Учебно-практическая задача по биологии в 10 классе на тему «Болезнь Брутона»

Задача «Болезнь Брутона»

Составитель: Т. А. Удилова,

МБОУ «Называевская СОШ № 4», Омской области

Общая характеристика задачи

Предмет: биология (молекулярная генетика)

Класс: 10 (профильный)

Цели задачи: предложенная задача направлена на оценку уровня умений анализировать, интерпретировать данные и делать соответствующие выводы; составлять схемы решения генетических задач по теме «Наследование признаков сцепленных с полом»

Действия учащихся: Данная задача может быть использована как контрольная задача для проверки знаний по теме «Исследование признаков сцепленных с полом», что предполагает обобщение и применение ранее полученных знаний учащимися.

Задача ориентирована на преодоление дефицитов, таких как:
• находить точную информацию в тексте;
• переводить один вид текста в другой (от словесного описания к схеме);
• работать с составными текстами (сопоставлять, сравнивать, делать заключение);
• при решении задачи неоднократно возвращаться к ее условию;
• использовать результаты решения предыдущего задания для поиска решения следующих заданий внутри текста;
• привлекать личный опыт, известные знания для решения поставленной задачи.

Использованные источники:

• Биология. Человек. Общая биология 8-11 классы Вопросы. Задания. Задачи/Т. А. Дмитриева, С. В. Суматохин, С. И. Гуленков, А. А. Медведева. – М.: Дрофа, 2002.
• Читаем тексты по биологии : учеб.-метод. пособие / В. В. Белый, М. Е. Будько, Г. Л. Стойка. – 2-е изд. – Минск : БГМУ, 2015

Болезнь Брутона Википедия

Диагностика семей с иммунодефицитом

1. Прочитайте текст задачи, определите тему, по которой проверяются знания:

А) Моногибридное скрещивание

Б) Наследование признаков сцепленных с полом

В) Полигибридное скрещивание

Г) Явление сцепленного наследования и кроссинговер

Текст задачи

В семье молодых здоровых родителей, не подверженных частым инфекционным заболеваниям (пневмонии, отиты и др.), рождаются две здоровые, на первый взгляд девочки-близнецы. Но… известно, что бабушка этих детей по материнской линии и дедушка по отцовской линии имеют очень хрупкое здоровье, ввиду того, что у них имеет место так называемая болезнь Брутона, т.е. врожденный недостаток γ-глобулинов, приводящий к склонности к определенным инфекционным заболеваниям.

Мать новорожденных детей, имея медицинское образование, прочитала в научно-популярной литературе о том, что болезнь Брутона впервые была описана в 1952 году американским педиатром Огденом Брутоном. Он сообщил о 8-летнем мальчике, страдавшем различными инфекционными заболеваниями, который с 4-летнего возраста 14 раз болел пневмонией, перенёс отиты, синуситы, сепсис, менингит. При исследовании в сыворотке крови у него не обнаружили антител.

Семейная пара, озабоченная состоянием здоровья своих новорожденных детей, обратилась в генетическую консультацию с целью получения прогноза о склонности девочек к инфекционным заболеваниям в связи с отягощенной наследственностью и возможностью иметь сыновей, устойчивых к бактериальным заболеваниям, как и они сами.

В ответе на этот вопрос сотрудники генетической консультации им объяснили, что ген ответственный за развитие дефицита глобулинов – рецессивный и локализован в X-хромосоме. Болезнь Брутона, которая наблюдается у бабушки по материнской линии и дедушки по отцовской линии это врожденная агаммаглобулинемия, то есть вариант первичного гуморального иммунодефицита, вызванный мутациями в гене, кодирующем тирозинкиназу Брутона. Тирозинкиназа Брутона очень важна для развития и созревания В-лимфоцитов. При ее отсутствии созревание останавливается, что приводит к отсутствию зрелых В-лимфоцитов и, как следствие, антител.

Болезнь Брутона наследуется по Х-сцепленному рецессивному типу: признаки заболевания выявляются чаще у мальчиков, так как их набор половых хромосом XY. Девочки болеют крайне редко, так как они чаще всего гетерозиготны и рецессивный ген одной X-хромосомы компенсируется нормальным геном гомологичной X-хромосомы. Болезнь Брутона у их бабушки это как раз тот крайне редкий случай, когда ей досталась две мутированные Х-хромосомы от матери и от отца. Среди мальчиков болезнь встречается с частотой 1:250000.

Первичные иммунодефицитные состояния, к которым относится болезнь Брутона, очень часто становятся причиной летального исхода пациентов моложе 20 лет. Основной причиной такового является присоединение вторичной инфекции. Дети до года, как правило, умирают из-за сепсиса, развившегося на фоне первичного иммунодефицита. При ранней диагностике и соответствующем лечении прогноз благоприятен, за исключением случаев развития вирусных инфекций ЦНС.

С целью установления точного диагноза им было предложено сделать кариотипирование генотипа девочек. Кариотипирование проводят с помощью цитогенетического метода исследования. При классическом цитогенетическом анализе проводят одновременно цитологическое (микроскопическое) исследование хромосом и генетический анализ наследования признаков. Объектом для этого служат лимфоциты, клетки эпителия щеки и другие клетки, которые легко получать, культивировать и подвергать анализу.

Этапы проведения цитогенетического анализа заключаются в следующем:

1) получение клеток (лимфоциты крови, фибробласты кожи);

2) культивирование клеток на искусственной питательной среде;

3) добавление фитогемагглютинина (ФГА) для стимуляции митоза;

4) остановка деления клетки;

5) обработка клеток раствором хлорида натрия (NaCl);

6) окрашивание хромосом специфическими красителями;

7) микроскопирование и фотографирование хромосом;

8) составление идиограммы и её анализ.

2. Выберите окончания предложений в соответствии с содержанием
текста.

3. Используя предложенный текст, составьте схему скрещивания генетической задачи по алгоритму:

4. Изучите предложенные ниже схемы решения этой задачи и установите, какая из них демонстрирует верный прогноз о здоровье детей в этой семье.

5. Оцените суждения и выберите верные:

А) Все девочки, рождённые от этого брака, будут здоровы

Б) 25% девочек, рождённых от этого брака, будут носителями гена болезни Брутона

В) В потомстве 25 % детей будут здоровы

Г) В потомстве 50 % детей будут здоровы

Д) Генотип бабушки по материнской линии - ХаХа

Е) Генотип здоровых сыновей, рожденных в этом браке - ХАУ

Ж) Генотип матери в этом браке - ХАХА

З) Болезнь Брутона наследуется как аутосомный доминантный ген, сцепленный с Х-хромосомой

И) Болезнь Брутона наследуется как рецессивный ген, сцепленный с Х-хромосомой

К) Объектом цитогенетического анализа для диангостирования болезни Брутона являются лимфоциты кожи либо фибробласты крови

Л) Тирозинкиназа Брутона – это белок.

6. Установите верную последовательность проведения цитогенетического анализа

1) обработка клеток раствором хлорида натрия

2) микроскопирование и фотографирование хромосом

3) забор клеток эпителия щеки

4) составление идиограммы и её анализ

5) добавление ФГА для стимуляции митоза

6) окрашивание хромосом специфическими красителями

7) культивирование клеток на искусственной питательной среде

8) остановка деления клетки

Ответы и критерии оценивания

Культурный образец решения генетической задачи

(задание № 3)