Наследование групп крови. Наследования резус-фактора. Резус-конфликт.

Наследование групп крови.

В основе закономерностей наследования групп крови лежат следующие понятия. В локусе гена АВО возможны три варианта (аллеля) - 0, A и B, которые экспрессируются по аутосомно-кодоминантному типу. Это означает, что у лиц, унаследовавших гены А и В, экспрессируются продукты обоих этих генов, что приводит к образованию фенотипа АВ (IV). Фенотип А (II) может быть у человека, унаследовавшего от родителей или два гена А, или гены А и 0. Соответственно фенотип В (III) - при наследовании или двух генов В, или В и 0. Фенотип 0 (I) проявляется при наследовании двух генов 0. Таким образом, если оба родителя имеют II группу крови (генотипы AА или А0), кто-то из их детей может иметь первую группу (генотип 00). Если у одного из родителей группа крови A(II) с возможным генотипом АА и А0, а у другого B(III) с возможным генотипом BB или В0 - дети могут иметь группы крови 0(I), А(II), B(III) или АВ (IV).

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

Наследование резус-фактора.

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.

Генотип резус-положительного человека может быть гомозиготным - DD, либо гетерозиготным - Dd.

Генотип резус-отрицательного человека может быть - dd.

Резус - конфликт.

Гемолитическая болезнь плода и новорожденного это состояние, возникающее в результате несовместимости крови матери и плода по некоторым антигенам. Наиболее часто гемолитическая болезнь новорожденного развивается вследствие резус-конфликта. При этом у беременной женщины резус-отрицательная кровь, а у плода резус-положительная. Во время беременности резус-фактор с эритроцитами резус-положительного плода попадает в кровь резус-отрицательной матери и вызывает в ее крови образование антител к резус-фактору (безвредных для нее, но вызывающих разрушение эритроцитов плода). Распад эритроцитов приводит к повреждению печени, почек, головного мозга плода, развитию гемолитической болезни плода и новорожденного. В большинстве случаев заболевание быстро развивается после рождения, чему способствует поступление большого количества антител в кровь ребенка при нарушении целостности сосудов плаценты.

Хромосомная теория наследственности Т. Моргана. Полное и неполное сцепление с полом. Примеры.

Хромосомнаятеория наследственности,одно из обобщений в генетике, утверждающее, что наследственные факторы (гены) расположены в хромосомах, передача которых от родителей потомкам обеспечивает в поколениях преемственность свойств и признаков у особей одного вида.

Морган и его ученики установили следующее:

1. Гены располагаются в хромосомах; различные (негомологичные) хромосомы содержат неодинаковое число генов; набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Аллельные гены занимают определенные и идентичные локусы гомологичных хромосом.

3. Гены располагаются в хромосоме в определенной последовательности по ее длине в линейном порядке.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления признаков. При этом сила сцепления находится в обратной зависимости от расстояния между генами.

5. Каждый биологический вид характеризуется специфическим набором хромосом – кариотипом.

Полное и неполное сцепление генов.

Неполное сцепление: наблюдается между генами одной пары гомологичных хромосом, когда кроссинговер происходит (у большинства животных и растений)

Полное сцепление - наблюдается между генами одной пары гомологичных хромосом, когда не происходит кроссинговер (у самца мухи дрозофилы и самки тутового шелкопряда)

Понятие о генетических картах.

Генети́ческая ка́рта — схема взаимного расположения структурных генов, регуляторных элементов и генетических маркеров, а также относительных расстояний между ними на хромосоме (группе сцепления).

 

Хромосомные механизмы наследования пола. Наследование, сцепленное с полом. Примеры.

Очень часто пол определяется по наличию или отсутствию в генотипе гетероморфной хромосомы Y *(или W). При таком типе определения пола Y-хромосома активна и играет важнейшую роль в проявлении признаков пола. В коротком плече Y-хромосомы лежит ген S. Он кодирует белок, который переключает организм с женского пути развития на мужской. Этот белок-регулятор в норме образует комплекс с гормоном тестостероном и тем самым стимулирует функционирование ряда структурных генов, ответственных за развитие мужских вторичных половых признаков. Мутантный ген вырабатывает белок, который не реагирует с тестостероном, а, следовательно, нарушается дифференцировка особи по типу самца. Поскольку в большинстве случаев именно у самок Х-хромосомы парные, в результате мейоза у них будут образовываться одинаковые яйцеклетки, каждая с одной Х-хромосомой. Пол, производящий одинаковые гаметы в отношении половых хромосом, называют гомогаметным, разные гаметы – гетерогаметным. Таким образом, у человека гетерогаметен мужской пол. Подобный тип определения пола найден у всех млекопитающих, двукрылых насекомых, некоторых рыб. Гетерогаметность не всегда присуща именно мужскому полу. Например, у птиц, некоторых рыб и бабочек гетерогаметным является женский пол, а гомогаметным – мужской. В данном случае парные половые хромосомы принято обозначать буквой Z, гетерохромосому – W. Яйцеклетки у них двух типов – с Z- и W-хромосомами, а сперматозоиды несут только Z-хромосому.

Признаки, наследуемые через половые X- и Y- хромосомы, получили название сцепленных 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 даннымвариантом 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)белоглазойсамки 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

Рис. Хромосомный набор самки и самца Drosophilamelanogaster

 

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.

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).

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.

 

Типы наследования признаков. Независимое, сцепленное. Аутосомно – доминантный и аутосомно – рецессивный типы наследования. Х-сцепленное наследование. Y-сцепленное наследование. Примеры.

Независимое наследование — каждая пара признаков наследуется независимо от других пар и дает расщепление 3:1 по каждой паре (как и при моногибридном скрещивании). Пример: при скрещивании растений гороха с желтыми и гладкими семенами (доминантные признаки) с растениями с зелеными и морщинистыми семенами (рецессивные признаки) во втором поколении происходит расщепление в соотношении 3:1 (три части желтых и одна часть зеленых семян) и 3:1 (три части гладких и одна часть морщинистых семян). Расщепление по одному признаку идет независимо от расщепления по-другому.

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. Полное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются так близко друг к другу, что кроссинговер между ними становится невозможным. Неполное сцепление — разновидность сцепленного наследования, при которой гены анализируемых признаков располагаются на некотором расстоянии друг от друга, что делает возможным кроссинговер между ними. Пример: гемофилия (повышенная кровоточивость, гемофилия — сцепленное с полом рецессивное заболевание, при котором нарушается образование фактора VIII, ускоряющего свертывание крови),дальтонизм (аномалия зрения, при которой человек недостаточно различает красный и зеленый цвета). Дальтонизм, частичная цветовая слепота, один из видов нарушения цветового зрения. Это заболевание впервые описано в 1794г. Дальтонизм встречается у 8% мужчин и у 0,5% женщин.

Аутосомно-доминантный тип наследования:

* болеют и мужчины, и женщины;

* больные в каждом поколении;

* у больных родителей больной ребенок;

* вероятность наследования признака 100%, если один из родителей гомозиготен, 75% – если оба родителя гетерозиготны при полном доминировании и пенетрантности гена 100% и 50%, если один родитель гетерозиготен, а второй гомозиготен по рецессивному гену.

Аутосомно-рецессивный тип наследования:

* болеют и мужчины, и женщины;

* больные не в каждом поколении;

* у здоровых родителей больной ребенок;

* вероятность наследования признака 25%, если оба родителя гетерозиготны, 50%, если один родитель гетерозиготен, второй гомозиготен по рецессивному признаку и 100%, если оба родителя гомозиготны по рецессивному признаку.

Сцепленный с Х-хромосомой доминантный тип наследования сходен с аутосомно-доминантным, за исключением того, что мужчина передает этот признак (с Х-хромосомой) только дочерям.

Сцепленный с Х-хромосомой рецессивный тип наследования:

* болеют преимущественно мужчины;

* больные не в каждом поколении;

* больной ребенок у здоровых родителей;

* вероятность наследования признака 25% у мальчиков и 0% у девочек от всех детей, если оба родителя здоровы.

Известно более 200 Х–сцепленных рецессивных заболеваний, когда поражаются мужчины, а женщины – носительницы.

Голандрический тип наследования:

* болеют только мужчины;

* у больного отца больны все сыновья.