В связи с относительно малым количеством генов на Y-хромосоме, сцепленные с полом заболевания преимущественно представлены Х-сцепленными синдромами. У мужчин присутствует всего одна копия Х-хромосомы, поэтому они гемизиготны по Х-сцепленным генам и в принципе могут страдать вследствие любой мутации, локализованной на Х-хромосоме. Именно из-за такой дифференцированной экспрессии у мужчин Х-сцепленные заболевания (например, гемофилия) были одними из первых изученных наследственных заболеваний человека. К признакам Х-сцепленного наследования относят следующие: 1. Отсутствие передачи по мужской линии. 2. Мужчины страдают чаще женщин. Случаи поражения женщин обусловлены инактивацией одной из Х-хромосом. 3. У больных мужчин дочери бывают облигатными носителями мутантного гена. 4. Матери больных мужчин — облигатные носители. Половина их сыновей больны, половина дочерей — носители. Пример Х-сцепленного рецессивного наследования - синдром полной нечувствительности к андрогенам (тестикулярной феминизации) — Х-сцепленная патология, манифестирующая первичной аменореей. У больных выявляют генотип 46, XY с мутацией гена андрогенного рецептора, расположенного на длинном плече Х-хромосомы (Xqll-12).
Мутация этого гена также может вызывать частичную нечувствительность к андрогенам с развитием генитальной андрогенизации или, в более мягкой форме, нарушений сперматогенеза. Такие больные внешне характеризуются нормальным женским фенотипом, но у них отмечают редкий рост волос на лобке и в подмышечных впадинах, короткое влагалище, отсутствие развития производных мюллерова протока и нормально развитые яички. Последние могут находиться в брюшной полости или паховом канале. Перемещение яичек происходит после завершения естественного полового созревания. Концентрация андрогенов сыворотки крови соответствует таковой нормального мужчины. Х-сцепленные доминантные синдромы встречают реже, чем Х-сцепленные рецессивные. Примером служит витамин D-резистентный рахит. Это наследование характеризуется следующими признаками: 1. У больных мужчин рождаются больные дочери, но не сыновья. 2. При некоторых синдромах мутация может оказаться летальной для лиц мужского пола. 3. В родословной семьи пораженные женщины встречаются приблизительно в 2 раза чаще пораженных мужчин. 4. Пораженные женщины передают заболевание в среднем половине своих дочерей и сыновей.
Голандрический тип наследования (сцепленный с хромосомой Y тип наследования). Гены, ответственные за развитие патологического признака, локализованы в хромосоме Y. Примеры признаков: гипертрихоз ушных раковин, избыточный рост волос на средних фалангах пальцев кистей, азооспермия.
Признаки голандрического типа наследования: 1. Передача признака от отца всем сыновьям и только сыновьям. Дочери никогда не наследуют признак от отца. 2. «Вертикальный» характер наследования признака. Вероятность наследования для лиц мужского пола равна 100%.
35. Закон независимого наследования признаков и его цитологическое обоснование. (Примеры независимого наследования признаков у человека).
Опыт независимого наследования признаков был впервые описан Г. Менделем в опытах на горохе, когда одновременно анализировалось наследование в ряду поколений нескольких признаков, например, цвета и формы горошин.
Г. Мендель сформулировал закон независимого наследования признаков следующим образом: «Разные пары признаков, определяемые неаллельными генами, передаются потомкам независимо друг от друга и комбинируются у них во всех возможных сочетаниях». Этот закон действует в том случае, если гены, контролирующие разные признаки, лежат в разных парах хромосом.Открытие независимого характера наследования разных признаков у гороха дало возможность Менделю высказать предположение о дискретности наследственного материала, в котором за каждый признак отвечает своя пара наследственных задатков, сохраняющих в ряду поколений свою структуру и не смешивающихся друг с другом. Современные представления о надмолекулярной организации наследственного материала в хромосомах и закономерностях их передачи в ряду поколений клеток и организмов объясняют независимый характер наследования признаков расположением соответствующих генов в негомологичных хромосомах.
Примеры независимого наследования признаков у человека. Шизофрения, Бронхиальная астма, Расщелина губы и нёба, Сердечно-сосудистые заболевания, Артериальная гипертензия, Дефекты невральной трубки, Изолированный врожденный порок сердца. Чем сильнее выражен признак или тяжелее протекает заболевание у больного родственника, тем выше риск его развития у здоровых родственников.
36. Хромосомная теория наследственности. Сцепленное наследование признаков. Примеры сцепленного наследования признаков у человека
Хромосомная теория наследственности — теория, согласно которой передача наследственной информации в ряду поколений связана с передачей хромосом, в которых в определённой и линейной последовательности расположены гены. Эта теория сформулирована в начале XX века, основной вклад в её создание внесли американский цитолог У. Сеттон (Walter Sutton), немецкий эмбриолог Т. Бовери и американский генетик Т. Морган со своими сотрудниками К. Бриджесом, А. Стёртевантом и Г. Мёллером.
В 1902-1903 годах У. Сеттон и Т. Бовери независимо друг от друга выявили параллелизм в поведении менделевских факторов наследственности (генов) и хромосом. Эти наблюдения послужили основой для предположения, что гены расположены в хромосомах. Экспериментальное доказательство локализации генов в хромосомах было получено позднее Т. Морганом и его сотрудниками, работавшими с плодовой мушкой Drosophila melanogaster. Начиная с 1911 года, эта группа опытным путём доказала, что гены располагаются в хромосомах линейно; что находящиеся на одной хромосоме гены наследуются сцепленно; что сцепленное наследование может нарушаться за счёт кроссинговера. Основные выводы сформулированной ими хромосомной теории наследственности были опубликованы в 1915 году в книге «Механизм менделевской наследственности».
В 1933 году Томасу Моргану за открытие роли хромосом в наследственности была присуждена Нобелевская премия по физиологии и медицине.
По мнению Н. В. Тимофеева-Ресовского, высказанного им в 1964 году «…вся экспериментальная генетика XX века была ни чем иным, как развитием и анализом деталей хромосомной теории наследственности».
Сцепленное наследование — феномен скоррелированного наследования определённых состояний генов, расположенных в одной хромосоме.
Полной корреляции не бывает из-за мейотического кроссинговера, так как сцепленные гены могут разойтись по разным гаметам. Кроссинговер наблюдается в виде расцепления у потомства тех аллелей генов и, соответственно, состояний признаков, которые были сцеплены у родителей.
Наблюдения, проведённые Томасом Морганом, показали, что вероятность кроссинговера между различными парами генов разная, и появилась идея создать генные карты на основании частот кроссинговера между разными генами. Первая генная карта была построена студентом Моргана, Альфредом Стёртевантом в 1913 году на материале Drosophila melanogaster.
Исследования Моргана и его школы показали, что в гомологичной паре хромосом регулярно происходит обмен генами. Процесс обмена идентичными участками гомологичных хромосом с содержащимися в них генами называют перекрёстом хромосом, или кроссинговером. Кроссинговер наблюдается в мейозе, он обеспечивает новые сочетания генов, находящихся в гомологичных хромосомах. Явление кроссинговера, как и сцепления генов, характерно для животных, растений, микроорганизмов. Исключения составляют самцы дрозофилы и самки тутового шелкопряда. Кроссинговер обеспечивает рекомбинацию генов и тем самым значительно усиливает роль комбинативной изменчивости в эволюции. О наличии кроссинговера можно судить на основе учёта частоты возникновения организмов с новым сочетанием признаков.
Соответственно организмы, возникающие от сочетания кроссоверных гамет, называются кроссоверными, или рекомбинантами, а возникающие от сочетания некроссоверных гамет- некроссоверными, или нерекомбинантными. Явление кроссинговера, как и сцепление генов, можно рассмотреть в классическом опыте Т.Моргана по наследованию у дрозофилы признаков цвета тела и длины крыльев- признаков, контролируемых генами, расположенных в одной аутосоме. На основе факта сцеплённого наследования Т.Морган сформулировал тезис, вошедший в генетику под названием правила Моргана: гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются сцепленно, причём сила сцепления зависит от расстояния между генами.
Изучение сцепленного наследования у человека затруднено. Тем не менее, можно назвать некоторые случаи сцепленного наследования:
1. Сцепленное наследование в 6-й хромосоме сублокусов А, В, С, D/DR системы HLA, контролирующих синтез антигенов гистосовместимости.
2. Сцепленное наследование в одной аутосоме локуса группы крови АВ0 и локуса синдрома дефектов ногтей и коленной чашечки.
3. Сцепленное наследование в другой хромосоме резус-фактора и локуса овальной формы эритроцитов.
4. Сцепленное наследование в третьей аутосоме локуса группы крови Лютеран и локуса секреции антигенов А и В со слюной
5. В одной аутосоме сцеплены гены полидактилии и катаракты
6. Наследование сцепленных в Х-хромосоме генов гемофилии и дальтонизма, а также генов цветовой слепоты и мышечной дистрофии Дюшена и др.
Расстояние между генами, расположенными в одной хромосоме, определяется по проценту кроссинговера между ними и прямо пропорционально ему. За единицу расстояния принят 1 % кроссинговера (1 морганида или 1 сантиморганида). Чем дальше гены находятся друг от друга в хромосоме, тем чаще между ними будет происходить кроссинговер.
37. Хромосомная теория наследственности. Соотносительное наследование признаков - независимое и сцепленное.
Основоположник теории Томас Гент Морган, американский генетик, нобелевский лауреат, выдвинул гипотезу об ограничении законов Менделя.
В экспериментах он использовал плодовую мушку-дрозофилу, обладающую важными для генетических экспериментов качествами: неприхотливостью, плодовитостью, небольшим количеством хромосом (четыре пары), множеством четко выраженных альтернативных признаков.
Морган и его ученики установили следующее:
- Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно или сцепленно.
- Группы генов, расположенных в одной хромосоме, образуют группы сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом у гомогаметных особей и п+1 у гетерогаметных особей.
- Между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками (кроссинговер); в результате кроссинговера возникают гаметы, хромосомы которых содержат новые комбинации генов.
- Частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами, локализованными в одной хромосоме. Чем это расстояние больше, тем выше частота кроссинговера. За единицу расстояния между генами принимают 1 морганиду (1% кроссинговера) или процент появления кроссоверных особей. При значении этой величины в 10 морганид можно утверждать, что частота перекреста хромосом в точках расположения данных генов равна 10% и что в 10% потомства будут выявлены новые генетические комбинации.
- Для выяснения характера расположения генов в хромосомах и определения частоты кроссинговера между ними строят генетические карты. Карта отражает порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между генами одной хромосомы. Эти выводы Моргана и его сотрудников получили название хромосомной теории наследственности. Важнейшими следствиями этой теории являются современные представления о гене как о функциональной единице наследственности, его делимости и способности к взаимодействию с другими генами.