Применение законов Менделя в медицине

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 5

К сожалению мы не можем выращивать чистые линии людей в академических целях, да это и невозможно по ряду причин. Поэтому при изучении генетически наследуемых болезней пользуются генеалогическими деревьями в надежде, что в семье отыщется пара, которая даст однозначный ответ какой тип наследственности у болезни (доминантный или рецессивный) и кто носитель аллеля болезни.
Теперь по порядку. Генеалогическое дерево – схема, на которой обозначены все известные родственники больного человека и их фенотипы. Пропозитус - человек, который первым в семье описан как больной и с него началось исследование всего дерева.
Забежим вперёд и скажем, что у человека 22 пары хромосом, каждая пара состоит из одинаковых хромосом; и пара половых хромосом – Х и Y у мужчин, и ХХ у женщин. Гены находящиеся на хромосоме Х распределяются иначе чем те, которые находятся на остальных хромосомах. На хромосоме Y почти нет генов. Хромосомы Х и Y называются половыми хромосомами, все остальные – отозомы. Ген может находится на отозоме или на половой хромосоме, иными словами быть сцепленым с отозомой или хромосомой Х. Когда мы говорим о Менделевском распределении, мы в основном говорим о отозомальных генах. Теперь допустим, что ген находится на хромосоме Х. В клетках женщины он поведёт себя точно также, как и все остальные. Но в мужских клетках у него нет конкуренции – нет второй хромосомы Х, а на хромосоме Y нет такого гена, поэтому вне зависимости от того рецессивен ли аллель или доминантен, он всегда проявится в мужской особи. Но это мы обсудим несколько позже.
Предсставим себе семью, где у здоровых родителей рождаются два здоровых ребёнка и два больных
Если оба родителя не больны, значит аллель рецессивный, назовём его Р. Тогда больные дети будут с генотипом рр, а здоровые либо Рр, либо РР. Для получения детей-гомозиготов по рецессивному аллелю каждый из родителей должен иметь как минимум по одному р, ведь дети получают по одному аллелю от каждого родителя. Но каждый из родителей также имеет и по доминантному аллелю, иначе они были бы больны. Отсюда генотип каждого из родителей Рр.
Обратите внимание: в этой семье фенотипы распределились не по законам Менделя. Этот пример показывает, что в генетических анализах такого типа присутствует большая доля статистики. Ведь могло бы случиться и так, что ни один ребёнок не был бы болен, всё зависит от генотипа одного из миллиардов сперматозоидов.
Ещё одно наблюдение: рецессивные гомозиготы встречаются много реже, чем гетерозиготы (носители). Интуитивно это можно объяснить тем, что для получения гомозигота у обоих родителей должен быть рецессивный аллель, а для гетерозигота достаточно одного такого родителя. Численно это выражается следующим образом: если частота доминантного аллеля в популяции р, то частота рецессивного аллеля q=1-p (при условии, что в популяции только два аллеля, p+q=1). Вероятность индивида быть гомозиготом по доминантному аллелю p(AA)=p^2, p(aa)=q^2, p(Aa)=2pq.
Если рецессивный аллель, который обуславливает болезнь в гомозиготном состоянии, редок в популяции, то вероятность быть больным этой болезнью будет очень низка, ведь на каждый рецессивный аллель приходится много доминантных и получить гомозигота не так-то просто. Условие это не выполняется когда вступают в брак два близких родственника. Допустим основатель семьи был гетерозиготом, он передал рецессивный аллель своим потомкам. Каждый из них женившись вне семьи имеет очень невысокий шанс встретить другого гетерозигота. Но если брак заключается внутри семьи, где частота рецессивного аллеля высока из-за основателя, то вероятность появления рецессивного гомозигота может возрасти в сотни раз.

16.Внутригенные взаимодействия между аллелями одного и того же гена: полное, неполное, сверхдоминирование, кодоминирование и межаллельная комплементация (примеры у растений, животных и человека);

Полное доминирование При полном доминировании доминантный аллель полностью подавляет действие рецессивного аллеля. Например, цвет семян гороха контролируется парой аллельных генов: аллель А отвечает за жёлтый цвет семян, а аллель а – за зелёный. Гетерозиготные растения (Аа) будут образовывать семена жёлтого цвета. Т.е. при генотипе Аа – фенотип А.

Неполное доминирование При неполном доминировании оба аллеля – и доминантый, и рецессивный – проявляют своё действие, т.е. доминантный аллель не полностью подавляет действие рецессивного аллеля (промежуточный эффект действия). Примером может служить окраска цветов у растения «ночная красавица», контролируемая парой аллельных генов: аллель А отвечает за красную окраску лепестков, а аллель а – за белую. Гетерозиготные растения формируют цветы с розовыми лепестками, т.е. при генотипе Аа – фенотип Аа.

Кодоминирование При кодоминировании (гетерозиготный организм содержит два разных доминантных аллеля, например А1 и А2 или IА и Iв), каждый из доминантных аллелей проявляет свое действие, т.е. участвует в проявлении признака. Примером кодоминирования служит IV группа крови человека в системе АВО: генотип – IАIВ, фенотип – АВ. т.е. у людей с IV группой крови в эритроцитах синтезируется и антиген А (по программе гена IА), и антиген В (по программе гена IB).

Межаллельная комплементация относится к редким способам взаимодействия аллельных генов. В данной ситуации гомозиготный по рецессивным, но различным между собой, аллелям генотип фенотипически проявляется как гетерозиготный, то есть происходит нормальное формирование признака даже при отсутствии доминантного аллеля. Причина в том, что продукты рецессивных генов, взаимодействуя, и дополняя друг друга, формируют признак идентичный деятельности доминантного аллеля.

17.Типы взаимодействия неаллельных генов для качественных признаков: комплементарность, эпистаз и для количественных признаков: некумулятивная и кумулятивная полимерия (статистическое распределение вариантов). Примеры у растений, животных и человека. Понятие о генах-модификаторах;

Комплемента́ рное (дополнительное) действие генов — это вид взаимодействия неаллельных генов, доминантные аллели которых при совместном сочетании в генотипе обусловливают новое фенотипическое проявление признаков. При этом расщепление гибридов F2 по фенотипу может происходить в соотношениях 9: 6: 1, 9: 3: 4, 9: 7, иногда 9: 3: 3: 1. Примером комплементарности является наследование формы плода тыквы. Наличие в генотипе доминантных генов А или В обусловливает сферическую форму плодов, а рецессивных — удлинённую. При наличии в генотипе одновременно доминантных генов А и В форма плода будет дисковидной. При скрещивании чистых линий с сортами, имеющими сферическую форму плодов, в первом гибридном поколении F1 все плоды будут иметь дисковидную форму, а в поколении F2 произойдёт расщепление по фенотипу: из каждых 16 растений 9 будут иметь дисковидные плоды, 6 — сферические и 1 — удлинённые.

Эписта́ з — взаимодействие неаллельных генов, при котором один из них подавляется другим. Подавляющий ген называется эпистатичным, подавляемый — гипостатичным. Если эпистатичный ген не имеет собственного фенотипического проявления, то он называется ингибитором и обозначается буквой I. Эпистатическое взаимодействие неаллельных генов может быть доминантным и рецессивным. При доминантном эпистазе проявление гипостатичного гена (В, b) подавляется доминантным эпистатичным геном (I > В, b). Расщепление по фенотипу при доминантном эпистазе может происходить в соотношении 12: 3: 1, 13: 3, 7: 6: 3. Рецессивный эпистаз — это подавление рецессивным аллелем эпистатичного гена аллелей гипостатичного гена (i > В, b). Расщепление по фенотипу может идти в соотношении 9: 3: 4, 9: 7, 13: 3.

Полимери́ я — взаимодействие неаллельных множественных генов, однозначно влияющих на развитие одного и того же признака; степень проявления признака зависит от количества генов. Полимерные гены обозначаются одинаковыми буквами, а аллели одного локуса имеют одинаковый нижний индекс.

Полимерное взаимодействие неаллельных генов может быть кумулятивным и некумулятивным. При кумулятивной (накопительной) полимерии степень проявления признака зависит от суммирующего действия генов. Чем больше доминантных аллелей генов, тем сильнее выражен тот или иной признак. Расщепление F2 по фенотипу происходит в соотношении 1: 4: 6: 4: 1.

При некумулятивной полимерии признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей полимерных генов. Количество доминантных аллелей не влияет на степень выраженности признака. Расщепление по фенотипу происходит в соотношении 15: 1.

Пример: цвет кожи у людей, который зависит от четырёх генов.

Плейотропия как свойство гена, подтверждающие целостность генотипа. Примеры у растений, животных и человека

множественное действие гена, способность одного наследственного фактора — Гена— воздействовать одновременно на несколько разных признаков организма. В начальный период развития Менделизма, когда не делали коренного различия между Генотипом и Фенотипом, преобладало представление об однозначном действии гена («один ген — один признак»). Однако соотношение между геном и признаком оказалось гораздо более сложным. Ещё Г. Мендель обнаружил, что один наследственный фактор у растений гороха может определять различные признаки: красную окраску цветков, серую — кожуры семени и розовое пятно у основания листьев. В дальнейшем было показано, что проявление гена может быть многообразным и что практически всем хорошо изученным генам присуща П., т. е. каждый ген действует на всю систему развивающегося организма, а любой наследственный признак определяется многими генами (фактически всем генотипом). Так, гены, определяющие окраску шерсти у домовой мыши. влияют на размеры тела; ген, влияющий на пигментацию глаз у мельничной огнёвки, имеет ещё 10 морфологических и физиологических проявлений и т.д. П. часто распространяется на признаки, имеющие эволюционное значение, — плодовитость, продолжительность жизни, способность выживать в крайних условиях среды. У дрозофилы многие изученные Мутациивлияют на жизнеспособность (например, ген белоглазия воздействует также на цвет и форму внутренних органов, снижает плодовитость, уменьшает продолжительность жизни). Значение П. для эволюции подчёркивалось ещё С. С. Четвериковымв 1926: «Для понимания деятельности отбора чрезвычайно важно представление о множественном действии гена (плейотропии), введённое Морганом. Это приводит нас к представлению о генотипической среде как комплексе генов, внутренне и наследственно воздействующих на проявление каждого гена в его признаке».

Поскольку полагают, что каждый ген, как правило, обладает одним первичным биохимическим действием, то П. объясняют надстройкой иерархии вторичных, третичных и т.д. взаимодействий, приводящих к широкому спектру фенотипических признаков, не связанных явно между собой. П. свидетельствует о взаимосвязанности процессов клеточного метаболизма и биохимических механизмов онтогенеза, о наличии между первичным действием гена и его фенотипическим проявлением многих промежуточных звеньев, на которые могут влиять др. гены и факторы внешней среды.

19.Понятие о летальных и полулетальных аллелях, примеры

Если белок, о котором идет речь, необходим для жизни данного организма, то организм, неспособный образовывать активную форму этого белка, обречен на гибель, а дефектный ген называется в этом случае летальным (то есть летальные гены – это мутантные гены, вызывающие гибель организма, так как не обеспечивают синтеза жизненно важных белков).

Доминантные летальные гены тоже существуют. Но они быстро исчезают, так как организмы, их несущие, погибают, не давая потомства.

Рецессивные летальные гены (они называются полулетальными) могут не причинять вреда гетерозиготному организму, поэтому они способны распространяться в популяции чрезвычайно широко (человек в среднем гетерозиготен по 30 полулетальным генам).

Примерами полулетальных генов служат: ген платиновой окраски меха у лисиц T^l (полулетальным генам присваивается индекс l ), ген серповидности ( А^l ) эритроцитов у человека и т.д.

20.Явление множественного аллелизма, его биологическая сущность и значение в природе. Определение групп крови у человека по системе АВО;

Явление множественного аллелизма определяет фенотипическую гетерогенность популяций, это одна из основ разнообразия генофонда. Для множественных аллелей характерно влияние всех аллелей на один и тот же признак. Отличие между ними заключается лишь в степени развития признака. В основе этой множественности лежат генные мутации (полезные, нейтральные, вредные), изменяющие последовательность азотистых оснований молекулы ДНК в участке, соответствующем данному гену.

Множественный алелизм имеет важное биологическое и практическое значение, поскольку усиливает комбинативную изменчивость, особенно генотипическую.

По типу множественных аллелей наследуются группы крови О, А, В и АВ у человека. Ген І может быть представлен тремя разными аллелями, которые комбинируются в зиготах только попарно. Ген I^A содержит код для синтеза в эритроцитах специфического белка -- агглютиногена А; ген I^B вызывает синтез другого белка -- агглютиногена В, ген i не продуцирует никакого агглютиногена. Ген i рецессивен по отношению к двум другим, но ни ген I^A, ни ген I^B не доминируют друг над другом. (Символы I^A, I^B и i указывают на то, что все эти три гена -- аллели одного и того же локуса.) Таким образом, генотипы I^A I^A и I^A i обусловливают группу крови А, генотипы I^B I^B и I^B i -- группу В, а генотип ii -- группу О. Если же у человека имеются оба нерецессивных гена I^A и I^B, то у него образуются оба агглютиногена и он имеет группу крови АВ. Сделано предположение, что нулевая группа зависит от рецессивного гена, обозначаемого через i, над ним доминирует как ген I^A, дающий вторую группу, так и ген I^в, дающий третью группу. Гены I^A и I^B вместе дают четвертую группу крови.

Упрощая фактическое положение вещей, можно сказать, что четыре группы крови человека определяются антигенами А и В. Если ни одного из них нет, то у человека первая (нулевая) группа крови. Присутствие антигена А дает вторую группу, антигена В - третью, совместное их присутствие обусловливает развитие четвертой группы. Первая группа крови бывает лишь при генотипе II, вторая - при генотипах I^АIА и I^Ai, третья - при генотипах I^ВI^B и I^Bi, четвертая - при генотипе I^АIВ.

⇐ Предыдущая 1 2 3 45