Антипов Е. В. Сборник задач по молекулярной биологии и медицинской генетике с
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
Задача 5.19 Так называемый «бомбейский феномен» состоит в том, что в семье, где отец имел I группу крови, а мать – III, родилась девочка с I группой крови. Она вышла замуж за мужчину со II группой крови, и у них роди- лись две девочки: первая – с IV, вторая – с I группой крови. Появление в третьем поколении девочки с IV группой крови от матери с I группой крови вызвало недоумение. Однако в литературе было описано еще не- сколько подобных случаев. Объясняется это явление редким рецессив- ным эпистатическим геном, способным подавлять действие генов, опре- деляющих группу крови А и В. 98 1) Установите вероятные генотипы всех трех поколений, описанных в бомбейском феномене. 2) Определите вероятность рождения детей с I группой крови в семье первой дочери из третьего поколения, если она выйдет замуж за такого же по генотипу мужчину, как и она сама. 3) Определите вероятные группы крови у детей в семье второй доче- ри из третьего поколения. Если она выйдет замуж за мужчину с IV группой крови, но гетерозиготного по редкому эпистатическому ге- ну. Задача 5.20 В эритроцитах людей, гомозиготных по рецессивному гену h, не формируются А– и В-антигены (системы групп крови АВ0) даже в тех случаях, когда в их генотипах имеются соответствующие гены и у человека I группа крови. Чтобы проявилось действие генов J A и J B , в генотипе человека должен иметься доминантный ген Н. 1) Укажите тип взаимодействия неаллельных генов. 2) Укажите фенотипы людей (группы крови), имеющих следующие генотипы: J A J A hh, J B J B hh, J A J B hh, j 0 j 0 hh, J A J B Hh. 6. Наследование признаков, сцепленных с полом Сцепленные с полом признаки – признаки, гены которых расположены не в аутосомах, а в половых хромосомах (гетеросомах). Пол организма определяется генами, расположенными в половых хромосомах (X, Y). Остальные хромосомы называются аутосомами. В X– и Y-хромосомах есть участки, гомологичные друг другу и содержа- щие аллельные гены. Признаки, которые определяются этими генами, должны менделировать, то есть подчиняться закону расщепления в от- ношении 3:1. Вместе с тем, в X– и Y-хромосомах имеются негомологич- ные участки. В таких участках X-хромосомы содержатся гены, аллель- ных которым в Y-хромосоме нет, и, наоборот, в негомологичном участ- ке Y-хромосомы содержатся гены, у которых нет аллелей в X- хромосоме (например, ген, определяющий развитие волосков на краю ушной раковины). Таким образом, у мужчин в половых хромосомах не- 99 которые гены не имеют второго аллеля в гомологичной хромосоме. В таком случае признак определяется не парой аллельных генов, как обычный менделирующий признак, а только одним аллелем. Подобное состояние гена называется гемизиготным. У человека женский пол гомогаметный, мужской – гетерогаметный. Это означает, что клетки женского организма содержат две одинаковые гетеросомы – X и X, а клетки мужского организма две разные – X и Y- хромосомы. Мужской пол у человека имеет кариотип 44 аутосомы + XY; женский – 44 аутосомы + XX. В процессе мейоза гетеросомы расходятся в разные гаметы. Поэтому все женские гаметы будут нести по одной X-хромосоме. Мужские же гаметы будут двух типов: половина с X-хромосомой, половина с Y- хромосомой. При слиянии гамет во время оплодотворения определяется пол будущего организма: если яйцеклетка (в ней всегда есть X- хромосома) сольется со сперматозоидом, несущим X-хромосому, будет развиваться женский организм, если же со сперматозоидом, несущим Y- хромосому, разовьется мужской организм. Поэтому говорят, что у млекопитающих женский пол гомогаметный, мужской – гетерогаметный. У птиц и некоторых насекомых гетерогаметный пол – женский, а гомогаметный – мужской. Признаки, сцепленные с Х-хромосомой, могут быть рецессивными и доминантными. К рецессивным относятся: гемофилия, альбинизм, геме- ралопия (куриная слепота), дальтонизм (неспособность различать крас- ный и зеленый цвета), атрофия зрительного нерва и миопатия Дюшена. К доминантным – рахит, не поддающийся лечению витамином D, и тем- ная эмаль зубов. Помимо Х-сцепленных, у мужчин имеются Y-сцепленные признаки. Они называются голандрическими. Определяющие их гены локализованы в тех районах Y-хромосом, которые не имеют аналогов в Х-хромосомах. Голандрические признаки также определяются только одним аллелем, а поскольку их гены находятся только в Y-хромосоме, то выявляются они у мужчин и передаются от отца к сыну, вернее – ко всем сыновьям. К голандрическим признакам относятся: волосатость ушей, перепонки между пальцами ног, ихтиоз (кожа имеет глубокую 100 исчерчен ность и напоминает рыбью чешую), гипертрихоз, некоторые формы аллергий и диспепсий. Гомологичные районы Х– и Y-хромосом содержат аллельные гены, с равной вероятностью встречающиеся у лиц мужского и женского пола. К числу определяемых ими признаков относятся: общая цветовая слепота (отсутствие цветового зрения) и пигментная ксеродерма – забо- левание, при котором под влиянием ультрафиолетовых лучей на откры- тых частях тела появляются пигментированные пятна, которые посте- пенно преобразуются в папилломы, а затем и в опухоли. Оба эти при- знака являются рецессивными. Признаки, связанные с аллельными ге- нами, находящимися в X– и Y-хромосомах, наследуются по классиче- ским менделевским законам. Схема решения задач на наследование признаков, сцепленных с полом, отличается от схемы наследования при аутосомном моногибридном скрещивании. В случае если ген сцеплен с Y- хромосомой, он может передаваться из поколения в поколение только мужчинам. Если ген сцеплен с X-хромосомой, он может передаваться от отца только дочерям, а от матери в равной степени распределяется между дочерями и сыновьями. Если ген сцеплен с X-хромосомой и является рецессивным, то у женщин он может проявляться только в гомозиготном состоянии. У мужчин второй X-хромосомы нет, поэтому такой ген проявляется всегда. Особенности наследования признаков, гены которых находятся в негомологичных участках половых хромосом: 1) отец всегда передает свою X-хромосому дочери, а Y-хромосому – сыну. Мать передает X-хромосому или сыну или дочери; 2) признаки, развитие которых определяется генами, расположенными в негомологичных участках Y-хромосомы, всегда встречается у мужчин и никогда не встречается у женщин; 3) рецессивные гены, расположенные в X-хромосомах, всегда проявляются у мужчин, а у женщин только в гомозиготном состоянии; 4) доминантные гены в X-хромосомах у женщин могут быть в гомозиготном или гетерозиготном состоянии, а у мужчин только в гомозиготном. 101 Примеры решения задач на наследование признаков, сцепленных с полом Задача 6.1 Редкий плейотропный рецессивный сцепленный с X-хромосомой ген обуславливает незаращение верхней губы в сочетании с полидактилией. Какое будет потомство, если мать – носитель, а отец – здоров? Дано: Болезнь X а Норма X A Решение: Р ♀ X A X а × ♂ X A Y G X A , X а X A ,Y F 1 X A X A X A X а X A Y X а Y больной сын Ответ: все девочки в потомстве этой семьи будут здоровы, из них 50% будут носителями гена данного заболевания, а из мальчиков – 50% будут здоровы, 50% будут иметь данное заболевание. Задача 6.2 Отсутствие потовых желез у людей – рецессивный признак, сцепленный с X-хромосомой. Мужчина, у которого отсутствуют потовые железы, женился на женщине, в семье которой никогда не встречалось это заболевание. Какова вероятность рождения у них детей с этой аномалией? Дано: Болезнь X а Норма X A Решение: Р ♀ X A X A × ♂ X A Y G X A X A ,Y F 1 X A X а X A Y 102 Ответ: вероятность рождения детей с данной аномалией равна 0, все 100% детей будут здоровы, все девочки будут носителями гена отсутствия потовых желез. Задача 6.3 Рецессивный ген дальтонизма располагается в X-хромосоме. Женщина с нормальным зрением (отец ее был дальтоником) выходит замуж за мужчину с нормальным зрением, отец которого был дальтоником. Определите возможные фенотипы потомства. Дано: Дальтонизм X d Норма X D Решение: Р ♀ X D X d × ♂ X D Y G X D , X d X D ,Y F 1 X D X D X D X d X D Y X d Y Ответ: все девочки в потомстве этой семьи будут здоровы, из них 50% будут носителями гена дальтонизма, а из мальчиков – 50% будут здоровы, 50% будут больны дальтонизмом. Задача 6.4 Гипоплазия зубной эмали наследуется как сцепленный с X- хромосомой доминантный признак, шестипалость – как аутосомно- доминантный. В семье, где мать шестипалая, а у отца гипоплазия, родился пятипалый здоровый мальчик. Напишите генотипы всех членов семьи по этим признакам. Возможно ли у них рождение ребенка с двумя аномалиями одновременно? Дано: Гипоплазия X B Норма X b Шестипалость А Норма а Решение: В данной задаче рассматриваются одновременно признак, сцепленный с полом (гипоплазия), и аутосомный признак (шестипалость). 103 Р ♀ AaX b X b × ♂ aaX B Y G AX b , aX b aX B , aY F 1 AaX B X b 25% – шестипалая девочка с гипоплазией aaX B X b 25% – девочка с гипоплазией AaX b Y 25% – шестипалый мальчик aaX b Y 25% – здоровый мальчик Ответ: у родителей возможно рождение ребенка с двумя аномалиями одновременно – шестипалая девочка с гипоплазией. Задача 6.5 У человека аниридия (1 из видов слепоты) зависит от доминантного аутосомного гена, летального в гомозиготном состоянии, а оптическая атрофия (другой вид слепоты) – от рецессивного, сцепленного с полом гена, находящегося в X-хромосоме. Мужчина с оптической атрофией и аниридией женился на женщине с аниридией, гомозиготной по аллелю, отвечающему за отсутствие оптической атрофии. Определите возможные фенотипы и процент летальных генотипов в потомстве этой семьи. Дано: Аниридия А Норма а Атрофия X b Норма X B Решение: Р ♀ AaX B X B × ♂ АaX b Y F 1 Решетка Пеннета ♂ ♀ АX b АY аX b аY АX B ААX B X b гибель 1/8 (12,5%) ААX B Y гибель 1/8 (12,5%) АаX B X b аниридия АаX B Y аниридия аX B АаX B X b аниридия АаX B Y аниридия ааX B X b здоров ааX B Y здоров ААX B X b гибель ААX B Y гибель 1/8 + 1/8 = 2/8 или 1/4 или 25% (по «методу вероятностей») Ответ: процент летальных генотипов в потомстве этой семьи составляет 25%. 104 Задача 6.6 Гипертрихоз передается через Y-хромосому. Полидактилия – доминантный аутосомный признак. В семье, где отец страдал гипертрихозом, а мать полидактилией, родилась нормальная дочь. Какова вероятность рождения в этой же семье ребенка с обеими аномалиями? Дано: Гипертрихоз Y b Норма Y B Полидактилия А Норма а Решение: Здесь рассматривается признак, сцепленный с Y-хромосомой, и аутосомный признак. Р ♀ AaXX × ♂ aaXY b G AX , aX aX , aY b F 1 AaXX 25% – девочка с полидактилией aaXX 25% – здоровая девочка AaXY b 25% – мальчик с полидактилией и гипертрихозом aaXY b 25% – мальчик с гипертрихозом 1/2 × 1/2 = 1/4 или 25% (по «методу вероятностей») Все мальчики в потомстве этой семьи получат ген гипертрихоза от отца. Ответ: вероятность рождения в этой семье ребенка с обеими аномалиями равна 25%. Задача 6.7 Рецессивные гены, кодирующие признаки гемофилии и дальтонизма, сцеплены с X-хромосомой. Мужчина, больной гемофилией, женится на здоровой женщине, отец которой был дальтоником, но не гемофиликом. Какое потомство получится от брака их дочери со здоровым мужчиной? Дано: Гемофилия X a Норма X A Дальтонизм X b Норма X B 105 Решение: Р ♀ X AB X Ab × ♂ X aB Y G X AB , X Ab X aB , Y F 1 X AB X aB X AB Y X Ab X aB X Ab Y а) Р ♀ X AB X aB × ♂ X AB Y F 1 X AB X AB X aB X AB X AB Y X aB Y гемофилик б) Р ♀ X Ab X aB × ♂ X AB Y F 1 X AB X Ab X AB X aB X Ab Y X aB Y дальтоник гемофилик Ответ: а)от брака дочери данных родителей, имеющей ген гемофилии, со здоровым мужчиной в потомстве все девочки будут здоровы, из всех мальчиков 50% будут страдать гемофилией; б) от брака дочери данных родителей, имеющая гены гемофилии и дальтонизма, со здоровым мужчиной в потомстве все девочки будут здоровы, из всех мальчиков 50% будут дальтониками, а 50% гемофиликами. Задача 6.8 Рецессивные гены гемофилии и дальтонизма связаны с X- хромосомой. Какое потомство будет получено от брака мужчины, больного гемофилией, и женщины, больной дальтонизмом (гомозиготной по признаку отсутствия гемофилии)? Дано: Гемофилия X a Норма X A Дальтонизм X b Норма X B Решение: Р ♀ X Ab X Ab × ♂ X aB Y G X Ab X aB , Y F 1 X Ab Y X aB X Ab здоровый здоровый 50% 50% 106 Ответ: в потомстве этой семьи все мальчики будут здоровые – носители гена дальтонизма, а все девочки будут здоровыми – носителями генов гемофилии и дальтонизма. Задача 6.9 В семье, где родители имели вьющиеся волосы и карие глаза, родился сын дальтоник, голубоглазый с вьющимися волосами. Определите вероятность рождения у них следующего ребенка – голубоглазой дочери с гладкими волосами и нормальным зрением, если известно, что кареглазость доминирует над голубоглазостью, вьющиеся волосы над гладкими, и это аутосомные признаки, а дальтонизм – рецессивный, сцепленный с полом признак. Дано: Гладкие волосы а Вьющиеся волосы А Голубые глаза b Карие глаза B Дальтонизм X d Норма X D Решение: Задача на тригибридное скрещивание: два признака аутосомные, один – сцепленный с полом (дальтонизм) Р ♀ AaBbX D X d × ♂ AaBbX D Y F 1 aabbX D X _ Когда нужно найти вероятность рождения потомков с определенным генотипом более удобен «метод вероятностей»: (1/4 + 1/4) × 1/4 × 1/4 = 2/64 Ответ: вероятность рождения голубоглазой дочери с гладкими волосами и нормальным зрением составляет 3,125%. Задачи на наследование признаков, сцепленных с полом Задача 6.10 Гипоплазия эмали (тонкая зернистая эмаль, зубы светло-бурого цве- та) наследуется как сцепленный с Х-хромосомой доминантный признак. В семье, где оба родителя страдали отмеченной аномалией, родился сын с нормальными зубами. Каким будет их второй сын? 107 Задача 6.11 Потемнение зубов может определяться двумя доминантными генами, один из которых расположен в аутосомах, другой в Х-хромосоме. В се- мье родителей, имеющих темные зубы, родились дочка и мальчик с нормальным цветом зубов. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка тоже без аномалий, если удалось установить, что темные зубы матери обусловлены лишь геном, сцепленным с Х- хромосомой, а темные зубы отца – аутосомным геном, по которому он гетерозиготен. Задача 6.12 Потемнение зубов – доминантный признак, сцепленный с Х- хромосомой. У родителей, имеющих темные зубы, родилась дочь с тем- ными зубами и сын с белыми. Какова вероятность рождения детей с бе- лыми зубами в этой семье? Задача 6.13 Ангидрозная эктодермальная дисплазия (отсутствие эмали на зубах) передается как рецессивный, сцепленный с Х-хромосомой признак. 1) Юноша, не страдающий этим недостатком, женится на девушке, отец которой лишен потовых желез, а мать и ее предки здоровы. Какова вероятность того, что дети от этого брака будут страдать отсутствием потовых желез? 2) В браке здоровой женщины и мужчины, больного ангидрозной эк- тодермальной дисплазией, рождаются больная девочка и здоровый сын. Определите вероятность рождения следующего ребенка здоровым. Задача 6.14 У человека альбинизм обусловлен аутосомным рецессивным геном. Ангидротическая эктодермальная дисплазия передается как сцепленный с X-хромосомой рецессивный признак. У супружеской пары, нормаль- ной по обоим признакам, родился сын с обеими аномалиями. 1) Какова вероятность того, что их вторым ребенком будет девочка, нормальная по обоим признакам? 2) Какова вероятность того, что следующим ребенком у них будет нормальный сын? 108 Задача 6.15 Отосклероз (очаговое заболевание косточек среднего уха, способное вызвать глухоту) наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Отсутствие боковых верхних резцов наследуется как сцепленный с X-хромосомой рецессивный признак с пенетрантно- стью 100%. Определите вероятность рождения детей с обеими анома- лиями одновременно в семье, где мать гетерозиготна в отношении обоих признаков, а отец нормален по обеим парам генов. Задача 6.16 Мужчина, страдающий дальтонизмом и глухотой, женился на жен- щине, нормальной по зрению и хорошо слышащей. У них родились глу- хой сын и дальтоник и дочь – дальтоник, но с хорошим слухом. Опреде- лите вероятность рождения в этой семье дочери с обеими аномалиями, если известно, что дальтонизм и глухота передаются как рецессивные признаки, но дальтонизм сцеплен с Х-хромосомой, а глухота – аутосом- ный признак. |