализа наследственной изменчивости.
Заключительная часть –14 минут
Подведение итогов;
Домашнее задание.
Ход занятия
Вводная часть
Актуальность
С размножением клеток, (пролиферацией), связанные рост и развитие многоклеточного организма, процессы регенерации. Нарушения митоза лежат в основе возникновения соматических мутаций – причиной новообразований.
Нарушения мейоза (образование половых клеток) предопределяет возникновения генеративных мутаций, которые клинически проявляются в форме наследственных болезней. Нерасхождение хромосом – причина геномных мутаций
Среди большого разнообразия молекулярных компонентов клеток, которые обеспечивают ее функционирование, главная  роль в сохранении и передаче генетической информации принадлежит нуклеиновым кислотам. Нарушение в структуре нуклеиновых кислот могут привести к патологическим изменениям в клетке – генным мутациям.
Входной контроль
Что такое хроматин, хромосома, хроматида?
Какие типы деления клеток вы знаете?
Что такое интерфаза?
Дайте определение амитоза.
Дайте определение митоза.
Назовите фазы митоза.
На каких стадиях митоза хромосомы хорошо видны?
К каким заболеваниям приводит нарушение процесса митоза?
С чем связана патология хромосомных болезней?
Дайте определение мейоза.
Какой набор хромосом содержат половые клетки?
Что такое сперматогенез, оогенез?
Назовите периоды гаметогенеза.
В какие периоды идет митоз, в какие мейоз?
Как классифицируется наследственная изменчивость?
Каковы причины генных мутаций?
Каковы причины геномных мутаций?
Основная часть
Изучение и анализ микрофотографий, рисунков: 1) типов деления клеток, фаз митоза и мейоза, 2) этапов развития гаметогенеза человека.
Задание 1. Клеточный цикл (КЦ)
Рассмотрите рисунок КЦ и ответьте на вопросы
Что составляет жизненный цикл клетки (рис.1)?
Назовите 4 периода КЦ;
Обсудите и сделайте вывод, что означает на схеме критическая точка
Какое строение имеют хромосомы в разные периоды КЦ (рис.2)?
Почему интерфаза занимает не менее 90% времени КЦ?
Запишите в дневник, что происходит в пресинтетический период (G1), синтетический (S), постсинтетический (G2).
Прочитайте текст «Продолжительность КЦ в клетках разных тканей». Сформулируйте выводы.
«Продолжительность КЦ в клетках разных тканей»
«Клеточные циклы (КЦ) имеют разную продолжительность у одного итого же организма в зависимости от тканевой принадлежности. Например, у человека продолжительность КЦ составляет: для лейкоцитов 3-5 суток, эпителия кожи -20-25 суток, эпителий роговицы глаза -2-3 суток, клеток костного мозга 8-12 часов, а нервные клетки живут, как правило, столько, сколько и человек, не завершая КЦ (G1)».

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1. Клеточный (жизненный) цикл.
Задание 2. Митоз. Изучение и анализ микрофотографий, рисунков фаз митоза.
Рассмотрите схему митоза и ответьте на вопросы (рис. 2)
Почему стадии профазы, метафазы , анафазы, телофазы разделены на ранние и поздние?
Какой процесс профазы ключевой?
Какой процесс метафазы ключевой?
Какой процесс анафазы ключевой?

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2. Фазы митоза

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3. Стадии митоза (схематично отображена микрофотография митоза на рис.4)
2. Рассмотрите микрофотографии митоза (рис.4) и ответьте на вопросы:
В чем отличие схематического изображения митоза от его микрофотографии?
Какой период митоза можно выделить как наиболее уязвимый для равноценного распределения генетического материала?

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 4. Микрофотография митоза. Процесс показан под флуоресцентным микроскопом. ДНК светится голубым, а тубулин (и, следовательно, микротрубочки) - зеленым:
Задание 3. Мейоз. Изучение и анализ микрофотографий, рисунков фаз мейоза.
Рассмотрите схему мейоза (рис 5) и ответьте на вопросы:
252095-18542000Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 5 Схема мейоза (микрофотографии и рисунки)
Какие клетки образуются в результате мейоза?
Сколько делений в мейозе?
Какие особенности происходят в профазе, метафазе, анафазе, телофазе 1 деления?
Какие особенности происходят в профазе, метафазе, анафазе, телофазе 2 деления?
Какое количество хромосом в начале мейоза и в конце 1 деления?
Какое количество хромосом в начале мейоза и в конце 2 деления?
Рассмотрите рис.6 и схематично отобразите недостающие на рис.. 5 стадии мейоза. Ответьте на вопросы:
Чем отличается метафаза 1 от метафазы митоза?
Какой процесс изображен на рис.7?
Что обеспечивает этот процесс?
Что такое группы сцепления?
Что происходит при их нарушении?
3020060-3302000
Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 6. Схема митоза Рисунок 7. Хромосомы на стадии профазы 1
Прочитайте текст «Значение мейоза». Сформулируйте выводы, запишите.
Значение мейоза.
«У организмов, размножающихся половым путем, предотвращается удвоение числа хромосом в каждом поколении, так как при образовании половых клеток мейозом происходит редукция числа хромосом.
Мейоз создает возможность для возникновения новых комбинаций генов (комбинативная изменчивость), так как происходит образование генетически различных гамет.
Редукция числа (уменьшение вдвое) хромосом приводит к образованию «чистых гамет», несущих только один аллель соответствующего локуса.
Расположение бивалентов экваториальной пластинки веретена деления в метафазе 1 и хромосом в метафазе 2 определяется случайным образом. Последующее расхождение хромосом в анафазе приводит к образованию новых комбинаций аллелей в гаметах.
Независимое расхождение хромосом лежит в основе третьего закона Менделя.
Задание 4. Изучение этапов гаметогенеза человека.
Клетки зачаточного эпителия в мужских и женских половых железах (гонадах) претерпевают ряд последовательных митотических и мейотических делений, называемых гаметогенезом.

Рисунок 8. Схема гаметогенеза
Рассмотрите схему основных этапов сперматогенеза и овогенеза на рис.7 и ответьте на вопросы.
Какие стадии проходит гаметогенез?
Какое деление происходит на стадии размножения?
Как называются образовавшиеся клетки? Определите набор хромосом.
Какое деление происходит на стадии роста? Какие процессы идут на этой стадии?
Как называются образовавшиеся клетки? Определите набор хромосом.
Какие деления происходят на стадии созревания? Какой набор хромосом овоцитов и сперматоцитов II-го порядка?
Прочитайте текст «Овогенез». Кратко запишите особенности овогенеза. Ответьте на вопросы:
Сколько раз проходит у женского организма проходит стадия размножения?
Когда заканчивается формирование овоцитов I-го порядка?
Какие особенности имеет период созревания овоцитов II-го порядка?
Найдите неточность в высказывании последнего абзаца текста «Овогенез». Запишите это высказывание.
Объясните, почему возраст матери рассматривается как одна из основных причин возникновения мутаций в половых клетках, и, соответственно появляющимися наследственными патологиями у детей?
«Овогенез»
«В отличие от образования спермиев, которое начинается у мужчин только при половом созревании, образование яйцеклеток у женщин начинается еще до их рождения. Период размножения полностью осуществляется на зародышевой стадии развития, примерно 12 недель и завершается к моменту рождения.
В 12-13 лет ежемесячно один из овоцитов 1-го порядка продолжает мейоз. В результате первого мейотического деления возникают две дочерние клетки. Одна из них, относительно мелкая, называется первым полярным тельцем, а другая, более крупная – овоцит 2-го порядка.
Второе деление мейоза осуществляется до стадии метафазы II и продолжится только после того, как ооцит 2-го порядка вступит во взаимодействие со сперматозоидом, и произойдет оплодотворение.
Таким образом, из яичника выходит, строго говоря, не яйцеклетка, а овоцит 2-го порядка.
Лишь после оплодотворения он делится, в результате чего возникает яйцеклетка (или яйцо) и второе полярное тельце. Однако традиционно для удобства яйцеклеткой называют овоцит 2-го порядка, готовый к взаимодействию со сперматозоидом.
Поэтому очень важно вести здоровый образ жизни будущей маме, так как она влияет на здоровье не только неродившегося ребенка но и будущих внуков».
2.2. Изучение закономерностей реализации генетической информации на биохимическом уровне.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 7 Схема виды нуклеиновых кислот
1. Рассмотрите рис 7, 8 и ответьте на вопросы:
Какие нуклеиновые кислоты вы знаете, чем они отличаются?
Что представляет собой молекула ДНК?
Что является мономером ДНК?
Что такое нуклеотид, их виды?
Перечислите типы РНК и их функции.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 8 Структуры нуклеиновых кислот
6. Как происходит расшифровка генетической информации? Изобразите в виде упрощенной схемы реализацию наследственной информации.
7. Что такое транскрипция и трансляция (рис 8)?
8. Что такое кодон?
9. Дайте определение генетического кода.
10. Перечислите свойства генетического кода.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 9 Трансляция Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 10. Секторный вариант записи,
внутренний круг — 1-е основание кодона
(от 5'-конца)
2. Решите задачи:
Какие изменения произойдут в строении белка, если на участке гена ТААЦАААГААЦАААА между 10 и 11 нуклеотидами включить гуанин, а между13 и 14 цитозин, а в конце появляется аденин? Как называются произошедшие мутации?
На фрагменте одной цепи ДНК нуклеотиды располагаются в последовательности ААТАГТЦАТГТГТГАЦАГ. а) Нарисуйте схему двухцепочечной молекулы ДНК, объясните каким свойством ДНК, при этом вы руководствовались? б) Напишите на нижней цепи и-РНК. Как называется этот процесс? в) Какова структура белка закодированного гена.
Полипептид состоит из следующих аминокислот: валин — аланин - глицин — лизин - триптофан - валин - серин — аспарагин- глутаминовая кислота. Определите структуру участка ДНК, кодируюшего указанный полипептид.
2.3. Изучение наследственной изменчивости
1. Рассмотрите на рис 11. схему классификации мутаций. Дайте определение каждому типу.
(Таутомери́я (от греч. ταύτίς — тот же самый и μέρος — мера) — явление обратимой изомерии, при которой два или более изомера легко переходят друг в друга).

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 11 Классификация мутаций.
2. Прочитайте текст. «Филадельфийская хромосома», запишите выводы
Филадельфийская хромосома
41338509715500«Первой описанной структурной геномной перестройкой в соматических клетках, которая вызывает онкологическое заболевание, является так называемая филадельфийская хромосома, которая согласно Международной цитогенетической номенклатуре человека имеет собственное обозначение — Ph.
40576501833880Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 12 Детекция филадельфийской хромосомы при помощи флуоресцентной гибридизации in situ
0Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 12 Детекция филадельфийской хромосомы при помощи флуоресцентной гибридизации in situ
Эта хромосома была названа в честь города в США, где работали её первооткрыватели П. Новелл (P. Nowell) и Д. Хангерфорд (D. Hungerford), сообщившие в 1960 г. о необычной маленькой хромосоме в лейкоцитах двух больных хроническим миелолейкозом. Сейчас известно, что филадельфийская хромосома возникает вследствие реципрокной транслокации между хромосомами 9 и 22, и эта мутация вызывает 95 % случаев хронического миелолейкоза. Также эта мутация является одной из самых распространённых при В-клеточном остром лимфобластном лейкозе взрослых.
Почему это происходит — неясно, но выявлен фактор провоцирующий это — ионизирующая радиация».
3. Рассмотрите рис 13, выпишите в 2 столбика соответственно мутагенные факторы (МФ) и мутационные изменения (МИ). Дополните колонку МФ примерами
Пиримидины: C (Ц), T (Т), U(У), пурины: А(А), G(Г).
Пример:
МФ МИ
УФ-облучение.
-Бесконтрольное нахождение под активным солнечным излучением.
-Солярий
-Бактерицидные лампы
1. Образование димеров Т-Т. Неправильная рекомбинация: делеции. вставки

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 13 Мутагенные факторы последствия их воздействия на ДНК
3. Решите задачи:
Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из следующих аминокислот: валин - гистидин — лейцин — треонин — пролин — глутаминовая кислота — глутаминовая кислота — лизин. У больного с симптомом спленомегалии прн умеренной анемии обнаружили следующий состав четвертого пептида: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — лизин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.
У человека, больного цистинурией (содержание в моче большего, чем в норме, числа аминокислот), с мочой выделяются аминокислоты, которым соответствуют следующие триплеты и-РНК: УЦУ, УГУ, ГЦУ, ГГУ, ЦАГ, ЦГУ, ААА. У здорового человека в моче обнаруживается аланин, серин, глутаминовая кислота и глицин. Выделение каких аминокислот с мочой характерно для больных цистинурией? Напишите триплеты, соответствующие аминокислотам, имеющимся в моче здорового человека
Четвертый пептид в нормальном гемоглобине (гемоглобин А) состоит из следующих аминокислот: валин - гистидин — лейцин — треонин — пролин — глутаминовая кислота — глутаминовая кислота — лизин. У больного с симптомом спленомегалии прн умеренной анемии обнаружили следующий состав четвертого пептида: валин — гистидин — лейцин — треонин — пролин — лизин — глутаминовая кислота — лизин. Определите изменения, произошедшие в ДНК, кодирующей четвертый пептид гемоглобина, после мутации.
3. Заключительная часть –14 минут
3.1. Подведение итогов;
Итоговая беседа
Выставление отметок
3.2. Домашнее задание.
Повторить темы: «Наследование признаков при моногибридном, дигибридном и полигибридном скрещивании. Наследственные свойства крови».
Подготовить ответы на вопросы:
Что такое ген, аллельные гены?
Как обозначаются признаки?
Какие признаки называются доминантными, рецессивными?
Что такое генотип, фенотип?
Как наследуются признаки при моногибридном скрещивании?
Как наследуются признаки при неполном доминировании?
Каковы принципы классификации наследственных болезней?
С чем связана патология хромосомных болезней?
Каковы принципы классификации генных болезней?
Назовите типы классификации моногенных болезней.
Что значит моно-, ди- и полигибридное скрещивание?
Что означает пенетрантность и экспрессивность?