Вопрос 84. Наследование признаков человека, сцепленные с полом

В 1902 г. Вальтер Сэттон и Теодор Бовери, анализируя поведение хромосом в процессе мейоза и независимый характер наследования генов, предположили, что гены располагаются в хромосомах. Первые доказательства этого предположения были получены американским ученым Томасом Хантом Морганом в 1910 году и его сотрудниками. Анализируя наследование белой окраски глаз у плодовой мухи дрозофилы Drosophila melanogaster, Томас Морган показал, что наследование этого признака происходит не в соответствии с менделевскими закономерностями, а обнаруживает отчетливую связь с полом. Если при обычном менделевском наследовании результаты реципрокного скрещивания совпадают, т.е. оба родителя в равной мере могут передать признак детям, то для признаков, сцепленных с полом, результаты наследования будут различными в зависимости от того, кто обладал данным вариантом признака - материнский или отцовский организм.

При изучении наследования белой окраски глаз у дрозофилы Морган провел 2 вида скрещиваний: I) красноглазой самки с белоглазым самцом 2) белоглазой самки с красноглазым самцом. Результаты первого скрещивания показали, что при скрещивании красноглазых самок с белоглазыми самцами все потомство первого поколения было единообразным по признаку красные глаза (что соответствовало гипотезе о доминантности), во втором поколении наблюдалось расщепление по фенотипу в отношении З:1 (3/4 особей имела красные глаза и 1/4 - белые). Анализ потомства второго поколения показал, что в отличие от менделевского наследования белую окраску глаз унаследовала только половина самцов, остальные самцы и все самки были красноглазыми.

При реципрокном скрещивании белоглазых самок с красноглазыми самцами вместо ожидаемого в первом поколении единообразия в соответствии с менделевскими закономерностями наблюдалось расщепление признака по фенотипу в отношении 1:1, причем самки имели красные глаза, а самцы - белые (признак наследовался перекрестно: от матери к сыновьям от отца к дочерям). Во втором поколении происходило расщепление по фенотипу 1:1 как среди самок, так и среди самцов.

Анализируя характер наследования данного признака, Морган пришел к выводу, что ген, отвечающий за окраску глаз у дрозофилы, локализован в одной из половых хромосом дрозофилы, в частности в X-хромосоме, а Y-хромосома такого локуса не имеет. Поскольку особи мужского и женского пола отличаются по содержанию половых хромосом в наборе, наследование признака у них осуществляется по-разному.

Самка имеет одинаковые половые хромосомы в кариотипе (XX) и, следовательно, образует один тип гамет Х (она гомогаметна). Самец содержит разные половые хромосомы (ХУ) и образует различные по половым хромосомам гаметы (Х) и (Y) (он гетерогаметен) (рис.).

Для обозначения особей мужского пола принят значок ♂ (щит и копье) – символ железа и бог войны Марса, для особей женского пола - значок ♀ (зеркало с ручкой) – символом меди и богини Венеры

Доминантный аллель красной окраски глаз обозначают как w+, а рецессивный ген белой окраски – w.

P ♀Xw+X w+ х ♂ХwY P ♀XwXw х ♂Xw+Y

красные белые белые красные

 глаза глаза глаза глаза G G

F1 ♀Xw+Xw ♂Xw+Y F1 ♀Xw+Xw ♂XwY

красноглазые красноглазые белоглазые

1:1

P2 ♀Xw+Xw х ♂Xw+Y P2 ♀Xw+Xw х ♂XwY

красноглазые красноглазые красноглазые белоглазые

G G

F2 ♀Xw+Xw+ ♀Xw+Xw F2 ♀XAXa ♀XAX

красноглазые красноглазые белоглазые 1:1

♂Xw+Y ♂XwY ♂XaYa ♂XAY

красноглазые белоглазые красноглазые белоглазые 1:1

1: 1

Различные соотношения фенотипов в первом и втором поколениях обусловлены тем, что в первом случае родители – самки – красноглазые, а во втором скрещивании – белоглазые.

Гетерогаметные самцы (XY) свою единственную Х-хромосому получают от матери (от отца они наследуют Y-хромосому). Следовательно, если мать гомозиготна все сыновъя наследуют ее признак. Гомогаметные самки (XX) одну X-хромосому получают от матери, другую - от отца. Если отцовская хромосома несет доминантный аллелъ, то все они, как отец, будут иметь доминантный признак независимо от того, какой ген они получили от матери. Признак в этих случаях наследуется перекрестно: от матери к сыновьям, от отца к дочерям (крест – накрест или крисс-кросс наследование).

Признаки, определяемые генами, локализованными в половых хромосомах, называют сцепленными с полом.

Особенности локализации генов в половых хромосомах.

Анализ локализации генов в половых хромосомах показал, что X и Y-хромосомы отличаются друг от друга по генетическому составу и по большинству генов они не гомологичны друг другу (рис, 1). Лишь небольшие участки Y-хромосом, называемые псевдоаутосомными районами (ПАР) являются гомологичными участкам X- хромосомы и. В этих участках расположены аллельные гены и их наследование осуществляется в соответствии с менделевскими закономерностями наследования. Значительная часть генов более крупной X- хромосомы не имеет аллельных генов в Y-хромосоме, Негомологичные участки Y-хромосомы, называют нерекомбинирующими районами Y-хромосомы (НРY), в них содержится небольшая группа генов, отсутствующих в X-хромосоме. Гены, локализованные в негомологичных участках половых хромосом, наследуются сцеплено с полом: сцеплено с X- хромосомой или сцеплено с Y-хромосомой. Для генов, сцепленных только с Y- хромосомой характерно наследование только по мужской линии (от отца к сыновьям, затем к внукам и т.д.) - такое наследование называется голандрическим наследованием, а для генов, сцепленных с X-хромосомой, характер наследования зависит от того, является ли данный аллель доминантным или рецессивным. X-сцепленный доминантный аллель значительно чаще проявляется у особей женского пола, так как они гомогаметны (XX) и могут получить его с X-хромосомой отца и матери. X-сцепленный рецессивный аллель чаще проявляется у представителей гетерогаметного пола, так как Y-хромосома соответствующего локуса не имеет и рецессивный аллель X-хромосомы проявляется, будучи в единственном числе. Состояние генотипа, при котором вследствие негомологичности половых хромосом за развитие признака отвечает один аллелъ, называется гемизиготным. Следовательно, особи мужского пола гемизиготны по генам, локализованным в негомологичных участках X- и Y-хромосомы, и развитие соответствующих признаков зависит у них от того, какие аллели несут их X- и Y-хромосомы.

Наследование признаков, сцепленных с полом, у человека.

Известно, что у человека сцепленно с X-хромосомой наследуются многие признаки (табл.)

Х-сцепленные признаки

 | Цветовая слепота, дейтанопия | Невосприятие зеленого цвета

Цветовая слепота, протанопия | Невосприятие красного цвета

Болезнь Фабри | Нехватка α-галактозидазы, поражение сердца и почек, ранняя смерть

Нехватка Г-6-ФДГ | Нехватка глюкозо-6 фосфатдегидрогеназы, приводит к тяжелой анемии в ответ на прием примахина в составе некоторых лекарств или на некоторые продукты, например, бобы

Гемофилия A | Классическая форма несвертываемости крови, связанная с нехваткой фактора свертываемости VIII

Гемофилия B | Болезнь Кристмаса, обусловлена нехваткой фактора свертываемости крови IX

Синдром Хантера | Болезнь накопления мукополисахаридов, вызванная нехваткой фермента идуронатсульфатазы, что приводит к низкорослости, клешнеобразной форме пальцев, грубым чертам лица, медленно прогрессирующему слабоумию и глухоте

Ихтиоз | Нехватка фермента стероидной сульфатазы приводит к сухости и шелушению кожи, особенно на конечностях

Синдром Леша-Нихена | Нехватка гипоксантин-гуанинфосфорибозил – 1-трансферазы (HGPRT) приводит к задержке умственного развития и моторики, и к ранней смерти

Мышечная дистрофия Дюшена | Нехватка белка дистрофина приводит к прогрессирующей дегенерации мышечной ткани и мышечной слабости, а также уменьшению срока жизни больных, иногда связана с умственной отсталостью

Признаки с X-рецессивным типом наследования у мужчин встречаются гораздо чаще, чем у женщин. Мужчины гемизиготны по данным локусам, поэтому при наличии аллеля дальтонизма или гемофилии в их единственной X-хромосоме, соответствующие заболевания проявляются. У женщин дальтонизм или гемофилия могут проявиться только в гомозиготном состоянии: при наличии рецессивных аллелей в обеих X-хромосомах. Сыновья наследуют эти признаки от матерей (100% сыновей, если мать гомозиготна, и 50% сыновей, если она гетерозиготна). Для проявления дальтонизма или гемофилии у дочерей необходимо наличие соответствующего признака у отца, в то время как мать может быть гомозиготной или гетерозиготной по данному признаку.

Вопрос 85.

Вопрос 88. Филогенез. Нервная система развивается из эктодермы.

У ланцетника ЦНС представлена нервной трубкой. Среди клеток внутри неё есть глазки Гессе – светочувствительные образования. Нервная трубка выглядит как желобок.

У рыб головной мозг невелик. Слабо развит его передний отдел. Передний мозг не разделён на полушария. Функционально передний мозг является высшим обонятельным центром. В промежуточном мозге расположен гипоталамус, являющийся центральным органом эндокринной системы. Средний мозг наиболее развит. Он состоит из 2 полушарий, служит высшим зрительным центром. Задний мозг содержит мозжечок, развит очень хорошо. Продолговатый содержит центры дыхания и кровообращения. Головной мозг ихтиопсидный, где наиболее развит средний мозг.

У земноводных головной мозг также ихтиопсидный. Однако передний мозг имеет большие размеры и разделён на полушария. Крыша состоит из нервных клеток. Мозжечок несколько редуцирован.

У пресмыкающихся предний отдел наиболее крупный. В нём развиты полосатые тела. К ним переходят функции высшего интегративного центра. На поверхности крыши впервые появляется кора, она называется древней. Мозжечок сильно развит. Головной мозг зауропсидный, где главные полосатые тела.

У млекопитающих - маммалийный тип мозга. Для него характерно сильное развитие переднего мозга за счёт коры. Она имеет сложное строение и называется новой корой. Промежуточный мозг включает гипоталамус, гипофиз и эпифиз. В среднем мозге мозге располагается четырёххолмие. Очень хорошо развит мозжечок.

У человека могут наблюдаться такие нарушения как рахисхиз (платиневрия) – отсутствие замыкания нервной трубки. Прозенцефалия – полушария оказываются неразделёнными. Агирия – отсутствие извилин.

Вопрос 94. Наследование групп крови системы АВО

Наследование групп крови системы АВО у человека имеет некоторые особенности. Формирование I, II и III групп крови происходит по такому типу взаимодействия аллельных генов, как доминирование. Генотипы, содержащие аллель IA в гомозиготном состоянии, либо в сочетании с аллелем IO, определяют формирование у человека второй (А) группы крови. Тот же принцип лежит в основе формирования третьей (В) группы крови, т. е. аллели IA и IB выступают как доминантные по отношению к аллелю IO, в гомозиготном состоянии формирующему IOIO первую (О) группу крови. Формирование четвертой (АВ) группы крови идет по пути кодоминирования. Аллели IA и IB, по отдельности формирующие соответственно вторую и третью группу крови, в гетерозиготном состоянии определяют IAIB (четвертую) группу крови.