Решение расчетных задач на хромосомные перестройки

 

Делеция хромосом


 

Задача 390.
Хормосома имеет последовательность генов ABCDEFGH. Определить порядок генов после делеции по фрагменту CDE.
Решение:
Делеция - это потеря участка хромосомы, выпадение одной или более нуклеотидных позиций в последовательности.
Делеции подразделяются на интерстициальные (потеря внутреннего участка) и терминальные (потеря концевого участка).
Следовательно:
ABCDEFGH - до делеции;
ABFGH - после интерстициальной делеции.

 


Хромосомная транслокация

 

Задача 391.
При хроническом миелолейкозе1 у человека в кроветворной клетке возникает соматическая хромосомная транслокация, участки 9 и 22 хромосом меняются местами. Индивид, получивший данную хромосому, заболевает лейкозом. Определите вероятность рождения здоровых детей от этого индивида
Решение:
22(Ph) - поломанная 22-я хромосома;
22А - нормальная 22-я хромосома;
22А(Ph)22А - организм с Ph-хромосомой (человек больной лейкозом);
22А22А - организм с нормальными хромосомами (здоровый человек).
В клетках с поломанной хромосомой образуется онкобелок – тирозинкиназа, которая обладает повышенной активностью и нарушает работу нормальных клеток костного мозга, превращая их в лейкозные. Быстро размножаясь, лейкозные клетки постепенно заполняют не только костный мозг, но и выходят в периферическую кровь, занимают печень и селезенку. 

Схема скрещивания
Р: 22А(Ph)22А     х   22А22А
Г: 22А(Ph); 22А       22А 
F1: 22А(Ph)22А - 50%; 22А22А - 50%.
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:1.
Фенотип:
22А(Ph)22А - ребёнок заболевает лейкозом - 50%; 
22А22А - здоровый ребёнок - 50%.    
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1:1. 

Вывод:
1) вероятность рождения здоровых детей от этого индивида составляет 50%.


Технология Gene Drive при селекции у комаров

Задача 392.
По технологии Gene Drive учёные получили генетически модифицированного комара-самца и скрестили его с нормальной самкой. Эффективность редактирования составляет 80%. а) Каким будет расщепление среди самок и самцов по признаку флуоресценции среди потомков первого поколения от этого скрещивания? б) Каким будет расщепление среди самцов и самок по признаку флуоресценции во втором поколении от этого скрещивания?
Решение:
а) Расщепление среди самок и самцов по признаку флуоресценции в F1
Известно, что ген женской фертильности находится на Х-хромосоме и не влияет на мужскую фертильность. Генетически модифицированная аллель гена фертильности обозначим как (s). Обозначим Х-хромосому с генетически модифицированной аллелью гена женской фертильности как Хs, а соответствующуюю нормальную хромосому (дикого типа) ка Х.
XsY - генетически-модифицированный комар-самц (флуоресцирующий);
XУ - нормальный комар-самец;
XX - нормальный комар-самка; 
XsХ - генетически-модифицированный комар-самка (флуоресцирующая);
XsXs - фертильный комар-самка (флуоресцирующая).

Схема скрещивания
Р: XX      x        XsY
Г: X                Xs; Y
F1: XsX - 50%; XY - 50%.
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:1.
Фенотип:
XsX - генетически-модифицированный комар-самка (флуоресцирующая самка) - 50%; 
XY - нормальный комар-самец - 50%. 
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1:1. 

Выводы:
1) все самки будут флуоресцирующими, несут рецессивный генетически-модифицированный аллель фертильности;
2) все самцы нормальные, не флуоресцирующие.

б) Расщепление среди самок и самцов по признаку флуоресценции в F2

Схема скрещивания
Р: XsX   х    XY
Г: Xs; X      X; Y
F2: XsX - 25%; XX - 25%; XsY - 25%; XY - 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу - 1:1:1:1. 
Фенотип:
XsX - флуоресцентная самка - 25%; 
XX - нормальная самка - 25%; 
XsY - флуоресцентный самец - 25%; 
XY - нормальный самец - 25%. 
Наблюдаемый фенотип:
флуоресцентные комары - 50%;
нормальные комары - 50%.    
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1:1.

Выводы:
1) 50% самок будут нормальными, 50% - флуоресцирующими;
2) 50% самцов будут нормальными, 50% - флуоресцирующими.

 


Задача 393.
В локальную природную популяцию малярийных комаров, выпустили 1250 самцов, генетически-модифицированных по технологии Gene Drive. Во время следующего лёта комаров было отловлено 840 особей обоего пола, среди которых 35 оказались флуоресцирующими. Оцените объем природной популяции, в которую были выпущены трансгенные комары. Ответ округлите до целых чисел.
Решекние:
N = (C +1)(M +1)/(R +1), где
М – количество особей, меченых в первой выборке;
С – количество особей, отловленных во второй раз;
R – количество меченых особей во второй выборке.

Тогда

N = (C +1)(M +1)/(R +1) = (840 + 1)(1250 + 1)/(35 + 1) = 29224,75 приблизительно 29224 особей.

Ответ: 29224 особей.


Полиплоидия


Задача 394.
Скрещиваются два автотетраплоида – АААА и аааа. Каким будет фенотип первого поколения и расщепление по окраске цветка в F2, если имеет место кумулятивное действие гена и случайное хромосомное расщепление? АААА – темно-красная, аааа – белая, ААаа – светло-красная, АААа – красная, Аааа – розовая.
Решение:
АААА – темно-красная окраска;
аааа – белая окраска;
ААаа – светло-красная окраска; 
АААа – красная окраска; 
Аааа – розовая окраска.
Тетраплоид2 АААА при функциональной диплоидии, т.е. при бивалентной конъюгации, дает один тип гамет - АА, тетраплоид аааа - аа.

Схема скрещивания
Р: АААА   х   аааа
Г: АА         аа
F1: AAaa - 100%.
Фенотип:
ААаа – светло-красная окраска.
Наблюдается единообразие потомства F1.

Дуплекс ААаа при функциональной диплоидии, т.е. при бивалентной конъюгации, дает три типа гамет в соотношении - 1АА : 4Аа : 1аа.

Схема скрещивания
Р: ААаа      х      ААаа
Г: 1АА; 4Аа;        1АА; 4Аа; 
   1аа              1аа
F2
1АААА - 2,8%; 8AAAa - 22,2%; 18AAaa - 50%; 8Aaaa - 22,2%; 1aaaa - 2,8%.
Наблюдается 5 типов генотипов. Расщепление по генотипу - 1:8:18:8:1.
Фенотип:
АААА - темно-красная окраска - 2,8%; 
AAAa - красная окраска - 22,2%; 
AAaa - светло-красная окраска - 50%; 
Aaaa - розовая окраска - 22,2%; 
aaaa - белая окраска - 2,8%.
Наблюдается 5 типов фенотипов. Расщепление по фенотипу - 1:8:18:8:1.

 


Задача 395.
У культурной сливы, являющейся гексаплоидным видом, основное число хромосом X = 8. Определить гаплоидное число «п» и пользуясь знаками «Х» и «n», обозначить диплоидное число хромосом этого вида.
Решение:
Так как основное число полиплоидного ряда культурной сливы равно 8, то гексаплоидный вид имеет число 6n = 48,Х (8 • 6 = 48), гаплоидное число n = 8,Х (8\1 = 8). Диплоидное число культурной сливы 2n = 16,X (8 • 2 = 16).


1Хронический миелолейкоз (ХМЛ) клональное миелопролиферативное заболевание, характеризующееся наличием специфического цитогенетического маркера t(9;22)(q34;q11.2), или филадельфийской (Ph) хромосомы. Ph-хромосома образуется в результате реципрокной транслокации между хромосомами 9 и 22, вследствие разрыва хромосомы 9 в локусе q34.1 и переноса 3’-сегмента гена АВL1 на 5’-конец гена BCR, расположенного в локусе q11.21 хромосомы 22. В итоге появляется химерный ген BCR-ABL, который обладает высокой тирозинкиназной активностью. Открытия в области молекулярной биологии ХМЛ послужили внедрению первого препарата патогенетического действия при этом заболевании иматиниба, который показал высокую эффективность при лечении больных ХМЛ. Полный цитогенетический ответ, при котором в костном мозге не выявляется Ph-хромосома и восстанавливается нормальное кроветворение, является общепринятым стандартом определения эффективности терапии иматинибом ХМЛ. Анализ кариотипа опухолевых клеток при ХМЛ является основополагающим в диагностике и мониторинге терапии этого заболевания.

2Тетраплоид — организм, имеющий в клетках тела четыре основных набора хромосом – 4х. Если генотип тетраплоида представлен удвоенным диплоидным набором хромосом одного и того же вида – автотетраплоид, если тетраплоид произошел вследствие соединения и удвоения геномов различных видов аллотетраплоид или амфидиплоид.