У человека фенилкетонурия наследуется как рецессивный признак определите вероятность развития

Обновлено: 02.07.2024

Кейс (от английского case, случай) - это тип задания, приближенного к жизни. Ближе всего к понятию "ситуационная задача". Отличается сложностью, нелинейностью, вариативностью, отсутствием однозначного решения. Может требовать коллективного решения.

Вложение	Размер
keys_po_genetike.docx	55.39 КБ

Бесплатный марафон подготовки к ЕГЭ на зимних каникулах

Учи.Дома запускает бесплатный марафон в котором каждый день. В течении 5 дней утром ты будешь получать одно задание по выбранному предмету, а вечером его решение. Твоя задача, успеть выполнение задание до того как получишь ответ.

Бесплатно, онлайн, подготовка к ЕГЭ

Предварительный просмотр:

Общая характеристика задачи.

Предмет: Биология (основы генетики и селекции).

Задача построена на основе материала, предложенного обучающимся 10 классов программой углубленного уровня изучения биологии, для изучения закономерностей наследования признаков.

Задача ориентирована на преодоление дефицитов, таких как:

• находить точную информацию в тексте;

• переводить один вид текста в другой (от схемы к словесному описанию);

• 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.

Педагогическая технология: кейс-технология

То, что нам написано на роду,

надо ещё правильно прочитать.

Фенилкетонури́я — это наследственное заболевание, которое характеризуется нарушением белкового обмена. Заболевание группы ферментопатий , связанное с нарушением метаболизма аминокислот , главным образом фенилаланина . Для центральной нервной системы это очень опасно.

Может происходить уменьшение образования пигмента меланина (светлые волосы) за счет уменьшения доли образования тирозина из фенилаланина. Очень важно начать лечение как можно раньше, чтобы избежать последствий токсического действия фенилаланина. Именно поэтому в нашей стране, как и в других странах, действует государственная программа неонатального скрининга. Это значит, что у каждого новорожденного в родильном доме на 3-4 день от рождения должны взять капельку крови и проверить на наличие некоторых заболеваний, в том числе и ФКУ. Если с первых дней жизни полностью исключить (или существенно ограничить количество) фениаланин из рациона больного ребенка до полового созревания, симптомы не развиваются.

Успешное лечение впервые было разработано и проведено в Англии (Бирмингемский детский госпиталь) группой медиков под руководством Хорста Биккеля в начале 50-х годов XX века, однако настоящий успех пришёл только после широкого применения ранней диагностики фенилкетонурии по повышенному содержанию фенилаланина в крови у новорождённых (метод Гатри, разработанный и внедренный в 1958—1961 гг).

Болезнь обусловлена мутациями в гене PAH , который кодирует фенилаланин-4-гидроксилазу. Ген PAH локализован в HSA12q24.1. Описано несколько десятков мутаций этого гена в разных популяциях. Существуют диагностические системы на основе ПЦР, которые позволяют выявлять гетерозиготное носительство. В последнее время разрабатываются новые подходы к лечению фенилкетонурии: заместительная терапия фенилаланинлиазой — растительным ферментом, который катализирует расщепление фенилаланина на безвредные метаболиты, и генная терапия путем встраивания в геном нормального гена фенилаланингидроксилазы.

В большинстве случаев заболевание связано с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента фенилаланин-4-гидроксилазы , который в норме катализирует превращение фенилаланина в тирозин . До 1 % случаев фенилкетонурии представлено атипичными формами, связанными с мутациями в других генах, отвечающих за кодирование ферментов, обеспечивающих синтез кофактора фенилаланингидроксилазы — тетрагидробиоптерина (BH 4 ). Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу.

Несоблюдение низкобелковой диеты сопровождается накоплением фенилаланина и его токсических продуктов, что приводит к тяжёлому поражению ЦНС , проявляющемуся, в частности, в виде нарушения умственного развития (фенилпировиноградной олигофрении) . Одно из немногих наследственных заболеваний, поддающихся успешному лечению. Вовремя поставленный диагноз и адекватное лечение всегда дают положительный результат. Даже в случае задержки постановки диагноза есть огромные шансы наверстать упущенное. Правильно рассчитанная диета поможет восстановить потенциал ребенка, а дополнительные развивающие занятия и внимание со стороны родных и педагогов помогут ребенку развиваться дальше. Очень важно, чтобы родители всегда помнили, что здесь компромиссов быть не может - строжайшая диета необходима.

Выделены и описаны атипичные формы фенилкетонурии, разработаны новые методы лечения, в ближайшей перспективе — генотерапия этого тяжёлого заболевания, ставшего классическим образцом успешного оказания медицинской и организационной помощи при наследственной патологии.

Распространённость заболевания варьируется в различных группах населения. Например, среди европеоидных жителей США встречается в среднем в 1 случае на 10000. Наиболее высокий уровень — в Турции: 1 из 2600. В Финляндии и Японии уровень фенилкетонурии крайне низок: менее 1 случая на 119000 рождений. В исследовании 1987 года в Словакии среди отдельных цыганских популяций были обнаружены сверхвысокие уровни фенилкетонурии из-за инбридинга : 1 случай на 40 рождений. Мужчины и женщины страдают в равной степени.

При своевременной диагностике патологических изменений можно полностью избежать, если с рождения и до полового созревания ограничить поступление в организм фенилаланина с пищей . Позднее начало лечения хотя и даёт определённый эффект, но не устраняет развившихся ранее необратимых изменений ткани мозга.

При рождении ребёнка в роддомах на 3—4 сутки берут анализ крови и проводят неонатальный скрининг для обнаружения врождённых заболеваний обмена веществ . На этом этапе возможно обнаружение фенилкетонурии, и, как следствие, возможно раннее начало лечения для предотвращения необратимых последствий.

Лечение проводится в виде строгой диеты от обнаружения заболевания как минимум до полового созревания , многие авторы придерживаются мнения о необходимости пожизненной диеты. Диета исключает мясные , рыбные , молочные продукты и другие продукты, содержащие животный и, частично, растительный белок . Дефицит белка восполняется аминокислотными смесями без фенилаланина. Кормление грудью детей, больных фенилкетонурией, возможно и может быть успешным при соблюдении некоторых ограничений.

Расчет диеты для больного фенилкетонурией проводит врач с учётом потребности в фенилаланине и его допустимом количестве.

Задание: определите, верное или неверное утверждение. Аргументируйте свой выбор.

При ФКУ содержание фенилаланина в крови снижается.
ФКУ клинически можно выявить в первые дни жизни ребенка.
У большинства детей, страдающих ФКУ светлые волосы и голубая радужная оболочка.

Задание № 2 . Тест

1. Популяционная частота фенилкетонурии в европейских популяциях составляет

2. Для фенилкетонурии характерны

1) высокий уровень фенилаланина в крови, взятой по скринингу

2) задержка психомоторного развития, микроцефалия

3) гипопигментация радужки, волос, кожи

6) бисексуальное строение наружных половых органов

3. Основным способом лечения фенилкетонурии является

1) диетотерапия с исключением фруктов

2) диетотерапия с ограничением/исключением молока

3) диетотерапия с ограничением сахара

4) диетотерапия с исключением животного белка

5) диетотерапия с ограничением естественного белка и введением гидролизатов белка

4. Профилактика повторного рождения в семье ребенка больного ФКУ включает

1) ДНК- диагностика мутаций у имеющегося больного ребенка и родителей

2) прием фолиевой кислоты до наступления планируемой беременности

3) УЗИ плода в 12 недель беременности

4) обращение в генетическую консультацию

5) диагностическая система на основе ПЦР

5. ФКУ связана с резким снижением или полным отсутствием активности печёночного фермента

6. Укажите вероятность рождения больных детей в семье, в которой отец болен ФКУ, но развитие болезни у него было предотвращено диетой, а мать гетерозиготна по анализируемому гену:

Задание: выскажите предположение и обоснуйте его.

В больницу поступил 9-летний мальчик с отставанием в умственном и физическом развитии. В крови повышенное количество фенилаланина. Блокировка какого фермента привело к такому состоянию?
У ребенка 6 месяцев наблюдается резкое отставание в психомоторном развитии, бледная кожа с экзематозными изменениями, светлые волосы, голубые глаза, приступы судорог. Какой лабораторный анализ крови и мочи позволит поставить диагноз?
У больного при обследовании в моче и крови найдена фенилпировиноградная кислота. Был установлен диагноз - фенилкетонурия. Каким методом ее можна подтвердить?
У ребенка в крови повышенное количество фенилпировиноградной кислоты. Какой вид лечения необходим при фенилкетонурии?

Задание: решите задачу

Фенилкетонурия — наследственное заболевание, связанное с нарушением метаболизма аминокислоты фенилаланина. Заболевание характеризуется главным образом поражением нервной системы. Заболевание наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Какова вероятность (%) рождения больного ребенка в семье:

1) где мать гетерозиготна по обеим парам генов, а отец – болен?

2) где оба супруга гетерозиготны по обеим парам генов?

Задание: решите ситуационную задачу

У здоровых родителей родился ребёнок с наследственным заболеванием фенилкетонурией (аутосомно-рецессивный тип наследования).

1. Объясните причину рождения больного ребёнка.

2. Какой вид изменчивости проявился в данном случае? Назовите все возможные механизмы возникновения такой изменчивости.

3. Назовите другие виды изменчивости и охарактеризуйте их.

4. Определите вероятность рождения здорового ребёнка у этих родителей.

5. Применение какого метода генетики человека поможет точно установить гомозиготность новорожденного по гену фенилкетонурии?

При ФКУ содержание фенилаланина в крови снижается - неверно

(При ФКУ происходит накопление фенилаланина в жидких средах организма.)

ФКУ клинически можно выявить в первые дни жизни ребенка - неверно

(При рождении ребенок выглядит здоровым.)

У большинства детей, страдающих ФКУ светлые волосы и голубая радужная оболочка. – верно

(Это связано с недостаточным образованием меланина)

Сделан правильный выбор и приведено обоснование – 3 балла.

Сделан 1 неправильный выбор, или не приведено 1обоснование – 2 балла.

Сделано 2 неправильных выбора, или не приведено 2обоснование – 1 балл

Ответ неверный – 0 баллов.

Правильный ответ в 1, 5, 6 вопросе – 1 балл

Правильный ответ в 2, 3, 4 вопросе – 2 балла (без ошибок), 1 балл (1 ошибка), 0 баллов (2 и более ошибок)

Деятельность: высказать предположение и обосновать его.

Фермент фенилаланин-4-монооксигеназы катализирует превращение фенилаланина в тирозин (гидроксилирование). При врожденном дефекты этого фермента (болезнь - фенилпировиноградная олигофрения) фенилаланин превращается не в тирозин, а в фенилпируват, который накапливается в клетках ЦНС, крови и мочи (фенилкетонурия). У таких детей наблюдается умственная и физическая отсталость

Ответ: Определение концентрации фенилпирувата

Определение концентрации фенилпирувата подтверждает (или исключает) диагноз фенилкетонурии - врожденного дефекта обмена аминокислоты фенилаланина, при котором нарушается психическое развитие ребенка . Светлый цвет волос и глаз объясняется пониженным синтезом пигмента меланина.

Установление диагноза - фенилкетонурия - проводится на основании наличия фенилпировиноградной кислоты в крови или моче. Такое определение производится биохимическим методом по реакции с трихлоруксусной железом.

Главным видом лечения при фенилкетонемии является диетотерапия, которая заключается в потреблении смесей, в которых практически отсутствует фенилаланин, но есть тирозин.

Критерии оценивания каждого задания:

Дан правильный ответ и приведено обоснование – 2 балла.

Дан правильный ответ, но не приведено обоснование – 1 балл.

Ответ неверный – 0 баллов.

Деятельность: решение задачи

Решение:
F - ген выработки фенилаланина;

f - ген нарушения выработки фенилаланина (фенилкетонурия).

1. Вероятность (%) рождения больного ребенка в семье, где мать гетерозиготна по обеим парам генов, а отец - болен

P: Ff x ff
Г: F, f f
F 1 : 1Ff - 50%; 1ff - 50%.
Наблюдается 2 типа генотипа. Расщепление по генотипу - (1:1).
Фенотипы:
Ff - здоровый организм - 50%;
ff - больной альбинизмом - 50%.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 1:1.

Таким образом, вероятность (%) рождения больного ребенка в семье, где мать гетерозиготна по обеим парам генов, а отец - болен составляет 50%.

2. Вероятность (%) рождения больного ребенка в семье, где оба супруга гетерозиготны по обеим парам генов

Схема скрещивания:

P: Ff x Ff
Г: F, f F, f
F 1 : 1FF - 25%; 2Ff - 50%; 1ff - 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа. Расщепление по генотипу - (1:2:1).
Фенотипы:
FF - здоровый организм - 25%;
Ff - здоровый организм - 50%;
ff - больной фенилкетонурией - 25%.
Наблюдается 2 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу - 3:1.

Таким образом, вероятность (%) рождения больного ребенка в семье, где оба супруга гетерозиготны по обеим парам генов составляет 25%.

Задача решена верно, есть две схемы скрещивания, есть ответы – 3 балла

Допущена одна ошибка, нет элементов схемы скрещивания, нет ответа – 2 балла

Решение неверное – 0 баллов

Деятельность: решение ситуационной задачи

1.Причина рождения ребёнка, больного фенилкетонурией, гетерозиготность родителей по рецессивному гену (а). Согласно второму закону Менделя вероятность рождения гомозиготного по рецессивным аллелям организма (аа) при скрещивании двух гетерозигот (Аа) равна 25%:

2.Вероятность рождения следующего ребёнка здоровым – 75%: 25% - гомозиготного по доминантному гену, 50% - гетерозиготного.

3.Для неонатальной диагностики фенилкетонурии следует использовать биохимический метод определения в моче новорожденного токсических продуктов нарушения метаболизма фенилаланина.

В данном случае проявилась генотипическая комбинативная изменчивость. В основе её возникновения лежит:

- разнообразие гамет (для независимого наследования – независимое расхождение хромосом в анафазе мейоза I; для сцепленного – кроссинговер);

- случайная встреча гамет (в данном случае);

- случайная встреча родительских пар.

Различают также мутационную генотипическую изменчивость, которая обусловлена изменением генотипа в результате мутаций, и фенотипическую изменчивость, связанную с воздействием факторов среды.

Читайте также: