Аво система как идеальные признаки изучения наследственности человека
ЛЕКЦИЯ № 13. Законы наследования
1. Законы Г. Менделя
Наследование – это процесс передачи генетической информации в ряду поколений.
Наследуемые признаки могут быть качественными (моногенными) и количественными (полигенными). Качественные признаки представлены в популяции, как правило, небольшим числом взаимоисключающих вариантов. Например, желтый или зеленый цвет семян гороха, серый или черный цвет тела у мух дрозофил, светлый или темный цвет глаз у человека, нормальная свертываемость крови или гемофилия. Качественные признаки наследуются по законам Менделя (менделирующие признаки).
Количественные признаки представлены в популяции множеством альтернативных вариантов. К количественным относятся такие признаки, как рост, пигментация кожи, умственные способности у человека, яйценоскость у кур, содержание сахара в корнеплодах сахарной свеклы и т. д. Наследование полигенных признаков в целом не подчиняется законам Менделя.
В зависимости от локализации гена в хромосоме и взаимодействия аллельных генов различают несколько вариантов моногенного наследования признаков.
1. Аутосомный тип наследования. Различают доминантный, рецессивный и кодоминантный аутосомный тип наследования.
2. Сцепленный с половыми хромосомами (с полом) тип наследования. Различают Х-сцепленное (доминантное либо рецессивное) наследование и Y-сцепленное наследование.
Мендель изучал наследование цвета семян гороха, скрещивая растения с желтыми и зелеными семенами, и сформулировал на основе своих наблюдений закономерности, названные впоследствии в его честь.
Первый закон Менделя
Закон единообразия гибридов первого поколения, или закон доминирования. Согласно этому закону, при моногибридном скрещивании гомозиготных по альтернативным признакам особей потомство первого гибридного поколения единообразно по генотипу и фенотипу.
Второй закон Менделя
Закон расщепления. Он гласит: после скрещивания потомков F1 двух гомозиготных родителей в поколении F2 наблюдалось расщепление потомства по фенотипу в отношении 3: 1 в случае полного доминирования и 1: 2: 1 при неполном доминировании.
Применяемые Менделем приемы легли в основу нового метода изучения наследования – гибридологического.
Гибридологический анализ – это постановка системы скрещиваний, позволяющих выявить закономерности наследования признаков.
Условия проведения гибридологического анализа:
1) родительские особи должны быть одного вида и размножаться половым способом (иначе скрещивание просто невозможно);
2) родительские особи должны быть гомозиготными по изучаемым признакам;
3) родительские особи должны различаться по изучаемым признакам;
4) родительские особи скрещивают между собой один раз для получения гибридов первого поколения F1, которые затем скрещивают между собой для получения гибридов второго поколения F2;
5) необходимо проведение строгого учета числа особей первого и второго поколения, имеющих изучаемый признак.
2. Ди– и полигибридное скрещивание. Независимое наследование
Дигибридное скрещивание – это скрещивание родительских особей, различающихся по двум парам альтернативных признаков и, соответственно, по двум парам аллельных генов.
Полигибридное скрещивание – это скрещивание особей, различающихся по нескольким парам альтернативных признаков и, соответственно, по нескольким парам аллельных генов.
Георг Мендель скрещивал растения гороха, отличающиеся по окраске семян (желтые и зеленые) и по характеру поверхности семян (гладкие и морщинистые). Скрещивая чистые линии гороха с желтыми гладкими семенами с чистыми линиями, имеющими зеленые морщинистые семена, он получил гибриды первого поколения с желтыми гладкими семенами (доминантные признаки). Затем Мендель скрестил гибриды первого поколения между собой и получил четыре фенотипических класса в соотношении 9: 3: 3: 1, т. е. в результате во втором поколении появилось два новых сочетания признаков: желтые морщинистые и зеленые гладкие. Для каждой пары признаков отмечалось отношение 3: 1, характерное для моногибридного скрещивания: во втором поколении получилось 3/4 гладких и 1/4 морщинистых семян и 3/4 желтых и 1/4 зеленых семян. Следовательно, две пары признаков объединяются у гибридов первого поколения, а затем разделяются и становятся независимыми друг от друга.
На основе этих наблюдений был сформулирован третий закон Менделя.
Третий закон Менделя
Закон о независимом наследовании: расщепление по каждой паре признаков идет независимо от других пар признаков. В чистом виде этот закон справедлив только для генов, локализованных в разных хромосомах, и частично соблюдается для генов, расположенных в одной хромосоме, но на значительном расстоянии друг от друга.
Опыты Менделя легли в основу новой науки – генетики. Генетика – это наука, изучающая наследственность и изменчивость.
Успеху исследований Менделя способствовали следующие условия:
1. Удачный выбор объекта исследования – гороха. Когда Менделю предложили повторить свои наблюдения на ястре-бинке, этом вездесущем сорняке, он не смог этого сделать.
2. Проведение анализа наследования отдельных пар признаков в потомстве скрещиваемых растений, отличающихся по одной, двум или трем парам альтернативных признаков. Велся учет отдельно по каждой паре этих признаков после каждого скрещивания.
3. Мендель не только зафиксировал полученные результаты, но и провел их математический анализ.
Мендель сформулировал также закон чистоты гамет, согласно которому гамета чиста от второго аллельного гена (альтернативного признака), т. е. ген дискретен и не смешивается с другими генами.
При моногибридном скрещивании в случае полного доминирования у гетерозиготных гибридов первого поколения проявляется только доминантный аллель, однако рецессивный аллель не теряется и не смешивается с доминантным. Среди гибридов второго поколения и рецессивный, и доминантный аллель может проявиться в своем – чистом – виде, т. е. в гомозиготном состоянии. В итоге гаметы, образуемые такой гетерозиготой, являются чистыми, т. е. гамета А не содержит ничего от аллели а, гамета а – чиста от А.
На клеточном уровне основой дискретности аллелей является их локализация в разных хромосомах каждой гомологичной пары, а дискретности генов – их расположение в разных локусах хромосом.
3. Взаимодействия аллельных генов
При взаимодействии аллельных генов возможны разные варианты проявления признака. Если аллели находятся в гомозиготном состоянии, то развивается соответствующий аллелю вариант признака. В случае гетерозиготности развитие признака будет зависеть от конкретного вида взаимодействия аллельных генов.
Это такой вид взаимодействия аллельных генов, при котором проявление одного из аллелей (А) не зависит от наличия в генотипе особи другого аллеля (А1) и гетерозиготы АА1 фенотипиче-ски не отличаются от гомозигот по данному аллелю (АА).
В гетерозиготном генотипе АА1 аллель А является доминантным. Присутствие аллеля А1 никак фенотипически не проявляется, поэтому он выступает как рецессивный.
Отмечается в случаях, когда фенотип гетерозигот СС1 отличается от фенотипа гомозигот СС и С1С1 промежуточной степенью проявления признака, т. е. аллель, отвечающий за формирование нормального признака, находясь в двойной дозе у гомозиготы СС, проявляется сильнее, чем в одинарной дозе у гетерозиготы СС1. Возможные при этом генотипы различаются экспрессивностью, т. е. степенью выраженности признака.
Это такой тип взаимодействия аллельных генов, при котором каждый из аллелей проявляет свое действие. В результате формируется промежуточный вариант признака, новый по сравнению с вариантами, формируемыми каждым аллелем по отдельности.
Это редкий вид взаимодействия аллельных генов, при котором у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена М (М1М11), возможно формирование нормального признака М. Например, ген М отвечает за синтез белка, имеющего четвертичную структуру и состоящего из нескольких одинаковых полипептидных цепей. Мутантный аллель М1 вызывает синтез измененного пептида М1, а мутантный аллель М11 определяет синтез другой, но тоже ненормальной полипептидной цепи. Взаимодействие таких измененных пептидов и компенсация измененных участков при формировании четвертичной структуры в редких случаях может привести к появлению белка с нормальными свойствами.
4. 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.
Наследование групп крови АВО и резус фактора
Группы крови — это генетически наследуемые признаки, не изменяющиеся в течение жизни при естественных условиях. Группа крови представляет собой определённое сочетание поверхностных антигенов эритроцитов (агглютиногенов) системы АВО.
Наследование группы крови контролируется аутосомным геном. Локус этого гена обозначают буквой I, а три его аллеля буквами А, В и 0. Аллели А и В доминантны в одинаковой степени, а аллель 0 рецессивен по отношению к ним обоим. В итоге существует четыре группы крови. Им соответствуют следующие сочетания аллелей и формируются следующие генотипы:
Первая группа крови (I) – 00
Вторая группа крови (II) – АА ; А0
Третья группа крови (III) – ВВ ; В0
Четвертая группа крови (IV) – АВ
В наследовании групп крови есть несколько очевидных закономерностей:
1. Если хоть у одного родителя группа крови I(0), в таком браке не может родиться ребёнок с IV(AB) группой крови, вне зависимости от группы второго родителя.
2. Если у обоих родителей I группа крови, то у их детей может быть только I группа.
3. Если у обоих родителей II группа крови, то у их детей может быть только II или I группа.
4. Если у обоих родителей III группа крови, то у их детей может быть только III или I группа.
5. Если хоть у одного родителя группа крови IV(AB), в таком браке не может родиться ребёнок с I(0) группой крови, вне зависимости от группы второго родителя.
6.Наиболее непредсказуемо наследование ребенком группы крови при союзе родителей со II и III группами. Их дети могут иметь любую из четырёх групп крови.
Резус-фактор – это липопротеид, расположенный на мембранах эритроцитов у 85% людей ( они считаются резус-положительными ). В случае его отсутствия говорят о резус-отрицательной крови. Эти показатели обозначаются латинскими буквами Rh со знаком «плюс» или «минус» соответственно. Для исследования резуса, как правило, рассматривают одну пару генов.
· Положительный резус-фактор обозначается DD или Dd и является доминантным признаком, а отрицательный – dd, рецессивным. При союзе людей с гетерозиготным наличием резуса ( Dd ) у их детей будет положительный резус в 75% случаев и отрицательный в оставшихся 25%.
Наследование резус-фактора кодируется тремя парами генов и происходит независимо от наследования группы крови.Наиболее значимый ген обозначается латинской буквой D. Он может быть доминантным – D, либо рецессивным – d.
Система групп крови ABO – это основная система групп крови, которая используется при переливании крови у людей.
Считается, что система групп крови ABO, впервые была обнаружена австрийским ученым Карлом Ландштейнером(Karl Landsteiner), который определил и описал три различных типа крови в 1900 году. За свою работу он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1930 году. Через недостаточно тесные связи между научными работниками того времени, значительно позже было установлено, что чешский серолог (врач, специализирующийся на изучении свойств сыворотки крови) Ян Янский (Jan Janský) впервые независимо от исследований К. Ландштейнера выделил 4 группы крови человека. Однако именно открытие Ландштейнера было воспринято научным миром того времени, тогда как исследования Я. Янского были относительно неизвестными. Однако на сегодня, именно классификация Я. Янского до сих пор применяется в России, Украине и государствах бывшего СССР.
95.Типы моногенного наследования у человека(аутосомно-доминантное, аутосомно-рецессивное, сцепленное с полом, голандрическое)
Моногенное наследование
Моногенное заболевание — заболевание, связанное с мутациями в одном гене ядерной ДНК и наследуется в полном соответствии с законами Менделя.
Моногенное наследование нередко называют простым менделевским наследованием.
На основе представлений о диаллельной модели структуры гена наследование механизмов взаимодействия между отцовским и материнским геномами рассматривается отдельно для каждой аллельной и неаллельной пары.
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).
Резус-фактор – комплекс белков, которые располагаются на мембране эритроцитов. Гены, кодирующие данные белки располагаются в хромосоме рядом друг с другом и наследуются совместно. Поэтому для практических целей резус фактор рассматривается как моногенный доминантный принзнак.
Резус-конфликт может возникнуть, когда у резус- матери формируется резус+ ребенок. Даже в норме небольшое количество эритроцитов плода попадают в организм матери. Они несут чужеродный для матери белок – т.к. резус-фактор. На чужеродный резус-фактор организм матери отвечает выработкой антивирусантител (АТ). Эти АТ через плаценту попадают в организм плода. Они начинают связываться с эритроцитами плода и вызывают их аглюцинацию (склеивание). Такие склеившиеся эритроциты разрушаются. У ребенка возникает анемия. Поэтому ткани плода находятся в условиях гипоксии. Поэтому замедляется деление клеток и дифференцировка, что приводит к замедлению развития плода. Ребенок рождается с низким весом и признаками незрелости. При интенсивном гемолизе нарастает образование желчных пигментов: у ребенка возникает желтуха. При тяжелом резус-конфликте вследствие выделения токкксичных веществ при гибели клеток у ребенка возникает отек. Лечение: при легком состоянии ребенку необходимо питание и уход. При средней тяжести – проведение дезентаксиционной терапии – введение солевого раствора и мочевыделительных средств.
1. Санитарно-просветительская раблта
2. Рекомендовать избегать абортов как минимум при первой беременности т.к интенсивная иммунизация матери эритроцитами плода происходит в двух ситуациях: при родах и абортх. Поэтому после родов или абортов повышенное содержание АТ. Поэтому каждая следующая беременность протекает тяжелее предыдущей.
3. Как можно раньше встать на учет в ЖК обратить внимание доктора на возможном резус-конфликте.
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.
Закономерность наследования групп крови
Кровь каждого индивидуума имеет свои свойства и характеристики. Они формируются специфическими протеинами — антигенами, располагающимися на мембране эритроцитов (rbc), и антителами плазмы к ним. Наследование групп крови и резус фактора у человека обеспечивают их пожизненную неизменяемость.
Существует множество всевозможных соединений антигенов. Наиболее распространённой системами считают АВ0. Дополнительным антигеном, обычно называют Rh.
Из этих антигенов образуются: 1, 2, 3 и 4 группы крови. По-иному эти группы именуют так: 0, а, в и ав. Каждая из разновидностей имеет возможность быть резус-позитивной (Rh+) и резус-отрицательный (Rh-).
Наследование групп крови и резус-фактора приводит к появлению на мембране rbc ребёнка антигенов, идентичным маркерам родителей. В плазме присутствуют антитела, соответствующие антигенам эритроцитов.
Наследственность по группе
Установлено, что наследование группы крови происходит в соответствии с законами Менделя.
Закономерность наследования групп крови
Установлены закономерности по которым наследуются группы крови:
- Когда один родитель обладает первой (1) группой крови, малыш не может получить четвёртую, вне зависимости от группы другого родителя;
- Когда один родитель обладает четвёртой (4) группой крови, малыш не может получить первую, вне зависимости от группы другого родителя;
- Когда один родитель обладает первой группой, а другой второй, малышу достанется 0 или а;
- Когда один родитель обладает первой, а другой третьей (3) группой крови, малышу достанется 0 или в;
- Когда один родитель обладает второй (2) группой крови, а другой третьей, у малыша может быть любая;
- Когда оба родителя обладают а или в, не исключено рождения малыша с 0 группой;
- Когда оба родителя обладают ав, ребёнок может выбрать себе любую группу, кроме первой.
Наследованием управляет ген (единица наследования), состоящий из пары аллелей — по одному от каждого родителя.
Аллели гена обозначаются: 0, а, в. Из них а и в в являются доминантными(преобладающими), а 0 рецессивным (подчинённым, способным не проявиться у потомка).
Система АВО
Нетрудно вычислить самостоятельно, какую группу получит ребенок по системе АВ0. К примеру, мать обладает аа или а0, то есть, второй группой, у отца— вв или в0. Их потомство имеет полное право обладать любой группой из четырёх.
Еще пример: когда у матери первая, у нее 00 генотип. Если отец обладает генотипом ав. От матери поступит только 0, от отца, с равной вероятностью — а или в. Таким образом, возможны следующие варианты наследования группы крови у ребенка: а0 и в0. Дети, с равной вероятностью может иметь третью или вторую группу.
Наследование групп крови, таблица группы крови ребенка и родителей:
| Группы родителей | Вероятная группа детей, % | |||
| 1 | 2 | 3 | 4 | |
| 1 и 1 | 100 | — | — | — |
| 1 и 2 | 50 | 50 | — | — |
| 1 и 3 | 25 | — | 75 | — |
| 1 и 4 | — | 50 | 50 | — |
| 2 и 2 | 25 | 75 | — | — |
| 2 и 3 | 25 | 50 | 25 | 25 |
| 2 и 4 | — | 25 | 25 | 50 |
| 3 и 3 | 25 | 75 | — | |
| 3 и 4 | — | 25 | 50 | 25 |
| 4 и 4 | — | 25 | 25 | 50 |
Система mn
Существуют не связанные с системой АВ0, антигены М и N. По одному из признаков ребенок получает от каждого родителя группу крови по наследству. Возможны следующие варианты: MM, MN, NN.
Установлено, что потомки могут получить антигены крови, имевшиеся у родителей. На таком основании в системе mn нуждается судебно-медицинская экспертиза, решающая вопросы определения отцовства, материнства, замены детей.
Наследственность Rh
Точная вероятность наследования Rh возможна только если оба родителя имеют Rh-. Если оба родителя имеют резус фактор, у потомства его может не обнаружиться. Парадокс объясняется тем, что позитивный резус передаётся геном, обладающим доминантной (d) и рецессивной (r) аллелью.
У резус-позитивных родителей возможны варианты наследования крови: dr и dd. Когда оба родителя имеют вариант dr, потомку передаются такие комбинации: dr, dd, rd и rr. Доминантная d не даст проявиться рецессивному r. Но, в варианте rr, ребёнок антигена резус не получит. Закон Менделя: распределение по типу 3:1.
Точное определение группы крови будущего ребёнка возможно, если оба родителя обладают 1 группой. Крови. Относительно фактора резус, результат можно прогнозировать со стопроцентной вероятностью тогда, когда оба родителя лишены этого антигена. Имея понятия о правилах наследования, можно заниматься прогнозированием группы крови будущего ребёнка.