Основные типы наследования признаков с примерами

Типы наследования. Примеры признаков с разными типами наследования

1.Аутосомно-доминантный тип наследования:
а. При достаточном числе потомков признак обнаруживается в каждом поколении
б. Редкий признак наследуется примерно половиной детей
в. Потомки мужского и женского пола наследуют этот признак одинаково
г. Оба родителя в равной мере передают этот признак детям

2.Аутосомно-рецессивный тип наследования:
а. Признак может передаваться через поколение даже при достаточном числе потомков
б. Признак может проявиться у детей в отсутствие его у родителей. Обнаруживается тогда в 25% случаев у детей
в. Признак наследуется всеми детьми, если оба родителя больны
г. Признак в 50% развивается у детей, если один из родителей болен
д. Потомки мужского и женского пола наследуют этот признак одинаково

3.Наследование сцепленное с Х хромосомой, если ген, контролирующий проявления признака, — рецессивный: а. Мужчины наследуют чаще, чем женщины
б. Наследуют такой признак девочки только от отца
в. В браках, где оба супруга здоровы, могут родиться дети, имеющие его, при этом он наследуется 50% сыновей и 100% здоровых дочерей
г. Прослеживается чередование больных мужчин в поколениях: где их больше, где — меньше

4.Наследование сцепленное с Х хромосомой, если ген, контролирующий проявления признака, — доминантный: а. Мужчины наследуют реже, чем женщины
б. Если признак только у супруги, то наследуют его все дети (мать гомозиготная), или половина детей (мать гетерозиготная)
в. Если только у супруга, то наследуют все лица женского пола

5.Наследование сцепленное с У хромосомой:
а. Страдают только сыновья, в каждом поколении проявляется, если отец болен.

Типы и варианты наследования признаков

Термины «наследственность» и «наследование» не являются синонимами. Под наследственностью понимается сово­купность генетических механизмов, которые обеспечивают структурно-функциональную преемственность организмов в ряду поколений. Эти механизмы вытекают из принципов организации наследственного материала на генном, хромосомном и геномном уровнях, а также закономерностей поведения генов в процессе гаметогенеза и размноже­ния. Под наследованием понимают процесс вос­произведения в последовательных поколениях общего плана структурно-функциональной организации н отдельных признаков у особей конкретного биологического вида. Наследование — это внешнее выражение наследственности в том смысле, что механизмы наследственности обусловливают правила (законо­мерности) наследования. Это хорошо иллюстрируют результаты исследований Г. Менделя, который в своих опытах на­блюдал внешние проявления генетической связи между растениями разных поколений и сформулировал три правила независимого наследования признаков. От правил он пришел к формулировке законов наследственности, в которых отразил закономерности организации и динамики генетического материала — дискретность и аллельное состояние генов, генетическая «чистота» гамет и т. д, Правильное отношение к понятиям «наследственность» и «наследование» особенно важно для врача, так как в повседневной практике он первоначально встречается с проявлениями наследования. Обратив внимание на определенный признак пациента, врач сравнивает его состояние с таковым у родителей и детей ‘ больного. На этапе диагноза наследственного заболевания и прогноза развития нежелательного признака в потомстве врач обращается к механизмам наследственности.

Выделяют несколько основных типов наследования признаков, каждый из которых имеет варианты.

Учитывая особенности генетического контроля качественных и количественных признаков, в отношении отдельных признаков различа­ют моногенное и полигенное наследование, о которых шла речь ранее. Моногенное насле­дование бывает аутосомным или тепленным с полом. Аутосомное и сцепленное с Х-хромосомой наследование может быть доминантным и рецессивным. Названные ти­пы и варианты соответствуют правилам наследования от­дельно взятых менделирующих признаков. Закономерно­сти соотносительного насле­дования нескольких признаков описываются такими типами, как независимое, частично сцепленное и полностью сцеп­ленное наследование.

Тины и варианты наследо­вания, свойственные другим организмам, обнаружены и у человека и могут быть проил­люстрированы родословными людей. Аутосомно-доминантный вариант наследования обусловливает­ся передачей в ряду поколений доминантного аллеля гена, локализующегося в аутосоме, для которого характерны оп­ределенные черты, проявляю­щиеся в родословных:

1) при достаточном числе потомков признак обнаружи­вается в каждом поколении;

2) редкий признак наследу­ется примерно половиной детей;

3) потомки мужского и женского пола наследуют при­знак одинаково часто;

4) оба родителя в равной мере передают признак детям. Отмеченные черты характери­зуют, например, наследование признака «шерстистых волос» появившихся несколько поко­лений тому назад в одной т норвежских семей.

Аутосомно-рецессивный вариант наследования обус­ловливается передачей в ряду поколений рецессивного аллеля гена, локализующегося в аутосоме. Типичные черты этого варианта, выявляемые путем анализа родословных, сводятся к следующему:

1) даже при достаточном числе потомков признак может отсутствовать в поколении детей, но появляется в поколении внуков;

2) признак может развиться у детей при отсутствии его у обоих ро­дителей; среди детей, рождаемых в таких семьях, признак обнаружива­ется в 25% случаев;

3) признак наследуется всеми детьми, если оба родителя имеют его;

4) признак развивается у 50% детей, если он обнаруживается у одно­го супруга;

5) признак наследуется потомками мужского и женского пола одинаково часто.

Перечисленные особенности проявляются в исследовании альби­низма (рис. 42).

Особенностью аутосомно-доминанта о го наследования при не­полном доминировании и кодоминировании служит менее выраженное развитие признака у потомков — гетерозигот по сравнению с доми­нантными гомозиготами. Так, изменения скелета у лиц с доминантным аллелем брахидактилии (короткопалость) более выражены у гомозигот, чем у гетерозигот. У людей, гетерозиготных по локусу синтеза р-полипептида гемоглобина HbА/HbS), содержание нормального гемоглобина составляет 55—75%.

Особенности вариантов наследования признаков, сцепленных с полом, отражают факт локализации соответствующих генов в половых хромосомах X и Y. Напомним, что эти хромосомы за редким исключением не имеют гомологичных локусов, поэтому по большинству генов Х-хромосомы клетки мужского организма гемизиготны.

Вариант наследования при локализации гена в Y -хромосоме (голандрическое наследование) отличается прямой передачей признака от отца всем сыновьям и соответствующим обнаружением этого признака в каждом поколении у потомков мужского пола. В настоящее время неизвестны признаки, для которых голандрическое наследование было бы доказано безоговорочно. Можно думать, что так наследуется признак «волосатых ушей» (гипертрихоз края ушной раковины), который проявляется в том, что в юношеском возрасте на ушной раковине вырастает пучок длинных жестких волос.«Описана родословная, согласно которой мужчины пяти поколений имели этот признак.

Особенности варианта наследования, сцепленного с полом, при локализации гена в Х-хромосоме зависят от гемизиготности соответствующих локусов у мужчин и функционально-генетической

Неполное доминирование, меняющаяся экспрессивность и неполная пенетрантность аллеля, зависимость развития признака от гормо­нального фона, возраста организма и действие факторов окружающей среды способны затушевать картину.

Дополнительные трудности в определение варианта наследования вносят генокопии — случаи, когда одно и то же состояние признака развивается под контролем разных генов. Так, фенилкетонурия возникает при дефиците синтеза как фенилаланингидроксилазы.

Независимое наследование отличается случайным комбинированием признаков родителей у потомков. Оно свойственно признакам, которые контролируются генами из негомологичных хромосом, а также находящимися в одной хромосоме на расстоянии более 50 морганид. У человека независимо наследуются, например, способность ощущать вкус фенилтиомочевины и выделение в слюну эритроцитарных антигенов системы групп крови АВО. При полностью сцепленном наследовании соответ­ствующие признаки родителя развиваются у потомка всегда одним блоком. Так наследуются признаки, контролируемые генами из одной хромосомы, которые расположены настолько близко, что это исключает кроссинговер. Полностью сцепленное наследование наблю­дается для таких признаков, как синтез полипептидов р- и 6-гемоглобина человека. При частичном сцепленном наследовании соответствующие признаки родителей воспро­изводятся у части потомков совместно, а у части — независимо. Такое наследование наблюдается для генов одной группы сцепления, расстояние между которыми в хромосоме допускает регулярный кроссинговер. Так, у человека гены, контролирующие выделение в слюну антигенов системы групп крови АВО и системы Lutheran, расположены в одной хромосоме на расстоянии 15 морганид. Эти признаки наследуются по частично сцепленному типу.

14. Генотип как целостная система. Генотип и фенотип, их взаимосвязь.

Геноти́п — совокупность генов данного организма, который, в отличие от генома, характеризует особь, а не вид (еще отличием генотипа от генома является включение в понятие «геном» некодирующих последовательностей, не входящих в понятие «генотип»). Вместе с факторами внешней среды определяет фенотип организма. Характеризует диплоидный набор хромосом.

Обычно о генотипе говорят в контексте определенного гена, у полиплоидных особей он обозначает комбинацию аллелей данного гена. Большинство генов проявляются в фенотипе организма, но фенотип и генотип различны по следующим показателям:

1. По источнику информации (генотип определяется при изучении ДНК особи, фенотип регистрируется при наблюдении внешнего вида организма).

2. Генотип не всегда соответствует одному и тому же фенотипу. Некоторые гены проявляются в фенотипе только в определенных условиях. С другой стороны, некоторые фенотипы, например, окраска шерсти животных, являются результатом взаимодействия нескольких генов .

Примером различия генотипа и фенотипа служит наследование гемофилии. Иногда в семье, в которой оба родителя здоровы, рождается больной ребенок. То есть хотя болезнь не проявилась в фенотипе родителей, в их генотипе присутствовал один нормальный аллель и один мутированный аллель гена, то есть они являлись носителями заболевания. В данном случае фенотип здоровых людей и носителей заболевания одинаков.

Феноти́п — (от греческого слова phaino — являю, обнаруживаю) совокупность характеристик, присущих индивиду на определённой стадии развития. Фенотип формируется на основе генотипа, опосредованного рядом внешнесредовых факторов. У диплоидных организмов в фенотипе проявляются доминантные гены.

Фенотип — совокупность внешних и внутренних признаков организма, приобретённых в результате онтогенеза (индивидуальное развитие)

Несмотря на кажущееся строгое определение, концепция фенотипа имеет некоторые неопределенности. Во-первых, большинство молекул и структур кодируемых генетическим материалом, не заметны во внешнем виде организма, хотя являются частью фенотипа. Например, группы крови человека. Поэтому расширенное определение фенотипа должно включать характеристики, которые могут быть обнаружены техническими, медицинскими или диагностическими процедурами. Дальнейшее, более радикальное расширение может включать приобретенное поведение или даже влияние организма на окружающую среду и другие организмы. Например, согласно Ричарду Докинзу, плотину бобров также как и их резцы можно считать фенотипом генов бобра.

Фенотип можно определить как “вынос” генетической информации навстречу факторам среды. В первом приближении можно говорить о двух характеристиках фенотипа: а) число направлений выноса характеризует число факторов среды, к которым чувствителен фенотип, — мерность фенотипа; б) “дальность” выноса характеризует степень чувствительности фенотипа к данному фактору среды. В совокупности эти характеристики определяют богатство и развитость фенотипа. Чем многомернее фенотип и чем он чувствительнее, чем дальше фенотип от генотипа, тем он богаче. Если сравнить вирус, бактерию, аскариду, лягушку и человека, то богатство фенотипа в этом ряду растет.

Если известна связь между генотипом и фенотипом, то можно сделать определенные предсказания о развитии признака (например, болезни) и, в некоторых случаях, предпринять действия полезные индивиду. Для этого необходимо установить генотип.

15.Взаимодействие неаллельных генов:виды комплементарности , взаимодействия при меры.

из генов в гомозиготном рецессивном состоянии, тогда другой ген обеспечивает формирование признака. Наличие же в генотипе доминантного аллеля первого гена препятствует экспрессии второго гена, и признак не формируется. Такое взаимодействие называют эпистатическим.

Особый вид представляет взаимодействие, обусловленное местоположением гена в системе генотипа, — эффект положения. Непосредственное окружение, в котором находится ген, может влиять на его экспрессию. Изменение активности гена может быть связано с перемещением в другую группу сцепления при хромосомных перестройках или деятельности подвижных генетических элементов, активирующих или угнетающих проявления генов, вблизи которых они встраиваются. Наконец, немалое значение в объединении генов в единую систему генотипа имеют регуляторные взаимодействия, обеспечивающие регуляцию генной активности. Продукты генов-регуляторов — белки-регуляторы обладают способностью узнавать определенные последовательности ДНК, соединяться с ними, обеспечивая, таким образом, транскрибирование информации со структурных генов или препятствия транскрипции.

Геномный уровень организации наследственного материала, объединяющий всю совокупность хромосомных генов, является структурой с большей стабильностью, нежели генный и хромосомный уровни. На геномном уровне система сбалансированных по дозе и объединенных сложнейшими функциональными взаимосвязями генов представляет собой нечто большее, нежели простую совокупность отдельных единиц. Результатом функционирования генома является формирование фенотипа целостного организма во всем многообразии его характеристик на всем протяжении индивидуального развития.

Неотъемлемым свойством живого наряду с наследственностью, обеспечивающей стабильность генетического аппарата, является изменчивость. Благодаря большому объему человеческого генома и менее интенсивному воздействию естественного отбора, в генофонде человечества накоплено большое количество аллелей разнообразных генов, в том числе и имеющие прямое отношение к патологии человека. У человека как социального существа естественный отбор протекал своеобразно, и зачастую сохранялось то, что «отметалось» у животных и наоборот, терялось то, что нужно животным. Человек заплатил за свою разумность накоплением патологических мутаций. По мнению разных авторов, каждый индивид несет 2-3 новые вредные мутации, которые могут давать летальный эффект или подхватываться отбором, увеличивая разнообразие человеческих популяций. Таким образом, наследственная патология — часть наследственной изменчивости, накопившейся за время эволюции человека.

16.Взаимодействие неаллельных генов: эпистаз , полимерия, аллелизм, исключение, эффект положения.Примеры.

mydocx.ru

Основные типы наследования признаков с примерами

В настоящее время выделяют три варианта наследования генов и признаков: моногенный и полигенный при традиционном (классическом) наследовании и вариант неклассического или нетрадиционного наследования.

Моногенное наследование основано на первом и втором законах наследственности. Оно подразумевает наследование одного гена (одной пары признаков) и относится к аллельным генам.

Полигенное наследование основано на третьем законе наследственности. Оно подразумевает наследование двух генов (пар признаков) и более и относится к неаллельным генам.

Нетрадиционное наследование есть наследование генов и признаков, выходящее за рамки моногенного и полигенного вариантов.

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.

Типы моногенного наследования

В рамках моногенного наследования выделяют:

• аутосомно-доминантный тип (на одной из двух аутосом расположен доминантный ген);

• аутосомно-рецессивный тип (на одной из двух аутосом расположен рецессивный ген);

• Х-сцепленный доминантный тип (на Х-хромосоме расположен доминантный ген);

• Х-сцепленный рецессивный тип (на Х-хромосоме расположен рецессивный ген);

• Y-сцепленный тип или голандрическое наследование (ген расположен на Y-хромосоме).

Согласно каталогу В. Маккьюсика «Наследование менделевских признаков у человека» (Интернет-версия: online — http:www.ncbi.nlm. nih.gov/Omim), идентифицировано более 12,5 тыс. таких фенотипов. Среди них около 12 тыс. — фенотипы, наследуемые (или предположительно наследуемые) аутосомно-доминантно или аутосомнорецессивно (в том числе 9 тыс. фенотипов с установленным типом наследования).

В последние годы получен ряд данных о наследовании, сцепленном с Х- и Y-хромосомами, на которых локализованы соответственно

На рис. 20 приведена карта X-хромосомы и ряд сцепленных с ее локусами доминантных и рецессивных заболеваний.

В качестве примеров Х-сцепленных доминантных фенотипов следует привести редко встречающиеся заболевания: витамин D-резистентный рахит или гипофосфатемия (Хр22.2); синдром недержания пигмента, тип I (Xp11.1) и тип II (Xq28).

Примеры наиболее распространенных заболеваний, наследуемых по Х-сцепленному рецессивному типу: гемолитическая анемия (Xq21.2 или Xq28), гемофилия А (Xq28.2) и В (Xq27.2), миодистрофия Дюшенна-Беккера (Xp21.2), синдромы Леша-Найяна (Xq26.2),

Лоу (Xq25.2), Менкеса (Xp11.1), Мартина-Белл (Xq27.2 или Xq27.3),

точечная хондродисплазия Конради-Хюнерманна (Хр22.2), пигментный ретинит (Xp21.2-21.3; Xp22).

На рис. 21 приведено схематическое изображение локусов Y-хромосомы, в которых расположены гены, формирующие мужской пол, и гены, обусловливающие мужское бесплодие.

В качестве примеров заболеваний, сцепленных с Y-хромосомой, следует привести нарушения дифференцировки пола, формы мужского бесплодия в виде азооспермии (Yp — фактор 2; Yq11 — фактор 1), гонадобластому и др. Всего на схеме выделены гены, ответственные за семь таких заболеваний.

Кроме того, моногенное наследование может быть не только сцеплено с полом (Х- или Y-хромосомой), но и ограничено полом.

Рис. 20. Карта X-хромосомы человека (по мультимедийному учебнику «Биология» Copyright (c), 2007)

Например, ген плешивости проявляется у мужчин (доминантный эффект) и почти не проявляется у женщин (рецессивный эффект).

Критерии моногенного наследования

• заболевание регулярно передается из поколения в поколение без пропусков, т.е. прослеживается в родословной по вертикали, кроме случаев мутаций de novo (см. главу 5);

Рис. 21. Схематическое изображение Y-хромосомы (по GenBank, 2003)

• риск рождения больного ребенка, если болен один из родителей, составляет 50%;

• здоровые индивиды имеют здоровых потомков;

• у больного индивида болен один из родителей, кроме случаев новой мутации;

• оба пола поражаются с одинаковой частотой. Аутосомно-рецессивный тип:

• родители больного пробанда (лицо, обратившееся за консультацией к врачу-генетику) здоровы, но аналогичное заболевание обнаруживается у родных, двоюродных и троюродных сибсов пробанда (его братья и сестры), т.е. прослеживается в родословной по горизонтали (в одном поколении);

• у больного родителя рождаются здоровые дети;

• риск рождения больного ребенка равен 25% (соотношение больных и здоровых лиц составляет 1:4);

• в случае кровнородственных браков между родителями больного пробанда наблюдается увеличение числа больных родственников в родословной.

Х-сцепленный доминантный тип:

• у больного пробанда обязательно болен один из родителей;

• у больного отца все дочери больны, а сыновья здоровы;

• у больной матери рождение больной дочери и больного сына одинаково вероятно;

• у здоровых родителей все дети будут здоровы;

• больных женщин в 2 раза больше, чем больных мужчин. Х-сцепленный рецессивный тип:

• заболевание наблюдается у мужчин — родственников больного пробанда по материнской линии;

• сыновья не наследуют заболевание отца;

• у больного отца все дочери здоровы и являются гетерозиготными носителями гена болезни отца;

• если женщина — гетерозиготный носитель гена болезни, то половина ее сыновей будут больны, а все дочери здоровы; причем половина дочерей также станут гетерозиготными носителями гена болезни.

Критерии голандрического наследования пока не разработаны. В последние годы у человека выделен ряд сложно наследуемых моногенных и полигенных болезней:

• дигенные болезни — рак грудной железы (две генокопии: гены ВRС1 и ВRС2);

• тригенные болезни — синдром Барде-Бидля (3 генокопии: гены ВВS1, ВВS2 и ВВS30);

• четырехгенные — пятигенные болезни: болезнь Альцгеймера (обусловлена четырьмя генокопиями: PS1, PS2, PS3 и PS4, а также геном прионного белка, см. главу 29);

• полигенные, или мультифакториальные болезни (МФБ), обусловленные «генными сетями» — артериальная гипертензия (170 генов, включая 17 главных генов), бронхиальная астма (около 20 генов), остеопороз (13 генов), эндометриоз (11 генов) и др.

Полигенное наследование нередко называют мультигенным или мультифакториальным, имея в виду наследование одновременно не одного, а нескольких определенных генов, проявляющих свое

действие в специфических условиях окружающей среды, при наличии провоцирующих внешних факторов, как правило, усиливающих индивидуальное действие генов, эффект которых суммируется (аддитивное действие).

Критерии полигенного наследования (всего 5) систематизированы в 1969 г. К. Картером, а спустя 20 лет их дополнили (еще два) Ф. Фогель и А. Мотульски (1989).

Критерии полигенного наследования

Риск развития мультифакториального признака (заболевания) определяют следующие факторы.

• Наследуемость признака или болезни. Чем выше наследуемость признака или заболевания (чем больше унаследовано генов, за него ответственных), тем выше риск его развития у здоровых родственников. Наследуемость признака (заболевания) — это степень влияния на формирование данного признака (заболевания) наследственных факторов в сравнении с таковой факторов среды. Наследуемость выражается в абсолютных цифрах (от нуля до единицы) или процентах при помощи коэффициента h2 или Кн, который рассчитывается по формуле: Кн = G/Е x 100%, где Кн — коэффициент наследования, G — наследственные факторы, Е — факторы окружающей среды. В таблице 4 приведены значения ряда коэффициентов наследования мультифакториальных признаков и заболеваний.

Таблица 4. Коэффициенты наследования мультифакториальных признаков и заболеваний

Расщелина губы и нёба

Изолированный врожденный порок сердца

• Степень выраженности признака или тяжесть течения болезни у пробанда. Чем сильнее выражен признак или тяжелее протекает

заболевание у больного родственника, тем выше риск его развития у здоровых родственников.

• Общность генов у пробанда и его родственников (или близкая степень родства с больным родственником). Чем больше общих генов у больного и его родственников, тем выше риск развития у последних признака или заболевания. Например, популяционная частота псориаза составляет 0,75%. У родственников I степени родства частота его развития — 5,6%, у родственников II степени родства — 3,0-3,5%, у родственников III степени родства — 1,75%, у родственников IV степени родства — 0,75%.

• Редко поражаемый пол. Мультифакториальный признак или заболевание проявляется чаще у лиц редко поражаемого пола (критерий, названный эффектом Картера). Например, врожденный пилоростеноз у мальчиков встречается в 2-5 раз чаще, чем у девочек, т.е. в данном случае женский пол — редко поражаемый пол. Однако частота этой болезни у будущих детей пораженных пилоростенозом девочек достигнет 10-20%, тогда как у будущих детей пораженных пилоростенозом мальчиков — только 2-6%. Другой пример — язвенная болезнь желудка и двенадцатиперстной кишки, как правило, проявляющаяся у лиц мужского пола и гораздо реже — у лиц женского пола. Однако ее частота у детей больной женщины выше, чем у детей больного мужчины.

• Число больных родственников. Чем больше в родословной родственников, имеющих мультифакториальный признак или заболевание, тем выше риск его развития у потомков (табл. 5).

Таблица 5. Риск развития мультифакториального признака или заболевания у пробанда в зависимости от числа его больных родственников

Число больных и риск болезни

Врожденный порок сердца:

дефект межжелудочковой перегородки

Дефекты невральной трубки

Инсулинзависимый сахарный диабет

Общий риск для детей, если их родители здоровы, составляет 5-10%; если болен один из родителей — 10-20%; если больны оба родителя — до 40%;

• Близнецовый критерий . Если конкордантность (сходство) монозиготных близнецов по какому-то признаку или заболеванию в 4 раза выше конкордантности у дизиготных близнецов, то этот признак или заболевание наследуется по полигенному варианту.

• Критерий сегрегационного отношения пораженных сибсов в семьях с одним больным или двумя здоровыми родителями. Если доля больных сибсов в семьях с одним больным родителем выше в 2,5 раза (и более), чем доля больных сибсов в семьях с двумя здоровыми родителями, то особенно вероятен полигенный вариант наследования. Если указанное соотношение меньше 2,5, то полигенное наследование также не исключено.

Однако классические варианты наследования генов и признаков имеют место лишь в меньшей части всех случаев такого наследования, тогда как почти 2/3 из них — нетрадиционные варианты.

Нетрадиционное наследование отмечается при многих наследственных болезнях человека. В последние годы к ним отнесены ранее плохо изученные или вообще неизвестные заболевания 6 классов: болезни накопления (44 нозологии; см. главу 21); пероксисомные болезни (17 нозологий; см. главу 26); митохондриальные болезни (выделено свыше 200 нозологий, предполагается наличие еще около 1150; см. главу 26); болезни импринтинга (выделены 24 нозологии; см. главу 28); болезни экспансии числа нуклеотидных повторов (27 нозологий; см. главу 27); прионные болезни (9 нозологий; см. главу 29).

В целом на долю болезней нетрадиционного наследования приходится 321 нозологическая единица (без учета 1150 митохондриальных болезней). При наследовании заболеваний первых трех классов речь идет о материнском наследовании, т.к. лизосомы, митохондрии и пероксисомы, являясь цитоплазматическими структурами соматических клеток, наследуются исключительно по линии мать-дочь и никогда не передаются по линиям мать-сын, отец-сын или отец-дочь, что обусловлено биологическим матриархатом (см. главы 5 и 12).

Вместе с тем, при ряде митохондриальных болезней, помимо чисто материнского наследования, может наблюдаться смешанное с материнским моногенное наследование. Оно связано с нарушениями взаимодействия между митохондриальным (мтДНК) и ядерным (ДНК) геномами. В частности, гены, кодирующие митохондриальные белки, находятся либо в митохондриях (гены двух типов рРНК, 22 типов тРНК, 13 типов полипептидов), либо в ядре клетки (их примерно 1150). Ядерные гены транскрибируются в ядре, транслируются в цитоплазме, а результаты их экспрессии «импортируются» митохондриями.

Обычно все копии мтДНК идентичны между собой (гомоплазия). В случаях, когда в мтДНК возникают мутации (их частота в 10 раз чаще, чем в ядерной ДНК), возможно наличие в одной клетке двух типов мтДНК (гетероплазия), и тогда процесс распространения мутантной и нормальной мтДНК называется репликативной сегрегацией (см. главу 2).

В случае болезней импринтинга или эпигеномного выключения из экспрессии локусов хромосом одного из родителей (см. выше) фенотипические проявления действия гена могут меняться в результате трех причин: делеция гена (генетический импринтинг), однородительская изодисомия (хромосомный импринтинг) и нарушение генной экспрессии в центре импринтинга.

Генетический импринтинг основан на механизме специфического метилирования цитозиновых оснований молекулы ДНК, выключающем транскрипцию гена (см. главу 28).

В настоящее время предполагается существование около 200 генов, подверженных такому импринтингу и имеющих тканеспецифическую моноаллельную экспрессию, а также обнаружены три кластера генов, локализованных в критических областях хромосом (7q32, 11р15 и 15q11.2-q13) и оказывающих прямое влияние на развитие наследственной патологии по такому механизму, в том числе опухолей.

Геномный импринтинг основан на однородительской изодисомии по конкретной хромосоме либо материнского, либо отцовского происхождения. Он наблюдается при ряде наследственных и врожденных заболеваний, таких, как: синдромы Ангельмана (причина — однородительская изодисомия по отцовской хромосоме 15) и Прадера-Вилли (изодисомия по материнской хромосоме 15); транзиторный неонатальный сахарный диабет (отцовская хромосома 6); синдром Сильвера-Рассела (материнская хромосома 7); синдром

Беквитта-Видемана (отцовская хромосома 11); задержка физического и моторного развития, гипотония и преждевременное половое развитие (материнская хромосома 14); задержка внутриутробного развития (ЗВУР) плода (материнская хромосома 7), а также ЗВУР с ограниченным плацентарным мозаицизмом (материнская хромосома 16).

Эффект геномного импринтинга имеет место также при пузырном заносе. Отмечены 4 типа нарушений:

• андрогенез или двойной набор хромосом (2n): два сперматозоида с Х-хромосомами и яйцеклетка без ядра;

• гиногенез или двойной набор хромосом (2n): яйцеклетка с двойным набором хромосом, сперматозоиды не участвуют в оплодотворении;

• андроид или тройной набор хромосом (3n): 2 отцовских и 1 материнская;

• гиноид или тройной набор хромосом (3n): 2 материнские и 1 отцовская.

Импринтинг в результате ошибок генной экспрессии в центре импринтинга

происходит также при синдромах Ангельмана и Прадера-Вилли. Он обусловлен тем, что оба родителя передают больному потомку гены, несущие их специфические свойства, т.е. гены отца и матери активированы или супрессированы у потомка по-разному (так называемые импринтированные гены). Причем по линии как матери, так и отца наследуются именно родительские нарушения генной экспрессии в центре импринтинга.

В настоящее время выделено не менее 60 импринтированных генов (или их транскриптов) на 1, 5-7, 11, 13, 15, 19 и 20 аутосомах и Х-хромосоме.

Следует отметить, что при синдромах Ангельмана и Прадера- Вилли также обнаружены близко расположенные, но противоположно импринтированные гены. Их назвали генами-кандидатами заболеваний (в семьях с повторными случаями этих синдромов). Причем геныкандидаты синдрома Ангельмана экспрессировались исключительно на материнской хромосоме, но репрессировались на отцовской хромосоме, тогда как гены-кандидаты синдрома Прадера-Вилли экспрессировались на отцовской хромосоме, но репрессировались на материнской хромосоме (см. главу 28).

Таким образом, импринтинг есть результат качественных, а не количественных изменений наследственного материала.

В конце XX в. выделили также ранее неизвестный класс болезней с нетрадиционным наследованием — болезней экспансии нуклео-

тидных повторов, связанных с увеличением числа кодирующих и некодирующих последовательностей нуклеотидов в результате динамических мутаций. Динамическая мутация «движется» от состояния фенотипически не проявляющейся премутации к состоянию фенотипически проявляющейся полной мутации. Такие мутации лежат в основе ряда тяжелых наследственных нейродегенеративных заболеваний (27 нозологий; см. главу 27). Например, повтор ЦЦГ характерен для синдрома Мартина-Белл (Xq23), повтор ГГЦ — для второго варианта этого синдрома (Xq28); повтор ЦТГ — для спинобульбарной мышечной атрофии (Xq11-12); ЦАГ — для миотонической дистрофии (19q13.3); ЦТГ — для хореи Гентингтона (4р16.3); ЦТГ — для спиномозжечковой атаксии, тип I (6р21.3); ЦТГ — для болезни Мачадо-Джозефа (14q32.1); ТТЦ — для атаксии Фридрейха (9р13). Во всех случаях происходит постепенное накопление (экспансия) критического числа нуклеотидных повторов.

Параллельно с экспансией в каждом последующем поколении нарастает тяжесть течения заболевания — антиципация.

yamedik.org

Под типом наследования обычно понимают наследование того или иного признака в зависимости от того, в аутосомной или половой хромосоме располагается определяющий его ген (аллель), а также является ли он доминантным или рецессивными. В связи с этим выделяют следующие основные типы наследования: 1) аутосомно-доминантный, 2) аутосомно-рецессивный, 3) сцепленное с полом доминантное наследование и 3) сцепленное с полом рецессивное наследование. Из них отдельно выделяют 4) ограниченный полом аутосомный и 5) голандрический типы наследования. Кроме того, существует 6) митохондриальное наследование.

При аутосомно-доминантном типе наследования аллель гена, определяющий признак, находится в одной из аутосом (неполовых хромосомах) и является доминантным. Такой признак будет проявляться во всех поколениях. Даже при скрещивании генотипов Aa и aa, он будет наблюдаться у половины потомства.

В случае аутосомно-рецессивного типа признак может не проявляться у одних поколений и проявиться у других. Если родители гетерозиготы (Aa), то они являются носителями рецессивного аллеля, но обладают доминантным признаком. При скрещивании Aa и Aa, ¾ потомков будут иметь доминантный признак, а ¼ рецессивный. При скрещивании Aa и aa у ½ рецессивный аллель гена проявит себя у половины потомков.

Аутосомные признаки проявляются с одинаковой частотой у обоих полов.

Сцепленное с полом доминантное наследование похоже на аутосомно-доминантное с одним лишь различием: у пола, чьи половые хромосомы одинаковы (например, XX у многих животных это женский организм), признак будет проявляться в два раза чаще, чем у пола с разными половыми хромосомами (XY). Это связано с тем, что если аллель гена находится в X-хромосоме мужского организма (а у партнера такого аллеля вообще нет), то все дочери будут его обладателями, и ни один из сыновей. Если же обладателем сцепленным с полом доминантным признаком является женский организм, то вероятность его передачи одинакова обоим полам потомков.

При сцепленном с полом рецессивном типе наследования также может наблюдаться проскок поколений, как и в случае аутосомно-рецессивного типа. Это наблюдается, когда женские организмы могут быть гетерозиготами по данному гену, а мужские не несут рецессивный аллель. При скрещивании женщины-носителя со здоровым мужчиной у ½ сыновей проявится рецессивный ген, а ½ дочерей будут носителями. У человека так наследуются гемофилия и дальтонизм. Отцы никогда не передают ген болезни своим сыновьям (так как передают им только Y-хромосому).

Аутосомный, ограниченный полом, тип наследования наблюдается, когда ген, определяющий признак, хоть и локализуется в аутосоме, но проявляется только у одного из полов. Так, например, признак количества белка в молоке проявляется только у самок. У самцов он не активен. Наследование примерно такое же как при сцепленном с полом рецессивном типе. Однако здесь признак может передаваться от отца к сыну.

Голандрическое наследование связано с локализацией исследуемого гена в половой Y-хромосоме. Такой признак, независимо от того доминантный он или рецессивный, проявится у всех сыновей и ни у одной дочери.

Митохондрии обладают собственным геномом, что обуславливает наличие митохондриального типа наследования. Поскольку только митохондрии яйцеклетки оказываются в зиготе, то митохондриальное наследование происходит только от матерей (и к дочерям и к сыновьям).

biology.su

Смотрите так же:

  • Контролеры штрафы Штраф за безбилетный проезд: основные положения и последствия неуплаты С 2015 года штраф за безбилетный проезд значительно увеличился. Если раньше он составлял всего 100 рублей, то теперь сумма, взимаемая с незадачливого «зайца», подросла […]
  • Характеристика персонала по стажу Характеристика персонала ЗАО "Муром" Распределение работников по стажу работы представлено в таблице 8. Распределение работников по стажу работы по состоянию на 01.01. Из таблицы 8 видно, что наибольший удельный вес 52,5% составляют […]
  • Налог на имущество при продаже основного средства Продажа основных средств при УСН В некоторых случаях при продаже основного средства фирма обязана пересчитать базу по "упрощенному" налогу в порядке, предусмотренном главой 25 Налогового кодекса. Рассмотрим, когда продажа ОС при УСН […]
  • Об осаго европротокол Европротокол с 1 июня: увеличение лимита выплат и оформление при наличии разногласий 1 июня 2018 года вступили в силу изменения в Федеральный закон от 25 апреля 2002 г. № 40-ФЗ "Об обязательном страховании гражданской ответственности […]
  • Штрафы турагентство Туроператоры не имеют права устанавливать штрафы в процентах от стоимости тура Туроператоры не имеют права устанавливать штрафы в процентах от стоимости тура Крайне важную справку составила Правовая комиссия Российского союза туриндустрии […]
  • Страховка медработников Форум на Остановке. Общение гепCников, эскулапов и примкнувших к ним. Страхование медработников от гепатита Страхование медработников от гепатита Страхование медицинских работников на случай их заражения вирусными гепатитами […]