Uniwersytet Medyczny w Łodzi Katedra Biologii i Mikrobiologii Medycznej Zakład Biomedycyny i Genetyki BIOLOGIA MEDYCZNA

Transkrypt

1 Uniwersytet Medyczny w Łodzi Katedra Biologii i Mikrobiologii Medycznej Zakład Biomedycyny i Genetyki BIOLOGIA MEDYCZNA SKRYPT PRAKTYCZNY DLA STUDENTÓW KIERUNKU LEKARSKIEGO pod redakcją: Ewy Brzeziańskiej-Lasoty, Joanny Błaszkowskiej, Katarzyny Góralskiej 1

2 Autorzy: dr hab. Joanna Błaszkowska, prof. UM 1 prof. dr hab. Ewa Brzeziańska-Lasota 2 dr Karolina Czarnecka 2 mgr Magdalena Dzikowiec 1 dr Katarzyna Góralska 2 dr Agnieszka Jaskółowska 1 dr Katarzyna Khalid 2 dr Justyna Kiszałkiewicz 2 dr Barbara Modrzewska 2 dr hab. Dorota Pastuszak-Lewandoska 3 dr Grażyna Witońska-Raczyńska 1 dr Anna Wójcik 2 1 Zakład Diagnostyki i Leczenia Chorób Pasożytniczych i Grzybic, Katedra Biologii i Mikrobiologii Medycznej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi 2 Zakład Biomedycyny i Genetyki, Katedra Biologii i Mikrobiologii Medycznej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi 3 Zakład Mikrobiologii i Laboratoryjnej Immunologii Medycznej, Katedra Biologii i Mikrobiologii Medycznej, Uniwersytet Medyczny w Łodzi 2

3 Spis treści: Część I. Ekologia medyczna z elementami parazytologii i mykologii Organizm żywy jako układ regulacji. Czynniki abiotyczne i biotyczne Wybrane organizmy o znaczeniu medycznym Aerosfera jako źródło czynników patogennych dla człowieka. Wektory chorób inwazyjnych obecne w aerosferze Hydrosfera i litosfera jako źródła czynników patogennych dla człowieka Środowisko domowe oraz żywność jako źródło czynników patogennych dla człowieka...34 Część II. Biologia molekularna z elementami biotechnologii Biotechnologia żywności a zdrowie człowieka; znaczenie mikrobioty dla prawidłowego funkcjonowania organizmu Diagnostyka parazytologiczna i mykologiczna dawniej i dziś Hodowle komórkowe...52 Część III. Genetyka medyczna Genetyka mendlowska - wybrane cechy allelomorficzne i układy grupowe krwi Chromosomy i cechy sprzężone z płcią Mutacje genowe i chromosomowe Cechy wieloczynnikowe Wybrane zagadnienia genetyki populacji...94 Załączniki

4 4

5 Część I Ekologia medyczna z elementami parazytologii i mykologii 5

6 6

7 Ćwiczenie 1. Temat: Organizm żywy jako układ regulacji. Czynniki abiotyczne. 1. Omówienie regulaminów zajęć i bezpieczeństwa i higieny pracy oraz zasad mikroskopowania. 2. Organizm żywy jako układ regulacji. Homeostaza. a) Schemat działania układu regulacji opis: - sterowanie w układzie zamkniętym - schemat, opis; - układ regulacji ze sprzężeniem zwrotnym ujemnym i dodatnim - schemat, pokaz. b) Mechanizmy homeostazy- schemat strukturalny, pokaz. c) Układ regulacji niestabilnej - sprężenie zwrotne dodatnie: - komórka Traubego doświadczenie, protokół. d) Homeostaza na przykładzie wybranych wskaźników: - układ regulacji temperatury schemat opis; - regulacja stężenia cukru w krwi człowieka - schemat, opis; e) Ocena układu regulacji: - test wysiłkowy Ruffiera doświadczenie, protokół. f) Układ regulacji ultrastabilnej schemat, opis. 3. Czynniki abiotyczne a) Wpływ temperatury na czynności życiowe organizmów - schemat, opis: - wpływ temperatury na czynność serca rozwielitki (Daphnia sp.) doświadczenie, protokół; - temperatura jako czynnik wykorzystywany w procesie sterylizacji. b) Rola wody w organizmie opis. c) Teratogenne działanie czynników chemicznych na organizm kręgowca: Gallus sp.: - skrzyżowany dziób i jednooczność po działaniu błękitem trypanu - prep. makr. utrw. w 4 % formalinie pokaz; - rozszczep powłok brzusznych po działaniu inhibitorem trypsyny wyizolowanym z Ascaris summ - prep. makr. utrw. w 4 % formalinie pokaz; - niewciągnięty pęcherzyk żółtkowy po działaniu inhibitorem trypsyny wyizolowanym z Ascaris summ - prep. makr. utrw. w 4 % formalinie pokaz. Zakres materiału do przygotowania i utrwalenia po zajęciach: Podstawowe pojęcia ekologii medycznej (wymagana znajomość terminów z zakresu wiedzy szkoły średniej): - populacja, biocenoza, ekosystem, biom, biosfera, biotop, biocenoza, ontocenoza; - czynniki biotyczne i abiotyczne środowiska, czynnik ograniczający, tolerancja ekologiczna, eurybionty, stenobionty; - zależności (interakcje) wewnątrzgatunkowe i międzygatunkowe; - łańcuch troficzny, producenci, konsumenci, reducenci; produktywność poziomów troficznych, przepływ energii, krążenie materii, cykle biogeochemiczne, piramidy ekologiczne: biomas, liczebności, energii (produkcji); sukcesja pierwotna i wtórna; zanieczyszczenia; antropopresja; - zasady i prawa ekologii człowieka (ekosensytywność, adiustacje, adaptabilność, adaptacje); - homeostaza antropogeniczna. Homeostaza. Układy regulacji sprzężenie ujemne i dodatnie. Układ żywiciel-pasożyt. Metody analizy wpływu czynników abiotycznych na populacje. Ustrój człowieka jako układ regulacji przykłady regulacji (utrzymanie stałego ph krwi, stężenia glukozy we krwi, proces krzepnięcia i trawienia; komórka Traubego regulacja na zasadzie sprzężenia dodatniego). Ocena sprawności układu regulacji testy obciążeniowe: wysiłkowe, kryteria rozpoznania cukrzycy - doustny test tolerancji glukozy. Ustrój człowieka jako układ regulacji ultrastabilnej wytrenowanie, aklimatyzacja. Standardy jakości dla związków chemicznych obecnych w żywności (ADI, NOEL, DL50, CL50). Temperatura i woda jako czynniki ograniczające wzrost/rozwój organizmów ( zero biologiczne, reguła van`t Hoffa, anabioza (vita minima), liofilizacja). Czynniki fizyczne i chemiczne ograniczające występowanie mikroorganizmów (sterylizacja i dezynfekcja; rodzaje).teratologia (dysmorfologia) czynniki teratogenne, embriopatia alkoholowa (FAS), wady rozwojowe. 7

8 DOŚWIADCZENIA I. Komórka Traubego jako przykład układu regulacji opartego na sprzężeniu zwrotnym dodatnim wykonanie. Materiały: - cylinder miarowy, - pęseta, - 5% roztwór CuSO4, - kryształki żelazocyjanku potasu. Wykonanie: 1. Odmierzyć w cylindrze miarowym 50 cm 3 5% roztworu CuSO4. 2. Do cylindra pęsetą delikatnie wrzucić kryształki żelazocyjanku potasu i pozostawić do obserwacji - tworzenie się i wzrost komórki Traubego w czasie minut. 3. Otrzymaną strukturę chemiczną porównać z preparatem makroskopowym glonu - Fucus sp. 4. Odnotować czas rozpadu komórki Traubego. Wyniki: Wnioski: II. Próba Ruffiera wykonanie. Materiały: - osoba badana, - stoper, - metronom. Wykonanie: 1. Dokonać pomiaru tętna osoby badanej w spoczynku (p), a następnie bezpośrednio po wykonaniu 30 przysiadów (w ciągu 30 sekund) p1. 2. Następnie wykonać kolejny pomiar tętna po upływie 1 minuty (od zakończenia wysiłku) p2. 3. Otrzymane wyniki uwzględnić we wzorze, w celu oceny wydolności układu krążenia osoby badanej i obliczenia tzw. wskaźnika Ruffiera: 8

9 4. Wyniki zinterpretować na podstawie skali: Ocena wydolności układu krążenia - bardzo dobra punktów - dobra punktów - średnia punktów - słaba punktów Wyniki: Wnioski: III. Wpływ temperatury na czynność serca Daphnia sp. wykonanie. Materiały: - rozwielitki, - mikroskop lub lupa, - szkiełka z łezką, - zlewka z wodą, - pipety pasterowskie, - łaźnia wodna nastawiona na temp. 30 C, - lód. Wykonanie: 1. Przenieść rozwielitkę w kropli wody na szkiełko z łezką i umieścić na stoliku mikroskopu (pow. 25x, 40x lub 100x). 2. Określić liczbę skurczów serca na minutę (temp. pokojowa ok. 20 C). 3. Następnie przenieść na szkiełko podstawowe kawałek lodu, a po jego rozpuszczeniu (temp. ok 0 C) ponownie wyznaczyć liczbę skurczów serca rozwielitki/min. 4. W dalszej kolejności przenieść rozwielitkę do zlewki z wodą i ogrzewać w łaźni wodnej (5min, temp. 30 C) i najszybciej jak to możliwe ponownie umieścić rozwielitkę na szkiełku i określić liczbę skurczów serca w ciągu minuty. 5. Doświadczenie przeprowadzić na rozwielitkach, losowo pobranych z hodowli, a uzyskane wyniki po uśrednieniu zamieścić w tabeli. 6. W oparciu o uzyskane wyniki należy sporządzić wykres zależności liczby skurczów serca/min od temperatury 9

10 Liczba skurczów serca Wyniki: Lp. Temperatura [ C] Liczba skurczów serca/min (dolny punkt krytyczny w zakresie 0 tolerancji temp.) ,5 (górny punkt krytyczny) ,5 Temperatura [ C] Wnioski: 10

11 ZADANIA 1. Uzupełnij schemat układu regulacji stężenia glukozy we krwi wykorzystując podane poniżej hasła: glukagon, komórki β trzustki, rdzeń nadnerczy, glikokortykoidy, kora nadnerczy, komórki α trzustki, adrenalina, T3 i T4, przysadka mózgowa, somatotropina, tarczyca s b (+) s b (+) s b (+) c o s b (+) s b (+) s b (-) y i insulin a s r 2. Wartość stężenia glukozy w surowicy krwi równa 189 mg/dl w 120 minucie doustnego testu tolerancji, pozwala na stwierdzenie: A. cukrzycy; B. nieprawidłowej tolerancji glukozy; C. prawidłowej glikemii; D. brak prawidłowej odpowiedzi. 3. Największy odsetek udziału w zdolności buforującej krwi posiada bufor: A. albuminy osocza krwi; B. fosforanowy; C. hemoglobina; D. wodorowęglanowy. 4. Zdefiniuj pojęcia: Reguła van 't Hoffa NOAEL Zero biologiczne Eurybiont 5. Rozwiń hasła podane w tabeli: anencefalia syrenomelia fokomelia polidaktylia syndaktylia 6. Hasłom podanym w tabeli przyporządkuj odpowiednie zdanie (A,B,C,D,E) Sterylizacja Pasteryzacja Dezynfekcja Antyseptyka Tyndalizacja 11

12 A. Użycie procesów fizycznych lub czynników chemicznych w celu zniszczenia większości form drobnoustrojów na przedmiotach i powierzchniach użytkowych. B. Całkowite zniszczenie wszystkich drobnoustrojów (także wirusów) oraz ich przetrwalników / zarodników. C. Użycie środków chemicznych na skórze lub innych żywych tkankach w celu zahamowania wzrostu lub zniszczenia drobnoustrojów. D. Frakcjonowana pasteryzacja. E. Jednorazowe ogrzewanie produktu do temperatury powyżej 72 C. 12

13 Ćwiczenie 2. Temat: Wybrane organizmy o znaczeniu medycznym. 1. Grzyby czynniki etiologiczne zakażeń grzybiczych egzo i endogennych; wybrane przypadki kliniczne. a) Candida albicans: - hodowla na podłożu stałym i płynnym Sabourauda, opis wzrostu; - mikrohodowla utrw. etanolem, barw. barwnikiem Giemsy, pow. 100, 400/600 x, rys. (Olyvia). b) Cryptococcus neoformans: - hodowla na podłożu stałym Sabourauda, - opis wzrostu; - preparat z płynu mózgowo-rdzeniowego w tuszu chińskim, pow.1000x, rys. (Olyvia). c) Alternaria sp.: - hodowla na skosie Sabourauda, opis wzrostu; - zarodniki - prep. mikr. utrw. niebarw., pow. 100 x, rys. (Olyvia). d) Aspergillus fumigatus: - hodowla na skosie Sabourauda, opis; - mikrohodowla - prep. mikr. utrw., barw. fuksyną, pow.100,400x, rys; (Olyvia). - grzybniak kropidlakowy płuc, preparat mikroskopowy barwiony metodą PAS, pow.600x, pokaz. (Olyvia). 2. Wybrane związki biologicznie czynne wytwarzane przez grzyby. a) Mykotoksyny rodzaje mykotoksyn i ich oddziaływanie na organizm człowieka: - "orzeszki" arachidowe Arachis hypogea zarażone Aspergillus flavus pokaz; - Aspergillus flavus - hodowla na skosie Sabourauda opis; - ocena wrażliwości Paramecium sp. na wyciąg z grzybni A. flavus: doświadczenie, protokół. b) Alkaloidy sporyszu Claviceps purpurea (Secale cornutum) L. Buławinka czerwona: - prep. makr. suchy, opis. 3. Toksyny grzybów wielkoowocnikowych (grzyby kapeluszowe). a) Amanita phalloides - Muchomor sromotnikowy: - owocnik - prep. makr. utrw. 4% formaliną/prep. suchy, opis; - zarodniki - prep. mikr. trwały, niebarw., pow. 100, 400/ 600 lub 1000 x (immersja olejowa), rys. (Olyvia). b) Paxillus involutus - Krowiak podwinięty (Olszówka): - owocnik - prep. makr. utrw. 4% formaliną, opis; - zarodniki - prep. mikr. trwały, niebarw., pow. 100, 400/ 600 lub 1000 x (immersja olejowa), rys. (Olyvia). c) Russula emetica - Gołąbek wymiotny: - owocnik - prep. makr. utrw. 4% formaliną, opis. - zarodniki - prep. mikr. trwały, niebarw., pow. 100, 400/ 600 lub 1000 x (immersja olejowa), rys. (Olyvia). 4. Rośliny naczyniowe zatrucia częściami roślin, zastosowanie roślin w medycynie. a) Atropa belladonna - Pokrzyk wilcza jagoda: - owoce prep. makr. w etanolu, pokaz. b) Datura stramonium - Bieluń dziędzierzawa: - owoce prep. makr. suchy, pokaz. c) Digitalis purpurea - Naparstnica purpurowa: - łodyga z kwiatostanem - prep. makr. suchy, pokaz. 5. Zwierzęta jadowite składniki jadu, działanie jadu na organizm człowieka, postępowanie przedmedyczne. a) Leiurus sp. - Skorpion - osobnik dorosły - prep. makr. suchy/utrw. w 4% formalinie, pokaz. 13

14 b) Apis mellifera - Pszczoła miodna: - imago - prep. makr., pokaz; - żądło - prep. mikr. utrw. etanolem, niebarw., pow.100 x, rys. (Olyvia). c) Vespula vulgaris - Osa zwyczajna: - imago - prep. makr. pokaz; - żądło - prep. mikr. utrw. etanolem, niebarw., pow.100 x, rys. (Olyvia). d) Vespa crabro - Szerszeń - imago: prep. makr. suchy, pokaz. e) jadowite pająki. f) Bufo bufo - Ropucha szara. - osobnik dorosły - prep. makr. utrw. w 4% formalinie, pokaz. g) Vipera berus - Żmija zygzakowata - osobnik dorosły - prep. makr. utrw. w 4% formalinie, pokaz. h) zastosowanie jadów zwierzęcych w medycynie. Zakres materiału do przygotowania: Podstawowe pojęcia mykologii lekarskiej oraz pojęcia z morfologii i fizjologii grzybów; informacje o wymienionych organizmach: występowanie, drogi i sposoby rozprzestrzeniania (transmisja) w środowisku oraz wnikania do organizmu człowieka (sposób inwazji, wrota inwazji), postać inwazyjna, stadia rozwojowe, miejsce bytowania w organizmie człowieka, chorobotwórczość, objawy inwazji u człowieka, wykrywanie: metody, materiał badany i postacie wykrywane, profilaktyka inwazji. Czynniki pochodzenia roślinnego i zwierzęcego w etiopatogenezie chorób człowieka oraz jako surowce farmaceutyczne; przykłady gatunków powodujących grzybice ludzi; mykotoksyny - definicja, podział, działanie na organizm człowieka i zwierząt; toksyny grzybów (działanie toksyn muchomora sromotnikowego, buławinki czerwonej - sporysz); jady zwierzęce (stawonogów żądłówki, skorpiony, kręgowców ropucha, żmija), roślinne surowce farmakologiczne (np. glikozydy nasercowe, skopolamina, atropina). 14

15 DOŚWIADCZENIA I. Ocena wrażliwości Paramecium sp. na wyciąg z grzybni Aspergillus flavus - wykonanie. Materiały: - wodny wyciąg z grzybni Aspergillus flavus, - hodowla sianowa Paramecium sp., - lupa, - probówki, - pipety, - szkiełka z łezką. Wykonanie: 1. Kroplę z hodowli Paramecium sp. pobraną pipetą z górnej warstwy pożywki sianowej (geotaksja ujemna) przenieść się na szkiełko podstawowe z łezką i oglądać w powiększeniu 25x. 2. Po stwierdzeniu aktywnego ruchu pierwotniaków, dodać jedną kroplę wodnego wyciągu z grzybni Aspergillus flavus i obserwować zachowanie się pantofelków bezpośrednio po jego dodaniu, po 3 min oraz po 1 godz. Za kryterium śmierci przyjąć brak ruchu pantofelków. Kontrola - do kropli losowo pobranej populacji Paramecium sp. i umieszczonej na szkiełku podstawowym z łezką zamiast wyciągu z grzybni Aspergillus flavus dodać 1 kroplę wody wodociągowej. 3. Wyniki zinterpretować na podstawie klasyfikacji toksyczności wyciągu z kultury grzyba według Spieciwcewa: - silnie toksyczny - brak ruchu osobników populacji (śmierć) po około 3 min. - słabo toksyczny - brak ruchu po około 1-3 godz. - śladowe ilości toksyn - brak ruchu po około godz. Wyniki: Wnioski: 15

16 ORGANIZMY OMAWIANE NA ZAJĘCIACH 1. Grzyby: Candida albicans obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Alternaria sp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop/mikroskop Aspergillus fumigatus obserwacja w programie Olyvia/mikroskop; opis ryciny (zaznacz fialidy, konidia, konidiofor) Claviceps purpurea opis Amanita phalloides opis 16

17 Paxillus involutus opis Russula emetica opis 2. Rośliny naczyniowe: Atropa belladonna, Datura stramonium, Digitalis purpurea - obserwacja 3. Zwierzęta wytwarzające jad: Leiurus sp. obserwacja Apis mellifera, Vespula vulgaris, Vespa crabro - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop, porównanie postaci imago z dokładną charakterystyką żądła Vipera berus obserwacja 17

18 ZADANIA 1. Spośród podanych zdań opisujących mykotoksyny wybierz prawidłowe: A. 1,4,3; B. 2,4,5 ; C.3,4,5; D. 1,3,5. 1. Mykotoksyny to lotne związki o charakterze olejków eterycznych. 2. Mykotoksyny charakteryzują się dobrą rozpuszczalnością w tłuszczach. 3. Mykotoksyny to drugorzędowe produkty przemiany materii grzybów mikroskopowych. 4. Przykładami mykotoksyn są aflatoksyny. 5. Mykotoksyny mogą mieć działanie rakotwórcze. 2. Spożycie przetrwalnika Claviceps purpurea może spowodować: A. uszkodzenie błony śluzowej przewodu pokarmowego; B. pobudzenie ośrodkowego układu nerwowego i rozkurcz mięśni gładkich; C. martwicę kanalików nerkowych; D. porażenie nerwów współczulnych i skurcze mięśni gładkich. 3. Podaj cechy charakterystyczne dla przedstawionego gatunku grzyba wielkoowocnikowego oraz jego nazwę polską i łacińską wiedząc, że barwa jego kapelusza jest koloru oliwkowo-zielonego. 4. Spośród podanych odpowiedzi wybierz prawidłowe zestawienie dotyczące wpływu kardenolidów Digitalis lanata L. na czynność serca: A. 4, 5; B. 1, 6; C.1, 2; D. 3, inotropowe i dromotropowe 2. + tonotropowe i chronotropowe 3. + inotropowe i chronotropowe 4. + inotropowe i tonotropowe 5. - chronotropowe i dromotropowe 6. - chronotropowe i tonotropowe 7. - tonotropowe i dromotropowe 5. Hemolizyny zawarte w jadach zwierzęcym mogą być przyczyną: A. uszkodzenia ścian naczyń krwionośnych i krwawych wybroczyn; B. uszkodzenia błon komórkowych krwinek czerwonych, anemii i żółtaczki; C. zaburzeń funkcji neuronów; D. uszkodzenia tkanki łącznej, zaczerwienienia skóry i pokrzywki. 6. Uzupełnij tabelę Gatunek owada Toksyna Działanie Melityna Vespula vulgaris 18 peptyd MCD Hialuronidaza powoduje zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej, skurcze mięśni gładkich i poprzecznie prążkowanych silnie obniżają ciśnienie krwi, powodują ostre przekrwienie skóry i silny miejscowy ból

19 7. Podaj kilka przykładów wykorzystania jadu zwierząt w lecznictwie: 19

20 Ćwiczenie 3. Temat: Aerosfera jako źródło czynników patogennych dla człowieka. Wektory chorób inwazyjnych obecne w aerosferze. 1. Aerosfera jako źródło czynników patogennych dla człowieka. 2. Mikroorganizmy wykrywane w powietrzu (atmosferyczne i pomieszczeń zamkniętych) i metody mikrobiologicznej oceny jakości powietrza: a) obliczanie wskaźnika biologicznych zanieczyszczeń powietrza metoda Kocha, protokół doświadczenia. 2. Zanieczyszczenia pyłowe i ich wpływ na organizm człowieka a) płuco człowieka z pylicą węglową (choroba zawodowa): - prep. makr. utrw. w 4 % formalinie, pokaz; - prep. mikr. utrw. formaliną, barw. hematoksyliną i eozyną, pow. 100 x, rys. (Olyvia). b) płuco zdrowego człowieka: - prep. makr. utrw. w 4 % formalinie, pokaz; - prep. mikr. utrw. formaliną, barw. hematoksyliną i eozyną, pow. 100 x, rys. (Olyvia). c) płuco człowieka po ekspozycji na pył węglowy: - prep. mikr. utrw. formaliną, barw. hematoksyliną i eozyną, pow. 100 x, rys. (Olyvia). 3. Wektory przenoszące choroby infekcyjne i inwazyjne: a) Ixodes ricinus - Kleszcz pastwiskowy - postać dojrzała - prep. mikr. utrw., pow. 25,100x, rys. (Olyvia); - postać nassana - prep. makr. w etanolu, rys.; - nasiona Ricinus communis - prep. makr. suchy, pokaz. b) Anopheles macullipennis - Komar widliszek: - imago prep. mikr., pow. 100 x, pokaz (Olyvia); - larwa prep. mikr., pow. 100 x, rys. (Olyvia); - narządy gębowe prep. mikr., pow. 100 x, rys. (Olyvia). c) Culex pipiens - Komar kłujący - imago prep. mikr., pow. 100 x, pokaz (Olyvia); - poczwarka prep. mikr., pow. 100 x, pokaz (Olyvia); - larwa prep. mikr., pow. 100 x, rys. (Olyvia); - narządy gębowe prep. mikr., pow. 100 x, rys. (Olyvia). d) Musca domestica - Mucha domowa: - imago - prep. makr. suchy, pokaz; - poczwarka - prep. makr. suchy, pokaz; - larwa - prep. mikr. utrw. niebarw., pow. 100x, rys. (Olyvia); - jaja - prep. mikr. utrw. niebarw., pow. 100x, rys. (Olyvia). e) Lucilia sericata - Mucha zielona: - imago: prep. makr. suchy, pokaz. - larwy L. sericata usuwanie larw u pacjenta z muszycą, prezentacja multimedialna. f) Sarcophaga haemorrhoidalis - Ścierwica: - imago: prep. makr. suchy, pokaz. 4. Czynniki etiologiczne parazytoz człowieka, których wektory znajdują się w aerosferze. a) Plasmodium spp.: P. falciparum - Zarodziec sierpowaty i P. vivax - Zarodziec ruchliwy: - gruba kropla krwi prep. mikr.,utrw. barw. Giemsy, pow. 1000x, pokaz (Olyvia); - cienki rozmaz krwi prep. mikr., utrw. barw. Giemsy, pow. 1000x, rys. (Olyvia). b) Trypanosoma brucei gambiense - Świdrowiec gambijski: - rozmaz krwi człowieka zarażonego, postać trypomastigota - prep. mikr., barw. Giemsy, pow. 1000x (immersja olejowa), rys. (Olyvia). c) Trypanosoma cruzi: - prep. mikr. krwi myszy, utrw.70% etanolem, barw. Giemsy, pow.600,1000x, rys. (Olyvia). 20

21 d) Leishmania tropica: - postać amastigota prep. z rozmazu owrzodzenia skóry, utrw., barw. Giemsy,pow.600,1000x, rys. (Olyvia); - postać promastogota - prep. z hodowli, utrw. barw. Giemsy, pow. 600,1000x, rys. (Olyvia). e) Loa loa - mikrofilarie: - rozmaz krwi obwodowej, prep. mikr. utrw., barw. barwn. Giemsy, pow. 100x, rys. (Olyvia). Zakres materiału do przygotowania: Charakterystyka aerosfery. Zanieczyszczenia aerosfery naturalne i antropogeniczne, smog atmosferyczny; gazowe, pyłowe, biologiczne. Aerosfera jako aerozol biologiczny (skład, czynniki o działaniu alergizującym, chorobotwórczym grzybice, szczególnie u osób z obniżoną odpornością, pylice, choroby układu oddechowego wywołane substancjami drobnoustrojów występującymi na pyłach organicznych choroby zawodowe). Metody mikrobiologicznej oceny stopnia zanieczyszczenia biologicznego powietrza (metoda Kocha, uderzeniowa). Skutki antropopresji degradacja warstwy ozonowej, zmiany klimatu (efekt cieplarniany), kwaśne deszcze. Aerosfera jako rezerwuar wybranych czynników etiologicznych chorób ludzi. Wektory (kleszcze, komary, muchy) chorób infekcyjnych i inwazyjnych. Pasożyty człowieka związane z aerosferą cykle i stadia rozwojowe, ich cechy charakterystyczne ważne diagnostycznie, chorobotwórczość, transmisja w środowisku. 21

22 DOŚWIADCZENIA I. Mikrobiologiczna ocena jakości powietrza - metoda sedymentacyjna Kocha wykonanie. Materiały: - płytki Petriego z jałowym podłożem mikrobiologicznym, - cieplarka. Wykonanie: 1. W wybranym pomieszczeniu umieścić otwarte płytki Petriego z jałowym podłożem mikrobiologicznym (słup powietrza nad płytką > 150cm) na 10, 15, 20 lub 30 minut. 2. Płytki po ekspozycji inkubować 24-48h w 37 C. 3. Makroskopowo ocenić wzrost drobnoustrojów (liczba kolonii) na pożywce i obliczyć wskaźnik mikrobiologicznego zanieczyszczenia powietrza wg wzoru Omeliańskiego (A): gdzie: a średnia liczba kolonii r promień płytki Petriego t czas ekspozycji płytki A - ogólna liczba drobnoustrojów w 1 m 3 powietrza wyrażona w CFU (jednostkach tworzących kolonie) [CFU/m 3 ] 4. Porównać z wytycznymi dla pomieszczeń placówek ochrony zdrowia Klasa I do 70 CFU/m 3 : sale operacyjne wysokoaseptyczne (transplantacja narządów, zabiegi na otwartym sercu i ortopedyczne), sale pacjentów w immunosupresji, pracownie rozpuszczania cytostatyków, część czysta centralnej sterylizatorni; Klasa II do 300 CFU/m 3 : bloki operacyjne, oddziały intensywnej opieki, oddziały noworodków i wcześniaków, gabinety zabiegowe, gabinety endoskopii; Klasa III do 700 CFU/m 3 : sale chorych, część brudna centralnej sterylizatorni. Wyniki: Wnioski: 22

23 ORGANIZMY OMAWIANE NA ZAJĘCIACH 1. Zanieczyszczenia pyłowe i ich wpływ na organizm człowieka Płuco człowieka (bez i po ekspozycji na pyły nieorganiczne) - obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 2. Wektory przenoszące choroby infekcyjne i inwazyjne Ixodes ricinus - obserwacja /opis w programie Olyvia/mikroskop Anopheles macullipennis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Culex pipiens obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Musca domestica obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 23

24 3. Czynniki etiologiczne parazytoz, których wektory znajdują się w aerosferze. Plasmodium spp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Trypanosma spp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Leishmania tropica obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Loa loa - obserwacja w programie/opis Olyvia/mikroskop 24

25 ZADANIA 1. Dopasuj (strzałkami) cechy charakterystyczne dla wymienionych zanieczyszczeń powietrza: Fotochemiczny Smog kwaśny typu londyńskiego Wytwarza się na bazie dużej emisji SO2 Składniki tego typu zanieczyszczenia są źródłem emisji promieniowania o charakterze korpuskularnym i Smog utleniający typu Los Angeles elektromagnetycznym Powstaje na bazie dużej emisji spalin w warunkach dużego nasłonecznienia Pochodzi z naziemnych eksplozji nuklearnych Pył promieniotwórczy Występuje w dużych miastach w klimacie strefy umiarkowanej 2. Określ postacie morfologiczne pasożytniczych pierwotniaków; uzupełnij poniższą tabelę: A B C Postać A B C Nazwa postaci morfologicznej Gatunek, w którego cyklu rozwojowym występuje Miejsce bytowania w organizmie człowieka Nazwa choroby, którą wywołuje 3. Podaj nazwę postaci oraz nazwy organelli zaznaczonych na rysunku: 25

26 Ćwiczenie 4. Temat: Hydrosfera i litosfera jako źródła czynników patogennych dla człowieka. 1. Hydrosfera jako źródło pasożytów człowieka. a) Acanthamoeba castellani: - prep. mikr., utrw,, barw. met. trójchromatyczną, pow. 1000x (immersja olejowa), rys. (Olyvia). b) Entamoeba histolytica - Pełzak czerwonki: - trofozoit - prep. utrw., barw. met. trójchromatyczną, pow.1000x, rys. (Olyvia); - cysta prep. utrw., barw. met. trójchromatyczną, pow.1000x, rys. (Olyvia). c) Cryptosporidium parvum: - oocysty prep. utrw., barw. met. Ziehl-Neelsena, pow.1000x (immersja olejowa), rys. (Olyvia). d) Fasciola hepatica - Motylica wątrobowa: - osobnik dojrzały prep. mikr.,utrw. w płynie Bouina, barw. karminem ałunowym, pow.25x, rys. (Olyvia); - jaja prep. mikr., utrw., niebarw., pow.100,400/600x, rys. (Olyvia); - metacerkaria prep. mikr., utrw., niebarw., pow.100, 400/600x, rys. (Olyvia); - Galba truncatula (żywiciel pośredni) prep. makr. suchy. pokaz. e) Schistosoma mansoni: - osobniki dojrzałe prep. mikr. utrw., barw. hematoksyliną, pow.100x, rys. (Olyvia). f) Diphyllobothrium latum - Bruzdogłowiec szeroki: - strobila prep. makr. utrw. 4% formaliną, rys.; - proglotyd prep. mikr., utrw. w płynie Bouina, barw. karminem, pow. 25x, rys. (Olyvia); - jaja prep. mikr. utrw. etanolem, niebarw., pow.100, 400/600x, rys. (Olyvia). 2. Litosfera jako źródło pasożytów człowieka. a) Ocena parazytologiczna gleby doświadczenie - prezentacja multimedialna, protokół. 3. Formy rozwojowe pasożytów, których cykl rozwojowy związany jest z glebą: a) Echinococcus granulosus - Tasiemiec bąblowcowy: - osobnik dojrzały prep. mikr. utrw. w płynie Bouina, barwiony karminem ałunowym, pow.25, 100x pokaz (Olyvia); - protoskoleksy - preparat mikroskopowy, utrwalony 70% etanolem, niebarwiony, pow.100, 600x - pokaz (Olyvia). b) Echinococcus multilocularis tasiemiec wieojamowy: - osobnik dojrzały prep. mikr. utrw. w płynie Bouina, barw. karminem ałunowym, pow.25, 100x - pokaz (Olyvia). c) Trichuris trichiura - Włosogłówka: - osobnik dojrzały prep. mikr. utrw. w płynie Bouina, barw. karminem ałunowym, pow.25, 100x - pokaz (Olyvia); - jaja: prep. mikr. utrw. etanolem., niebarw., pow. 100, 400/600,x rys. (Olyvia). d) Ascaris lumbricoides Glista ludzka: - osobnik dojrzały prep. makr. utrw. w 4% formalinie pokaz; - jaja: prep. mikr. bezp. z zawiesiny jaj w 4% formalinie, pow. 100, 400/600x, rys. (Olyvia). e) Toxocara canis: - osobnik dojrzały prep. makr. utrw. w 4% formalinie pokaz; - jaja - preparat mikroskopowy, utrwalony 70% etanolem, niebarwiony, pow.100, 400/600x, pokaz (Olyvia). f) Ancylostoma duodenale - Tęgoryjec dwunastnicy: - osobnik dojrzały (samiec, samica) prep. makr., utrw., barw. karminem ałunowym, pow. 25x, pokaz (Olyvia); - osobnik dojrzały w jelicie cienkim żywiciela ostatecznego prep. mikr. utrw., barw. hematoksyliną i eozyną, pow.100, 400/600x, rys. (Olyvia). 26

27 Zakres materiału do przygotowania: Charakterystyka hydrosfery i litosfery. Wykorzystanie zasobów wodnych i degradacja hydrosfery; oczyszczanie ścieków. Wskaźniki oceny jakości wód (fizyczne, chemiczne, biologiczne, wymagania mikrobiologiczne dotyczące jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi). Mikroorganizmy gleby. Sanitarna ocena gleby bakterie grupy coli, badanie helmintologiczne: metody flotacyjne i sedymentacyjne. Ocena jakości wód. Hydrosfera i litosfera jako rezerwuary wybranych czynników etiologicznych chorób ludzi i niektórych zwierząt. Pasożyty człowieka związane z hydrosferą i litosferą cykle i stadia rozwojowe, ich cechy charakterystyczne ważne diagnostycznie, chorobotwórczość, transmisja w środowisku. 27

28 DOŚWIADCZENIA I. Ocena parazytologiczna gleby wykonanie/prezentacja multimedialna. Materiały: - próbka ziemi, - nasycony roztwór chlorku sodu (płyn flotacyjny), - parowniczka, - szklana bagietka, - cylinder miarowy, - szczypczyki, - szkiełka podstawowe i nakrywkowe, - mikroskop Wykonanie: 1. Próbkę gleby o masie ok. 10g umieszczoną w parowniczce porcelanowej zalać 50cm 3 nasyconego roztworu chlorku sodu, dokładnie rozdrobnić i wymieszać bagietką szklaną. 2. Na powierzchni płynu flotacyjnego umieścić kilka szkiełek nakrywkowych. 3. Po upływie minut używając szczypczyków ostrożnie przenieść szkiełko nakrywkowe na podstawowe, sporządzając preparat bezpośredni, który należy ocenić pod mikroskopem (pow. 100 i 400x) w poszukiwaniu postaci rozwojowych pasożytów jelitowych. Wyniki: Wnioski: 28

29 ORGANIZMY OMAWIANE NA ZAJĘCIACH 1. Hydrosfera jako źródło pasożytów człowieka. Acanthamoeba castellanii obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Entamoeba histolytica obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Cryptosporidium parvum obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Fasciola hepatica obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Schistosoma mansoni obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 29

30 Diphyllobothrium latum obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 2. Litosfera jako źródła czynników patogennych dla człowieka. Echinococcus granulosus obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Echinococcus multilocularis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Trichuris trichiura obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Ascaris sp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 30

31 Toxocara canis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Ancylostoma duodenale obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 31

32 ZADANIA 1. Podać nazwy gatunkowe pasożytów i ich postaci morfologicznych przedstawionych na fotografiach: A B C D Nazwa łacińska A B C D Nazwa polska Pasożytmorfologiczna postać 2. Wyjaśnić pojęcia: indeks biologiczny: miano coli: miano Clostridium perfringens: 3. Biegunkę podróżnych (obfitą, wodnistą) powoduje: A. Entamoeba coli; B. Naegleria fowleri; C. Cryptosporidium parvum; D. Entamoeba dispar. 4. Uzupełnij tabelę dotyczącą antybiotyków produkowanych przez wybrane gatunki promieniowców: GATUNEK ANTYBIOTYK SPEKTRUM DZIAŁANIA S. griseus S. aureofaciens S. nodosus S. noursei S. antibioticus S. galilaeus 32

33 5. Jakie drobnoustroje dostające się do gleby z fekaliami świadczą o jej zanieczyszczeniu? świeżym: starszym: najstarszym: 33

34 Ćwiczenie 5. Temat: Środowisko domowe oraz żywność jako źródło czynników patogennych dla człowieka. 1. Choroby związane z przebywaniem w budynkach. 2. Czynniki chemiczne i biologiczne występujące w środowisku domowym. 3. Czynniki etiologiczne chorób inwazyjnych związane z domem jako środowiskiem życia człowieka. a) Trichomonas tenax - Rzęsistek policzkowy: - hodowla na podłożu Simiča prep. bezp., pow. 100, 400/600x, rys. (prezentacja multimedialna). b) Trichomonas vaginalis - Rzęsistek pochwowy: - preparat z hodowli, utrwalony, barwiony barwnikiem Giemsy, pow. 400/600, 1000x, rys. (Olyvia). c) Entamoeba gingivalis - Pełzak dziąsłowy: - hodowla na podłożu Pawłowej prep. bezp., pow. 100, 400/600x,rys. (prezentacja multimedialna). d) Enterobius vermicularis - Owsik ludzki: - osobnik dojrzały (samica) prep. mikr. utrw. etanolem, niebarw., pow. 25x, pokaz (Olyvia); - jaja prep. mikr., utrw. etanolem, niebarw., pow.100, 400/600x, rys. (Olyvia). e) Demodex spp. Nużeniec: - osobnik dojrzały (przekrój poprzeczny) i jaja w zeskrobinach skóry, prep. mikr. utrw., niebarw., pow.100x, pokaz (Olyvia). f) Sarcoptes scabiei - Świerzbowiec ludzki: - osobnik dojrzały (przekrój poprzeczny) i jaja w zeskrobinach skóry, prep. mikr. utrw., barw., pow.100x, pokaz (Olyvia). g) Pediculus humanus - Wesz ludzka: - imago prep. mikr. utrw. niebarw., pow. 100x, rys. (Olyvia); - jaja prep. mikr. utrw. niebarw., pow. 100x, rys. (Olyvia). h) Pthirus pubis - Wesz łonowa: - imago prep. mikr. utrw. niebarw., pow. 100x, rys. (Olyvia); - jaja prep. mikr., utrw., niebarw., pow. 100x, rys. (Olyvia). i) Pulex irritans - Pchła ludzka: - imago prep. mikr.utrw., niebarw., pow. 25x, rys. (Olyvia). j) Cimex lectularius Pluskwa domowa: - imago prep. mikr.utrw., niebarw., pow. 25x, rys. (Olyvia). 4. Zanieczyszczenia żywności. 5. Wybrane naturalne substancje toksyczne oraz toksyny pochodzenia biologicznego występujące w żywności. 6. Żywność jako rezerwuar pasożytów człowieka. a) Toxoplasma gondii: - prep. mikr. z wysięku otrzewnowego myszy, utrw., barw. Giemsy, pow.600, 1000x, rys. (Olyvia). b) Taenia saginata - Tasiemiec nieuzbrojony: - strobila - prep. makr. utrw. w 4% formalinie, rys.; - proglotyd - prep. mikr. utrw. w płynie Bouina, barw. karminem ałunowym, pow. 25x, rys. (Olyvia); - jaja - prep. mikr. utrw. w 4% formalinie, niebarw., pow.100,400x, rys. (Olyvia); - cysticercus bovis - prep. makr. utrw. w 4% formalinie, pokaz. c) Taenia solium - Tasiemiec uzbrojony: - skoleks przezrocze, pokaz; - proglotyd prep. mikr., utrw. w płynie Bouina, barw. karminem ałunowym, pow.25x, rys. (Olyvia); - cysticercus cellulosae - prep. makr. utrw. w 4% formalinie, pokaz. d) Trichinella spiralis - Włosień kręty: - larwa w mięśniu poprzecznie prążkowanym człowieka prep. mikr., utrw. w płynie Bouina, barw. hematoksyliną i eozyną, pow. 100, 600x, rys. (Olyvia); 34

35 - larwa w mięśniu poprzecznie prążkowanym szczura - metoda trichinoskopii - wykonanie i rys., pow.100x. (prezentacja multimedialna). Zakres materiału do przygotowania: Organizmy patogenne związane z domem jako środowiskiem życia człowieka oraz występujące w żywności cykle i stadia rozwojowe, ich cechy charakterystyczne ważne diagnostycznie, chorobotwórczość, transmisja w środowisku. Dermatofity - czynniki sprzyjające zarażeniu; pierwotniaki przenoszone poprzez kontakt bezpośredni i pośrednio; stawonogi jako wektory patogenów człowieka. Żywność jako źródło czynników patogennych dla człowieka: pasożyty, których formy rozwojowe występują w żywności; naturalne substancje toksyczne w żywności (solanina, SBI) i toksyny pochodzenia biologicznego (botulinowa, enterotoksyna, tetrodotoksyna). 35

36 ORGANIZMY OMAWIANE NA ZAJĘCIACH 1. Czynniki etiologiczne chorób inwazyjnych związane z domem jako środowiskiem życia człowieka. Trichomonas tenax obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Trichomonas vaginalis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Entamoeba gingivalis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Trichomonas tenax obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Enterobius vermicularis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 36

37 Demodex spp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Sarcoptes scabiei obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Pediculus humanus obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Pthirus pubis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Pulex irritans obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 37

38 Cimex lectularius obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 2. Żywność jako źródło pasożytów człowieka. Toxoplasma gondii obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Taenia spp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Trichinella spiralis obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 38

39 ZADANIA 1. Podaj definicję pojęcia: Toksyna botulinowa Enterotoksyna SBI ( soybean inhibitor) Tetrodotoksyna 2. Połącz typ dermatomykozy z najczęstszym czynnikiem etiologicznym: 1 grzybica odzwierzęca (psy, koty) A Trichophyton rubrum 2 grzybica skóry gładkiej (odmiana międzypalcowa), B Epidermophyton flocossum stopa mokasynowa /stopa atlety 3 grzybica owłosionej skóry brody C Microsporum canis 4. Podpisz zdjęcia: 4. Drążący skórę pasożyt rozprzestrzeniający się głównie w dużych skupiskach ludzi o niskim poziomie higieny to: A. Pulex irritans; B. Sarcoptes scabiei; C. Ixodes ricinus; D. Pediculus humanus. 5. Typowym dermatofitem antropofilnym jest: A. Epidermophyton floccosum; B. Microsporum canis; C. Microsporum gypseum; D. Trichophyton mentagrophytes var. granulosum. 6. Czynnikiem etiologicznym cysticerkozy jest: A. Diphylobothrium latum; B. Taenia saginata; C. Giardia intestinalis; D. Taenia solium. 7. Surowe/niedogotowane mięso wołowe może być źródłem zarażenia: A. Taenia solium; B. Taenia saginata; C. Echinococcus granulosus; D. Diphyllobothrium latum. 8. Organizm przedstawiony na zdjęciu może być wektorem następujących pasożytów: A. 1, 2, 5; B. 1, 3, 4; C. 1, 4, 5; D. 2, 3, Hymenolepis nana; 2. Toxocara cati; 3. Dipylidium caninum; 4. Hymenolepis diminuta; 5. Diphyllobothrium latum; 6. Taenia solium. 39

40 40

41 Część II Biologia molekularna z elementami biotechnologii 41

42 42

43 Ćwiczenie 6. Temat: Biotechnologia żywności a zdrowie człowieka; znaczenie mikrobioty dla prawidłowego funkcjonowania organizmu. 1. Podstawowe pojęcia biotechnologii. 2. Mikrobiota - interakcje pomiędzy makroorganizmem i zasiedlającymi go mikroorganizmami. 2. Udział mikrobioty w patogenezie wybranych chorób. 3. Ocena zróżnicowania mikrobioty jamy ustnej - posiew wymazy z jamy ustnej na podłoże mikrobiologiczne (agar odżywczy i agar Sabourauda) wykonanie. 4. Probiotyki, prebiotyki i synbiotyki. 5. Żywność funkcjonalna składniki pro- i antybiotyczne. 6. Ocena liczebności i żywotności bakterii mlekowych i probiotycznych wykonanie: - oszacowanie liczebności bakterii w produktach probiotycznych i fermentowanych (kapsułki probiotyków, jogurty, kefiry, kiszonki, mleko) preparat bezpośredni barwiony fioletem krystalicznym i płynem Lugola, pow. 100x i 400x; - ocena żywotności w produktach probiotycznych i fermentowanych, wyznaczenie liczby komórek żywych i martwych preparat bezpośredni barwiony błękitem metylenowym, pow. 400x; - inaktywacja bakterii probiotycznych/mlekowych w 0,5% kwasie solnym, wyznaczenie liczby komórek żywych i martwych preparat bezpośredni barwiony błękitem metylenowym, pow. 400x; - wpływ różnych produktów spożywczych (soki, mleko, kawa) na aktywność bakterii mlekowych preparat bezpośredni barwiony błękitem metylenowym, pow. 400x. 7. Ocena ph produktów fermentowanych (jogurty, kefiry, kiszonki) wykonanie. 8. Ocena obecności składników stabilizujących w produktach naturalnych w produktach probiotycznych i fermentowanych (kapsułki probiotyków, jogurty, kefiry, kiszonki, mleku) wykonanie: - wykrywanie obecności skrobi preparat bezpośredni barwiony płynem Lugola, pow. 400x. Zakres materiału do przygotowania: Biotechnologia podstawowe pojęcia i definicje; podział biotechnologii. Mikrobiom człowieka definicja, kształtowanie, funkcje; metabolom, mikrobiota, metagenom; interakcje między mikrobiotą a organizmem człowieka. Wpływ mikrobioty na zachowanie homeostazy. Zaburzenia w funkcjonowaniu mikrobiomu dysbioza (przyczyny i skutki dla organizmu człowieka). Mikrobiom jelita funkcjonowanie, rola, interakcje z organizmem gospodarza, udział w utrzymaniu homeostazy. Udział mikrobiomu w patogenezie wybranych chorób. Oś jelitowo-mózgowa zasada funkcjonowania, regulacja stanu zdrowia i choroby. Udział mikrobiomu w patogenezie wybranych chorób metabolicznych (otyłości, cukrzycy), immunologicznych (reumatoidalne zapalenie stawów), neurologiczno-psychiatrycznych (autyzm, schizofrenia, depresja). Udział mikrobioty procesach uczenia się. Probiotyki, prebiotyki, synbiotyki definicja, funkcja, skład, udział w regulacji homeostazy organizmu, działanie prozdrowotne. Żywność funkcjonalna definicja, rodzaje, przykłady, działanie prozdrowotne. 43

44 DOŚWIADCZENIA I. Ocena zróżnicowania mikrobioty jamy ustnej - posiew wymazu z jamy ustnej na podłoże mikrobiologiczne (agar odżywczy i agar Sabourauda) wykonanie. Materiały: - sterylna wymazówka, - podłoże mikrobiologiczne na płytce Petriego (agar odżywczy lub agar Sabourauda), - cieplarka. Wykonanie: 1. Sterylną wymazówką pobrać wymaz z powierzchni błony śluzowej jamy ustnej. 2. Nanieść pobrany materiał biologiczny na powierzchnię jałowego podłoża mikrobiologicznego. 3. Płytki inkubować w temperaturze 37 C przez 24-48h. 4. Makroskopowo ocenić liczbę i cechy morfologiczne uzyskanych kolonii (opisać: kształt, barwę, połysk, odbarwienie/zabarwienie podłoża). Wyniki: Wnioski: II. Oszacowanie liczebności i żywotności bakterii mlekowych i probiotycznych przed i po inaktywacji kwasem solnym wykonanie. Materiały: - preparat probiotyczny lub produkt fermentowany (jogurt, kefir, kiszonki, mleko itp.), - 1% kwas solny, - probówki, - pipety pasterowskie, - ezy (jednorazowe), - szkiełka podstawowe i nakrywkowe, - mikroskop, - sól fizjologiczna, - barwniki i odczynniki fiolet krystaliczny, płyn Lugola, błękit metylenowy. 44

45 Wykonanie: 1. Preparat probiotyczny rozpuścić w 5 ml soli fizjologicznej (Produkt fermentowany nie wymaga rozcieńczenia). 2. Do dwóch opisanych (kontrola, eksperyment) probówek dodać po 1 ml badanego produktu. 3. Do probówki eksperymentalnej dodać 1 ml 1% kwasu solnego (uzyskujemy stężenie 0,5% - takie jak w treści żołądkowej). Inkubować co najmniej 10 min. 4. Z probówki kontrolnej pobrać ezą produkt i nanieść do kropli soli fizjologicznej na szkiełku podstawowym. Barwić fioletem krystalicznym przez 2 min., następnie zatrzymać reakcję płynem Lugola. Preparat zamknąć szkiełkiem nakrywkowym. Pod mikroskopem w powiększeniu 100 i 400x oszacować liczebność komórek bakteryjnych. 5. Z probówki kontrolnej i eksperymentalnej wykonać ezą preparaty bezpośrednie podbarwione błękitem metylenowym. Obserwować pod mikroskopem w powiększeniu 100 i 400x. Ocenić stosunek liczby komórek żywych (niewybarwionych) do martwych (wybarwionych) w warunkach kontrolnych i po inaktywacji kwasem solnym. Wyniki: Wnioski: III. Ocena wpływu produktów spożywczych na żywotność bakterii mlekowych i probiotycznych wykonanie Materiały: - preparat probiotyczny lub produkt fermentowany (jogurt, kefir, kiszonki, mleko itp.), - badany produkt sok, kawa, mleko itp., - probówki, - pipety pasterowskie, - ezy (jednorazowe), - sól fizjologiczna, - błękit metylenowy, - szkiełka podstawowe i nakrywkowe, - mikroskop. Wykonanie: 1. Preparat probiotyczny rozpuścić w 5 ml soli fizjologicznej (Produkt fermentowany nie wymaga rozcieńczenia). 2. Do probówki dodać po 1 ml badanego produktu fermentowanego i 1ml soku (lub inny badany płyn). Inkubować min. 10 min. 3. Wykonać ezą preparat bezpośredni podbarwiony błękitem metylenowym. Obserwować pod mikroskopem w powiększeniu 100 i 400x. Ocenić stosunek liczby komórek żywych (niewybarwionych) do martwych (wybarwionych). 45

46 Wyniki: Wnioski: IV. Ocena obecności składników stabilizujących w produktach naturalnych w produktach probiotycznych i fermentowanych wykonanie Materiały: - preparat probiotyczny lub produkt fermentowany (jogurt, kefir, kiszonki, mleko itp.), - ezy (jednorazowe), - szkiełka podstawowe i nakrywkowe, - mikroskop, - płyn Lugola. Wykonanie: 1. Preparat probiotyczny rozpuścić w 5 ml soli fizjologicznej (produkt fermentowany nie wymaga rozcieńczenia). 2. Wykonać ezą preparat bezpośredni podbarwiony płynem Lugola. Obserwować pod mikroskopem w powiększeniu 100 i 400x. Ocenić obecność ziaren skrobi. Wyniki: Wnioski: 46

47 ZADANIA 1. Uzupełnij schemat interakcji między probiotykami/prebiotykami a składem i aktywnością mikrobioty jelitowej Probiotyki 2. Wymień czynniki wpływające na zmienny zespół mikrobioty jelitowej : 3. Do prebiotyków zaliczamy: A. Bifidobacterium sp.; B. Lactobacilllus sp.; C. Oligofruktozę; D. Jogurty 4. Podaj definicje terminów: Oś mózgowo jelitowa Metabolom Dysbioza 5. Obecność podwyższonej liczby Fusobacterium nucleatum w jelicie jest stwierdzane u pacjentów z: A. otyłością; B. rakiem jelita grubego; C. cukrzycą typu 1; D. autyzmem 6. Do czynników negatywnie wpływających na mikrobiotę jelita można zaliczyć: A. tylko 1; B. 2, 4, 5; C. 1, 2, 3, 5; D. wszystkie wymienione. 1. stosowanie antybiotyków; 47

48 2. stosowanie środków przeczyszczających; 3. wysoki poziom stresu; 4. stosowanie synbiotyków; 5. spożywanie produktów zawierających konserwanty 7. Wymień przykłady żywności funkcjonalnej i jej zastosowania: 48

49 Ćwiczenie 7. Temat: Diagnostyka parazytologiczna i mykologiczna dawniej i dziś. 1. Pobranie materiału biologicznego: rodzaje materiałów biologicznych pobieranych do badań mykologicznych i parazytologicznych, zasady pobierania, przechowywania i transportu materiału biologicznego. 2. Metody stosowane w diagnostyce mykologicznej i parazytologicznej: - metody klasyczne (techniki mikroskopowe i hodowlane), - metody serologiczne i molekularne. 4. Wykrywanie obecności drobnoustrojów metodami molekularnymi: - metody oparte na hybrydyzacji kwasów nukleinowych bez amplifikacji DNA/RNA; - metody oparte na wstępnej multiplikacji/amplifikacji DNA w reakcji PCR lub jej odmianach. 5. Ocena posiewu z jamy ustnej wykonanego na poprzednich zajęciach. 6. Przygotowanie reakcji PCR: wyliczenie ilości odczynników do reakcji PCR, przygotowaniu mieszaniny reakcyjnej, puszczenie reakcji PCR. 7. Przeprowadzenie reakcji PCR 8. Porównanie metod klasycznych i molekularnych w diagnostyce zakażeń grzybiczych dyskusja. Zakres materiału do przygotowania: Podstawowe pojęcia diagnostyki metodami klasycznymi (rodzaje i zastosowanie preparatów mikroskopowych w mykologii i parazytologii, metody hodowlane w mykologii i parazytologii; metody biochemiczne w mykologii). Rodzaje i zasady pobierania materiałów biologicznych pobierane od pacjenta. Wykrywanie obecności i identyfikacja grzybów i pasożytów: Metody klasyczne: rodzaje i zastosowanie preparatów mikroskopowych w mykologii i parazytologii metody hodowlane w mykologii i parazytologii metody biochemiczne w mykologii Metody serologiczne i molekularne: serologiczne (test aglutynacji lateksowej; reakcja precypitacji w żelu; testy immunofluorescencji; Western Blot; ELISA) molekularne oparte na hybrydyzacji kwasów nukleinowych bez amplifikacji DNA/RNA (Dotblot; Hybrydyzacja Southern i Northern; FISH; mikromacierze DNA) molekularne oparte na wstępnej multiplikacji/amplifikacji DNA w reakcji PCR lub jej odmianach (PCR; RT- PCR; PCR-SSCP; Gniazdowy PCR) molekularne stosowane do wykrywania mutacji zdefiniowanych (PCR-RFLP; PCR konkurujący; Real-time PCR) Wskazania do zastosowania metod serologicznych i molekularnych. Wykorzystanie metod amplifikacji genów w metodach molekularnych. Przebieg reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR) oraz jej składniki. Możliwości diagnostyki mykologicznej i parazytologicznej (przykłady zastosowania omawianych metod). 49

50 DOŚWIADCZENIA I. Przygotowanie reakcji PCR wykonanie. Materiały: PCR - Reakcja łańcuchowa polimerazy - Naśladuje proces replikacji DNA in vitro. Metoda polega na łańcuchowej reakcji polimerazy DNA w wyniku wielokrotnego podgrzewania i oziębiania próbki, w warunkach laboratoryjnych. Mieszanina na 1 próbkę Na 10 próbek* 2µM mix dntps mix 0,75 µl *Przy przygotowaniu 2,5 µm MgCl2 1,0 µl mieszaniny reakcyjnej polimeraza Hot Start (5U/µl) 10x bufor dla polimerazy 0,25 µl 1,25 µl reakcyjnego należy założyć 10% strat w odczynnikach. co 10 mm startera F 1,0 µl związane jest z pipetowaniem 10 mm startera R 1,0 µl bardzo małych objętości. Matryca DNA (do 1000 ng) woda wolna od nukleaz (dopełnić H20 12,5 µl mieszaniny reakcyjnej) Wykonanie: 1. Do próbówki typu eppendorf (20 µl) dodać 1µl matrycowego DNA. 2. Następnie dodać 11,5µl przygotowanej mieszaniny reakcyjnej. 3. Tak przygotowane próbki wstawić do termocyklera według poniższych warunków: Etap1- wstępna aktywacja Po 1 µl na próbkę 6,25 µl Etap 2 denaturacja Etap 3 hybrydyzacja Temperatura 95 C 95 C C w zależności od starterów Dlatego przygotowując mieszaninę reakcyjną dla 10 próbek, należy przemnożyć x 11 (110%). Etap 4- elongacja Etap 5 końcowa elongacja Etap 6 72 C 72 C 4 C Czas 5 min 30 sek 1 min 1 min 10 min cykli Notatki: Wyniki zostaną uzyskane po wykonaniu rozdziału elektroforetycznego na ćwiczeniu nr 8. 50

51 ZADANIA 1. Metody rozpoznawania infekcji grzybiczych i inwazji pasożytniczych uzupełnij tabelę: Infekcja/ Inwazja grzybicza pasożytnicza Metoda: ELISA / posiew Używane podłoże lub wykrywany parametr diagnostyczny swoiste IgM wczesne zarażenie swoiste IgG starsze zarażenie Gatunek/rodzaj Aspergillus rodzaj Candida Candida albicans Cryptococcus Fusarium (2 przykłady) swoiste IgA antygen Em 1 antygen Em 2 Test wykluwania miracydiów pełzak dziąsłowy, rzęsistek policzkowy 2. Porównać metody klasyczne i molekularne w diagnostyce chorób infekcyjnych i inwazyjnych Zalety Metody klasyczne Metody molekularne Wady 3. Procedura izolacji kwasów nukleinowych. 51

52 Ćwiczenie 8. Temat: Hodowle komórkowe. 1. Hodowle komórkowe: a) Podstawowe wyposażenie laboratorium i zasady prowadzenia hodowli komórkowych prelekcja, film pokazowy; b) Dobra Praktyka Laboratoryjna (GLP) film pokazowy. 2. Zastosowanie hodowli komórkowych w medycynie prelekcja. 3. Regeneracja: a) Zregenerowane szczypce raka preparat makroskopowy; b) Regeneracja w świecie zwierząt film pokazowy. 4. Rozdział elektroforetyczny produktów PCR z poprzednich zajęć wykonanie. Zakres materiału do przygotowania: Podstawowe pojęcia z zakresu biotechnologii: charakterystyka komórki macierzystej; rodzaje i pochodzenie komórek macierzystych; właściwości i znaczenie komórek macierzystych; występowanie i rola komórek macierzystych w dorosłych organizmach. Sposoby i cele otrzymywania komórek macierzystych. Hodowle tkankowe (podstawowe wyposażenie laboratorium, media hodowlane, klasyfikacja hodowli). Hodowle komórkowe w medycynie zastosowanie hodowli komórek ludzkiej skóry, chondrocytów, komórek nowotworowych, macierzystych; pozyskiwanie białek stosowanych w terapii. Hodowla tkanek; rozwój i znaczenie hodowli tkanek; wkład hodowli tkanek do nauki. Wykorzystanie hodowli komórkowych w medycynie regeneracyjnej, chirurgii estetycznej i rekonstrukcyjnej, transplantologii. Hodowla narządów organoidy. Problemy etyczne związane z rozwojem inżynierii genetycznej i biotechnologii. 52

53 DOŚWIDCZENIA I. Rozdział elektroforetyczny produktów PCR wykonanie. Materiały: - aparat do elektroforezy, - pipety, - rękawiczki, - parafilm, - żel agarozowy, - bufor TBE, - obciążnik, - produkt PCR przygotowany na wcześniejszych zajęciach. Wykonanie: 1. Umieścić żel agarozowy w aparacie. 2. Zalać żel buforem TBE (żel nie może być całkowicie zalany). 3. Nałożyć na żel wzorzec 5 µl (przed nałożeniem wymieszać na parafilmie 3 µl wzorca i 2 µl obciążnika). 4. Nałożyć na żel badane próbki 7 µl (przed nałożeniem wymieszać na parafilmie 5 µl badanej próbki i 2 µl obciążnika). 5. Zalać buforem TBE żel, tak aby cały był przykryty. 6. Uruchomić elektroforezę na około minut. Wyniki: Wnioski: 53

54 ZADANIA 1. Wyróżniamy różne systemy hodowli tkanek lub komórek, w zależności od ich naturalnych zdolności do wzrostu. Dopasuj nazwy typów hodowli do opisu: I. Hodowla na mikronośnikach; II. Hodowle w systemie monolayer; III. Hodowle w rolerze; IV. Hodowle w zawiesinie A. komórki rosną przyczepione do podłoża, do uzyskania stanu konfluencji B. komórki pozostają stale rozproszone, poprzez stworzenie warunków, które zapobiegają ich adhezji do podłoża C. polega na wprowadzeniu do hodowli zawiesinowej mikronośników dla komórek np. kulek dekstranowych, które zapewniają olbrzymią powierzchnię wzrostu w małej objętości pożywki D. w tej technice medium hodowlane pozostaje w ciągłym ruchu, co zmniejsza zużycie pożywki I II III IV 2. Czym jest trypsynizacja? Jaka substancja odgrywa rolę w tym procesie? Czemu służy proces trypsynizacji? Trypsynizacja 3. Dokonaj podziału komórek macierzystych na podstawie: POCHODZENIA: ZDOLNOŚCI DO RÓŻNICOWANIA: 4. W trakcie starzenia się komórki macierzyste podlegają określonym zmianom morfologicznym i funkcjonalnym. Zdecyduj, czy wymienione poniżej procesy ulegają zwiększeniu czy obniżeniu. Wstaw odpowiednio znak lub : Poziom ekspresji genów związanych z metabolizmem komórki; Ekspresja genów kodujących białka odpowiedzialne za przyleganie komórek; Zdolność naprawy DNA; Wielkość komórki; Potencjał do różnicowania; Zdolności regeneracyjne; Tendencja do transformacji nowotworowej 5. Wymień możliwości badań jakie oferuje model tkankowy, np. model mięśnia sercowego:

55 6. W zależności od odległości od środka sferoidu obserwuje się gradientowy rozkład stężenia metabolitów (np. mleczanu) i substancji odżywczych (glukoza, tlen). Z tym zjawiskiem wiążą się efekty działania chemioterapeutyków, które są niejednorodne w obrębie struktury sferoidu. W poniższych zdaniach podkreśl właściwy wyraz: W coraz głębszych warstwach sferoidu obserwuje się: a) wzrastające/malejące stężenie składników odżywczych b) wzrastające/malejące stężenie tlenu c) wzrastające/malejące stężenie mleczanu d) wzrastające/malejące tempo proliferacji e) wzrastające/malejące stężenie podawanych leków. 55

56 56

57 Część III Genetyka medyczna 57

58 58

59 Ćwiczenie 9. Temat: Genetyka mendlowska - wybrane cechy allelomorficzne i układy grupowe krwi. 1. Genetyka mendlowska. 2. Wybrane cechy chorobowe człowieka dziedziczące się monogenowo: a) Mikrosferocytoza; b) Fenyloketonuria; d) Alkaptonuria; e) Albinizm. 3. Dziedziczenie wybranych grup krwi u człowieka. a) Układ AB0: - wykrywanie antygenów na powierzchni erytrocytów człowieka: - z zastosowaniem fitoaglutynin z nasion Dolichos biflorus doświadczenie, protokół; - w wyniku heteroaglutynacji surowicą końską doświadczenie, protokół; - wykrywanie substancji grupowej w ślinie doświadczenie, protokół. b) Układ Rh: - wykrywanie antygenu D doświadczenie, protokół. c) Opis przypadku pacjenta z białaczką poddanego wielokrotnym przetoczeniom krwi. 4. Rodowody niektórych cech człowieka rys. drzewa genealogicznego i oznaczenie genotypów. 5. Zadania genetyczne. Zakres materiału do przygotowania: Podstawowe pojęcia genetyczne: gen, kwasy nukleinowe (DNA, RNA rodzaje, funkcje), kod genetyczny. Zasady dziedziczenia cech monogenowych, I i II prawo Mendla (dominacja, kodominacja). Współdziałanie genów (epistaza, plejotropia, komplementacja, penetracja, epistaza, poligeny). Replikacja, transkrypcja, translacja. Rodowody definicja, zasady tworzenia, zastosowanie. Choroby genetyczne monogenowe (zasady dziedziczenia, charakterystyczne objawy, wykrywanie): mikrosferocytoza, fenyloketonuria, alkaptonuria, albinizm Układy grupowe krwi: - AB0 zasady dziedziczenia, rodzaje i występowanie antygenów, zasady identyfikacji; - Rh - zasady dziedziczenia, występowanie antygenów, zasady identyfikacji; - przeciwciała monoklonalne definicja, zastosowanie; - genetyczne podstawy krwiolecznictwa. Pozostałe układy grupowe (zasady dziedziczenia, typy antygenów) i wybrane choroby autosomalne monogenowe, zasady dziedziczenia autosomalnego. Zadania genetyczne cechy monogenowe, grupy krwi, rodowody. 59

60 DOŚWIADCZENIA I. Aglutynacja erytrocytów człowieka surowicą końską heteroaglutynacja wykonanie. Materiały: - 5% zawiesina krwinek czerwonych człowieka w roztworze 0,85% NaCl, - surowica końska, - szkiełka podstawowe z łezką, - pipety, - komora wilgotna, - rękawiczki, - marker. Wykonanie: 1. Na szkiełku podstawowym z łezką umieścić kroplę 5% zawiesiny krwinek czerwonych człowieka w 0,85% roztworze NaCl a następnie dodać kroplę surowicy końskiej. 2. Równolegle wykonać preparat kontrolny: kropla 5% zawiesiny krwinek czerwonych człowieka w roztworze 0,85% NaCl i kropla 0,85% roztworu NaCl. 3. Oba preparaty inkubować w komorze wilgotnej, 10 min. w temperaturze pokojowej. 4. Oceniając wynik doświadczenia należy odróżnić aglutynację erytrocytów od ich agregacji przy poruszaniu szkiełkiem agregaty rozpadają się. Wyniki: Wnioski: II. Aglutynacja erytrocytów człowieka grupy A1 i A2 lektyną roślinną (Dolichotest) wykonanie. Materiały: - 5% zawiesiny krwinek czerwonych człowieka grupy A1 i A2 w roztworze 0,85% NaCl, - preparat Dolichotest, - szkiełka podstawowe z łezką, - pipety, - komora wilgotna, - rękawiczki, - marker. Wykonanie: 1. Na szkiełkach podstawowych z łezką umieścić kroplę 5% zawiesiny krwinek czerwonych człowieka grupy A1 i A2 w 0,85% roztworze NaCl, a następnie dodać po kropli preparatu Dolichotest. 2. Oba preparaty inkubować w komorze wilgotnej, 3 min. w temperaturze pokojowej. 3. Wynik odczytać lekko poruszając szkiełkiem. Aglutynacja świadczy o obecności w erytrocytach antygenu A1. 60

61 Wyniki: Wnioski: III. Oznaczanie obecności substancji A w ślinie wykrywanie wydzielacza wykonanie. Materiały: - ślina wzorcowa od osoby z grupą krwi A, - 0,85% roztwór NaCl, - odczynnik zawierający przeciwciała monoklonalne anty-a, - 5% zawiesina krwinek czerwonych człowieka grupy A w roztworze 0,85% NaCl, - probówki, - pipety, - wirówka, - rękawiczki, - marker. Wykonanie: 1. Do odpowiednio oznakowanych probówek (badana i kontrola) dodać po dwie krople (80μl) odczynnika zawierającego przeciwciała monoklonalne anty-a, a następnie do pierwszej probówki kroplę śliny wzorcowej, do drugiej kroplę 0,85% roztworu NaCl. 2. Do obu probówek dodać po 2 krople 5% zawiesiny krwinek czerwonych grupy A. 3. Zamieszać zawartość, obie probówki inkubować 2 min. w temp. pokojowej i odwirować z prędkością 1000 obr./min. przez 60 sek. 4. Wynik odczytać lekko wstrząsając probówkami. Wyniki: Wnioski: 61

62 IV. Oznaczanie antygenu D układu Rh wykonanie. Materiały: - 3% zawiesina krwinek czerwonych człowieka w zbuforowanym roztworze 0,85% NaCl (PBS), - odczynnik zawierający przeciwciała monoklonalne anty-d, - probówki, - pipety, - wirówka, - rękawiczki, - marker. Wykonanie: 1. Do probówki dodać dwie krople (80 μl) odczynnika zawierającego przeciwciała monoklonalne anty-d, a następnie dodać 1 kroplę 3% (40 μl) zawiesiny krwinek czerwonych człowieka w zbuforowanym 0,85% roztworze NaCl (PBS). 2. Zamieszać i inkubować w temperaturze pokojowej 1 min. 3. Odwirować z prędkością 1000 obr./min. przez 60 sek. 4. Wynik odczytać lekko poruszając probówką. Aglutynacja świadczy o obecności antygenu D na krwinkach krwinki Rh+. Wyniki: Wnioski: 62

63 ZADANIA 1. Na przedstawionym poniżej schemacie strzałką oznaczono cukry przenoszone przez odpowiednie glikozylotransferazy na łańcuchy prekursorowe błony erytrocytów warunkujące powstanie antygenów grupowych H, A, B. Podaj nazwy cukrów charakterystyczne dla tych antygenów. antygen H: antygen A: antygen B: 2. Krzyżówka testowa to krzyżówka pomiędzy: A. dwiema heterozygotami; B. osobnikiem z pokolenia Parentes i osobnikiem z pokolenia F1; C. heterozygotą i osobnikiem z pokolenia F1; D. osobnikami linii czystej. 3. Plejotropia oznacza: A. dopełniające się działanie produktów różnych genów; B. warunkowanie przez jeden gen kilku pozornie niezwiązanych ze sobą cech fenotypowych; C. występowanie wielu genów warunkujących wytworzenie tej samej cechy; D. stopień ujawnienia się produktu danego genu, odpowiedzialnego za daną cechę. 4. Antygeny układu ABO znajdują się: A. tylko w błonie erytrocytów; B. na wszystkich komórkach organizmu ludzkiego; C. na wszystkich komórkach organizmu ludzkiego za wyjątkiem komórek układu immunologicznego; D.na wszystkich komórkach organizmu ludzkiego za wyjątkiem komórek układu nerwowego. 5. Prawdziwe zdania dotyczące genu H to: A. 1,3,5; B. 2,4,5; C. 3,4,5; D. 1,3, allel H koduje powstanie substancji prekursorowej dla antygenów A i B; 2. gen H jest sprzężony z genami locus ABO; 3. allel H ma locus na innym chromosomie niż allele I A, I B, i; 4. allel H warunkuje powstanie enzymu fukozylotransferazy; 5. gen H ma locus 9q. 6. Prawdziwe dane opisujące sferocyty to: A. 1, 4; 6; B. 1, 2, 4; C. 2, 3, 5; D. 2, 4, mają mniejszą średnicę od normocytów; 2. zawierają więcej hemoglobiny niż normocyty; 3. mają dłuższy czas życia; 4. szybciej ulegają rozkładowi w śledzionie; 5. mają większą średnicę komórki niż normocyty; 6. komórki bezjądrowe, dwuwklęsłe. 7. W albinizmie ocznym u chorych obserwuje się: A. w chwili urodzenia skórę całkowicie białą, u dorosłych kolor oczu niebieski, piegowatość całego ciała; B. fotofobię, całkowity brak melaniny w tęczówce oka, żółtobrązowy kolor włosów; C. światłowstręt, hipopigmentację tęczówki, zmniejszoną ostrość widzenia u mężczyzn; D. włosy miedziano-czerwone, tęczówki jasnobrązowe, przebarwienia skóry, zaburzenia ostrości widzenia. 63

64 8. Charakterystyczne dla fentylketonurii są: A. 1, 2, 5; B. 3, 4, 6; C. 1, 2, 6; D. 2, 3, podwyższone stężenie fenyloalaniny we krwi oraz płynach ustrojowych; 2. upośledzenie umysłowe i różnorodne zaburzenia neurologiczne; 3. odkładanie w tkance łącznej, w twardówce produktów oksydacji o zabarwieniu niebieskawo-czarnym; 4. niedokrwistość hemolityczna, zwiększone stężenie bilirubiny w surowicy; 5. pojawiające się napady padaczkowe, stereotypia ruchowa, zachowanie przypominające autyzm; 6. zwiększona synteza neurotransmiterów - dopaminy i serotoniny, nasilona synteza osłonek mielinowych. 9. Przypadek - Konflikt serologiczny w układzie Rh (konflikt matczyno-płodowy): Pacjentka 24 lat, o grupie krwi BRh- w drugiej ciąży; mąż ma grupę 0Rh+. Pierwsza ciąża pacjentki zakończyła się poronieniem w 6 tygodniu; po zabiegu łyżeczkowania podano pacjentce immunoglobulinę IgG anty-rhd. Przez całą obecną ciążę kontrolowano przeciwciała. Pacjentka urodziła dziecko z grupą BRh+. A. Czy zawsze w sytuacji matka Rh-, ojciec Rh+ pojawia się konflikt serologiczny? B. Wyjaśnij pojęcie alloimmunizacji przez antygen RhD. C. Na czym polega i jakie jest działanie immunoprofilaktyki stosowanej po porodzie u kobiet Rh-, które urodziły pierwsze dziecko o grupie Rh+? 64

65 ZADANIA GENETYCZNE 1. Kiedy jest możliwe i jakie jest prawdopodobieństwo urodzenia syna rudego, chorego na fenyloketonurię, jeżeli oboje rodzice są zdrowi, matka jest ruda, a ojciec ciemnowłosy (podaj możliwe genotypy rodziców i syna). 2. Jakie jest prawdopodobieństwo fenotypu, jeżeli rodzice należą do pokolenia F1? 3. Jakie jest prawdopodobieństwo urodzenia się dziecka rudego o oczach niebieskich, rodzicom ciemnowłosym o oczach piwnych przy założeniu, że rodzice mają genotypy spełniające kryteria krzyżówki testowej? 4. Oblicz prawdopodobieństwo urodzenia się zdrowego syna z grupą krwi A3B, jeżeli matka ma grupę krwi A1, jest nosicielką genu mukowiscydozy, a ojciec ma grupę krwi A2B. 65

66 5. Podaj prawdopodobieństwo urodzenia się zdrowej córki o grupach 0 Rh(-), niewydzielacz, której matka choruje na mukowiscydozę i ma grupy krwi A2 Rh(+), jest wydzielaczem, ojciec ma grupy B Rh(+), jest wydzielaczem. 6. Piegowata kobieta ma grupę krwi B Rh(-), wykazuje sierpowatość krwinek czerwonych i mężczyzna o grupie krwi A Rh(+) obciążony jest genem choroby Taya-Sachsa. Rodzicami którego z dzieci i z jakim prawdopodobieństwem może być ta para (uzasadnij podając genotypy dzieci i rodziców): I. piegowaty syn o grupie AB Rh(-), zdrowy klinicznie i genetycznie; II. niepiegowata córka o grupie 0 Rh(+) z anemią sierpowatą; III. niepiegowaty syn o grupie B Rh(+) wykazujący sierpowatość krwinek czerwonych i chorobę Taya-Sachsa. 7. Przeanalizuj przedstawione drzewa rodowe, wskaż najbardziej prawdopodobny typ dziedziczenia, uzasadnij wybór; podaj możliwe genotypy członków analizowanej rodziny i wskaż przykład choroby/cechy: A. B. C. 66

67 D. E. F. G. H. I. 67

68 J. K. L. M. 68

69 Ćwiczenie 10. Temat: Chromosomy i cechy sprzężone z płcią. 1. Mitoza i mejoza: a) Allium sp. różne fazy mitozy w komórkach stożka wzrostu korzenia: - prep. mikr. utrw. pow. 100, 400/600, 1000 x (immersja olejowa) rys. (Olyvia). b) Lilium sp. - komórki macierzyste pyłku w I podziale mejotycznym: - prep. mikr. utrw. pow. 100, 400/600, 1000 x (immersja olejowa) rys. (Olyvia). c) Lilium sp. - komórki macierzyste pyłku w II podziale mejotycznym: - prep. mikr. utrw. pow. 100, 400/600, 1000 x (immersja olejowa) rys. (Olyvia). 2. Chromosomy politeniczne w śliniankach: a) larwy Drosophila sp.: - prep. mikr. utrw. metanolem, niebarw. pow. 100x rys. (Olyvia). b) larwy Chironomus sp.: - prep. mikr. utrw. metanolem, pow. 100, 400/600x rys. (Olyvia). 3. Chromosomy: a) myszy Mus sp. - z komórek szpiku kostnego: - prep. mikr. barw. barwnikiem Giemsy, pow x (immersja olejowa) pokaz (Olyvia). b) człowieka Homo sapiens - z hodowli limfocytów: - prep. mikr. barw. barwnikiem Giemsy, pow x (immersja olejowa) pokaz (Olyvia). 4. Płeć chromatynowa człowieka: a) żeńska - pałeczka dobosza - prep. mikr. utrw. barwiony met. Pappenheima, pow. 1000x, immersja olejowa rys., (Olyvia). b) żeńska ciałko Barra - prep. mikr. utrw. barwiony met. Pappenheima, pow. 1000x, immersja olejowa rys., (Olyvia). c) męska - ciałko Y w limfocytach i granulocytach - fot. pokaz. 5. Sprzężenie z chromosomem X: a) wykrywanie zaburzeń widzenia barw za pomocą tablic pseudoizochromatycznych Ishihary opis; b) obrazy przedmiotów widziane przez daltonistów pokaz; c) przykłady rodowodów cech sprzężonych z chromosomem X opis. 6. Zadania genetyczne. Zakres materiału do przygotowania: Podziały komórkowe (rodzaje, przebieg, rola): mitoza, mitoza, crossing over. Cykl komórkowy. Chromosomy struktura (poziomy organizacji chromatyny), budowa chromosomu metafazowego (chromatyda, telomer, kinetochor, centromer), rodzaje chromosomów. Chromosomy politeniczne definicja, występowanie, wykorzystanie. Heterosomy: chromosom X budowa, chromatyna płciowa (definicja, wykrywanie), hipoteza Lyon; chromosom Y budowa, chromatyna Y (definicja, wykrywanie), dziedziczenie holandryczne; regiony pseudoautosomalne. Wybrane cechy dziedziczące się w sprzężeniu z płcią (rodzaje, zasady dziedziczenia, objawy, metody diagnostyki): hemofilia; zaburzenia widzenia barw; dystrofie mięśniowe Duchenna i Beckera. Zadania genetyczne cechy sprzężone z płcią, sprzężenie autosomowe, crossing-over. 69

70 OBSERWACJE CHROMOSOMÓW PROWADZONE NA ZAJĘCIACH 1. Mitoza i mejoza Allium sp. różne fazy mitozy w komórkach stożka wzrostu korzenia - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop Lilium sp. - komórki macierzyste pyłku w I i II podziale mejotycznym - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop 2. Chromosomy politeniczne w śliniankach Chromosomy politeniczne w śliniankach - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop 3. Chromosomy Chromosomy myszy Mus sp. - z komórek szpiku kostnego - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop Chromosomy człowieka Homo sapiens - z hodowli limfocytów - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop 70

71 4. Płeć chromatynowa człowieka Chromatyna płciowa X pałeczka dobosza/ciałko Barra - obserwacja w programie Olyvia/mikroskop 71

72 ZADANIA 1. Podpisz struktury widoczne na zdjęciach: A B C 2. Prawdziwe zdania dotyczące chromosomu Y to: A.1, 3, 5; B. 1, 4, 5; C. 2, 3. 5; D. 1, 3, jest akrocentryczny; 2. jest submetacentryczny; 3. zawiera fragment, który bierze udział w crossing-over między chromosomami płciowymi; 4. zawiera fragment euchromatynowy w ramionach krótkich; 5. w ramieniu długim zawiera geny receptorów jądrowych i cytoplazmatycznych dla androgenów. 3. Chromosomy politeniczne: A. 3, 4, 6; B. 2, 3, 4; C. 1, 4, 5; D. 1, 2, powstają w wyniku tzw. endoreplikacji; 2. występują tylko w śliniankach owadów; 3. geny w nich są nieaktywne transkrypcyjnie; 4.występują u postaci larwalnych w cewkach Malpighiego; 5. największa ekspresja genów zachodzi w puffach; 6. są 2-10 razy większe od normalnych chromosomów danego organizmu. 4. Rodowód cechy sprzężonej z chromosomem X - hemofilia Przeanalizuj rodowód brytyjskiej rodziny królewskiej przedstawiający dziedziczenie hemofilii. Podaj genotypy poszczególnych członków rodziny. 72

73 ZADANIA GENETYCZNE 1. Ojciec wykazuje deuteranopię, a matka obciążona jest protanomalią, oboje wykazują też sierpowatość krwinek. Jakiej jest prawdopodobieństwo urodzenia się im zdrowego syna? 2. Podaj prawdopodobieństwo urodzenia się zdrowego syna z grupą krwi A2B, jeżeli matka jest obciążona genem dystrofii Duchenn e i ma grupę krwi A1, a ojciec ma grupę krwi A2B. 3. Wykaż, czy możliwe jest urodzenie się dziecka zdrowego, jeżeli ojciec ma brachydaktylię, a matka obciążona jest zanikiem mięśni typu Duchenne'a? 4. Matka z dołkami w policzkach, jest obciążona genem deuteranopii, a ojciec z siwym kosmkiem włosów wykazuje zaburzone widzenie barwy czerwonej. Jakie jest prawdopodobieństwo urodzenia się im córki prawidłowo widzącej barwy, z dołkami w policzkach i siwym kosmkiem? 73

74 5. Matka jest nosicielką recesywnego genu letalnego sprzężonego z chromosomem X, ma rude włosy i nos orli. Ojciec jest ciemnowłosy i ma nos prosty. Z jakim prawdopodobieństwem urodzi się im zdrowy, ciemnowłosy syn z nosem orlim? 6. Matka jest obciążona genem hemofilii, ojciec nie widzi barwy zielonej. Podaj genotypy i fenotypy potomstwa tych rodziców. 74

75 Ćwiczenie 11. Temat: Mutacje genowe i chromosomowe. 1. Mutacje genowe: a) Drosophila sp. typ dziki: - samica - prep. mikr. utrw. etanolem, niebarwiony, pow. 100 x pokaz, (Olyvia). - samiec - prep. mikr. utrw. etanolem, niebarwiony, pow. 100 x pokaz, (Olyvia). b) mutanty Drosophila sp.: - white, bar, nub2 - prep. mikr. utrw. etanolem, niebarw., pow. 100 x opis, (Olyvia). - yellow, ebony prep. makr. utrw. etanolem opis, (Olyvia). 2. Mutacje chromosomowe wybrane zespoły aberracji chromosomów u człowieka: a) aneuploidia heterosomów: - monosomia 45,X (zespół Turnera); - trisomia 47,XXY (zespół Klinefeltera); b) aneuploidia autosomów: - trisomia 21 (zespół Downa); - trisomia 13 (zespół Patau); - trisomia 18 (zespół Edwardsa). c) mutacje struktury chromosomów: - delecja ramion krótkich chromosomu z grupy B (zespół cri du chat ). 3. Aberracje chromosomowe w komórkach nowotworowych: a) raka płaskonabłonkowego szyjki macicy (He-La): - prep. mikr. z hodowli tkankowej, utrw. etanolem z kw. octowym, barw. barwnikiem Giemsy, pow. 1000x (immersja olejowa) pokaz, (Olyvia). b) NK/Ly (Nemeth-Kellner Lymphoma) myszy Mus sp. - prep. mikr. barw. met. May-Grunwald-Giemsa-Romanovsky, pow. 1000x (immersja olejowa) pokaz, (Olyvia). 4. Diagnostyka kariotypu człowieka: a) metody stosowane w cytogenetyce film; b) układanie kariotypu program komputerowy. 5. Zadania genetyczne. Zakres materiału do przygotowania: Rodzaje mutacji: genowe (mutacja punktowa: tranzycja, transwersja, duplikacja, delecja; mutacja cicha, mutacja nonsensowna, mutacja synonimiczna i niesynonimiczna; przesunięcie ramki odczytu); chromosomowe (aberracje) - strukturalne (inwersja, translokacja, duplikacja, delecja, insercja; chromosom kolisty, chromosom dicentryczny, izochromosom) i liczbowe (aneuploidie brak lub nadmiar chromosomu jednej pary, euploidie nadmiar całego zestawu chromosomów). Czynniki mutagenne (chemiczne, fizyczne, biologiczne). Kariotyp, kariogram definicja. Aberracje heterosomów (rodzaje, przyczyny powstawania, charakterystyczne objawy, kariotypy): zespół Turnera, zespół Klinefeltera, zespół XXX, zespół XYY. Aberracje autosomów (rodzaje, przyczyny powstawania, charakterystyczne objawy, kariotypy): zespół Downa, zespół Edwardsa, zespół Patau, zespół cri-du chat; morfogram definicja, wykonanie, wykorzystanie. Poliploidie definicja, mutacje autosomów i heterosomów u organizmów modelowych (muszka owocowa). Zadania genetyczne nondysjunkcja, translokacja. 75

76 PRZYKŁADY FENOTYPOWEGO UJAWNIENIA SIĘ MUTACJI 1. Mutacje genowe Drosophila sp. typ dziki - obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Mutanty Drosophila sp. white, bar obserwacja/porównianie w programie Olyvia/mikroskop Mutanty Drosophila sp. nub2 obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop Mutanty Drosophila sp. yellow, ebony obserwacja/porównanie w programie Olyvia/mikroskop 2. Aberracje chromosomowe w komórkach nowotworowych Komórki/chromosomy raka płaskonabłonkowego szyjki macicy (He-La) obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 76

77 Komórki/chromosomy NK/Ly (Nemeth-Kellner Lymphoma) myszy Mus sp. obserwacja/opis w programie Olyvia/mikroskop 3. Analiza wybranych kariotypów programy komputerowe: Na podstawie analizy chromosomów zestawów chromosomów podaj kariotyp analizowanego przypadku: Na podstawie analizy chromosomów zestawów chromosomów (min. 2 przypadki) podaj kariotyp analizowanego przypadku: 77

78 ZADANIA 1. Przeanalizuj kariotyp widoczny na schemacie. Podaj wzór kariotypu oraz rodzaj aberracji, który przedstawia. 2. Plamki Bruschfilda na tęczówce oka są typowe dla osób z zespołem: A. Patau; B. Downa; C. Klinefeltera; D. Turnera. 3. Mutacja typu yellow (żółta barwa ciała) u muszki owocowej dotyczy genu zlokalizowanego na chromosomie: A. 1; B. 2; C. 3; D. X. 4. Z wymienionych cech charakterystyczne dla zespołu Turnera są: A. koślawe łokcie, obniżone IQ, wysoki wzrost; B. niedorozwój gonad, obecność chromatyny płciowej, wady wrodzone układu krążenia; C. niedorozwinięte zewnętrzne narządy płciowe, szeroka klatka piersiowa z szeroko rozstawionymi brodawkami sutkowymi; D. niska linia włosów na karku, wąskie biodra; prawidłowy rozwój gonad. 4. Zespół Edwardsa charakteryzuje się: A. długą szyją i dużą głową, niedorozwojem przełyku, B. rozszczepem wargi i wady gałek ocznych, serca, C. ginekomastią i wysokim wzrostem, zaburzonym rozwojem ruchowym, D.zniekształceniem stóp, wadami nerek i małogłowiem. 5. Przypadek: Chłopiec urodzony w 37 tygodniu ciąży, rodzice starsi po 40 roku życia. W wieku 5 lat dziecko skierowano do Poradni Endokrynologicznej z powodu nie zstąpienia jąder (wnętrostwa). Klinicznie u chłopca zaobserwowano następujące cechy fenotypowe: hypertyloryzm, szeroką nasadę nosa, deformację trzecich palców stóp, płaskostopie, koślawość łokci, ubogie linie papilarne, skoliozę, wady zgryzu, zmiany próchnicze w uzębieniu, wysoko wysklepione podniebienie. W trakcie wizyty w Poradni Endokrynologicznej zwracały uwagę wyraźne cechy psychotyczne (duży poziom lęku, słaby kontakt z otoczeniem, niemożność skupienia uwagi). USG jąder: w obrębie worka mosznowego, kanałów pachwinowych, jamy brzusznej nie stwierdzono obecności jąder. Zaproponuj rodzaj dodatkowych badań, które należało by wykonać u tego dziecka w celu zdiagnozowana najprawdopodobniej przyczyny (jakiej?) powyższych zmian fenotypowych. 78

79 ZADANIA GENETYCZNE 1. Udowodnij, że zdrowi rodzice mogą mieć dziecko z zespołem Edwardsa. Przeanalizuj wszystkie przypadki. Wykonaj obliczenia. 2. Jakie jest prawdopodobieństwo, że zdrowi rodzice będą mieli córkę z zespołem Turnera, jeśli nondysjunkcja zaszła w gametach matki? 79

80 3. Jakie jest prawdopodobieństwo, że matka z niezrównoważoną translokacją robertsonowską der(14;21) i zdrowy ojciec będą mieli dziecko z zespołem Downa? 4. Jakie kariotypy (i z jakim prawdopodobieństwem) będą miały dzieci matki ze zrównoważoną translokacją robertsonowską der(15q,21q) i zdrowego ojca? 80

81 Ćwiczenie 12. Temat: Cechy wieloczynnikowe. 1. Rozkład częstości zdarzeń przypadkowych - krzywa rozkładu kulek w aparacie Galtona doświadczenie, protokół. 2. Badanie cechy wieloczynnikowej ilościowej w populacji człowieka: a) zdolności umysłowe opis testów i przeliczenie wyników według skali Wechslera wykonuje każdy student z grupy: - test powtarzania liczb wprost i wspak, - badanie zdolności rozumowania arytmetycznego, - badanie zakresu wiadomości. 3. Dermatoglify opuszek palców człowieka: a) typy wzorów linii papilarnych dłoni człowieka ryciny pokaz; b) własny daktylogram doświadczenie, protokół; c) charakterystyka układów dermatoglifów w różnych zespołach chorobowych - ryciny opis. 4. Zadania genetyczne. Zakres materiału do przygotowania: Dziedziczenie poligenowe ilościowe i jakościowe definicja, zasady dziedziczenia, rozkład cechy w populacji. Odziedziczalność, transgresja, dziedziczenie u potomstwa. Cechy poligenowe ilościowe (barwa ciała, wzrost, masa ciała) i jakościowe (wady rozwojowe, choroby przewlekłe Cechy poligenowe ilościowe inteligencja (skala Wechslera, IQ), dermatoglify. Układy dermatoglifów. Zadania genetyczne sprzężenie autosomowe, antygeny HLA, cechy poligenowe. 81

82 Liczba kulek/liczba osobników DOŚWIADCZENIA I. Rozkład częstości zdarzeń przypadkowych krzywa rozkładu kulek w aparacie Galtona wykonanie. Materiały: - aparat Galtona, - szkiełko podstawne, kulek. Wykonanie: 1. Wszystkie kulki (reprezentujące osobniki hipotetycznej populacji) należy umieścić w komorze trójkątnej aparatu Galtona zamkniętej przez szkiełko podstawowe. Po otwarciu komory (usunięcie szkiełka) kulki zderzają się z licznymi gwoździkami (symbolizującymi czynniki środowiskowe) i losowo wpadają do 11 komór (reprezentujących klasy natężenia cechy ilościowej). 2. Należy policzyć kulki w każdej z 11 komór aparatu, a następnie porównać uzyskany rozkład liczbowy kulek (krzywa Galtona) z rozkładem dla wartości z 10 rzędu trójkąta Pascala podzielonych przez 5 (rozkład zbliżony do krzywej Gaussa). Uwaga: Suma 11 współczynników z 10 rzędu trójkąta Pascala wynosi 1024, zatem tyle powinno być kulek umieszczanych w aparacie Galtona. Aby ułatwić ich liczenie, wykorzystuje się jednak 205 kulek, czyli w tylko 1/5 (1024 : 205 5). W konsekwencji każdy współczynnik 10 rzędu trójkąta Pascala musi być podzielony przez 5, aby obie krzywe Galtona i Gaussa miały tę samą wysokość. Współczynniki 10 rzędu trójkąta Pascala: Współczynniki 10 rzędu trójkąta Pascala / 5: Sporządzić dwa wykresy: krzywej Galtona i krzywej Gaussa. Wyniki: Numer komory/klasy natężenia cechy ilościowej 82

83 Wnioski: II. Własny daktylogram wykonanie. Materiały: - poduszka z tuszem daktyloskopijnym, - osoba badana, - lupa. Wykonanie: 1. Odcisnąć wybrane (te same) opuszki palców obu dłoni na poduszce z tuszem daktyloskopijnym, a następnie wykonać odciski w karcie pracy. 2. Przeprowadzić analizę następujących parametrów: typ wzoru, rodzaj delty oraz obliczyć indeks RC. 3. Porównać uzyskane wyniki dla odcisków obu palców. Wyniki: Analiza wzoru: Typ wzoru: Liczba delt: Indeks RC Wnioski: 83

84 ZADANIA 1. Rozpisz trójkąt Pascala do 8 rzędu, zaznacz współczynniki rzędów wykorzystywanych w ocenie częstości różnych genotypów cech wieloczynnikowych w pokoleniu F2 2. Porównaj definicje: dziedziczenie wieloczynnikowe i wielogenowe 3. Podaj definicje poniższych pojęć: Transgresja: Odziedziczalność: 4. Wyjaśnij na czym polega model progowy dziedziczenia cechy wieloczynnikowej: 5. Inteligencja płynna: A. ujawnia się w rozwiązywaniu testów bezsłownych; B. jest zdefiniowana kulturowo; C. rozwija się do wieku starczego; D. rozwija się w wyniku uczenia się i nabywania doświadczeń 84

85 6. Ryzyko ponownego wystąpienia choroby wieloczynnikowej jakościowej (zaznacz wszystkie prawidłowe odpowiedzi): A. jest takie samo dla osób obu płci; B. jest takie samo dla wszystkich krewnych mających taką samą część wspólnych genów; C. spada w miarę zbliżania się pokrewieństwa względem osoby chorej; D. jest niezależne od stopnia pokrewieństwa rodziców; E. jest wyższe, jeśli więcej niż jeden z bliskich krewnych jest chory; F. jest wyższe, jeżeli probant ma ciężką postać choroby 7. Nazwij typy wzorów linii papilarnych: A B C 8. Wymień prawa sformułowane przez Francisa Galtona: 9. Charakterystyka układu linii papilarnych w różnych zespołach chorobowych. A. Wymień charakterystyczne cechy dermatoglifów w zespole Turnera: B. Wymień charakterystyczne cechy dermatoglifów w zespole Downa 10. Wpływ czynników środowiskowych na IQ dzieci: na podstawie: Archita Makharia, Abhishek Nagarajan, Aakanksha Mishra, Sandeep Peddisetty, Deepak Chahal, and Yashpal Singh. Effect of environmental factors on intelligence quotient of children. Ind Psychiatry J Jul-Dec; 25(2): doi: /ipj.ipj_52_16. 85

86 Studenci medycyny z Indii oceniali iloraz inteligencji IQ (intelligence quotient) 1065 dzieci w wieku lat (średnia wieku 14.1 ± 1.3 lat, 596 (56.1%) badanych stanowili chłopcy) ze szkół państwowych i prywatnych pochodzących z 5 miast, 6 miasteczek i 2 wsi z różnych części Indii. Z badania wykluczono dzieci wykazujące opóźnienia w nauce Dzieci przed badaniem wypełniały kwestionariusz obejmujący pytania dotyczące różnych czynników środowiskowych w ich rodzinach: wykształcenie rodziców, wykonywany przez nich zawód, zarobki, aktywność fizyczna badanego. Wartość IQ oceniano na podstawie wyniku testu Ravena używając Ravens Standard Progressive Matrices. Jest to rodzaj bezsłownego testu wielokrotnego wyboru składającego się z sześćdziesięciu pytań. Wyniki IQ podzielono na trzy grupy: poniżej normalnego IQ (0-79), normalne IQ (80-119) i wysokiego IQ (powyżej 120). Dane analizowano za pomocą oprogramowania SPSS. Wyniki: Czynnik środowiskowy Miejsce n=1065 zamieszkania Ćwiczenia (wysiłek fizyczny) n=1065 Dochody rodziny n=1053 Wykształcenie n=1065 Wykształcenie n=1065 ojca matki Wartość Iloraz inteligencji IQ niski norma wysoki Suma Wieś 51 (21,4%) 72 (10,8%) 3 (1,8%) 126 (11,8%) Miasteczko 142 (58,8%) 286 (43,1%) 69 (42,3%) 495 (46,5%) Miasto 47 (19,7%) 306 (46,1%) 91 9 (55,8%) 444 (41,7%) < 5h / tydzień 62 (26,1%) 205 (30,9%) 77 (47,2%) 344 (32,3%) > 5h / tydzień 176 (73,9%) 459 (69,1%) 86 (52,8%) 721 (67,7%) < rupii / miesiąc 89 (37,9%) 66 (10,1%) 5 (3,1%) 160 (15,2%) rupii / miesiąc 77 (32,8%) 222 (33,9%) 51 (31,3%) 350 (33,2%) rupii / miesiąc 27 (11,5%) 132 (20,2%) 38 (23,3%) 197 (18,7%) > rupii / miesiąc 42 (17,9%) 235 (35.9%) 69 (42,3%) 346 (32,9%) Wyższe (bachelor, doctor) 111 (46,6%) 506 (76,3%) 137 (84,6%) 754 (70,9%) Uzyskany dyplom po 10 lub 12 klasach szkoły średniej 84 (35,3%) 131 (19,8%) 24 (14,8%) 239 (22,5%) Szkoła średnia lub podstawowa 36 (15,1%) 22 (3,3%) 1 (0,6%) 59 (5,6%) Brak formalnego wykształcenia 7 (2,9%) 4 (0,6%) 0 11 (1,0%) Wyższe (bachelor, doctor) 89 (37,7%) 423 (64,0%) 118 (72,4%) 630 (59,4%) Uzyskany dyplom po 10 lub 12 klasach szkoły średniej 65 (27,5%) 161 (24,4%) 37 (22,7%) 263 (24,8%) Szkoła średnia lub podstawowa 53 (22,5%) 65 (9,8%) 6 (3,7%) 124 (11,7%) Brak formalnego wykształcenia 29 (12,3%) 12 (1,8%) 2 (1,2%) 43 (4,1%) Zawód ojca Wolny zawód, specjalista 95 (39,9%) 447 (67,3%) 120 (73,6%) 662 (62,2%) (wykonywany) n=1065 inne 143 (60,1%) 217 (32,7%) 43 (26,6%) 403 (37,8%) *rupie indyjskie (INR): rupii 530 zł Oceń, które z czynników środowiskowych mają największy wpływ na kształtowanie inteligencji u dzieci. 86

87 TEST NA INTELIGENCJĘ Rozwiąż przykładowe zadania oceniające IQ pochodzące z testu, który w marcu 2015 roku dla Wysokich Obcasów ułożyło Stowarzyszenie Mensa: Zadanie nr 1 Zadanie nr 2 Zadanie nr 3 Zadanie nr 4 87

88 Zadanie nr 5 Zadanie nr 6 Zadanie nr 7 Zadanie nr 8 88

89 Zadanie nr 9 Zadanie nr 10 89

90 Sposób rozwiązania i wyniki: Zadanie nr 1 Tu należy prześledzić zmiany jakie zachodzą na kolejnych obrazkach. Trójkąt przesuwa się w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara. Kropka zaś porusza się zgodnie z ruchem wskazówek zegara, zawsze o jedno pole. Układ kropki i trójkąta na ostatnim obrazku będzie wynikiem tych dwóch ruchów - kropka i trójkąt będą w tym samym polu, więc kropka stanie się niewidoczna. Poprawna odpowiedź to odpowiedź C. Zadania obrazkowe Znajdź wszystkie cechy szczególne występujące na obrazkach i obserwuj co się na nich zmienia. Kiedy dostrzeżesz różnice, zależności między poszczególnymi obrazkami wskażą ci, według jakiej zasady został ułożony ten konkretny ciąg ilustracji. Zadanie nr 2 Zadanie trudne dla kogoś, kto nie trenuje, ale charakterystyczne, więc dość proste dla starego wyjadacza testów na IQ. W przypadku zadań z ciągami zawsze należy szukać wspólnego mianownika tych liczb. W tym wypadku każda liczb w ciągu to kolejna liczba naturalna podniesiona do sześcianu pomniejszona o 1: 1 do sześcianu = 1-1 = 0, 2 do sześcianu = 8-1 = 7, 3 do sześcianu = 27-1 = 26, 5 do sześcianu = = 124, 6 do sześcianu = = 215. Więc brakująca liczba to 4 podniesiona do sześcianu i pomniejszona o 1: 4 do sześcianu = 64-1 = 63. Prawidłowa odpowiedź to odpowiedź D. Zadania z ciągami W zadaniach, w których należy uzupełnić ciąg liczb trzeba znaleźć zależności między wyrazami ciągu. Czasem zależności te występują między kolejnymi wyrazami, czasem między parzystymi i nieparzystymi. W pierwszej kolejności zwróć uwagę na różnice i sumy między kolejnymi wyrazami, w drugiej kolejności między co drugim wyrazem (ciąg arytmetyczny). Jeśli nie dostrzeżesz powiązań, szukaj ilorazów i iloczynów lub wyników potęgowania (ciąg geometryczny). Czasem, jak w powyższym zadaniu, liczby w ciągu są nie tylko potęgami konkretnej liczby, ale np. potęgami pomniejszonymi lub powiększonymi o inną stałą wartość. Jednak tylko poszukując w ten sposób będziesz miał szansę dostrzec powiązania między wyrazami ciągu. Pamiętaj, że w jednym ciągu mogą znajdować się i ciągi arytmetyczne i geometryczne! Zadanie nr 3 Tutaj również należy znaleźć wspólny mianownik podanych liczb. W tym wypadku każda liczba, która może być kodem to liczba naturalna podniesiona do kwadratu: 256 = 16 do kwadratu, 400 = 20 do kwadratu, a 625 = 25 do kwadratu. Zatem liczba, która może być kodem to liczba naturalna podniesiona do potęgi drugiej i takiej liczby musimy szukać wśród odpowiedzi. Poprawna odpowiedź to odpowiedź A, bo 225 = 15 do kwadratu. Zadanie nr 4 W tym zadaniu wspólnym mianownikiem dla liczb tworzących ciąg są różnice między kolejnymi parami liczb: 3-1 = 2, 8-6 = 2 itd. Zatem liczba poprzedzająca 38 musi być od niej o 2 mniejsza, czyli 36. Poprawna odpowiedź to odpowiedź F. Zadanie nr 5 W przypadku tego typu zadań należy znaleźć zależności między kolejnymi obrazkami. I tak: na pierwszych dwóch mamy po dwa kwadraty na przeciwległych polach. Na trzecim mamy górny kwadrat na tym samym miejscu, na którym znajduje się jeden z kwadratów na pierwszym obrazku - dolny kwadrat zniknął. I to samo musi się wydarzyć na czwartym obrazku - znika dolny kwadrat z rysunku numer 2, czyli odpowiedź A jest prawidłowa. Zadanie nr 6 Banalna metoda wypisania wszystkich kolejnych liczb, które zawierają w sobie szóstkę i są większe niż 1, a mniejsze od 100 jest prostsza i mniej podchwytliwa niż wymyślanie algorytmów na rozwiązanie tego zadania. Siłując się na ułożenie algorytmu możemy przez nieuwagę pominąć liczby od 60 do Wypisując wszystkie liczby z szóstką ciągiem z pewnością nie umkną one naszej uwadze, a zatem: 6, 16, 26, 36, 46, 56, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66 (tu szóstki liczymy podwójnie), 67, 68, 69, 76, 86, 96. Łącznie 20. Prawidłowa odpowiedź to odpowiedź D. 90

91 Zadanie nr 7 To zadanie wymaga świeżego spojrzenia. Zakładając, że w ciągach w pierwszej kolejności warto poszukać zależności między różnicami liczb, to można zauważyć, że różnica między co drugim wyrazem (czyli między liczbami na parzystych pozycjach) wynosi 3: 4-1 = 3, 7-4 = 3, 10-7 = 3, a ponieważ = 13 to drugim brakującym wyrazem jest liczba 13. Taki ciąg nazywamy ciągiem arytmetycznym. Natomiast jeśli wypiszemy sobie kolejno liczby na parzystych pozycjach, zauważymy, że każda z nich to trójka podniesiona do potęgi: 3 do potęgi pierwszej = 3, 3 do potęgi drugiej = 9, trzy do potęgi trzeciej = 27, a więc pierwszą brakującą liczbą będzie 27. To ciąg geometryczny. Odpowiedź B jest prawidłowa. Zadanie nr 8 W tym zadaniu tropy myli układ trójkątów w poszczególnych kwadratach, ponieważ jest... bez znaczenia w przeciwieństwie do innych zadań tego typu. W tym wypadku chodzi tylko o to, by policzyć trójkąty białe i trójkąty czarne na każdym z obrazków. Na pierwszym czarnych nie ma wcale, a białych jest 9, na drugim czarny trójkąt jest jeden, a białych jest 7, na trzecim obrazku mamy dwa trójkąty czarne i 5 białych, czyli na każdym kolejnym obrazku jest o jeden czarny trójkąt więcej i o dwa białe mniej. Na ostatnim obrazku będą trzy czarne trójkąty i trzy białe. Prawidłowa jest odpowiedź B. Zadanie nr 9 To zadanie dla matematyka to pestka, bo przedstawia macierz - termin znany tylko tym, którzy matematykę mieli na studiach. To schemat, w którym są trzy rzędy pionowe i trzy poziome. Zależności musimy szukać między poszczególnymi wyrazami tych rzędów. Dlatego najlepsza rada dla niematematyków, którzy rozwiązują tego typu zadania to "od ogółu do szczegółu". Zamiast łapać się za zależności między małymi figurami, lepiej spojrzeć co łączy układy małych figur w dużych kwadratach. W związku tym nie trudno zauważyć, że: wszystkie górne trójkąty w pierwszym rzędzie pionowym mają "dzióbki" do dołu. W drugim rzędzie pionowym trójkąty górne skierowane są do góry, a w trzecim rzędzie na górnej pozycji mamy kwadrat - więc górna brakująca figura to kwadrat. Natomiast analizując rzędy poziome dostrzeżemy, że: w pierwszym rzędzie dolne trójkąty skierowane są do dołu, w drugim do góry, w trzecim na dolnej pozycji znajduje się kwadrat, więc dolną brakująca figurą jest kwadrat. Odpowiedź prawidłowa to odpowiedź B. Macierz Jeśli widzisz zadanie, w którym pojawia się 9 obrazków ułożonych w trzech rzędach, nie zagłębiaj się w szczegóły każdego z obrazków. W pierwszej kolejności badaj różnice między trzema obrazkami tworzącymi rząd pionowy. Następnie sprawdź czy ta sama zależność rządzi układem figur w pozostałych pionowych rzędach. Jeśli tak, w ten sam sposób zbadaj co łączy obrazki w rzędach poziomych. Zadanie nr 10 To także macierz, lecz bardziej skomplikowana. W pierwszym pionowym rzędzie możemy zaobserwować, że na trzecim obrazku zajęte są te same pola, co na dwóch poprzednich obrazkach - kółka i krzyżyki z dwóch pierwszych obrazków zostały przepisane na "swoje miejsca", z tym, że dwa krzyżyki nałożyły się na siebie i dały kółko. Ta zasada potwierdza się w drugim pionowym rzędzie, a jej odwrotność w rzędach poziomych - tam dwa kółka dają krzyżyk. Stosując się do tych zasad, po przepisaniu kółek i krzyżyków czy to z wyrazów pionowych, czy z poziomych uzyskamy to samo rozwiązanie, czyli układ zaprezentowany na obrazku. 91

92 ZADANIA GENETYCZNE 1. Jakie jest prawdopodobieństwo, że rodzice o barwie skóry jaśniejszej niż pośrednia będą mieli dziecko o skórze barwy pośredniej przy założeniu, że barwa skóry zależy od 3 par genów kumulatywnych? 2. Jakie jest prawdopodobieństwo urodzenia się w pokoleniu drugim córki o masie ciała mniejszej niż przeciętna, przy założeniu, że masa ciała zależy od 6 genów polimerycznych? Skorzystaj z trójkąta Pascala. 3. Z jakim prawdopodobieństwem rodzice o przeciętnej inteligencji, ale różnych genotypach będą mieli genialne dziecko przy założeniu, że inteligencja zależy od 8 genów kumulatywnych? 4. Podaj rozkład fenotypów potomstwa matki o genotypie: D d E E F F i ojca o genotypie: d d E e F f. 92

93 5. Wykaż, czy możliwe jest, że matka o najmniejszym wzroście i ojciec o największym wzroście będą mieli dziecko o takim samym wzroście jak matka, przy założeniu, że wzrost zależy od 4 par genów polimerycznych. 6. Matka ma grupę krwi AB Rh+, a ojciec A Rh+ i oboje wykazują przeciętne ciśnienie tętnicze, ale różne genotypy. Jakie jest prawdopodobieństwo, że urodzi im się syn o grupie krwi A Rh- i ciśnieniu większym niż średnie zakładając, że ciśnienie tętnicze zależy od 2 par genów polimerycznych. 7. Jakie jest prawdopodobieństwo urodzenia się córki zdrowej o włosach kędzierzawych i stężeniu cholesterolu w surowicy krwi poniżej przeciętnej, jeżeli rodzice wykazują przeciętne stężenie cholesterolu (genotypy: A A B b d d oraz a a B B D d), a ponadto matka jest obciążona hemofilią i ma włosy kędzierzawe, a ojciec choruje na hemofilię i ma włosy proste? 93

94 Ćwiczenie 13. Temat: Wybrane zagadnienia genetyki populacji. 1. Częstość niektórych alleli w populacji człowieka: a) warunkujących cechy allelomorficzne autosomowe tabela częstości fenotypów; - obliczanie częstości genów i genotypów na podstawie prawa Hardy ego-weinberga. b) wielokrotnych obliczanie częstości grupy AB. c) recesywnych sprzężonych z płcią obliczanie częstości zaburzeń widzenia barw u kobiet. 2. Selekcja allela recesywnego w populacji zadanie. 3. Dryf genetyczny - analiza na modelu doświadczenie, protokół. 4. Zadania genetyczne. Zakres materiału do przygotowania: Genetyka populacji. Prawo Hardy-ego-Weinberga populacja w stanie równowagi (cechy autosomalne i uwarunkowane genami sprzężonymi z chromosomem X). Czynniki zwiększające różnorodność genetyczną w populacji (mutacje, rekombinacje). Zmniejszanie różnorodności genetycznej (dryf genetyczny: efekt szyjki od butelki, efekt założyciela). Dryf genetyczny definicja, model symulacyjny. Selekcja, mutacja, częstość mutacji. Wybrane cechy wykorzystywane w genetyce populacyjnej. Zadania genetyczne prawo Hardy-ego-Weinberga, dryf genetyczny, częstość mutacji, wyznaczanie częstości cechy w kolejnych pokoleniach. 94

95 DOŚWIADCZENIA I. Ocena działania dryfu genetycznego (ocena zmiany częstości allela dominującego) w pięciu kolejnych pokoleniach populacji liczącej 20 osobników (40 alleli), w której częstość allela dominującego wynosi wyjściowo 20%, a allela recesywnego 80% - wykonanie. Materiały: - urna zawierająca 32 kulki białe i 8 kulek czerwonych, - zapas kulek białych i czerwonych, - pusta urna. Wykonanie: 1. Z urny usuwamy losowo, po jednej kulce, 20 kulek (w modelu populacji 50% populacji ginie losowo). 2. Wśród pozostałych w urnie kulek obliczamy odsetek kulek białych i czerwonych, a następnie podwajamy ich liczbę (rozmnażanie podwajanie puli genowej populacji). Losowanie powtarzamy jeszcze cztery razy, za każdym razem oceniamy częstość allela dominującego i recesywnego w każdym pokoleniu. 3. Obliczamy także wielkość dryfu, którego miarą jest odchylenie standardowe częstości allela w populacji: gdzie p częstość allela dominującego, q częstość allela recesywnego, N liczebność populacji; wartość dryfu jeśli rośnie dla jednego allela, to równocześnie maleje dla drugiego stąd znak plus lub minus. Wyniki: Wnioski: 95

96 ZADANIA 1. Podaj nazwę poszczególnych cech przedstawionych na rycinach oraz napisz czy są dominujące czy recesywne: A B C D 2. Wrażliwość na PTC a skłonność do niektórych chorób wypisz choroby, które częściej obserwowane są u osób odczuwających i nieodczuwających gorzki smak fenylotiomocznika: WRAŻLIWI NA PTC NIEWRAŻLIWI NA PTC 3. Z wymienionych poniżej zjawisk genetyczną różnorodność populacji zwiększają: A.1, 4; B. 2, 4, 5; C.2, 3, 5; D. wszystkie zjawiska. 1.dryf genetyczny; 2.mutacje; 3.rekombinacja mejotyczna; 4.nieównowaga sprzężeń; 5.przepływ genów między populacjami. 4. Fałszywe stwierdzenie to: A. tylko 2; B. 2,3,4; C.2,5; D. wszystkie są prawidłowe. Populacja mendlowska to populacja: 1. w której spełnione jest prawo Hardy`ego-Weinberga; 2. w której migracje, mutacje i selekcja równoważą się; 3. nieskończenie liczna; 4. w stanie równowagi genetycznej; 5.w której nowe mutacje występują ze stałą częstością. 5. Przepływ genów w następstwie migracji lub połączenia subpopulacji w ramach metapopulacji może prowadzić do: A. zmniejszenia homozygotyczności; B. zwiększenia homozygotyczności; C. selekcji negatywnej; D. ujawnienia efektu założyciela. 6. Efekt mutacji zmiany szóstego aminokwasu w łańcuchu hemoglobiny ludzkiej chroniącej przed malarią wywołaną przez Plasmodium falciparum jest przykładem: A. selekcji promującej heterozygoty; B. selekcji promującej homozygoty; C. selekcji negatywnej; D. dryfu genetycznego. 7. Najczęściej (ok. 8%) daltonizm występuje w populacji mężczyzn: A. pochodzenia azjatyckiego; B. z Afryki; C. rasy białej; D. z Ameryki. 96