Конспект уроку з біології для 10 класу "Методи діагностики та профілактики спадкових хвороб людини. Медико-генетичне консультування та його організація"

• навчальна: сформувати знання про медико-генетичне консультування та його організацію; розглянути методи діагностики та профілактики спадкових хвороб;
• розвивальна: розвивати вміння логічно мислити, робити висновки, порівнювати, аналізувати та знаходити причинно-наслідкові зв'язки між подіями на прикладі своєчасного виявлення генетичних порушень;
• виховна: виховувати розуміння значення нормального перебігу процесів у організмі для збереження здоров'я людини.

• словесні: бесіда, розповідь, пояснення.
• наочні: використання презентації.
• практичні: розв’язування завдань, укладання опорного конспекту.

1. Організаційний етап (1 хв.)
2. Актуалізація опорних знань (3 хв )
3. Мотивація навчальної діяльності учнів (4 хв)
4. Повідомлення теми, мети і завдання уроку( 2 хв)
5. Вивчення нового матеріалу (20 хв)
6. Закріплення вивченого матеріалу (9 хв)
7. Узагальнення і систематизація знань (2 хв)
8. Підведення підсумків уроку (2 хв)
9. Повідомлення домашнього завдання (2 хв)

Хід уроку

1. Організаційний етап

     Привітання. Перевірка присутності учнів на уроці.

2. Актуалізація опорних знань

Проведення самостійної роботи, що складається із задач.

(Самостійна робота додана до конспекту уроку).

3. Мотивація навчальної діяльності учнів

Генетика є теоретичною основою селекції рослин, тварин і мікроорганізмів. Розвиток генетики людини призвів до розуміння того, що поряд із захворюваннями, які викликають бактеріальні, вірусні та інші інфекції, існує значне число (близько 2500) спадкових захворювань.

Рання діагностика деяких спадкових захворювань дозволяє вчасно втрутитися у хід хвороби і різними впливами запобігти аномальному розвитку і загибелі хворого. Крім цього, діагностика спадкових захворювань до народження дитини або визначення можливих генних і хромосомних мутацій, сприяє запобіганню небажаних наслідків. Велику роль при цьому відіграє медико-генетичне консультування, з яким ми ознайомимось. А також дізнаємось, як наука вивчає спадкові хвороби та вади людини? Які методи дослідження вона використовує?

 

4. Повідомлення теми, мети і завдання уроку

• ознайомити учнів із методами діагностики спадкових хвороб людини;
• розглянути можливі методи профілактики спадкових хвороб;
• дізнатися про медико-генетичне консультування та його організацію.

 

5. Вивчення нового матеріалу

1. Діагностика спадкових захворювань

Своєчасне й точне встановлення діагнозу є запорукою успішного лікування будь-яких хвороб, і спадкових в тому числі. У разі застосування методів генетичного аналізу, можна встановити точний діагноз ще до того, як спадкова хвороба почала проявлятися (якщо вона не є вродженою), або ще до народження.

Так наприклад, існує тест Ґатрі на фенілкетонурію. Паперовий диск з краплею крові переносять у середовище з бактеріями, які можуть розмножуватись тільки у присутності фенілаланіну. Інтенсивний бактеріальний ріст вказує на наявність хвороби.

Вчені виділяють наступні методи визначення спадковості і генетичних захворювань:

• Генеалогічний метод – ґрунтується на вивчені родоводу людини. Такий метод допомагає виявити особливості успадкування нормальних і патологічних ознак організму людини. Він складається із двох етапів: складання родоводу і генеалогічного аналізу.

Рис.1. Приклад родоводу

• Близнюковий метод – базується на дослідженні  близнюків для виявлення впливу спадковості і зовнішнього середовища на розвиток хвороб. Основою даного методу є відмінність між однояйцевими і різнояйцевими близнюками, що обумовлені різними факторами.
• Цитогенетичний метод – основою є дослідження структур хромосом у здорових і хворих людей.
• Біохімічний метод – за допомогою якого, досліджують особливості обміну речовин людини, оскільки безліч спадкових хвороб безпосередньо пов’язані з порушенням метаболізму.
• Імуногенетичний метод – дозволяє ставити діагноз при вроджених імунодефіцитних станах.
• Метод дерматогліфіки – полягає у вивченні візерунків долонь і стоп, які залишаються незмінними протягом всього життя. Використовується для діагностики деяких хромосомних і точкових мутацій.

Окрім, вище зазначених методів існує ще генетичне тестування.

Генетичне тестування – встановлення генотипу особи за допомогою різноманітних методів генетичного аналізу. Існують основні підходи при проведенні генетичного тестування.

1. Пренатальне генетичне тестування.

Таке тестування характеризується визначенням генотипу або каріотипу ще не народженої дитини. Такий метод застосовують, коли існує високий ризик того, що плід має хромосомну патологію або генотип, який зумовлює розвиток важкої спадкової хвороби. Для проведення такого аналізу потрібно добути клітини плода. Найчастіше їх отримують в результаті біопсії зовнішньої зародкової оболонки, яка оточує плід людини, або аналізу рідини, що оточує плід. Використовуючи методи ДНК-аналізу (наприклад, такі як секвенування геному і полімеразну ланцюгову реакцію), можна провести аналіз багатьох спадкових хвороб.

а) Секвенування геному людини

Метод секвенування ДНК полягає у визначенні послідовності нуклеотидних основ (аденіну, гуаніну, тиміну і цитозину) на певній ділянці ДНК. Для цього, в спеціальних приладах відщеплюють від кінця одного з ланцюгів ДНК нуклеотид, або прикріплюють комплементарний нуклеотид до другого ланцюга. Надалі визначають, який саме нуклеотид було відщеплено чи прикріплено, й поступово розшифровують усю послідовність гену. Кількість нуклеотидних основ у ДНК є дуже велика, тому її визначають за допомогою спеціальних приладів – секвенаторів, які здійснюють цей процес автоматично. Секвенування ДНК широко використовують не тільки для діагностики спадкових захворювань, але і в судовій медицині для встановлення осіб або ідентифікації біологічного матеріалу.

б) Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР)

  У 1983 році  амереканський біохімік Керрі Мулліс запропонував метод здійснення реплікації специфічної ділянки ДНК у пробірці – полімеразну ланцюгову реакцію. Завдяки ПЛР можна швидко (за годину) синтезувати мільйони копій одного фрагменту ДНК безпосередньо у пробірці. ПЛР використовує принцип комплементарності ДНК. Цю реакцію здійснює фермент полімераза, який у клітині виконує процес реплікації. Він прикріплються до позначеного місця на нитці ДНК і синтезує копію однієї з її ділянок. Для позначення місця, де полімераза починає синтез, використовують спеціальні коротенькі ланцюжки ДНК – праймери. Після синтезу спочатку підвищують температуру розчину, оскільки висока температура руйнує водневі зв’язки, завдяки чому старий і новий ланцюги ДНК розходяться. Полімераза в цей час не працює. Потім температуру знижують і відповідно полімераза відновлює свою активність. Після цього починається новий цикл синтезу, але тепер уже на двох ланцюгах ДНК. Після повторення цього циклу 30 – 40 разів кількість ДНК стає достатньою для аналізу, навіть якщо спочатку зразок містив лише одну молекулу ДНК. Наприклад, якщо взяти зразок крові одного з потенційних батьків, виділити з нього ДНК, то потім під час використання ПЛР, можна визначити наявність у зразку генетичного маркера мутантного алелю.

Рис. 1. Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР).

2. Постнатальне генетичне тестування.

Коли немає можливості провести генетичне дослідження дитини до її народження, тоді його здійснюють після народження або навіть у дорослому віці. Так, наприклад при народженні дитини із чіткою симптоматикою хромосомної патології (наприклад, синдромом Дауна) все одно для підтвердження діагнозу обов’язково аналізують її каріотип.

Крім цього існують ще такі методи як: каріотипування і флуоресцентна гібридизація.

Часто для пошуку хромосомних порушень потрібен аналіз усього каріотипу – каріотипування. Для цього здійснюють виділення хромосом із окремих клітин людини, їх спеціально зафарбовують та ідентифікують. Під дією хімічних барвників хромосоми набувають смугастого забарвлення, при цьому кожна хромосома має свою унікальну послідовність смуг. Так фарбування хромосом дає змогу розприділити їх за парами, а також виявити, ті чи інші аномалії у будові або кількості, тобто наявність у геномі хромосомних чи геномних мутацій. Часто використовують під час пренатальної діагностики. Її проводять до пологів з метою виявлення тих чи інших генетичних відхилень у зародка ще на стадії внутрішньоутробного розвитку. Для цього здійснюють забір клітин ембріона,  а потім каріотипують їх. Самого ембріона під час процедури торкатися не можна, щоб не нашкодити його розвитку. Тому для аналізу беруть або клітини ембріональної частини плаценти або навколоплідну рідину.

Рис.2. Каріотип здорової людини

Сучасним і точним методом пошуку хромосомних порушень є флуоресцентна гібридизація. Флуоресценція – це здатність речовини випромінювати власне світло при певному освітленні. У цьому методі використовують одноланцюгові фрагменти ДНК, позначені флуоресцентним барвником (даний барвник здатний світитися при освітленні ультрафіолетом). Мічена ДНК має послідовність, що відповідає можливому порушенню в структурі хромосоми. Якщо послідовність міченої ДНК відповідає певному фрагменту з проби ДНК, то вони зв’язуються – гібридизуються. Далі під флуоресцентним мікроскопом за наявністю світіння фрагмента, можна визначити, чи відбувалась гібридизація та чи є той фрагмент, що шукаємо, у пробі.

Рис.3. Флуоресцентна гібридизація.

2. Профілактика спадкових хвороб людини

Профілактика спадкових захворювань є дуже важливою і ефективними заходами  вважають:

• надання елементарних знань про причини спадкових захворювань та можливість їх попередження;
• аналіз родоводу батьків і розрахунок ризику народження дитини зі спадковими захворюваннями;
• утримання від надмірного вживання алкоголю, відмова від куріння та вживання наркотичних речовин.

Окрім цього, профілактичні заходи мають стосуватися не тільки спадкових хвороб, які є успадковані від попередніх поколінь, а й тих причинами яких є мутації. Тому необхідно дотримуватися правил безпеки під час роботи з речовинами або приладами, які потенційно можуть мати мутагенний ефект.

3. Медико-генетичне консультування

Сьогодні відомо багато захворювань, механізми виникнення яких пов’язані зі спадковими порушеннями. Головним висновком за результатами вивчення таких захворювань є те, що спадкові хвороби, набагато простіше попередити, ніж вилікувати. Тому для їхнього попередження створено систему медико-генетичного консультування.

Медико-генетичне консультування — це один з видів медичної допомоги населенню, який дозволяє попередити народження дітей зі спадковою патологією.

За допомогою медико-генетичного консультування можна здійснювати:

• діагностування спадкового захворювання та визначення типу його успадкування;

• розрахунок ризику (або повторного ризику у випадку вже виявленого спадкового захворювання у старшої дитини) народження хворої дитини;

• визначення можливих способів профілактики певного захворювання.

Медико-генетичне консультування в Україні здійснюють медико-генетичні кабінети, медико-генетичні центри і відповідні фахівці медичних та науково-дослідних інститутів.

6.     Закріплення вивченого матеріалу

• Чи можна діагностувати та визначати спадкові хвороби?

• Що таке пренатальне генетичне тестування?
• Чим відрізняється постнатальне і пренатальне тестування?
• Яка різниця між секвенуванням геному людини і полімеразною ланцюговою реакцією?
• Як ви вважаєте чи може бути ефективною профілактика спадкових захворювань? Аргументуйте свою відповідь.

 

7. Узагальнення і систематизація знань

Отже, сьогодні ви дізналися, що спадкові хвороби можна діагностувати різними методами. А саме: генеалогічним, біохімічним, близнюковим, цито- та імуногенетичним, а також можна використовувати метод дерматогліфіки. Ознайомилися, із терміном генетичного тестування та основними підходами при його проведенні (пренатальним і постнатальним тестуванням). Дізналися про ефективні заходи профілактики спадкових захворювань та медико-генетичне консультування.

8. Підведення підсумків уроку

На сьогоднішньому уроці активними були такі учні …

Дякую за увагу! До зустрічі!

9. Повідомлення домашнього завдання.

• Опрацювати § 40; 41 (пункт про медико-генетичне консультування);
• Вивчити опорний конспект.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самостійна робота

Варіант 1

 

Прізвище та ім’я______________________________Клас_______________

Задача 1

У людини дальтонізм (порушення кольорового зору) кодується рецисивним геном, що розташовується у Х-хромосомі. Чоловік з нормальним кольоровим зором одружився з гетерозиготною за цією ознакою жінкою. Яка ймовірність народження дітей дальтоніків у такій сім’ї.

Задача 2

Чоловік хворий на гемофілію, одружується зі здоровою жінкою, батько якої потерпав від гемофілії. Визначте ймовірність народження в цій родині здорових дітей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самостійна робота

Варіант 2

 

Прізвище та ім’я_____________________________Клас__________________

Задача 1

Рецесивний ген гемофілії міститься в Х-хромосомі. Батько дівчини хворіє на гемофілію, а мати дівчини здорова і походить з родини, в роду якої цієї хвороби не було. Дівчина виходить заміж за цілком здорового чоловіка. Чи можуть бути у них хворі діти?

Задача 2

Жінка з нормальним зором, у якої батько дальтонік, виходить заміж за чоловіка з нормальним зором. Чи можуть їхні діти бути дальтоніками? Ген дальтонізму рецесивний і зчеплений зі статтю.