Антипов Е. В. Сборник задач по молекулярной биологии и медицинской генетике с
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
Задача 6.17 Гипертрихоз наследуется как сцепленный с Y-хромосомой признак, который появляется лишь к 17 годам жизни. Одна из форм ихтиоза на- следуется как рецессивный признак, сцепленный с Х-хромосомой. В семье, где жена нормальна по обоим признакам, а муж является облада- телем только гипертрихоза, родился мальчик с признаками ихтиоза. 1) Определите вероятность проявления у этого мальчика гипертрихо- за. 2) Определите вероятность рождения в этой семье детей без обеих аномалий, и какого они будут пола. Задача 6.18 У человека цветовая слепота обусловлена рецессивным геном, сцеп- ленным с Х-хромосомой. Нормальное зрение определяется доминант- ным аллелем этого гена. От брака родителей с нормальным зрением ро- дился ребенок с цветовой слепотой. Определить генотипы всех членов семьи. 109 Задача 6.19 У человека ген, вызывающий одну из форм цветовой слепоты, или дальтонизм, локализован в Х-хромосоме. Состояние болезни вызывается рецессивным геном, состояние здоровья – доминантным. 1) Девушка, имеющая нормальное зрение, отец которой обладал цве- товой слепотой, выходит замуж за нормального мужчину, отец которого также страдал цветовой слепотой. Какое зрение ожидать у детей от это- го брака? 2) Нормальные в отношении зрения мужчина и женщина имеют: а) сына, страдающего дальтонизмом и имеющего нормальную дочь; б) нормальную дочь, имеющую одного нормального сына и одного сына дальтоника; в) еще нормальную дочь, имеющую пятерых нормальных сыновей. Каковы генотипы родителей, детей и внуков. Задача 6.20 Перепончатопалость передается через Y-хромосому. Определите возможные фенотипы детей от брака перепончатопалого мужчины и нормальной женщины. Задача 6.21 У человека дальтонизм обусловлен сцепленным с Х-хромосомой ре- цессивным геном. Талассемия наследуется как аутосомный доминант- ный признак и наблюдается в двух формах: у гомозигот тяжелая, часто смертельная, у гетерозигот менее тяжелая. Женщина с нормальным зре- нием, но с легкой формой талассемии в браке со здоровым мужчиной, но дальтоником, имеет сына дальтоника с легкой формой талассемии. Какова вероятность рождения следующего сына без аномалий? Задача 6.22 Ген доминантного признака шестипалости (А) локализован в аутосо- ме. Ген рецессивного признака дальтонизма (d) расположен в Х-хромосоме. От брака шестипалого мужчины-дальтоника и здоровой женщины родился шестипалый сын дальтоник и здоровая дочь. Каковы генотипы родителей и детей? 110 Задача 6.23 Цветовая слепота у человека наследуется как X-сцепленный рецес- сивный признак, карий цвет глаз – аутосомный доминантный признак. Кареглазая женщина с нормальным зрением, отец которой был голубо- глазым и страдал цветовой слепотой, выходит замуж за голубоглазого мужчину, имеющего нормальное зрение. Какое потомство можно ожи- дать у данной супружеской пары? Задача 6.24 У человека отсутствие потовых желез вызывается рецессивным, сце- пленным с Х-хромосомой геном, а один из видов глухоты – рецессив- ным аутосомным геном. У нормальной пары родился ребенок с двумя этими аномалиями. Каковы генотипы родителей и ребенка? Задача 6.25 Классическая гемофилия передается как рецессивный сцепленный с Х-хромосомой признак. Мужчина, больной гемофилией, женился на женщине, не имеющей этого заболевания. У них рождаются нормальные дочери и сыновья, которые вступают в брак с не страдающими гемофи- лией лицами. Обнаружится ли у внуков вновь гемофилия, и какова веро- ятность появления больных в семьях дочерей и сыновей? Задача 6.26 Облысение, начинающееся со лба, является признаком, доминантным у мужчин и рецессивным у женщин (поэтому лысые мужчины встреча- ются чаще). Признак кодируется аутосомным геном. Облысевший муж- чина (гетерозиготный по гену облысения) женился на женщине с нор- мальными волосами, мать которой была лысой. Определить возможные генотипы потомства. Задача 6.27 Ихтиоз наследуется как рецессивный, сцепленный с полом признак, катаракта – аутосомный доминантный признак. У больных катарактой родителей родился сын, страдающий ихтиозом. Какова вероятность рождения в этой семье здорового мальчика и девочки с двумя анома- лиями? 111 Задача 6.28 Пигментный ретинит может наследоваться тремя путями: как ауто- сомный доминантный, аутосомный рецессивный и рецессивный, сцеп- ленный с X-хромосомой, признаки. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где мать больна пигментным ретинитом и явля- ется гетерозиготной по всем трем парам генов, а отец здоров и нормален по всем трем признакам. Задача 6.29 Рахит, устойчивый к витамину D (гипофосфатемия) – наследственная болезнь, обусловленная доминантным геном, находящимся в Х- хромосоме. В семье, где отец страдает этим заболеванием, а мать здоро- ва, имеется 3 дочери и 3 сына. Сколько среди них больных? Задача 6.30 У человека в Y-хромосоме локализован ген, определяющий развитие перепонок между вторым и третьим пальцами ног. Определите, какие будут дети и внуки в браке мужчины, имеющего этот признак, и здоро- вой женщины. Задача 6.31 Одна из форм агаммаглобулинемии наследуется как аутосомно- рецессивный признак, другая – как рецессивный, сцепленный с X- хромосомой. Определите вероятность рождения больных детей в семье, где известно, что мать гетерозиготна по обеим парам генов, а отец здоров и имеет лишь доминантные гены анализируемых аллелей. Задача 6.32 Женщина, страдающая катарактой (доминантно-аутосомная форма), с нормальной свертываемостью крови выходит замуж за гемофилика, имеющего нормальное зрение. У них рождается сын-гемофилик. Каков прогноз рождения здоровых детей? Задача 6.33 Гипертрихоз сцеплен с Y-хромосомой, а ихтиоз сцеплен с Х-хромосомой. В семье, где мать здорова по двум признакам, а мужчина 112 – обладатель гипертрихоза, родился мальчик с признаком ихтиоза. Оп- ределите вероятность рождения здоровых детей в этой семье? Задача 6.34 В брак вступают мужчина и женщина с нормальной свертываемо- стью крови, имеющие II и III группы крови. У них рождается сын- гемофилик, имеющий I группу крови. Укажите возможные генотипы родителей возможных в этой семье. Задача 6.35 Женщина правша с карими глазами и нормальным зрением выходит замуж за мужчину правшу, голубоглазого и дальтоника. У них родилась голубоглазая дочь левша и дальтоник. Какова вероятность того, что сле- дующий ребенок в этой семье будет левшой и страдать дальтонизмом, если известно, что карий цвет глаз и умение владеть преимущественно правой рукой – доминантные аутосомные не сцепленные между собой признаки, а дальтонизм – рецессивный, сцепленный с X-хромосомой признак? Какой цвет глаз возможен у больных детей? Задача 6.36 При браке здоровой женщины и мужчины, страдавшего цветовой слепотой, родился больной мальчик. От кого он унаследовал заболева- ние? Какова вероятность рождения больного ребенка в этой семье? Ка- кова вероятность следующего сына без аномалий? Задача 6.37 Витамин-D-устойчивый рахит наследуется как X-сцепленный при- знак. Рождения каких детей следует ожидать при браке здоровой жен- щины и мужчины с витамин-D-устойчивым рахитом? Задача 6.38 У женщины, страдающей отсутствием потовых желез, супруг здоров. Какое потомство можно ожидать от этого брака, если известно, что от- сутствие потовых желез – рецессивный, сцепленный с X-хромосомой. 113 Задача 6.39 Мужчина с нормальной свертываемостью кровиинтересуется, будут ли его дети болеть гемофилией, если у его сестры родился сын- гемофилик? Со стороны жены больных гемофилией нет. Гемофилия на- следуется как X-сцепленный рецессивный признак. Задача 6.40 У мужчин аутосомный ген лысости S выступает как доминантный, а у женщин он рецессивен. Женщина, имеющая лысого брата, выходит замуж за лысого мужчину. Отец женщины также был лысым. У них ро- дился нормальный сын и рано облысевшая дочь, которая вышла замуж за нормального мужчину. Какова вероятность рождения сына, склонно- го к раннему облысению, у этой пары? Задача 6.41 Известно, что недостаток образования некоторых половых гормонов у мужчин связан с наличием в Y-хромосоме рецессивного аллеля гена, ответственного за синтез антигена H-Y. 1) Как будет наследоваться гормональная недостаточность в ряду по- колений? 2) От кого юноша унаследовал этот дефект: от отца или от матери? Задача 6.42 Допустим, что ген, отвечающий за развитие признака «шерстистых» волос у человека, доминантен и расположен в одной из аутосом. Муж- чина с обычными волосами, не страдающий дальтонизмом, вступает в брак с женщиной, тоже не страдающей дальтонизмом. У них рождается сын-дальтоник с «шерстистыми» волосами. Каковы генотипы всех трех индивидуумов? Задача 6.43 У человека классическая гемофилия наследуется как сцепленный с Х-хромосомой рецессивный признак. Альбинизм обусловлен аутосом- ным рецессивным геном. У одной супружеской пары, нормальной по этим двум признакам, родился сын с обеими аномалиями. Какова веро- 114 ятность того, что у второго сына в этой семье появятся также обе анома- лии одновременно? Какова вероятность рождения в этой семье здорово- го ребенка? Задача 6.44 Отосклероз наследуется как доминантный аутосомный признак с пе- нетрантностью 30%. Гипертрихоз наследуется как признак, сцепленный с Y-хромосомой с полным проявлением к 17 годам. Определите вероят- ность проявления одновременно обеих аномалий у детей в семье, где жена нормальна и гомозиготна, а муж имеет обе аномалии, но мать его была нормальной гомозиготной женщиной. Задача 6.45 Подагра определяется аутосомным доминантным геном, пенетрантность которого у мужчин составляет 20%, а у женщин – 0%. Ретинобластома наследуется по такому же типу другим геном, не сцепленным с предыдущим, но пенетрантность этот признак имеет 60%. Известно, что отцы и жены, и мужа болели подагрой, а матери – ретинобластомой, причем обе эти болезни передались потомкам. В изучаемой семье родился нормальный сын. Какова вероятность рождения в этой семье девочек и мальчиков (подсчитайте по отдельности) с двумя болезнями, только с подагрой и только с ретинобластомой? 7. Сцепленное наследование Сцепленное наследование – наследование признаков, гены которых находятся в одной паре гомологичных хромосом. Известно, что число признаков организма многократно превышает число хромосом. У человека насчитывается приблизительно от 10 5 до 10 6 генов, а хромосом в норме 46, то есть в одной хромосоме содержится несколько тысяч генов. Характер наследования таких генов изучал Т. Морган, который сформулировал закон сцепления (закон Моргана). 115 Закон сцепления (закон Моргана): гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и наследуются вместе. Из-за того, что сцепленные признаки в большинстве случаев передаются вместе, при скрещивании дигибридов в случаях сцепления признаков независимого расщепления каждой пары в отношении 3:1 не происходит. Однако сцепленные вместе признаки тоже передаются не всегда вследствие того, что в профазе первого деления мейоза гомологичные хромосомы тесно сближаются друг с другом (конъюгируют). Иногда в момент конъюгации может происходить перекрест гомологичных хромосом. В дальнейшем при расхождении их на месте этого перекреста возможен разрыв хромосом, а потом воссоединение утраченных участков за счет другой гомологичной ей хромосомы. В результате этого парные хромосомы обмениваются гомологичными участками. Гены из одной хромосомы как бы переходят в другую, гомологичную ей. Это явление называется кроссинговером. При обмене гомологичными участками сцепленные гены расходятся в разные гаметы. Именно явлением кроссинговера объясняется отклонение от закона сцепления, которое обнаружил Морган. Кроссинговер является одним из трех источников генетической изменчивости, но этот процесс абсолютно случайный, поэтому величина кроссинговера зависит только от расстояния между генами в хромосоме, но его процент никогда не превышает 50%. Основные положения хромосомной теории наследственности Моргана: 1. Каждый ген занимает в хромосоме определенное место – локус. 2. Гены в хромосоме расположены линейно в определенной последовательности. 3. Различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. 4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления и наследуются вместе (сцеплено). 5. Число групп сцепления = гаплоидному числу хромосом. 6. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами, то есть кроссинговер. 7. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами в группе сцепления. 8. За единицу расстоянию между генами в группе сцепления принята морганида. 1 М = 1 % кроссинговера. 116 Частота расхождения признаков при кроссинговере прямо пропорциональна расстоянию между генами, то есть чем дальше друг от друга находятся гены в хромосоме, тем чаще происходит обмен; чем ближе они расположены друг к другу, тем реже наблюдается расхождение признаков. Следовательно, при анализе наследования сцепленных признаков у дигибридов считают, что образуется четыре типа гамет: два типа, в которых сцепленные гены не разошлись, и два типа кроссоверных гамет, в которых хромосомы обменялись гомологичными участками. Однако если в случаях не сцепленных признаков у дигибридов все четыре типа гамет образовывались в равных количествах, то при сцеплении число тех или иных гамет зависит от расстояния между генами. Это расстояние вычисляют в морганидах. Одной морганиде соответствует 1% образования гамет, в которых гомологичные хромосомы обменялись участками. Частота кроссинговера зависит не только от расстояния между гена- ми. Известны и другие факторы, влияющие на рекомбинацию сцеплен- ных генов. В свое время имела место дискуссия относительно влияния возраста родителей на уровень рекомбинации. Действительно, в ряде локусов частота кроссинговера в мейозе возрастает с возрастом, но для других локусов это утверждение неверно. Обсуждается предположение о том, что у гомогаметного пола (XX) кроссинговер происходит чаще. Закономерности наследования сцепленных признаков генетики ис- пользуют для составления хромосомных карт. Открытие кроссинговера позволило Т. Моргану и сотрудникам его школы в первые два десятиле- тия XX века разработать принцип построения генетических карт хромо- сом. Явление сцепления было использовано ими для выяснения локали- зации генов, расположенных в одной хромосоме, и создания генных карт плодовой мушки Drosophila melanogaster. На генетических картах гены располагаются линейно друг за другом на определенном расстоя- нии. Расстояние между генами определяется в процентах кроссинговера, или в морганидах (1 % кроссинговера равен одной морганиде). Для построения генетических карт у растений и животных проводят анализирующие скрещивания, в которых достаточно просто рассчитать процент особей, образовавшихся в результате кроссинговера, и 117 построить генетическую карту по трем сцепленным генам. Экспериментальным путем устанавливается частота расхождения тех или иных пар признаков, то есть расстояние между генами. Затем вычерчивается хромосома, на которой отмечаются точные места расположения локусов. У каждого вида животных и растений существует строго определенное число групп сцепления, которое равно гаплоидному набору хромосом, или числу пар гомологичных хромосом. Количество групп сцепления соответствует числу пар гомологичных хромосом. У человека 46 хромосом: 22 пары аутосом и одна пара половых хромосом (XX или XY), следовательно, у женщин 23 группы сцепления, а у мужчин – 24, так как половые хромосомы мужчины (XY) не полностью гомологичны друг другу. Каждая из половых хромосом мужчины имеет гены, характерные только для Х– и только для Y-хромосомы, которым соответствуют группы сцепления Х– и Y-хромосомы. У человека анализ сцепления генов классическими методами невоз- можен, поскольку невозможны экспериментальные браки. Поэтому для изучения групп сцепления и составления карт хромосом человека ис- пользуют другие методы, в первую очередь генеалогический, основан- ный на анализе родословных. До недавнего времени исследования по сцеплению представляли, в основном, теоретический интерес. Ныне же появилась возможность практически применять полученные знания. Например, если ген А вы- зывает редкое наследственное заболевание, проявляющееся в позднем возрасте, а ген В тесно сцеплен с геном А и является генетическим мар- кером, то появление в семье признака, определяемого геном В, заставля- ет ожидать наследственного заболевания, определяемого геном А. Кро- ме того, в раннем возрасте можно предсказать вероятность наследствен- ной патологии и скорректировать образ жизни человека, чтобы умень- шить риск развития патологии. Достоверная информация о группах сцепления важна для дородового генетического консультирования, поскольку точная дородовая диагно- стика по любой наследственной патологии осуществима только тогда, когда возможно определенное предсказание на основе анализа генотипа родителей. 118 7.1. Полное сцепление (отсутствует кроссинговер) Примеры решения задач на сцепленное наследование (полное сцепление) Задача 7.1 Написать типы гамет, которые образуют организмы с генотипами: Решение: При решении задач на сцепленное наследование необходимо записывать генотипы организмов в хромосомной форме. Ab aB Ab aB AB ab AB ab Задача 7.2 Катаракта и полидактилия у человека обусловлена доминантными аутосомными тесно сцепленными генами (то есть не обнаруживается кроссинговер). а) Муж нормален, жена гетерозиготна по обоим признакам, мать жены также страдала обеими аномалиями, а ее отец был нормален. б) Родители гетерозиготны по обоим признакам, матери обоих страдали только катарактой, а отцы – полидактилией. Какое будет потомство? Дано: Катаракта А Норма а Полидактилия B Норма b |