Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького кафедра медицинской биологии

• Название: Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького кафедра медицинской биологии
• Дата: 17.05.2021
• Размер: 1.2 Mb.
• Имя файла: Genetika_Bragin.doc
• Тип: Учебное пособие; #206245
• страница: 4 из 10

Менделирующие признаки у человека

Закономерности, установленные Менделем, характерны и для человека. Например, у человека способность работать правой рукой (правша) доминирует над способностью работать левой рукой (левша). Вступают в брак гомозиготные правша и левша. Вероятность (р) рождения детей (F₁) с одинаковым генотипом и фенотипом по данному признаку равна 100 %. По генотипу они должны быть гетерозиготны, а по фенотипу – правши.

Такие признаки, которые наследуются в соответствии с законами Менделя, называются менделирующими. Так могут наследоваться нормальные и патологические признаки (некоторые болезни).
В настоящее время известен большой ряд доминантных и рецессивных признаков и заболеваний у человека. Некоторые из них приводим в таблице.

1. 
   Доминантные и рецессивные признаки у человека
   

Доминантные	Рецессивные
Нормальные
Карие глаза	Голубые глаза
Большие глаза	Маленькие глаза
Темные волосы	Светлые волосы
Поседение волос в возрасте до 25 лет	Поседение волос в возрасте после 40 лет
Облысение у мужчин	Облысение у женщин
«Ямочки» на щеках	Отсутствие «ямочек»
Наличие веснушек	Отсутствие веснушек
Наличие зубов при рождении	Отсутствие зубов при рождении
Полные губы	Тонкие губы
Преимущественное владение правой рукой (правша)	Преимущественное владение левой рукой (левша)
Положительный резус-фактор	Отрицательный резус-фактор
Патологические
Близорукость	Нормальное зрение
Наличие пигмента	Альбинизм (отсутствие пигмента)
Полидактилия (шестипалость)	Норма
Брахидактилия (короткопалость)	Норма
Синдром Марфана (нарушение развития соединительной ткани)	Нормальное развитие соединительной ткани
Нормальный обмен фенилаланина	Фенилкетонурия (нарушение обмена фенилаланина)
Нормальное усвоение лактозы	Галактоземия

Отклонение (отличие) от ожидаемого расщепления по законам Менделя вызывают летальные гены. У человека так наследуются некоторые генные болезни. Например, доминантный ген брахидактилии (короткие пальцы) у гетерозигот вызывает укорочение пальцев. Гомозиготы погибают на ранних стадиях эмбриогенеза.

Отклонение от законов Менделя вызывают также различные виды взаимодействия генов.

Взаимодействие генов

В заимодействие генов

I. АЛЛЕЛЬНЫЕ ГЕНЫ	II. НЕАЛЛЕЛЬНЫЕ ГЕНЫ
Полное доминирование Неполное доминирование Сверхдоминирование Кодоминирование	Комплементарное действие Эпистаз Полимерия Модифицирующее действие

Основой взаимодействия генов являются белки-ферменты, которые синтезируются под контролем генов. Следовательно, взаимодействуют между собой первичные и вторичные продукты генной активности. Это и определяет проявление у организмов характерных для них признаков. Поэтому термин «взаимодействие генов» является довольно условным, так как взаимодействуют не сами гены, а их продукты.

Взаимодействие аллельных генов

1. Полное доминирование. Один ген полностью подавляет проявление другого аллельного гена. Наследование признаков подчиняется законам Менделя.

2. Неполное доминирование (промежуточное наследование). Доминантный ген не полностью подавляет проявление действия рецессивного аллельного гена. У гибридов первого поколения (F₁) наблюдается промежуточное наследование. Во втором поколении (F₂) происходит расщепление по фенотипу и генотипу одинаково 1 : 2 : 1.

Генетическая запись:

гены	признак
А	курчавые волосы
а	прямые волосы
Аа	волнистые волосы

В таких случаях при записи у гетерозигот над доминантным геном можно ставить черточку ( ).

P:	♀	×	♂
G:	A, a	;	A, a
F1:	AA, , , aa – 1:2:1 по фенотипу и генотипу

3. Сверхдоминирование. Доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляет себя сильнее, чем в гомозиготном (Aa>AA). Сверхдоминирование лежит в основе гетерозиса – явления, когда гибрид обладает улучшенными свойствами по сравнению с родительскими генотипами.

4. Кодоминирование. Это такое взаимодействие, при котором аллельные гены не подавляют друг друга и оба проявляются в фенотипе за счет образования соответствующих белков. Например, четвертая группа крови (IV, АВ) системы АВ0. У людей группы крови АВ0 определяются тремя аллельными генами: i – рецессивный, I^А – доминантный, I^В – доминантный.

Эти гены в различных комбинациях по два есть у каждого человека в девятой паре хромосом, и их наличие определяет группу крови человека по системе AB0. Ген i – контролирует первую (0), ген I^А – вторую (А), ген I^В - третью группу (В) крови. Сочетание в генотипе двух доминантных аллельных генов I^А и I^В определяет новый вариант признака – четвертую группу крови (АВ), так как эти гены равноценны, кодоминантны.

Кодоминирование характерно и при наследовании групп крови по системе MN. Эта система контролируется двумя аллелями: J^M и J^N. Оба аллеля кодоминантные. Люди с генотипом J^MJ^N имеют в фенотипе оба фактора M и N.

Наследование групп крови

Группы крови по системе AB0. Фенотип групп крови по системе АВ0 определяют четыре вида белков: А, В, α, β. Белки А и В (агглютиногены) обладают свойствами антигенов и связаны с мембранами эритроцитов. Белки α и β (агглютинины) обладают свойствами антител и находятся в плазме крови. Сочетание этих белков обусловливает фенотипически четыре группы крови, что является результатом взаимодействия аллельных генов. Знание групп крови имеет большое практическое значение, например, при переливании крови, в судебно-медицинской и акушерско-гинекологической практике.

Группы крови по системе AB0

Группа крови	Генотипы людей	Фенотип
		агглютиногены (антигены)		агглютинины (антитела)
		А	В	α	β
I (0)	ii	–	–	+	+
II (А)	IАIА, IАi	+	–	–	+
III (В)	IВIВ, IВi	–	+	+	–
IV (АВ)	IАIВ	+	+	–	–

Группы крови АВ0 контролируются тремя аллельными генами. Если аллельных генов в популяциях каких-то организмов больше чем два, их называют серией множественных аллелей. Гены групп крови АВ0 относятся к множественным аллелям. Множественные аллели возникают в результате многократного мутирования одного и того же локуса (участка) хромосомы. Среди множественных аллелей кроме доминантного и рецессивного генов есть промежуточные аллели. По отношению к доминантному гену они проявляют себя как рецессивные, а по отношению к рецессивному – как доминантные (А > а¹ > а² > а³ > а).

Наследование резус-фактора.

Кроме групп крови систем АВ0 и МN есть еще также эритроцитарная антигенная система резус-фактора. Наследование резус-фактора идет по типу полного доминирования, определяется тремя парами генов (C, c; D, d; K, k). Эти гены находятся рядом в первой паре хромосом и тесно сцеплены между собой. Поэтому практически (упрощенно) наследование резус-фактора можно рассматривать как моногенное (определяется одной парой генов, например, аллельными генами D и d). При этом резус-положительные люди (Rh⁺) могут иметь генотипы DD или Dd, резус-отрицательные (Rh^-) иметь генотип dd. Rh-фактор представляет собой антиген (белок) в эритроцитах, который есть у Rh⁺ людей. Антитела к Rh-фактору появляются только у Rh^- людей и только после контакта иммунной системы с антигеном, поскольку в эритроцитах таких людей нет резус-фактора. В отличие от системы AB0 до контакта с антигеном антител в плазме крови у Rh^- людей нет. Поэтому при необходимости переливания крови Rh^- человеку можно переливать только Rh^- кровь. При беременности у Rh^- женщин, если плод является Rh⁺, между матерью и плодом в определенных ситуациях может происходить резус-конфликт. Это может приводить к срыву беременности или рождению ребенка с гемолитической болезнью (гемолиз – разрушение эритроцитов).

Взаимодействие неаллельных генов

1. 
   Комплементарное взаимодействие – два доминантных неаллельных гена, находясь в генотипе, определяют появление нового варианта признака. В виде схемы это можно выразить так:
   

Г ен 1 → фермент 1 → признак 1

п ризнак 3

Ген 2 → фермент 2 → признак 2

Пример. У человека нормальный слух обусловлен двумя доминантными неаллельными генами D и Е. Ген D определяет развитие улитки, ген Е – слухового нерва. Рецессивные гены d и e в гомозиготном состоянии приводят соответственно к недоразвитию улитки и слухового нерва. Люди, у которых есть два доминантных гена (D-Е-), будут иметь нормальный слух, а при генотипах D-ее, ddE-, ddee – будут глухими. При таком комплементарном взаимодействии генов у глухих родителей с разными формами глухоты могут рождаться дети с нормальным слухом.

P:	♀ DDee	×	♂ ddEE
G:	De	;	dE
F1:	DdEe

2. 
   Эпистаз – ген из одной аллельной пары подавляет действие гена из другой аллельной пары. Подавляющий ген (супрессор) может быть как доминантным, так и рецессивным.
   

У человека описан «бомбейский феномен» в наследовании групп крови по системе АВ0. Женщина получила от матери ген I^B, а фенотипически у нее проявилась I (0) группа крови. Установили, что действие гена I^B было подавлено рецессивным эпистатическим геном χ (хи) в гомозиготном состоянии. Далее было установлено, что I^A также может подавляться аллелем χ и у человека проявляется I (0) группа крови.

3. 
   Полимерия – различные доминантные неаллельные гены усиливают проявление одного и того же признака. Такие гены называются полимерными. Полимерные гены обозначают одной буквой латинского алфавита с цифровыми индексами, например, А₁А₁А₂А₂а₃а₃ и т.д. Признаки, которые определяются полимерными генами, называются полигенными. У человека многие количественные и некоторые качественные признаки контролируются полимерными генами. Это рост, масса тела, величина артериального давления, цвет кожи и др.
   

Важная особенность полимерии – суммирование действия неаллельных генов в развитии признака. Чем больше доминантных генов в генотипе, тем сильнее выражен признак. Схематически полимерное взаимодействие генов можно выразить так:

Ген1 Ген2 Ген3

признак1 + признак1 + признак1 = Σпризнаков1

Необходимо также учитывать, что развитие полигенных признаков существенно зависит от влияния условий среды.

Плейотропия – один ген определяет развитие нескольких признаков.

Например, у человека известно наследственное заболевание – синдром Марфана (арахнодактилия). Заболевание проявляется сочетанием нескольких аномальных признаков: разрастание соединительной ткани, очень длинные и тонкие пальцы ног и рук («паучьи пальцы» – арахнодактилия), дефект хрусталика, пороки сердечно-сосудистой системы. Тип наследования – аутосомно-доминантный.

Плейотропное действие гена может быть первичным и вторичным. При первичной плейотропии ген одновременно проявляет свое множественное действие (например, синдром Марфана). При вторичной плейотропии имеется первичное фенотипическое проявление гена, а за ним последовательно развиваются другие признаки. Например, ген серповидно-клеточной анемии → аномальный гемоглобин → эритроциты серповидной формы → слипание и разрушение эритроцитов → анемия → увеличение селезенки → нарушение функции почек, сердца, мозга.

Многие гены, кроме своего основного действия, вследствие плейотропии, оказывают влияние на формирование других признаков, то есть модифицируют их. Это модифицирующее действие генов – взаимодействие неаллельных генов через первичные и вторичные продукты их активности.

Схема действия плейотропных генов

Первичная плейотропия Ген  Белок – фермент  Биохимические процессы    Признак А Признак В Признак С

Вторичная плейотропия Ген  Белок – фермент  Биохимические процессы  Признак А  Признак В  Признак С