«Генетика человека с основами медицинской генетики»

Основные понятия генетики.

Признак- это внешнее проявление действия гена. Он возникает как результат функционирования

соответствующего белка. Признаками могут быть, например: рост, цвет глаз и кожи, длина пальцев и

т.д.

Гены, отвечающие за различные проявления одного и того же признака и разложенные в одина-

ковых местах гомологичных хромосом, называются аллельными или аллелями.

Если оба аллельных гена одинаковы по функции, т.е. определяют одно и тоже проявление при-

знака, то такой организм называется гомозиготным.

Когда действие обоих аллелей различается, то констатируется гетерозиготность данной особи.

Если функция одного аллельного гена не зависит от другого из этой пары, и он приводит к появ-

лению признака, то такой ген называют доминантным. Он как бы «подавляет» проявление другого

аллеля.

Ген, действие которого проявляется в отсутствии доминантного аллеля только в гомозиготном

состоянии, получил название рецессивного.

Генотип- это совокупность генов организма, проявляющихся во внешних признаках. Он форми-

руется в момент образования зиготы и не меняется в течении жизни.

Фенотип- это сочетание всех внешних признаков организма, его структура и функции. Он яв-

ляется результатом сложного взаимодействия между генотипом и внешней средой.

Законы Менделя.

1 закон Единообразие 1 го поколения гибридов.

2 закон Расщепления.

3 закон Независимого комбинирования.

Моногибридное скрещивание. Закономерности наследования признаков при моноги-

бридном скрещивании.

При моногибридном скрещивании родительские особи анализируются по одной паре альтер-

нативных (взаимоисключающих) признаков. Альтернативные признаки обуславливаются парой ал-

лельных генов. Аллели представляют собой видоизменения одного и того же гена. Аллельные гены

находятся в одних и тех же участках (локусах) гомологичных хромосом. В генетических схемах гены

принято обозначать буквами, причем аллельные гены обозначаются одной и той же буквой алфави-

та, а неаллельные гены, которые определяют развитие разных пар альтернативных признаков,

разными буквами. При этом доминантные аллели обозначаются- А,В,С, а рецессивные – а, в, с.

Так, если гены, отвечающие за цвет глаз, обозначать буквой «А», то гены, обуславливающие

другой признак, например - форму волос, нужно обозначить другой буквой, например «В». Причем

аллельные гены, обуславливающие карий и голубой цвет глаз, нужно будет обозначать соответ-

ственно «А» и «а». Аллели гена «В», отвечающие за курчавые и гладкие волосы, нужно будет

обозначить соответственно «В» и «в».

В связи с тем, что в клетках организма находятся по две гомологичные хромосомы, то и аллелей

одного гена всегда два. Организмы, у которых в гомологичных хромосомах находятся одинаковые

аллели одного гена, называются гомозиготными и обозначаются АА или аа. Те организмы, у кото-

рых в гомологичных хромосомах находятся разные аллели гена, называются гетерозиготными и

обозначаются Аа.

Схема анализа поколений при моногибридном скрещивании

(1 и 2 законы Менделя)

Алгоритм решения генетических задач.

1.При решении задач составляются схемы, в которых используется генетическая символика,

предложенная Менделем:

Р - родители

×- знак скрещивания

G- гаметы

F

1,2,3

- поколения (дети, внуки и тд.)

♀-женский пол

♂-мужской пол

2. Приступая к решению задачи, нужно кратко записать условие задачи. Оно включает в себя сле-

дующее:

1.Сведения о признаках и определяющих их аллельных генах.

2.Сведения о генотипах родителей и других особей, упомянутых в условии задачи.

Признак

Ген

Карий цвет глаз

Голубой цвет глаз

А

а

3. После этого приступают к записи генотипов родителей, учитывая их гомо- и гетерозиготность.

4. Затем записывают типы гамет, которые образуются у каждого из родителей, помня, что благо-

даря мейозу в каждую гамету попадает только один из двух аллелей гена.

5.Затем записывают генотипы потомства, как результат случайной или равновероятной встречи

гамет родителей. Под генотипами выписывают фенотипы потомства.

6.Если по условию задачи требуется определить вероятность рождения ребенка с генетическим

обусловленным признаком, то мы можем высчитать эту вероятность, приняв все потомство за 100%,

потомство с генетически обусловленным признаком за - х, затем составить пропорцию и рассчитать

процент особей, несущих анализируемый признак. В любом случае запись решения задачи должна

отражать логику решения.

При решении подобных задач следует помнить, что вероятность рождения организма с опреде-

ленным генотипом (или фенотипом) не зависит от того, какое потомство уже было у родителей.

Полигибридное скрещивание. Закономерности наследования признаков при полигибридном

скрещивании.

При дигибридном скрещивании генетическому анализу подвергаются две пары аллельных

генов, при полигибридном- 3 и более пар аллельных генов. При этом в потомстве появляются такие

комбинации признаков, которые отсутствовали у родителей. Мендель установил, что во втором

поколении при скрещивании гетерозигот, по каждой паре признаков происходит независимое от

других пар расщепление по фенотипу в отношении 3:1.

При дигибридном скрещивании генотип каждого организма включает две пары аллельных

генов, причем организм может быть гомозиготным (ААВВ, ААвв, ааВВ, аавв), гетерозиготным

(АаВв), гетерозиготным по одному гену и гомозиготными по другому(ААВв, ааВв, АаВВ, Аавв). В

зависимости от этого разные организмы могут образовывать разное количество типов гамет.

При записи возможных типов гамет следует помнить следующее:

1)

В гамету попадает гаплоидный набор генов: от каждой пары аллельных генов по одному

2)

При образовании гамет гены из разных аллельных пар свободно комбинируются.

Запись генотипов особей первого поколения облегчается составление решетки Пеннета, в которой

по горизонтали записывается тип мужских гамет, а по вертикали-женских гамет. В местах

пересечения горизонтальных и вертикальных линий, идущих от гамет родителей, записываются

генотипы потомков.

Характерное для дигибридного скрещивания при условии полного доминирования в обеих аллелях

расщепление фенотипов 9: 3: 3: 1. По решетке Пеннета можно судить о характере расщепления

потомства при разнообразных генотипах родителей.

F

2

Схема анализа поколений при дигибридном скрещивании.(3 закон Менделя)

Генетика групп крови у человека.

Сществование групп крови стало известно в начале XX века (1900-1902 г.), благодаря ав-

стрийскому ученому Карлу Ландштейнеру, который установил, что при смешивании крови двух

разных людей в одном случае эритроциты склеиваются, а в другом – нет.

Через 20 лет стало известно, что группы крови передаются по наследству и их наследование

происходит в строгом соответствии с законами генетики. Родители передают ребенку не готовую

группу крови , а каждый по одному гену, ответному за ее формирование. От взаимодействия этих ге-

нов зависит какая будет группа крови у ребенка: такая как у отца, такая как у матери, или новый ва-

риант.

В диплоидном организме за один признак обычно отвечают только два аллельных гена.

Однако, исследуя большое число особей одного вида, можно обнаружить много типов аллелей одно-

го гена, контролирующих формирование соответствующего признака. Такое состояние получило на-

звание множественного аллелизма. Таким образом, множественные аллели - это разновидности од-

ного гена, отвечающие за фенотипические проявление одного признака.

Наследование групп крови.

Существует несколько систем определения групп крови. Наиболее известная из них – систе-

ма АВ0. Группы крови в ходящие в эту систему, определяются сочетанием расположенных на эрит-

роцитах антигенов А или В. Выделяют 4 группы крови системы АВ0:

1 группа назыается нулевой и обозначается 00, что указывает на наличие двух одинаковых генов,

определяющих признак группы. Антигены А и В на эритроцитах отсутствуют.

2 группа обозначается А, обнаруживаются только антигены типа А.

3 группа обозначается В характерезуется наличием на эритроцитах антигена В

4 группа обозначается АВ – определяется при наличии у человека одновременно А и В антигенов.

Система АВ0 определяется тремя аллельными генами которые расположены на длинном пле-

че 9-й хромосомы обозначаются I

А

, I

В

, I

0

при этом I

0

является рецессивным, I

А

и I

В

– доминант-

ными генами.

1 группа: гомозиготная по гену I

0

(I

0

I

0

)

2 группа: I

А

обнаруживается как при гомозиготности I

А

I

А

организма, так и геторозиготности I

А

I

0

3группа: I

В

так же возникает при двух вариантах генотипа человека: гомо- I

В

I

В

или гетерозиготная

I

В

I

0

.

4 группа: формируется при одновременном наличии в организме обоих доминантных аллельных ге-

нов: гетерозиготная по доминантным генам (I

А

I

В

).

Наследование резус-фактора.

Кроме антигенов А, В, 0 на поверхности у эритроцитов людей расположены антигены групп

системы резус. Резус – фактор был открыт в 1940 году К. Ландштейнером и А. Винером.

Резус фактор- это липопротеид, расположенный на мембранах эритроцитов.

Если на эритроцитах находится Rh, то это говорит о резус-положительной принадлежности

крови (Rh

+

) у 85% людей. Если данный антиген отсутствует резус-фактор (15% населения Земли)

регистрируется резус-отрицательность (rh

-

).

Человек с отрицательным резусом будет гомозиготным по рецессивному аллелю (dd). Если же

регистрируется Rh

+

принадлежность крови, то возможна как гомозиготность по доминантному гену

(DD), так и гетерозиготность (Dd).

Резус-конфликт.

Если у беременной женщины и ее мужа резус-фактор отрицательный, то бояться за ребенка

не чего. Но если у женщины кровь резус – отрицательная, а у ее мужа резус – положительная, тогда

возможен резус – конфликт между матерью и плодом, т.к. у плода кровь может быть как у отца, т.е.

резус – положительная. При 1 беременности количество антител невелико и неопасно для плода.

Во время беременности мать и плод едины и не смотря на то что кровь их не смешивается,

многие продукты обмена веществ поступают к матери и наоборот, преодолевая плацентарный ба-

рьер.

Если в кровоток матери начинают поступать эритроциты плода содержащие резус – фактор, а

в ее кровотоке такого фактора нет, что означает поступление чужеродного белка в ее организм.

Включается биологический защитный механизм – он начинает вырабатывать против него «оружие» -

антитела.

Чем дальше развивается беременность, тем больше накапливается количество эритроцитов со-

держащих резус – фактор в крови женщины, и соответственно возрастает количество враждебных им

антител.

Антитела через плаценту проникают в кровь плода. Они нацелены на разрушение резус – по-

ложительных эритроцитов, и под их воздействием эритроциты плода начинают распадаться и гиб-

нуть. В крови накапливаются токсичные продукты распада, в частности билирубин, оказывающий

вредное действие на весь организм плода и особенно на его мозг. Что приводит к развитию у ново-

рожденного к гемолитической желтухи, которая может привести к гибели ребёнка. Ребенка может

спасти экстренная замена крови ( переливание крови).

Типы наследования признаков у человека.

Аутосомно-доминантный тип наследования у человека имеет следующие характеристики:

1. Ген расположен на аутосоме, поэтому и мужчины и женщины могут иметь данный признак с

одинаковой вероятностью.

2. Признак является доминантным, соответственно проявляется как в гомозиготном, так и в ге-

терозиготном состоянии.

3. Риск для потомства больного человека обычно составляет 50%.

4. Редко встречаются браки двух гетерозиготных носителей аномального аутосомно-доминант-

ного гена. Вероятность рождения больного ребёнка у таких родителей составляет 75%.

Примеры заболеваний:

1.

Астигматизм, ирахнодактели (короткопалость), арахнодактелия (паучьи пальцы) синодакте-

лия (сросшиеся пальцы), полидактелия ( многопалость).

2.

Этот тип характеризуется вариабильным возрастом начала заболевания (с момента рождения,

спустя годы, иногда 40-50 лет)

Аутосомно-рецессивный тип наследования.

1. Ген расположен на аутосоме, следовательно, мужчины и женщины могут иметь данный при-

знак с одинаковой вероятностью.

2. Действие аутосомно-рецессивного гена реализует во внешнем признаке, только если он на-

ходится в гомозиготном состоянии.

3. В большинстве случаев рождения ребёнка с аутосомно-рецессивным заболеванием происхо-

дит от здоровых родителей, если они оба являются гетерозиготными носителями аномального гена.

4. Дети с аутосомно-рецессивными заболеваниями чаще регистрируются в семьях, в которых ро-

дители состоят в родственном браке, так как у них значительно выше вероятность совпадения на-

следственной информации, в том числе - аномальных генов.

5. В браке пациента с аутосомно-рецессивным заболеванием со здоровым человеком, который

не является его родственником, все дети обычно здоровы.

Примеры заболеваний:

Альбинизм, галоктоземия, фенилкетонурия, серповидно-клеточная анемия. Этот тип характеризуется

проявление заболеваний в раннем возрасте, тяжелым течением, летальностью. В основном болезни

детского возраста.

Сцепленные с полом типы наследования.

Гены признаков, характеризующих сцеплённым с полом наследованием, располагаются на поло-

вых хромосомах.

а) Чаще встречается Х - сцепленный рецессивный тип наследования.

1. При этом рецессивный патологический ген расположен в Х-хромосоме.

2. Если женщина, являющаяся гетерозиготным носителем аномального гена, вступают в брак со

здоровым мужчиной, то половина её сыновей будут больны, а половина дочерей окажутся тоже гете-

розиготами.

3.У больного мужчины и женщины, не имеющей аномального гена, все её дети будут здоровы,

но дочери станут носительницами, так как от своего отца они обязательно унаследуют его Х-хро-

мосому.

4. Рождение больной девочки возможно в случае заболевания отца и гетерозиготного носитель-

ства соответствующего аномального гена у матери.

Примеры заболеваний:

Дальтонизм, гемофелия, мышечная дистрофия, наследственная анемия.

б) Сцепленный с Х-хромосомой доминантный тип наследования регистрируется только при неко-

торых заболеваниях.

1. В этом случае аномальный ген также расположен в Х-хромосоме, но является доминантным.

2. Единственное отличие от аутосомно-доминантного типа наследование выявляется при анализе

потомства больного отца.

3. Если в семье больна мать, то заболевание обнаруживается 50% детей не зависимо от их пола.

4. При патологических состояниях, передающихся в соответствии с Х- сцепленным доминантным

типом наследования, мужчины часто имеют более тяжёлое нарушения состояния здоровья, так как у

них отсутствует компенсирующее влияние нормального аллеля.

Примеры заболеваний:. Д-резистентный рахит (устойчивый).

Голандрический тип. У-хромосома содержит 19 генов, большенство их которых отвечают за

формирование мужских половых органов и только не многочисленные признаки контролируемые

этими генами передаются отцами всем его сыновьям. А Х-хромосома включает более 400 генов от-

ветных за различные признаки организма. Примеры заболеваний: некоторые примереры ихтиоза

(перепонка между пальцами; повышенная волосатость средных фоланг пальцев, спены; мохнатые

уши).

Сцепленное наследование и кроссинговер.

Наряду с признаками, наследуемыми независимо, были обнаружены признаки, наследуемые сов-

местно или сцеплено. Это объясняется тем, что развитие признаков, которые наследуются сцеплено,

контролируются генами, находящимися в одной хромосоме. Признаки, гены которых, находятся в

одной хромосоме, называются сцепленными.

Сцепление генов бывает полным, если гены находятся в одной хромосоме и всегда передают-

ся вместе. Полное сцепление встречается редко. Чаще встречается неполное (частичное) сцепление

генов. Нарушение сцепления объясняется кроссинговером. Кроссинговер - обмен одинаковыми

участками гомологичных хромосом, в которых расположены аллельные гены. Он происходит во вре-

мя первого деления мейоза, когда гомологичные хромосомы сближаются друг с другом при конъю-

гации.

Наследование признаков, сцепленных с полом.

Сцепленными с полом признаками называются такие, гены которых расположены не в

аутосомах, а в гетеросомах X или У. Х-хромосома не полностью гомологична У-хромосоме.

Очевидно, что в У- и Х-хромосомах есть какие-то участки, гомологичные друг другу и содержащие

аллельные гены и признаки таких генов должны менделировать.

Но как в Х-, так и У-хромосоме имеются негомологичные участки. В таких участках Х-

хромосомы содержатся гены, аллельных которым в У-хромосоме нет (например, ген классической

гемофилии) и наоборот, в негомологичном участке У-хромосомы содержатся гены, у которых нет

аллелей в Х-хромосоме (например, ген, определяющий развитие волос на краю ушной раковины -

гипертрихоз).

В случае если ген сцеплен с У-хромосомой, он может передаваться из поколения в поколение

только мужчинам.

Если ген сцеплен с Х-хромосомой, он может передаваться от отца только дочерям, а от матери

в равной степени распределяться между дочерями и сыновьями.

Если ген сцеплен с Х-хромосомой и является рецессивным, у женщин он может проявляться

только в гомозиготном состоянии. У мужчин второй X-хромосомы нет, поэтому такой ген

проявляется всегда.