пол как менделирующий признак
Пол как менделирующий признак
2. Половые хромосомы и определение пола у человека и животных.
3. Морфологические (цитологические) карты Х- и Y-хромосом человека.
5. Гемизиготные организмы.
6. Голандрические признаки.
7. Наследование, зависимое от пола.
8. Нарушение расхождения половых хромосом.
По теме «Явление сцепления генов и кроссинговер. Хромосомная теория наследственности».
1. Явление сцепленного наследования. Полное и не полное сцепление генов.
2. Группы сцепления.
3. Принципы определения расстояния между генами.
4. Карты хромосом: функциональные и морфологические.
5. Методы составления хромосомных карт человека.
6. Положение хромосомной теории наследственности Томаса Моргана.
7. Цитологическое доказательство кроссинговера (Опыт Штерна).
4.2. Ситуационные задачи для контроля остаточных знаний студентов.
4.2.1. По теме «Генетика пола. Сцепленное с полом наследование».
Задача 1.
Одна из форм агаммаглобулинемии наследуется как аутосомно-рецессивный признак, другая – как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой. Определить вероятность рождения больных детей в семье, где известно, что мать гетерозиготна по обеим парам генов, а отец здоров, но гетерозиготен по аутосомным генам.
Задача 2.
Гипертрихоз передается через У-хромосому и проявляется к 17 годам, а полидактилия – как доминантный аутосомный признак. В семье, где мать здорова, а отец имел гипертрихоз и полидактилию, родились нормальная в отношении обоих признаков дочь и сын с полидактилией. Какова вероятность проявления у сына гипертрихоза? Определить вероятные фенотипы детей в этой семье и их частоту?
Задача 3.
Сращение 2-го и 3-го пальцев на ногах – голандрический признак. Какова вероятность рождения детей с этим признаком, если их отец обладал им; какова они будут пола?
Задача 4.
Ангидротическая эктодермальная дисплазия передается как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак, а глухота – аутосомно-рецессивный признак. У супружеской пары, нормальной по обоим признакам, родился сын с обеими аномалиями.
а) Какова вероятность того, что их второй ребенок будет девочка, нормальная по обоим признакам?
б) Какова вероятность того, что следующий ребенок у них будет нормальный сын?
Задача 5.
Пигментный ретинит может наследоваться как аутосомно-доминантно, так и рецессивно сцепленно с Х-хромосомой. Определить вероятность рождения больных детей в семье, где мать больна и гетерозиготна по двум парам генов, а отец здоров и из здорового рода. Дать цитологическое обоснование.
36. Пол как менделирующий признак. Типы определения пола.
Генетически уже у бактерий. Неклеоид прикреплен к мембране, F+фактор – рекомбинация. У эукариот 3 типа: изогамия, анизонамия, оогамия. Определения пола – эпигамное (от условий); прогамное (до опл у тлей) – амфитокия (и м и ж), арренотокия (из опл м из неопл ж), телитокия (ж) + пртеногенез (андро – 2с/з насл-сть м и гино с/з лишь стимулируют; сингамное – генное (Аа), хромосомное (ХУ), геномное (гапл м, дипл ж)
37. Хромосомное определение пола и его нарушения.
Протенор ж ХХ м ХО. Лигэус У. По т.дрозофилы (бриджес) Он получал триплоидов и скрещ с обычными. Пол не зависит от У, а зависит от баланса Х и аутосом (м), 1=Ж, 0,5=М, 1,5=суперЖ, 0,33=суперМ, 0,67=интерсекс (билатеральный, переднезадний, мозаичный). Х утрачивается на ранних этапах онтогенеза. У человека если есть У всегда М (92 гена, в коротокм пелче SRY – развитие семенников, 1,6 всех ДНК). SRYможет сместиться на Х, тогда ХХ Ж, но стерильна. ННаличие рецпторов.
38. Дифференцировка пола на уровне гонад и фенотипа, ее нарушения.
Вольфовы и Мюллеровы протоки. 6 нед. ген SRY деградирует мюллера (антимюллеров гормон), развиваются семенники, в них тестостерон. Если нет, то дегрдирует вольфов проток и Ж. Чтобы воспринимать гормоны нужны рецеторы.
Кляйнфельтера – ХХУ (>Х), М, евнухоидные, тупые, стерильные, не с/з, в армии все понимают. Шерешевского – Тернера – XO, низкие, сфинксы, стерильны (нет я/кл), ан. матка и яичники, активные. Агрессивность – XYY (больше У), анитсоц., в тюрьме, пол. детей ненормальны. Суперженщина – ХХХ, шизофрения, пол. детей ненормальны. Тельце Барра.
40.Синдромы Дауна, Эдвардса, Патау.
41. Сущность и значение клинико-генеалогического метода, сбор данных для составления родословных, применение генеалогического метода.
Гольтон – родословная. Три причины: генная патология; р-ция на лек-ва;сульфанил амиды гемолиз; мультифакториальная болезнь; непереносимость к пищ продуктам; хроническое заболевание; психологическ щаболевания; врожденные патологии. Всего 7к признаков!931 Гюст знаки. Определяет наследственный ли. Какое заболевание (сцепл, дом, рец) Вероятность рождения ребенка с аномалией. (априорная, апостериоирная). Анкетный сбор данных
Аутосомно-дом: каждое поколение; примерно половина детей; м=ж; оба родителя одинаково передают. (шерст волос). Голандрический: от отца к сыну в каждом поколении (гипертрихоз). Сцеплен с Х-дом: ж>м; есть ж имеет либо все дети либо 50%; если только у м, то наследуют все ж. (рахит, коричневая эмаль)
Аутосомно-рец: не каждое поколение; если есть у детей но нет у родителей и 25%; все дети если оба родителя; м=ж.(альбинизм). Сцеплен с Х-рец: м>ж; ж только от м; оба родителя здоровы м. 50% м; чередование с большим или меньшим м с признаком (гемофилия).
44. Вариабельность в проявлении действия гена: пенетрантность, экспрессивность. Причины вариабельности. Плейотропное действие гена.
45. МГК, цель, задачи. Показание направления в МГК. Проспективное и ретроспективное консультирование.
Специальн. помощь для тех, у кого риск насл заболеваний. Постановление точного д-за риск появления в семье; объяснение риска. В семье больны дети, род. хотят узнать прогноз, есть заболевание в родословной, с детьми что-то не так, бесплодие или невынашивание. Проспективное – до наступления беременности или на ранних стадиях. Ретро поздние стадии.
46. Пренатальная диагностика. Методы: УЗ, амниоцентез, биопсия ворсин хориона. Показания к пренатальной диагностике.
47. Сцепление и локализация генов. Метод картирования, предложенный Т. Морганом.
Морган 1912. Опровержение 3 закона. Некоторые признаки сцеплено. Групп 4. 4 пары хр. Значит сцепленные гены в 1 хр. Но иногда разобщаются. Из-за кроссинговера. Чем дальше они, чем чаще. Законы: 1хр – одно сцепление, линейно гены, кроссинговер частота пропорц. расстоянию. 1 кросс на 100 гамет = 1 морганида.
Когда дом в одной, а рецессивные в другой – цис. По разному транс. Метод деда. Маакюсек. Смотрели по мужчинам. Определяли цис или транс дед, потом рекомбинантных внуков и определяли расстояние между генами в морганидах, затем брали другую пару генов и так же, таким образом составлялась карта генов. На женщинах нальзя картирование такое проводить, у них две Х, а в соматических хромосомах невозможно, т.к. надо еще определить в какой хромосоме ген, а метод деда этого не позволяет делать.
49. Гибридные клетки: получение, характеристика, использование для картирования.
Если в организм поместить кл-ки чел. и мыши, потом вирус туда (корь и гендаль). Клетки сливаются, образуются дикарионы. Лишние хр. человека выкидываются, остается 40 хр. мыши + 1 (мб больше) хр. человека.
50. Картирование генов с использованием морфологических нарушений хромосом (транслокаций и делеций).
Делец. картирование. Могут быть использованы сбалансированные транслокации. Это позволяет предполагать, что 1 из разрывов хромосомы, предшествующий возникновению транслокации, нарушил структуру гена, локализованного в месте разрыва. Миопатия Дюшенна. Ген миопатии Дюшенна локализован в хромосоме X и обычно проявляется тяжелой миопатией у мальчиков. Однако обнаружили несколько случаев типичной клинической картины миопатии у женщин. причем в хромосоме X разрыв всегда локализовался в районе Хр21. Это позволило резко сузить район поиска гена миопатии Дюшенна. Картирование гена иногда может быть достигнуто за счет использования эффекта дозы гена. В случае делеции следует ожидать уменьшение на 50 % продукта гена (это прежде всего может быть фермент). Именно таким способом был картирован ген кислой фосфатазы эритроцитов в хромосоме 2. При дупликации, наоборот, можно ожидать увеличение на 50 % активности ферментов, гены которых вовлечены в дупликацию. Самым известным примером картирования гена с помощью дупликации является супероксиддисмутаза, которая была картирована на хромосоме 21, так как ее уровень был постоянно повышен у больных с болезнью Дауна.
Генетика пола. Сцепленное с полом и зависимое от пола наследование
Пол –это совокупность морфологических, физиологических, биохимических и других признаков организма, обуславливающих воспроизведение себе подобного. Выделяют первичные половые признаки,которыепринимают непосредственное участие в процессах воспроизведения (гаметогенез, оплодотворение): наружные и внутренние половые органы. Вторичные половые признакине принимают участие в репродукции, но способствуют привлечению особей обоих полов и развиваются под воздействием половых гормонов (у человека в 11-15 лет): особенности скелета, подкожной жировой клетчатки, волосяного покрова, тембра голоса, поведения.
Одним из первых и веских доказательств роли хромосом в явлениях наследственности явилось открытие закономерности, согласно которой пол наследуется как менделирующий признак, т.е. соответствует требованиям законов Менделя (один ген – один признак; есть половые хромосомы, определяющие пол и половое размножение).
Парные хромосомы, одинаковые у мужского и женского организма, называются аутосомами(А), а Х- и Y-хромосомы — половыми (гетерохромосомы). Аутосомы в паре гомологичны друг другу по генетическому составу. Половые хромосомы (гетерохромосомы) различаются по морфологии и генетическому составу. В диплоидном наборе у человека содержится 23 пары или 46 хромосом: 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом.
• Набор хромосом женщины может быть представлен записью: 44A + ХХ, а мужчины — 44А+ХY.
• Пол, имеющий две одинаковые половые хромосомы (XX), называется гомогаметным, так как он образует только один тип гамет, содержащих Х-хромосому.
• Пол, определяемый различными половыми хромосомами (ХY), называется гетерогаметным, так как образует два типа гамет. У человека гомогаметный пол – женский, а гетогаметный – мужской. У птиц гомогаметный пол мужской, гетерогаметный – женский.
Существует три вида определения пола:
1) Прогамное – до момента оплодотворения, т.е. пол зависит от того, какие яйцеклетки образует самка. Например: у морских круглых червей коловраток самка образует два сорта яйцеклеток, из крупных впоследствии образуются самки, а из мелких – самцы.
2) Сингамное (хромосомное) – пол определяется в момент оплодотворения и не зависит от внешних условий. Если в зиготу человека попадают разные половые хромосомы ХУ, то образуется мальчик, если одинаковые – девочка.
А) С мужской гетерогаметностью (млекопитающие, дрозофила ХУ; прямокрылые Х0)
♀ ХХ х ♂ ХУ; ♀ ХХ х ♂ Х0
б) С женской гетерогаметностью (птицы, бабочки ZW, моль, клопы Z0)
♀ ZW х ♂ ZZ; ♀ Z0 х ♂ ZZ
3) Эпигамное – пол определяется после оплодотворения в зависимости от внешних факторов. Так у морского червя Боннелия яйца могут развиться и в мужскую особь и в женскую. Если личинка сядет на хоботок самки, то она превращается в самца, если ей не встретиться самка, то она сама превратится в самку.
В 1949 г. Барр и Бертрам, исследуя нейроны кошки, обнаружили присущие всем млекопитающим (в том числе и человеку) половые отличия в строении интерфазного ядра соматических клеток. В значительном проценте случаев при изучении различных тканей млекопитающих было обнаружено, что их интерфазные ядра содержат расположенные по периферии чечевицеподобные глыбки хроматина, размером от 0,8 до 1,2 мкм. Это образование получило название телец Барра и представляет собой инактивированную (спирализованную) одну из двух Х-хромосом у самок. В клетках самцов такие глыбки отсутствуют. Тест на определение телец Барра является доступным в экспресс-диагностике количества половых хромосом у человека.
В половых хромосомах выделяют аллельные и неаллельные участки.
В неаллельном участке Х-хромосомы (негомологичный участок) содержатся рецессивные гены дальтонизма, гемофилии, мышечной дистрофии Дюшена и Беккера, ихтиоза, мужского бесплодия и доминантные гены тёмной эмали зубов, витамино-устойчивого рахита и др.
В неаллельном участке Y-хромосомы содержатся гены гипертрихоза (оволосение ушей), некоторые формы аллергии, диспепсии, синдактилии 2-го и 3-го пальцев на ногах, облысение по мужскому типу, гены, регулирующие проявление вторичных половых признаков у мужчин (гены, определяющие эти признаки лежат в аутосомах).
В аллельном участке Х- и Y-хромосомрасполагаются гены общей цветовой слепоты, пигментной ксеродермы, болезни Огучи, спастической параплегии, рецидивирующего буллезного эпидермолиза, пигментного ретинита, геморрагического диатеза, судорожного расстройства и др.
• Гены, лежащие в неаллельном участке Х-хромосомы, могут наследоваться как по мужской, так и по женской линиям.
• Признаки, гены которых лежат в неаллельном участке Y-хромосомы, передаются только от отца к сыну. Такой тип наследования по мужской линии называют голандрическим.
• Гены, лежащие в неаллельных участках Х- и Y-хромосом, наследуются сцеплено с полом.
• Скрещивания, которые характеризуются взаимно противоположным сочетанием анализируемого признака и пола, называются реципрокными скрещиваниями (крис-крос), сыновья наследуют фенотипический признак матери, а дочери признак отца.
Тема 2. Менделирующие признаки человека
Менделирующими признаками называются те, наследование которых про исходит по закономерностям, установленным Г. Менделем. Менделирующие признаки определяются одним геном моногенно (от греч.monos-один) то есть когда проявление признака определяется взаимодействием аллельных генов, один из которых доминирует (подавляет) другой. Менделевские законы справедливы для аутосомных генов с полной пенетрантностью (от лат.penetrans-проникающий, достигающий) и постоянной экспрессивностью (степенью выраженности признака).
Если гены локализованы в половых хромосомах (за исключением гомологичного участка в Х- и У-хромосомах), или в одной хромосоме сцеплено, или в ДНК органоидов, то результаты скрещивания не будут следовать законам Менделя.
Общие законы наследственности одинаковы для всех эукариот. У человека также имеются менделирующие признаки, и для него характерны все типы их наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, сцепленный с половыми хромосомами (с гомологичным участком Х- и У-хромосом).
Типы наследования менделирующих признаков:
I. Аутосомно-доминантный тип наследования. По аутосомно-доминантному типу наследуются некоторые нормальные и патологические признаки:
1) белый локон над лбом;
2) волосы жесткие, прямые (ежик);
5) способность свертывать язык в трубочку;
7) полидактилия (от греч.polus – многочисленный, daktylos- палец) – многопалость, когда имеется от шести и более пальцев;
9) брахидактилия (короткопалость) – недоразвитие дистальных фаланг пальцев;
10) арахнодактилия (от греч. агаhna – паук ) – сильно удлиненные «паучьи» пальцы
II. Аутосомно-рецессивный тип наследования.
Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозигот или гомозигот по рецессивному аллелю.
По аутосомно-рецессивному типу наследуются следующие признаки:
1)волосы мягкие, прямые;
4)неощущение горечи вкуса фенилкарбамида;
5)неумение складывать язык в трубочку;
6)фенилкетонурия – блокируется превращение фенилаланина в тирозин, который превращается в фенилпировиноградную кислоту, являющуюся нейротропным ядом (признаки – судорожные синдромы, отставание в психическом развитии, импульсивность, возбудимость, агрессия);
Частота рецессивных наследственных болезней особенно повышается в изолятах и среди населения с высоким процентом кровнородственных браков.
III. Менделирующие признаки, сцепленные с полом (неполно).
Х и У-хромосомы имеют общие гомологичные участки. В них локализованы гены, детерминирующие признаки, наследующиеся одинаково как у мужчин, так и у женщин (подобно признакам, сцепленным с аутосомами).
Гены, локализованные в гомологичных участках Х- и У-хромосом, обусловливают развитие некоторых болезней.
2)болезнь Огучи – в слое палочек и колбочек, пигментом эпителии наблюдаются дегенеративные изменения (болезнь чаще встречается в Японии).
3)спастическая параплегия – спастика и слабость нижних конечностей, возникающая в результате дегенерации пирамидных путей в области грудного и поясничного отделов спинного мозга, изредка в стволе головного мозга, изредка в стволе головного мозга.
4)эпидермолиз буллезный – образование пузырей после механических травм кожи.
5)полная (общая) цветовая слепота – полное отсутствие цветового зрения. ложенных на Наследование групп крови. Большое значение для медицинской практики имеет изучение групп крови, которые зависят от антигенов, распоповерхности эритроцитов.
Антигены – это высокомолекулярные вещества, в ответ на введение которых в организме вырабатываются антитела (гамма-глобулины – одна из фракций белков крови, которая синтезируется лимфоцитами). Следует отметить, что на собственные антигены организм с нормальной иммунной системой антител не вырабатывает.
В настоящее время хорошо изучены группы крови систем: АВ0, Rh, МN, Р, Даффи, Льюис, Лютеран, Келл, Кидд и др. В систему входят группы крови, которые детерминируются (определяются) аллелями одного гена.
В процессе длительной эволюции живые организмы приспособились к сохранению постоянства своего антигенного состава и не допускают вмешательства других антигенов. Поэтому у людей 0(1) группы крови, не имеющей на поверхности антигенов А и В, есть антитела α и β против антигенов А и В; у людей А (II) группы крови есть антитела β против антигена В; у людей В(Ш) группы есть антитела α против антигена А; у АВ (IV) группы нет антител против антигенов А и В.
Четыре группы крови (системы АВ0) определяются аллельными генами, которые располагаются в девятой паре хромосом человека. Обозначаются аллельные гены разными буквами алфавита (IА, IВ, I°), как исключение из правил генетики. 0(I), А(П) и В(Ш) группы наследуются как менделирующие признаки. Гены IА и IВ по отношению к гену I° ведут себя доминантно.
Рассмотрим, как наследуются группы крови системы АВ0.
1). Если гомозиготная женщина А(П) группы крови выйдет замуж за мужчину с 0(I) группой, то все дети будут А(П) группы крови.
2). Женщина А(П) группы крови гетерозиготная вышла замуж за мужчину с 0(I) группой крови. Вероятность рождения детей будет: 50 % с 0(I) группой и 50 % с А(П) группой крови.
3) Если женщина В(Ш) группы крови гомозиготная, а мужчина 0(I) группы, то все дети будут В(Ш) группы гетерозиготные.
4) Женщина В(Ш) группы крови гетерозиготная, а мужчина 0(I) группы крови. Вероятность рождения детей от этого брака составит: 50 % В(Ш) группы крови гетерозиготных на 50% 0(I) группы крови.
5)Если женщина А(II) группы крови вышла замуж за мужчину В(Ш) группы крови (оба гомозиготные), то от этого брака все дети будут АВ (IV) группы крови.
6)Женщина А(II) группы крови вышла замуж за мужчину В(Ш) группы (оба гетерозиготные). От этого брака равновероятно рождение детей 0(I), А(II), В(Ш), АВ (IV) группы крови, так как происходит случайная встреча гамет родителей свободная комбинация генов.
Кроме антигенов А, В, 0 на поверхности эритроцитов у людей расположены антигены групп системы резус. Если на эритроцитах находится антиген Rh, то такие люди относятся к группе Rh+ (их около 85 %), а если отсутствует данный антиген, то они относятся к группе Rh¯ (их около 15 %).
Группы крови резус-системы наследуются как менделирующие признаки. Проследим, какие могут быть последствия для детей, если мать имеет резус-отрицательную группу крови.
Женщина с группой крови Rh¯ вышла замуж за мужчину, у которого группа крови Rh+ гомозиготная.
Если женщина с группой Rh¯ вступает в брак с мужчиной гетерозиготным (что чаще встречается), то вероятность рождения детей от этого брака будет равна 50 % Rh+ гетерозиготных и 50 % Rh¯.
Практическая работа «Определение групп крови».
Целевая установка: усвоить правила определения и составления схем наследования групп крови индивидуумов.
2. Аналогичным способом определите вероятность рождения детей с разными группами крови в браке мужчины со второй (А) группой крови и женщины с третьей (В) группой крови, отцы которых имели первую (0) группу крови.
1. В семье признак рыжих волос наследуется как рецессивный. Какое будет потомство, если поженятся кузены (двоюродные брат и сестра) с рыжими и темными (брюнет) волосами.
2. Если две сестры — однояйцовые близнецы — выйдут замуж за двух братьев — однояйцовых близнецов — и у них будут дети, будут ли эти дети похожи друг на друга как идентичные близнецы?
3. Мужчина с полидактилией (лишние пальцы) женится на нормальной (пятипалой) женщине. Они имеют пятерых детей с полидактилией. Один из них женится на нормальной (пятипалой) женщине, и они имеют несколько детей. У многих ли их детей будет полидактилия?
4. Если кареглазый мужчина-левша женится на голубоглазой женщине, лучше владеющей правой рукой, чем левой, и у них родится голубоглазый ребенок-левша, то что можно сказать о генотипе отца и матери?
5. На одного резус-отрицательного ребенка, имеющего группу крови ММ, претендуют две родительские пары: а) мать резус-отрицательная с группой крови М и отец резус-положительный с группой крови М; б) мать резус-положительная с группой крови N и отец резус-положительный с группой крови М. Какой паре принадлежит ребенок?
6. Если женщина с веснушками и волнистыми волосами, отец которой не имел веснушек и имел прямые волосы, выходит замуж за мужчину с веснушками и прямыми волосами (оба родители его имели такие же признаки), то какие дети у них могут быть?
7. В брак вступают женщина с отрицательным резус-фактором и I группой крови и мужчина с положительным резус-фактором и IV группой крови. Определите вероятность иммунного конфликта у детей и возможную группу крови при этом, если известно, что у матери мужа кровь была резус-отрицательная.
8. Детская форма амавротической семейной идиотии наследуются аутосомно-рецессивно и заканчиваются обычно смертельным исходом к 4-м — 5-ти годам. В семье здоровых родителей первый ребенок умер от этой болезни. Каков прогноз в отношении здоровья следующего ребенка?
9. В семье у кареглазых родителей четверо детей с разными группами крови, один из них голубоглазый. Какова вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с первой группой крови?
10. Женщина, имеющая нос нормального размера и карие глаза, выходит замуж за голубоглазого мужчину с большим носом. Первый сын родился голубоглазым и с большим носом. Какова вероятность рождения в этой семье кареглазых детей с маленьким носом?
Менделирующие признаки человека
Если гены локализованы в половых хромосомах (за исключением гомологичного участка в Х- и У-хромосомах), или в одной хромосоме сцепленно, или в ДНК органоидов, то результаты скрещивания не будут следовать законам Менделя.
В зависимости от локализации и свойств гена различают аутосомно- доминантный и аутосомно-рецессивный тип наследования, когда ген расположен в одной из 22 пар аутосом (неполовых хромосом), Х-сцепленные доминантный и рецессивный типы наследования, когда ген расположен в Х-хромосоме, Y-сцепленное (голандрическое) наследование, когда ген расположен в Y-хромосоме, а также митохондриальное (материнское или цитоплазматическое) наследование, когда мутация происходит в геноме митохондрий.
Типы наследования менделирующих признаков
Аутосомно-доминантный тип наследования. Если заболевание обусловлено редким аутосомно-доминантным геном, то абсолютное большинство больных в популяции рождаются в браках между пораженным и здоровым супругом. В этом случае один из родителей гетерозиготен по аутосомно-доминантному гену (Аа), а другой гомозиготен по нормальному аллелю (аа). В таком браке возможны следующие варианты генотипов у потомства: Аа, аа.
Таким образом, каждый будущий ребенок независимо от его пола в 50% случаев имеет вероятность получить от больного родителя как аллель А (и следовательно, быть пораженным), так и нормальный аллель а, и быть здоровым. Таким образом, отношение числа здоровых детей в потомстве к числу пораженных равно 1:1 и не зависит от пола ребёнка.
В целом основными критериеми, позволяющими заподозрить аутосомно-доминантный тип наследования заболевания, являются:
— заболевания проявляются в каждом поколении без пропусков («вертикальный» тип),
— каждый ребенок родителя, больного аутосомно-доминантным заболеванием, имеет 50%-ный риск наследовать это заболевание,
Болезнь Марфана – это наследственное заболевание, характеризующееся системным поражением соединительной ткани. В развитии этого заболевания имеет значение поражение эластина и коллагена, выражающееся в нарушении внутри – и межмолекулярных связей в этих структурах. Для больных типичны высокий рост, длинные (паукообразные) пальцы, воронкообразная или килевидная грудная клетка, плоскостопие. Нередко встречаются бедренные и паховые грыжи, гипоплазия мышц и подкожной клетчатки, мышечная гипотония. При обследовании выявляются врожденные пороки сердца, а с возрастом развивается расслаивающаяся аневризма аорты. Зрение у таких больных снижено, при осмотре выявляется миопия, отслойка сетчатки, подвывих хрустали, катаракта, косоглазие. В моче определяется повышенное количество мукополисахаридов и их составных частей, которые играют важную роль в формировании коллагена и эластических волокон. Лечение проводят только симптоматическое. Значительные деформации грудной клетки требуют оперативного лечения, что способствует лучшему функционированию сердца, а также улучшению общего самочувствия, показателей электрокардиограмм.
— Наследственный микросфероцитоз (семейная гемолическая анемия Минковского-Шоффара). Заболевание обусловлено генетическим дефектом эритроцитов, в частности врожденной недостаточностью липидов оболочки, что приводит к проникновению в клетку ионов натрия и потере АТФ. Измененные эритроциты разрушаются в селезенке, в результате чего происходит образование токсического непрямого билирубина. Заболевание характеризуется триадой синдромов: анемия, желтуха и спленомегалия. В клинической картине следует выделять хроническое течение с триадой синдромов и острые формы, связанные с усиленным гемолизом. Особые трудности для диагностики представляет болезнь в период новорожденности. Изучение родословной в таких случаях оказывает существенную помощь. Для диагностики используют исследование крови: в анализах отмечаются микросфероцитоз, ретируколоцитоз, снижается осмотическая стойкость эритроцитов, изменяется структура кислотной эритрограммы. В лечебном плане проводят симптоматические мероприятия, а при гемолитических кризах радикальным методов лечения является спленэктомия.
— Хорея Гентингтона – возникает у взрослого, проявляется нарушением движений и слабоумием.
II. Аутосомно-рецессивный тип наследования. Вероятность рождения больного ребенка в такой семье в соответствии с законом Менделя составляет 25%. Девочки и мальчики рождаются с одинаковой частотой. Рождение больного ребенка совершенно не зависит от возраста родителей, очередности беременности и родов. При этом в одной семье может наблюдаться несколько больных братьев-сестер (так называемых сибсов).
Больные с заболеванием аутосомно-рецессивного типа наследования в силу тяжести своего состояния часто не оставляют потомства. Таким образом, при заболеваниях данного типа наследования больные дети рождаются в браке, практически здоровых родителей, каждый из которых несет мутацию в гетерозиготном состоянии, и при анализе родословной прослеживается «горизонтальный» характер наследственной передачи заболевания. Две трети здоровых детей в браке гетерозиготных родителей также оказываются гетерозиготами.
В браке гетерозиготного носителя рецессивной мутации с супругом, не имеющим мутантного аллеля, все дети будут здоровыми, но половина из них окажутся гетерозиготными носителями мутации. Анализ родословных больных с аутосомно-рецессивными заболеваниями показывает, что часто (примерно в 60%) родители таких больных являются родственниками или их предки происходят родом из одного села или района, что также по данным известного отечественного медицинского генетика В.П. Эфроимсона (1974) является косвенным признаком инбридинга, то есть родственного брака.
Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозигот или гомозигот по рецессивному аллелю.
По аутосомно-рецессивному типу наследуются следующие признаки:
— волосы мягкие, прямые,
— неощущение горечи вкуса фенилкарбамида,
— неумение складывать язык в трубочку,
— Фенилкетонурия (ФКУ, финилпировиноградная олигофрения, болезнь Феллинга). Это заболевание обусловлено биохимическим дефектом превращения аминослоты фенилаланина. Больные являются гомозиготными по гену фенилкетонурии, а родители гетерозиготами. Биохимический дефект состоит в ферментном (энзимном) блоке нормального превращения фенидаданина в аминокислоту теитозин из недостатости фермента фенилаланингидроксилазы. Количество фенилаланина в организме накапливается, и концентрация его в крови увеличивается в 10-100 раз. Далее он превращается в феналпировиноградную кислоту, являющуюся нейротропным ядом. Напопление фенилаланина в организме идет постепенно, и клиническая картина развивается медленно. В первом полугодии жизни у ребенка бывают срыгивания, могут развиваться дерматиты и судорожные припадки. Судорожный синдром развивается по типу малой эпилепсии. В последующем соматическое развитие ребенка мало страдает, но психическое развитие, моторика все больше отстают или деградируют. Только 0,5% больных сохраняется нормальный интеллект. В характере выявляется импульсивность, резкая возбудимость, склонность к агрессии. Почти все дети блондины с голубыми глазами. С мочой и потом выделяются продукты обмена фенилаланина (фенилуксусная кислота) и от ребенка исходит неприятный запах («мышиный», «волчий», «затхлый»). Частота этого заболевания составляет 1 на 5600 новорожденных. Исключение из питания фенилаланина с первых месяцев жизни способствует нормальному развитию ребенка. В настоящее время все новорожденные обследуются на уровень финаланина в крови: для этого несколько капель крови на фильтровальной бумаге посылают в лабораторию, где с помощью хроматографичесого метода определяют содержание данной аминокислоты. Реже используется проба Филлинга: к 2-5мл свежей мочи ребенка добавляют 10 капель 10% раствора треххлористого железа. Появление сине-зеленого окрашивания свидетельствует о наличии заболевания и ребенок должен быть обследован количественными методами установления окончательного диагноза.
— Галактоземия – накопление в крови галактозы, которая тормозит всасывание глюкозы и оказывает токсическое действие на функцию печении, мозга, хрусталика глаза. Это заболевание характеризуется накоплением в крови галактозы и проявляется отставанием в физическом и умственном развитии, тяжелым поражением печени, нервной системы, глаз и других органов. Частота патологии составляет 1 из 16000. Галактоза является составной частью молочного сахара лактозы, при гидролизе которой в пищеварительном тракте образуются глюкоза и галактоза. Галактоза тормозит всасывание глюкозы и этим создает углеводную среду в кишечнике. Она необходима для миелинизации нервных волокон. Однако избыточное ее количество для организма нецелесообразны, и поэтому она превращается в глюкозу с помощью фермента галактозы-1-фосфатуридл-трансферазы. При низкой активности этого фермента происходит накопление галактозо-1-фосфата, которые оказывает токсическое действие на функцию печени, мозга, хрусталик глаза. Начало заболевания может проявляться с первых дней жизни расстройствами пищеварения, интоксикацией (понос, рвота, обезвоживание), развитие гипотрофии. Печень увеличивается, при пальпации она плотная, появляется желтуха, нарастают признаки печеночной недостаточности. Обнаруживается помутнение хрусталика глаза (катаракта). При тяжелом течении и без лечения дети погибают на первом году жизни, а при вскрытии обнаруживают цирроз печени. У выживших отмечается резкое отставание психомоторного развития, гепатомегалия, катаракта. Наиболее точным методом диагностики галактоземии является исследование в эритроцитах ферментов галактоза-1-фосфата и галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы, галактозы в крови и мочи, где уровни ее увеличены. Исключение из пищи молока (источника галактозы) дает возможность нормально развиваться больному ребенку.
— Амавротическая идиотия (болезнь Тей-Сакса). Это заболевание связано с резким увеличением в клетках мозга, а также печени и селезенки ганглиозидов из-за дефицита гексозаминидазы А в организме. При рождении и в первые 3-4месяца жизни дети не отличаются от здоровых сверстников. Заболевание развивается медленно, ребенок становится менее активным, теряет приобретенные навыки. Рано появляются расстройства зрения, слуха. Психические изменения прогрессируют вплоть до идиотии. Развивается гипотония мышц, возникает паралич конечностей. Часто бывают тонические судороги. Диагноз основывается на определении активности гексозаминидаз, типичных изменениях глазного дна (атрофия сосков зрительных нерво, вишнево-красное пятно в макулярной области). Несмотря на лечебные мероприятия, прогноз неблагоприятный.
— Муковисцидоз (кистофиброз поджелудочной железы). Это неследственное заболевание, причиной которого является нарушение секреторной функции всех эндокринных желез, выражающееся в повышении вязкости секрета. Частота заболеваемости по данным различных авторов от 1 из 2000 до 1 из 2500.
— Дрепаноцитоз – анемия с серповидными эритроцитами. У больных имеется так называемый гемоглобин S.
— Болезнь Сандхофа – недостаточность гексозаминидаз А и В.
Частота рецессивных наследственных болезней особенно повышается в изолятах и среди населения с высоким процентом кровнородственных браков.
III. Менделирующие признаки, сцепленные с полом (неполно).
Х и Y-хромосомы имеют общие гомологичные участки. В них локализованы гены, детерминирующие признаки, наследующиеся одинаково как у мужчин, так и у женщин (подобно признакам, сцепленным с аутосомами).
Гены, локализованные в гомологичных участках X и Y- хромосом, обусловливают развитие некоторых болезней.
— Пигментная ксеродерма – заболевание, при котором под влиянием ультрафиолетовых лучей на открытых участках тела появляются пигментированные пятна. Вначале они в виде веснушек, затем в виде более крупных папиллом различной величины и, наконец, опухолей. Для большинства больных пигментная ксеродерма заканчивается летально.
— Болезнь Огучи – в слое палочек и колбочек, пигментном эпителии наблюдаются дегенеративные изменения (болезнь чаще встречается в Японии).
— Спастическая параплегия – спастика и слабость нижних конечностей, возникающая в результате денегерации пирамидных путей в области грудного и поясничного отделов спинного мозга, изредка в стволе головного мозга.
— Эпидермолиз буллезный – образование пузырей после механических травм кожи.
— Полная (общая) цветовая слепота – полное отсутствие цветового зрения. Большое значение для медицинской практики имеет изучение групп крови, которые зависят от антигенов, расположенных на поверхности эритроцитов.
— Миопатия Дюшена – прогрессирующая мышечная слабость. Только в мальчиков.
— Гемофилии А и В – нарушение свертывания крови. У мужчин.
Группы крови.
Антигены – это высокомолекулярные вещества, в ответ на введение которых в организме вырабатываются антитела (гамма-глобулины – одна из фракций белков в крови, которая синтезируются лимфоцитами). Следуюет отметить, что на собственные антигены организм с нормальной иммунной системой антител не вырабатывает.
В настоящее время хорошо изучены группы крови систем: АВ0, Rh, MN, P, Даффи, Льюис, Лютеран, Келл, Кидд и др. В систему входят группы крови, которые детерминируются (определяются) аллелями одного гена.
Множественные аллели – количество аллелей у человека являются группы крови системы АВ0.
В зависимости от антигенов, которые находятся на поверхности эритроцитов, все люди земного шара делятся на четыре группы. У одних людей на поверхности эритроцитов нет антигенов А и В – это 0 (I) группа, у других есть антиген А-А(II) группа, у третьих есть антиген B – B (III) группа, а у четвертых есть антиген А и В – АВ (IV) группа.
В процессе длительной эволюции живые организмы приспособились к сохранению постоянства своего антигенного состава и не допускают вмешательства других антигенов. Поэтому у людей 0(I) группы крови, не имеющией на поверхности антигенов А и В, есть антитела α и β против антигенов А и В; у людей А(II) группы крови есть антитела β против антигена В; у людей В(III) группы есть антитела α против антигена А; у АВ(IV) группы нет антител против антигенов А и В.
Четыре группы крови (системы АВ0) определяются аллельными генами, которые располалагаются в девятой паре хромосом человека. Обозначаются аллельные гены разными буквами алфавита (IA, IB, I0), как исключение из правил генетики. 0(I), A(II), B(III) группы наследуются как менделирующие признаки. Гены IA и IB по отношению к гену I0 ведут себя доминантно.
Аллельные гены IA и IB у лиц IV группы ведут себя независимо друг от друга: ген IA детерминирует антиген А, а ген IB – антиген В. Такое взаимодействие аллельных генов называется кодоминированием (каждый аллель детерминирует свой признак). Наследование AB(IV) группы крови не следует закономерностям, установленным Менделем.
Группы крови А(II) и B(III) системы АВ0 наследуется по аутосомно-доминантному типу, а 0(I) группа – по аутосомно-рецессивному типу.
Рассмотрим как наследуются группы крови системы АВ0.
1) Если гомозиготная женщина А(II) группы крови выйдет замуж за мужчину с 0 (I), то все дети будут А (II) группы крови.
2) Женщина А(II) группы крови гетерозиготная вышла замуж за мужчину с 0(I) группой крови. Вероятность рождения детей будет: 50% с 0(I) группой и 50% с А(II) группой крови.
3) Если женщина В(III) группы крови гомозиготная, а мужчина 0(I) группы, то все дети будут В(III) группы гетерозиготные.
4) Женщина В(III) группы крови гетерозиготная, а мужчина 0(I) группы крови. Вероятность рождения детей от этого брака составит: 50% В(III) группы крови гетерозиготных на 50% 0(I) группы крови.
5) Если женщина А(II) группы крови вышла замуж за мужчину В(III) группы крови (оба гомозиготные), то от этого брака все дети будут АВ(IV) группы крови.
6) Женщина А(II) группы крови вышла замуж за мужчину В(III) группы (оба гетерозиготные). От этого брака равновероятно рождение детей 0(I), А(II), В(III), АВ(IV) группы крови, так как происходит случайная встреча гамет родителей свободная комбинация генов.
Кроме антигенов А, В, 0 на поверхности эритроцитов у людей расположены антигены групп системы резус. Если на эритроцитах находится антиген Rh, то такие люди относятся к группе Rh+ (их около 85%), а если отсутствует данный антиген, то они относятся к группе Rh- (их около 15%).
Группы крови Rh+ и Rh- системы резус детермируются генами, которые локализованы в первой паре хромосом человека. Группа крови Rh+ может быть гомозиготная(DD) и гетерозиготная (Dd), группа Rh- только гомозиготная (dd).
Группы крови резус-системы наследуется как менделирующие признаки. Проследим, какие могут быть последствия для детей, если мать имеет резус-отрицательную группу крови.
Женщина с группой крови Rh- вышла замуж за мужчину, у которого группа крови Rh+ гомозиготная.
От этого брака все дети будут резус-положительные гетерозиготные, так как ген D полностью доминирует над геном d и F – единообразно. Во время беременности Rh+ эритроциты плода могут попадать в кровь матери, и материнский организм начнет выработку антител против этих эритроцитов. С каждой последующей беременностью увеличивается риск иммунизации и возрастает вероятность гемолитической болезни новорожденных и ее тяжести.
Если женщина с группой Rh- вступает в брак с мужчиной гетерозиготным (что чаще встречается), то вероятность рождения детей от этого брака будет равна 50% Rh-.
История законов Менделя
Все началось в 1865 году, когда Мендель «отец генетики», опубликовал свои научные открытия об экспериментах по скрещиванию гороха. Эти открытия в основном остались незамеченными при его жизни. Его исследовательские записи и рукописи исчезли после смерти в 1884 году. Лишь около 1900 года три ученых «заново открыли» последние так называемые законы Менделя: голландский биолог Уго Де Врис, немецкий генетик Карл Корренс и австрийский селекционер Эрих фон Чермак-Сейсенегг.
Но на самом деле, как выяснили историки, в действительности было четыре главных героя, «переоткрывателя» законов Менделя. Более того, предполагалось, что исследования продолжались параллельно и независимо друг от друга.
Сегодня трудно восстановить всю хронологию событий и нет возможности описать весь объем командной работы, поскольку до сих пор сохранились лишь несколько писем ученых, которые вновь открыли законы Менделя.