Наследование групп крови по системам АВО, Rh и MN. Медицинское значение определение групп крови. Резус-конфликт

В начале XX столетия К. Ландштейнер и Я. Янский создали учение о группах крови, позволяющее безошибочно и безопасно возмещать кровопотерю у одного человека (ре­ципиента) кровью другого (донора).

Выяснилось, что в мембранах эритроцитов содержатся особые вещества, обладающие антигенными свойствами, — агглютиногены. С ними могут реагировать растворенные в плазме специфи­ческие антитела, относящиеся к фракции глобулинов, — агглю­тинины. При реакции антиген — антитело между несколькими эритроцитами образуются мостики, и они слипаются. Наиболее распространена система подразделения крови на 4 группы. 1(0) II (А) III (В) IV (АВ). Около 85% населения Европы имеет в эритроцитах антиген Rh и образует группу Rh -положителъных индивидуумов. Остальные люди из европейской популяции лишены этого антигена и явля­ются Rh -отрицательными. Синтез антигена Rh контролируется доминантным аллелем D и происходит у лиц с генотипами DD и Dd. Резус-отрицательные люди являются рецессивными гомозиго­тами (dd). При беременности Rh -отрицательной женщины (dd) Rh-положительным плодом (мужчина DD или Dd, плод Dd ) при нарушении целостности плаценты в родах Rh -положительные эрит­роциты плода проникают в организм матери и иммунизируют его. При последующей беременности Rh -положительным плодом (Dd) анти- Rh -антитела проникают через плаценту в орга­низм плода и разрушают его эритроциты. Развивается гемолитиче­ская болезнь новорожденного. Ведущим ее симптомом является тяжелая анемия. Система MN закодирована в двух генах, что дает три возможных генотипа (MM, MN и NN), которые соответствуют группам крови М, MN и N. Этой системе близкородственна система Ss. Имеется также система Р. В редких случаях названные группы крови оказываются несовместимы, что осложняет подбор крови для переливания. Прочие антигены групп крови (Kell, Duffy, Kldd, Lewis и Lutheran) названы по именам тех людей, у которых они были впервые обнаружены и описаны. Первые три из них могут вызывать осложнения и гемолитическую болезнь при переливании крови; для двух последних таких осложнений не описано. Известны еще некоторые редкие системы групп крови, важные с генетической точки зрения. Среди них можно назвать Diego - систему, практически не встречающуюся у жителей Европы и Западной Африки, но изредка выявляемую у лиц монголоидной расы, за исключением эскимосов.

26.Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз, полимерия, комплементарность, эффект положения, модифицирующее действие. Неаллельные гены — гены, расположенные или в неидентичных локусах гомологичных хромосом, или в разных парах гомологичных хромосом. Комплементарность — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором признак формируется в результате суммарного сочетания продуктов их доминантных аллелей. Имеет место при наследовании ореховидной формы гребня у кур, синей окраски баклажанов, зеленого оперения у волнистых попугайчиков и пр. Эпистаз — вид взаимодействия неаллельных генов, при котором одна пара генов подавляет (не дает проявиться в фенотипе) другую пару генов (наследование белой окраски плодов тыквы, наследование белой окраски шерсти у мышей). Полимерия -это вид взаимодействия двух и более пар неаллельных генов, доминантные аллели которых однозначно влияют на развитие одного и того же признака. Полимерное действие генов может быть кумулятивным и некумулятивным. При кумулятивной полимерии интенсивность значения признака зависит от суммирующего действия генов: чем больше доминантных аллелей, тем больше степень выраженности признака. При некумулятивной полимерии количество доминантных аллелей на степень выраженности признака не влияет, и признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей. Полимерные гены обозначаются одной буквой, аллели одного локуса имеют одинаковый цифровой индекс, например А1а1А2а2А3а3. Кумулятивная полимерия имеет место при наследовании окраски зерновок пшеницы, чешуек семян овса, роста и цвета кожи человека и т.д. Эффект положения гена, влияние расположения генов в хромосоме на проявление их активности. Явление открыто американским генетиком А. Стёртевантом в 1925. Наблюдается при структурных перестройках хромосом (транслокациях), в результате которых гены активных зон хромосом (эухроматина) могут переноситься в неактивные зоны (гетерохроматин) и инактивироваться и наоборот. При перестройке, возвращающей эухроматиновый ген из гетерохроматина в любую точку зухроматина, функционирование данного гена восстанавливается. Модифицирующее — усиление или ослабление действия главных генов неаллельными им генами-модификаторами, которые в первом случае называются интенсификаторами, а во втором — супрессорами (ингибиторами).

27. Множественные аллели и полигенное наследование признаков человека. Присутствие в генофонде вида одновременно различных аллелей гена называют множественным аллелизмом. У человека множественный аллелизм свойственен многими генам. Так, 3 аллели гена I определяют групповую принадлежность крови по системе АВО (IA, IB, IO), 2-ая аллели имеют ген, обуславливающий резус-принадлежность. Более 100 аллелей насчитывают гены α и β — полипептидов гемоглобина. Причиной множественного аллелизма является случайнее изменения структуры гена (мутации), сохраняемые в процессе естественного отбора в генофонде популяции. Большинство количественных признаков организмов определяются полигенами, т.е. системой неаллельных генов, одинаково влияющих на формирование данного признака. Взаимодействие таких генов в процессе формирования признака называют полигенным. Чем больше в генотипе доминантных генов каждой пары, тем ярче выражен признак. По полигенному типу взаимодействия у человека определяется интенсивность окраски кожных покровов, зависящая от уровня отложения в клетках пигмента меланина.

28.Сцепленное наследование генов и кроссинговер. Работы Т. Моргана. Хромосомная теория. Примеры сцепленного наследования признаков у человека. Сцепленное наследование — наследование признаков, гены которых локализованы в одной хромосоме. Сила сцепления между генами зависит от расстояния между ними: чем дальше гены располагаются друг от друга, тем выше частота кроссинговера и наоборот. Кроссинговер - перекрест, взаимный обмен участками парных хромосом, происходящий в результате разрыва и соединения в новом порядке их нитей — хроматид; приводит к перераспределению (рекомбинации) сцепленных Генов. Работы Моргана и его школы (Г. Дж. Меллер, А. Г. Стертевант идр.) обосновали хромосомную теорию наследственности; установленныезакономерности расположения генов в хромосомах способствовали выяснениюцитологических механизмов законов Менделя и разработке генетических основтеории естественного отбора. Нобелевская премия (1933). Правила постоянства числа, парности, индивидуальности и непрерывности хромосом, сложное поведение хромосом при митозе и мейозе давно убедили исследователей в том, что хромосомы играют большую биологическую роль и имеют прямое отношение к передаче наследственных свойств. Новые доказательства роли хромосом в передаче наследственной информации были получены в результате обнаружения как хромосомного определения пола, так и групп сцепленного наследования признаков, соответствующих числу хромосом, наконец, благодаря построению генетических карт хромосом. Основные положения ее следующие. 1.Гены находятся в хромосомах; каждая хромосома представляет собой группу сцепления генов; число групп сцепления у каждого вида равно числу пар хромосом. 2.Каждый ген в хромосоме занимает определенное место (локус); гены в хромосомах расположены линейно. 3.Между гомологичными хромосомами происходит обмен аллельными генами. Расстояние между генами (локусами) в хромосоме пропорционально числу кроссинговера между ними. Закон Моргана. Сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме наследуются совместно. Примеры: гемофилия, волосяной покров на ушах, альбинизм.

29.Пол организма. Первичные и вторичные половые признаки. Типы определения пола. Роль генотипа и среды в развитии признаков пола. Пол организма – это совокупность морфологических, физиологических,биохимических, поведенческих и других признаков организмов, обуславливающихвоспроизведение (репродукцию). Первичные и вторичные половые признаки

Первичные половые признаки представлены органами, принимающими непосредственное участие в процессах воспроизведения, т.е. в гаметогенезе (образовании половых клеток) и оплодотворении. Это так называемые наружные и внутренние половые органы. Они закладываются в эмбриогенезе и к моменту появления организма на свет уж более или менее сформированы.

Вторичные половые признаки не принимают непосредственного участия в репродукции, но способствуют привлечению особей противоположного пола. Они зависят от первичных половых признаков. Вторичные половые признаки развиваются под воздействием половых гормонов и появляются у организмов в период полового созревания (у человека в 12-15 лет).

Типы определения пола. Самцы с одной Х-хромосомой или с двумя разными (XY) хромосомами имеютгетерогаметный пол, самки с ХХ - хромосомами - гомогаметный пол. У многихживотных, наоборот, самки имеют гетерогаметный пол. Их половые хромосомыобозначают буквами Z и W или XY, а половые хромосомы гомогаметных самцов -ZZ или XX. У млекопитающих, нематод, моллюсков, иглокожих и у большинствачленистоногих гетерогаметен мужской пол. У насекомых и рыб гетерогаметностьнаблюдается как у мужского, так и у женского пола. Гетерогаметность женскогопола свойственна птицам, пресмыкающимся и некоторым земноводным. Приопределении пола у рыб оказалось, что гуппи, пецилия, сфенопс, медака и др.принадлежат к типу ХХ - XY (мужская гетерогаметность). Механизм генетического контроля над развитием половых признаков может бытьвнутри- и межклеточным. Внутриклеточное определение пола не связано собразованием половых гормонов (напр., у насекомых), и действие генов,

определяющих пол, ограничено клетками, в которых эти гены функционируют. При этом в одном организме могут нормально развиваться, не влияя друг на друга, участки тела с женскими и мужскими признаками. При межклеточном определении пола, характерном для млекопитающих и птиц, под контролем генов вырабатываются половые гормоны, которые, проникая во все клетки организма, обусловливают фенотипическое развитие признаков соответствующего пола Различают прогамное, сингамное и эпигамное определение пола. Прогамное определение пола происходит до оплодотворения яйца, например,

дифференцировка яйцеклеток на быстро растущие и медленно растущие. Первые становятся крупными, и из них после оплодотворения развиваются самки, вторые отличаются меньшими размерами и дают самцов, хотя оба вида яйцеклеток генетически одинаковы. Сингамное определение пола происходит во время оплодотворения, но на разных стадиях этого процесса. У некоторых видов с мужской гетерогамией и

физиологической полиспермией (оплодотворение яйцеклетки несколькими сперматозоидами) пол определяется в момент кариогамии. Если с ядром яйцеклетки сливается мужское ядро с Y-хромосомой, разовьётся мужская особь, если с Х- хромосомой – женская. При женской гетерогамии пол потомства зависит от того, какая из половых хромосом попадает в ядро яйцеклетки во время мейоза. Если в

ядре окажется Z-хромосома, разовьётся особь мужского пола, если W-хромосома – женского. Таким образом, в данном случае пол зиготы устанавливается до кариогамии. Эпигамное определение пола наблюдается у разнополых видов с фенотипическим определением пола, когда направленность развития в сторону мужского или женского пола обусловливается влиянием внешних условий после

оплодотворения. Роль среды в развитии признаков пола Пол организма, как и любой признак, развивается не только под влиянием генотипа, но и под воздействием факторов внешней среды. Так у червя Bonellia viridis самка относительно большая, а самец имеет микроскопические размеры. Он постоянно живет в половых путях самки. Личинка червя обладает потенциями обоего пола (бисексуальна). Развитие самца или самки из такой личинки зависит от случая: если личинка, плавающая в воде, встретит свободную от самца самку и зафиксируется на ней, она превратится в самца, если нет – в самку. Иногда факторы внешней среды оказывают существенное влияние на определение пола и у млекопитающих. Так, у крупного рогатого скота при одновременном развитии двух разнополых близнецов бычки рождаются нормальными, а телочки – часто интерсексами (организм, у которого в той или иной степени развиты одновременно признаки как одного, так и другого пола). Это объясняется более ранним выделением мужских половых гормонов и влиянием их на пол второго близнеца. Описаны случаи проявления у человека мужского фенотипа при содержании половых хромосом XX и женского (синдром Мориса или тестикулярной феминизации) – при генотипе XY. При синдроме Мориса и эмбриогенезе идет закладка семенников, начинающих продуцировать мужские половые гормоны. Переопределение пола можно наблюдать у атлантической сельди. Сельди живут

небольшими стаями, в каждой из которых имеется один самец и несколько самок. Если самец погибает, то через некоторое время самая крупная самка превращается в самца. Таким образом, биологической основой изменения и переопределения пола является изначальная генетическая бисексуальность организмов. Это объясняет возможность изменения в процессе онтогенеза. Значение средовых и генотипических факторов в формировании пола. Хромосомные болезни - наследственные заболевания, обусловленныеизменением числа или структуры хромосом. Частота хромосомных болезней среди новорождённых детей около 1%.

Фенотипические проявления хромосомных мутаций зависят от следующих главных факторов:1) особенности вовлеченной в аномалию хромосомы(специфический набор генов); 2) тип аномалии (трисомия, моносомия, полная,частичная); 3) размер недостающего генетического материала при частичноймоносомии или избыточного генетического материала при частичной трисомии;4) степень мозаичности организма по аберрантным клеткам;5) генотип организма; 6) условия среды.Изменение числа хромосом происходит в результате нерасхождения их в мейозеили при делении клеток на ранней стадии развития оплодотворённого яйца.Нерасхождению хромосом при первых делениях оплодотворённого яйцаспособствует, например, высокий возраст матери. Хромосомные аберрации(мутации, изменяющие структуру хромосом) обусловливаются физическими(ионизирующее излучение) и химическими (например, лекарственные препараты смутагенным эффектом) факторами; вирусами (краснухи, вирусного гепатита,

ветряной оспы и др.), антителами и различными расстройствами метаболизма. Хромосомные болезни могут быть связаны с излишком генетического материала (полисемия — наличие одной или нескольких добавочных хромосом; полиплоидия; дупликация); с утратой части генетического материала (нуллисомия, моносомия, делеция); с хромосомными перестройками (транслокация, различные перестановки

участков хромосом). При нарушении течения митоза могут образовываться необычные особи -

гинандроморфы. Содержание половых хромосом в разных клетках таких особей может быть разное (мозаицизм). У человека могут быть разные случаи мозаицизма: ХХ/ХХХ, XY/XXY, Х0/ХХХ, X0/XXY и др. Степень клинического проявления зависит от количества мозаичных клеток - чем их больше, тем сильнее проявление. При нормальном течении мейоза у женского организма образуется один тип гамет, содержащих Х-хромосому. Однако при нерасхождении половых хромосом могут образовываться еще два типа гамет - XX и 0 (несодержащая половых хромосом). У мужского организма в норме образуется два типа гамет, содержащих Х - и Y- хромосомы. При нерасхождении половых хромосом возможны варианты гамет XY и 0.

Рассмотрим возможные комбинации половых хромосом в зиготе у человека (их 12) и проанализируем каждый вариант. XX- нормальный женский организм. XXX- синдром трисомии X. Частота встречаемости 1:1000. Кариотип 47,ХХХ. В настоящее время имеются описания тетра- и пентосомий X. Трисомия по Х-

хромосоме возникает в результате нерасхождения половых хромосом в мейозе или при первом делении зиготы. Синдрому полисемии X присущ значительный полиморфизм. Женский организм с мужеподобным телосложением. Могут быть недоразвиты первичные и вторичные половые признаки. В 75% случаев у больных наблюдается умеренная степень умственной отсталости. У некоторых из них нарушена функция яичников (вторичная аменорея, дисменорея, ранняя менопауза). Иногда такие женщины могут иметь детей. Повышен риск заболевания шизофренией. С увеличением числа дополнительных Х-хромосом нарастает степень отклонения от нормы. Х0 - синдром Шерешевского-Тернера (моносомия X). Частота встречаемости

1:2000-1:3000. Кариотип 45,Х. У 55% девочек с этим синдромом обнаруживается кариотип 45,X, у 25% - изменение структуры одной из Х-хромосом. XY- нормальный мужской организм. XXY и XXXY- синдром Клайнфельтера. Частота встречаемости 1:500. Кариотип 47,XXY у 80% мальчиков с синдромом Клайнфельтера, в 20% случаев обнаруживается мозаицизм, при котором одна из клеточных линий имеет кариотип 47,XXY.