Серповидноклеточная анемия наследуется как аутосомный рецессивный признак
1. Много ли генов в одной хромосоме?
В одной хромосоме сосредоточено большое число генов.
2. Сколько хромосом в ядре клетки человека?
Геном человека состоит из 23 пар хромосом (в сумме 46 хромосом).
Выполните практическую работу.
Решение задач на наследование признаков при неполном доминировании
1. Проанализируйте представленную в учебнике схему наследования признаков при неполном доминировании.
Все гомозиготные растения имеют или красные (АА), или белые (аа) цветки, тогда как для гетерозиготных характерна розовая окраска венчиков. Если скрещивать экземпляры с красными и с белыми цветками, в первом поколении все гибриды имеют розовые цветки. Так проявляется промежуточный характер наследования. При дальнейшем скрещивании гибридов с розовыми венчиками цветков наблюдается совпадение расщепления по генотипу и фенотипу в виду того, что гетерозигота (Аа) отличается от гомозиготы (АА). В данном случае с ночной красавицей расщепление во втором поколении по цвету венчиков такое – 1 красная (АА) : 2 розовые (Аа) : 1 белая (аа).
2. Решите задачи на наследование признаков при неполном доминировании.
1. У человека серповидноклеточная анемия наследуется как неполностью доминантный признак: у рецессивных гомозигот развивается сильная анемия, которая обычно заканчивается смертельным исходом, а у гетерозигот анемия проявляется в лёгкой форме. Малярийный плазмодий не может усваивать аномальный гемоглобин, в связи с этим люди, имеющие ген серповидно-клеточной анемии, не болеют малярией. В семье у обоих супругов лёгкая форма анемии. 1) Сколько типов гамет продуцирует каждый супруг? 2) Сколько разных фенотипов может быть среди детей этой пары? 3) Какова вероятность рождения в семье ребёнка с тяжёлой формой анемии (в %)? 4) Какова вероятность рождения ребёнка, устойчивого к малярии (в %)? 5) Какова вероятность рождения в семье ребёнка, неустойчивого к малярии (в %)?
1. Запишем объект исследования и обозначение генов.
Ответы:
1) Каждый супруг продуцирует по два типа гамет (А и а).
2) Среди детей этой пары может быть три фенотипа: тяжелая форма анемии, легкая, здоровый.
3) Вероятность рождения в семье ребёнка с тяжёлой формой анемии равна 25%.
4) Вероятность рождения ребёнка, устойчивого к малярии равна 75% (больные анемией как в тяжелой форме (АА), так и в легкой (Аа)).
5) Вероятность рождения в семье ребёнка, неустойчивого к малярии 25% (это здоровый ребенок (аа)).
2. От скрещивания сортов земляники с красными и белыми ягодами получились гибриды с розовыми ягодами, а во втором поколении (F2) оказалось примерно 1000 растений с белыми ягодами, 2000 — с розовыми и 1000 — с красными. 1) Сколько типов гамет образует гибрид F1? 2) Сколько разных генотипов среди гибридов F2 с розовыми ягодами? 3) Сколько разных фенотипов получится от возвратного скрещивания гибрида F1 с белоплодным сортом? 4) Сколько разных генотипов получится от скрещивания гибрида с F1 белоплодным сортом? 5) Сколько разных фенотипов получится от скрещивания гибрида F1 с красноплодным сортом?
1. Запишем объект исследования и обозначение генов.
От скрещивания гибрида F1 с красноплодным сортом получается два разных генотипа (АА, Аа).
Вопросы
1. Какое расщепление по фенотипу происходит во втором поколении при неполном доминировании?
При неполном доминировании во втором поколении происходит расщепление по фенотипу в соотношении 1:2:1.
2. Что такое фенотип?
Фенотип – это совокупность всех внешних и внутренних признаков и свойств организма.
3. Всегда ли по фенотипу можно определить генотип?
По фенотипу не всегда можно понять, какие гены содержит данная особь. Например, у растения гороха, имеющего жёлтые семена, генотип может быть и АА, и Аа. А вот рецессивный признак проявляется только у гомозиготных растений с генотипом аа. Иными словами, мы всегда знаем, каков генотип у особи с рецессивным признаком.
По фенотипу не всегда можно понять, т.к. фенотипические признаки, определяемые теми или иными генами, в различных условиях существования развиваются по-разному.
4. Исходно зная генотип, можно ли предсказать фенотип?
Фенотип зависит не только от генотипа но и от внешних факторов. Можно частично предсказать фенотип, если заранее знать, какие признаки являются доминантными, а какие рецессивными.
5. Зная фенотип, можно ли угадать генотип?
Зная фенотип, можно угадать генотип, т.к. мы можем знать возможные варианты генотипа. Например, горох будет иметь желтый цвет только в состоянии доминантной гомозиготы (АА) или гетерозиготы (Аа).
Неполное
доминирование
— ãåí
À
неполностью подавляет ген a
и гетерозиготное и гомозиготное
состояния не идентичны
по фенотипу (промежуточный характер
наследования):
ÀÀ
> Aa.Сверхдоминирование
— в гетерозиготном состоянии ген А
проявляет себя сильнее, чем в гомозиготном:
Àà
>
AÀ.Кодоминирование
— наблюдается
в
случае,
когда два аллельных гена равнозначны
по отношению
äðóã к
другу, при их сочетании возникает новый
вариант признака.
Кодоминирование
имеет место при наследовании у человека
групп крови по системе АВ0 (IV
группа) и MN. Система MN обусловлена
наличием двух аллелей: LN
и LM.
Ген LM
обусловливает наличие в эритроцитах
человека антигена М (группа крови М), а
ген LN
— антигена N (группа крови N). Одновременное
присутствие в генотипе обоих аллелей
обусловливает наличие в эритроцитах
обоих антигенов M и N (группа крови MN).
Межаллельное
взаимодействие генов — это
взаимодействие между неаллельными
генами (генами
разных аллельных пар).
Выделяют
следующие разновидности:
1.Комплементарность
— это
разновидность межаллельного взаимодействия
генов, при которой неаллельные гены
дополняют друг друга, в результате чего
появляется
новый вариант признака.
Различают
3 типа
комплементарного взаимодействия
генов:
а)
два доминантных неаллельных гена, каждый
из которых без
другого
фенотипически не проявляется,
взаимодополняя друг друга получают
фенотипическое проявление, обуславливая
новый вариант признака (глухота и
нормальный слух у людей).
Для нормального слуха в генотипе человека
должны присутствовать доминантные гены
из разных аллельных пар — D
и E.
Ген D
отвечает за нормальное развитие улитки,
а ген E
— за нормальное развитие слухового
нерва. У рецессивных гомозигот (dd)
будет
недоразвита улитка, а при генотипе ее
— недоразвит
слуховой нерв. Люди с генотипами
D-ee, ddE- и ddee будут
глухими.
Р. | глухие | х | глухие | ||||
| De | dЕ | |||||
F1. | DdEe | ||||||
Р(F1). | DdEe | х | DdEe | ||||
F2. | 9D-E- | 3D-åe | 1ddee | ||||
G. Расщепление
9:7
б)
два доминантных неаллельных гена, один
из которых имеет фенотипическое
проявление, а второй его
не имеет, в
сочетании друг с другом
обуславливают
новый
вариант признака (окраска шерсти у
мышей).
Р. | черный | х | белый | |||||
| Àb | à | ||||||
F1. | ÀàÂb | |||||||
Р(F1). | агути | х | Агути ÀàÂb | |||||
F2. | 9À-Â- | 3À-bb черный; | 1ààbb белый | |||||
G. Расщепление
9:3:4
в)
два доминантных неаллельных гена, каждый
из которых имеет свое
фенотипическое
проявление, взаимодополняя друг друга,
обуславливают новый вариант признака
(форма гребня у кур).
| ÀÀbb | х | àà | ||||||
| Àb | а | |||||||
F1. | ÀàÂb— | ||||||||
Р(F1). | ÀàÂb | х | ÀàÂb | ||||||
F2. | 9À-Â- | 3À-bb розовидный; | 1ààbb | ||||||
Р.
G. Расщепление
9:3:3:1
2.
Эпистаз
— это
разновидность межаллельного взаимодействия
генов, при котором один неаллельный ген
(доминантный или рецессивный) подавляет
действие другого неаллельного гена и
не дает ему проявиться фенотипически.
Подавляющий
ген называется супрессором (ингибитором).
Эпистаз
— действие генов, противоположное
комплементарности. Выделяют доминантный
(À
> B)
è рецессивный
эпистаз (àà
> B,
àà
> bb).
Примером доминантного эпистаза является
окраска оперения у кур:
| CCII | х | ccii | |||||
| CI | ci | ||||||
Р(F1). | CcIi | х | CcIi | |||||
F2. | 9C-I- | 3C-ii окрашенные; | 1ccii белые | |||||
Р.
G. Расщепление
13:3
Примером
рецессивного эпистаза является
«бомбейский
феномен».
У женщины, родители которой имели I и
III группы крови, фенотипически проявляется
I группа крови, хотя в генотипе был ген
IB.
Рецессивный ген f
в
гомозиготном состоянии (ff)
оказывает
эпистатическое действие на активность
гена IB
è íå позволяет
ему проявляться фенотипически.
3.
Полимерия — это
разновидность межаллельного взаимодействия
генов, при которой несколько
неаллельных
генов
(их обозначают одной буквой с разными
цифровыми индексами)
действуют однонаправленно и степень
выраженности
признака зависит от числа доминантных
генов в генотипе особи (окраска зерна
у пшеницы).
Р. | R1R1R2R2красные | х | r1r1r2r2белые | ||||||
| R1R2 | r1r2 | |||||||
F1. | R1r1R2r2 | ||||||||
Р(F1). | R1r1R2r2 | х | R1r1R2r2 | ||||||
F2. | 15/16 | 1/16 | |||||||
G. Признаки,
детерминируемые полимерными генами,
называются полигенными. Таким образом,
наследуются многие количественные и
некоторые качественные признаки у
животных и человека: рост, масса тела,
величина артериального давления, цвет
кожи и др. Пигментация кожи у человека
определяется пятью или шестью полимерными
генами. У коренных жителей Африки
преобладают доминантные аллели, у
представителей европеидной расы —
рецессивные. Мулаты имеют промежуточную
пигментацию и являются гетерозиготами.
При вступлении в брак мулатов у них
возможно рождение как белых, так и
темнокожих детей. Минимальное количество
полимерных генов, при котором проявляется
признак, называется пороговым
эффектом.
Задача
1.
Редкий ген а
у человека вызывает анофтальмию
(отсутствие глазных яблок), его аллель
А
обусловливает нормальное развитие
глаз, у гетерозигот глазные яблоки
уменьшены. Определите расщепление по
фенотипу и генотипу у потомков, если их
родители имеют уменьшенные глазные
яблоки.
Решение.
Оформляем условие задачи в виде таблицы:
Признак | Ген | Генотип |
Нормальные глазные | А, А | АА |
Уменьшенные | А, а | Аа |
Анофтальмия | а | аа |
Расщепление
по генотипу и фенотипу
1:2:1. 25% —
нормальные глазные яблоки, 50% — уменьшенные
глазные яблоки, 25% — анофтальмия.
Задача
2. Серповидноклеточная
анемия и талассемия наследуются как
два признака с неполным доминированием;
гены не сцеплены между собой и находятся
в аутосомах. У гетерозигот по
серповидноклеточной анемии, так же как
и у гетерозигот по талассемии, заболевание
не имеет выраженной клинической картины.
Но во всех случаях носители гена
талассемии или серповидноклеточной
анемии устойчивы к малярии. У двойных
гетерозигот (дигибриды по обеим парам
анализируемых признаков) развивается
микродрепаноцитарная анемия (В.П.
Эфроимсон, 1968).
Гомозиготы
по серповидноклеточной анемии и
талассемии в подавляющем большинстве
случаев умирают в детстве. Определите
вероятность рождения совершенно здоровых
детей в семье, где один из родителей
гетерозиготен по серповидноклеточной
анемии, но нормален по талассемии, а
второй — гетерозиготен по талассемии,
но нормален в отношении серповидноклеточной
анемии.
Решение.
Оформляем
условие задачи в виде таблицы:
Признак | Ген | Генотип |
Серповидноклеточная | S,S | S |
Серповидноклеточная | S, | Ss |
Нормальный | s | ss |
Талассемия, тяжелая | T,T | T |
Талассемия, легкая | T, | Tt |
Норма. Неустойчивы | t | tt |
Микродрепаноцитарная | S, | SsTt |
О
пределяем
генотипы родителей, вступающих в брак:
Sstt и
ssTt.
Следовательно,
вероятность рождения совершенно здоровых
детей (sstt)
в этой семье равна 25%.
Задача
3.
У некоторых людей эритроцитарные
антигены (А
и В)
могут быть в слюне. Наличие антигенов
А
и В
в слюне определяется геном S
– секреторы, ген s
— несекреторы. При исследовании крови
и слюны 4-х членов семьи установлено,
что мать имеет антиген В
в эритроцитах, но не содержит его в
слюне; отец содержит антиген А
и в эритроцитах, и в слюне; в эритроцитах
первого ребенка имеются антигены А
и В,
но их нет в слюне; у второго ребенка
антигены А
и В
отсутствуют и в эритроцитах, и в слюне.
Определите по возможности генотипы
всех указанных лиц.
Решение.
Оформляем условие задачи в виде таблицы:
Признак | Ген | Генотип |
I (0) группа крови | I | II |
II (A) | IA | IAIА, |
III | IB | IBIВ, |
IV | IA | IAIB |
Секреторы | S, | S- IA |
Несекреторы | s S и | ss S-II |
P.
IBI—ss
x IAI–S-
F1.
IAIBss
II
S S-
Так
как
второй
ребенок
имеет
I группу
крови
(генотип
II),
то в генотипе каждого из родителей
должен быть ген I,
значит по группе крови они гетерозиготы
(имеют генотипы IBIи
IAI).
Так как первый ребенок не имеет в слюне
антигенов
А и
В,
то в его генотипе есть два рецессивных
гена ss,
которые он получил от каждого из своих
родителей. Таким образом, генотип матери
IBIss,
а генотип отца IAISs.
Определить генотип второго ребенка по
гену секретор-несектетор невозможно.
Задача
4.
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, несмотря на то, что у
нее в генотипе обнаружен ген IB.
Она вышла замуж за мужчину, гетерозиготного
по II группе крови, и у них родились две
девочки: первая с IV,
а вторая с I группой крови. Такое явление
было объяснено наличием редкого
рецессивного эпистатического гена f,
подавляющего проявление генов IA
и IB.
Принимая эту гипотезу, установите
вероятные генотипы всех членов этой
семьи.
Решение.
Оформляем условие задачи в виде таблицы:
Признак | Ген | Генотип |
I (0) группа крови | I | IIF-, |
I (0) группа крови | IB | IBIBff, |
I (0) группа крови | IA | IAIAff, |
I (0) группа крови | IA, | IAIBff |
II | IA | IAIAF-, |
III | IB | IBIBF-, |
IV | IA, | IAIBF— |
Записываем
генетическую схему брака родителей
девочки:
P.
IBI–
F- x IIF-
F1.IBIff
— девочка
Так
как в генотипе девочки обнаружен ген
IB,
а она имеет I
группу крови, то у нее есть два рецессивных
гена f
(ff).
Значит в генотипах ее родителей будут
эти гены: генотип отца IIFf,
генотип матери IBI—Ff.
Генотип девочки IBI0ff,
так как ген I0
она получила от своего отца.
Далее
записываем генетическую схему брака
этой девушки:
P2.
IBIff
x IAIF-
F2.
IAIBF-,
IIFf.
Так
как в данном браке в генотипе матери
есть два гена ff,
то
и в генотипе детей должны быть эти гены,
то есть их генотипы:
IAIBFf
и IIFf.
Установить
генотип отца, гетерозиготный он или
гомозиготный по гену F,
невозможно.
Задача
5.
В Х-хромосоме человека имеются два
(условно обозначенные буквами Н
и А)
доминантных гена, продукты которых
участвуют в свертывании крови. Такую
же роль играет аутосомный доминантный
ген Р.
Отсутствие любого из этих генов приводит
к гемофилии.
Определите
вероятность рождения гемофиликов в
семье, где муж гемизиготен по генам Хa
и Хh
гетерозиготен по гену Р,
а жена гомозиготна по генам ХА,
ХНи
гетерозиготна по гену Р.Какова
вероятность проявления гемофилии,
сцепленной с полом, у человека, который
получил от отца ген Хh
и ген
ХА,
а от матери — ген Ха
и ген ХН.
Решение.
Оформляем
условие задачи в виде таблицы:
Признак | Ген | Генотип |
Гемофилия, сцепленная | Xh | XhY, |
Гемофилия, сцепленная | Xa | XaY, |
Аутосомная гемофилия | p | pp |
Нормальное | XH, | XAHXahP-, XAHXahP-, |
P
.XAHXAHPp
x
XahYPp
G
.XAHP
XAHp
XahP
Xahp
YP Yp
F1.XAHXahPPXAHXahPpXAHYPPXAHYPp
здоровые
здоровые здоровые здоровые
XAHXahPpXAHXahppXAHYPpXAHYpp
здоровые
аутосомная здоровые аутосомная
гемофилия
гемофилия
Ответ.
1. Гемофилии, сцепленной с полом, у детей
не будет. Аутосомная гемофилия
(парагемофилия) возможна у детей обоего
пола с вероятностью 25%.
2. Нулевая (женщина с генотипом XАhXaH).
Соседние файлы в папке Сборник
- #
- #
- #
- #
- #
Поделиться статьей в социальных сетях:
Серповидноклеточная анемия является следствием генных мутаций, на участке, отвечающем за контроль над образованием бета-цепей в сложном белке, в контексте – гемоглобине. Как результат мутации – одна аминокислота в b-глобиновой цепи заменяется. Конкретно: происходит замещение глутаминовой кислоты в 6 позиции на валин.
То есть, формула белка теперь неустойчива и на фоне прогрессирующей гипоксии изменяется ее строение. Происходят кристаллизация и полимеризация, образуется измененный гемоглобин HbS. Что становится причиной деструкции формы эритроцитов – они длиннее, истончаются, внешне начинают напоминать серпы.
Наследственная болезнь – серповидноклеточная анемия: что это
Кровь артериального типа оттекает от легких и несет по организму кислород, но на уровне тканей он проникает в клетки всех органов, и это неизбежно приведет к реакции полимеризации белка и появлению эритроцитов с формой полумесяца.
У человека серповидноклеточная анемия обратима только на начальной стадии. Вторичное прохождение легочных капилляров, вновь насыщает кровь кислородом, что возвращает эритроцитам их адекватные формы. Но деструктивные изменения повторяются при прохождении крови через ткани, как результат – строение эритроцитарной мембраны нарушено, проницаемость повышена, ионы калия и йода покидают клетки. На этом моменте кардинальные изменения эритроцита «фиксируются», они меняются необратимо.
Способность пластической адаптации у серповидных эритроцитов сильно снижена, он уже не может претерпевать обратную деформацию, проходя через капилляры, поэтому закупоривает их. Что приводит к нарушению кровоснабжения разных систем и органов, развивается тканевая гипоксия. Это провоцирует дальнейшее увеличение числа месяцеподобных эритроцитов.
У больных серповидноклеточной анемией эритроцитарная мембрана слишком ломкая и хрупкая, поэтому продолжительность жизни клетки весьма коротка. На фоне этого уменьшается и общее число эритроцитов, появляются локальные сбои в цикле кровообращения на тканевом уровне, закупориваются сосуды, в почках начинает усиленно образовываться эритропоэтин. Это ускоряет процессы эритропоэза в красном веществе костного мозга, за счет чего компенсируется анемичное состояние.
Нужно заметить, что HbF, который состоит и из альфа-цепей, и гамма-цепей, в некоторых эритроцитах по концентрации достигает 10%, при этом не подвержен полимеризирующим реакциям и способен предотвратить деформацию эритроцитов до серповидной формы. Клетки с минимальным содержанием HbF видоизменяются одними из первых, практически сразу же.
Наследование серповидноклеточной анемии
Как указывалось выше – серповидноклеточная анемия наследуется как генетическое заболевание. Мутация обуславливается изменениями в одном или двух генах, отвечающих за кодирование b-цепей в белке. Такая патология не возникает в организме самостоятельно, а передается от обоих родителей.
Половые клетки содержат в себе по 23 хромосомы. В момент успешного оплодотворения они сливаются, таким образом появляется зигота, то есть, клетка с новыми качествами. Из нее затем и развивается плод. Сливаются между собой и ядра половых клеток обоих полов, и, по сути, благодаря этому восстанавливается полный хромосомный набор (23 пары). Что и присуще клеткам организма человека. Таким образом новорожденный унаследует генетический материал и от матери, и от отца.
Серповидноклеточная анемия: тип наследования – аутосомно-рецессивный. Чтобы родившийся ребенок был болен, он должен получить мутировавшие гены от обоих родителей. Все зависит о того, какой именно комплект генов унаследовал новорожденный:
- Малыш с диагностированной серповидноклеточной анемией. Но этот вариант будет возможен при соблюдении следующего условия: мать и отец имеют эту патологию или являются ее бессимптомным носителем. Еще одно условие – новорожденный получает по одному «бракованному» гену от каждого. Это называется гомозиготной формой заболевания.
- Опять рождается человек, являющийся бессимптомным носителем. Этот вариант развивается, если малыш получает «в наследство» только один дефективный ген, а второй – нормальный. Это называется гетерозиготным типом заболевания. Как результат – эритроцит содержит приблизительно равное число как гемоглобина типа S, так и типа А. Что помогает поддерживать оптимальную форму и эритроцитарные функции, при условии, что нет никаких отягчающих состояние патологий.
То есть, у человека серповидноклеточная анемия наследуется как не полностью (носитель), так и полностью (болеющий). Других вариантов появления мутаций врачами обнаружено не было. Но точные причины их развития у родителей не были установлены и до сих пор. Предполагают только ряд факторов, приводящих к мутациям, чье прямое действие на организм приведет к искажению генетического клеточного аппарата, провоцируя большой спектр хромосомных патологий.
Серповидная анемия: диагностирование и лечение
Диагностировать и лечить серповидноклеточную патологию может только врач-гематолог. Диагноз не ставят только на основании внешней симптоматики, нужно собрать подробный семейный анамнез, уточнить время и обстоятельства, при которых признаки патологии проявились в первый раз. Но подтвердить диагноз можно только посредством специфических обследований:
Серповидноклеточная анемия в одной из популяций определяется по:
- Традиционному анализу крови.
- Биохимии крови.
- Результатам УЗИ, рентгенографии.
Эффективных средств лечения, дающих возможность полноценного избавления от этой болезни – не существует. Помочь больному можно только путем предотвращения увеличения количества видоизмененных эритроцитов. Кром того, нужно вовремя купировать внешние признаки болезни.
Принципиальное лечение этой анемии состоит из:
- Здорового образа жизни.
- Лекарств, повышающих показатели белка-гемоглобина и увеличивающих число недеформированных эритроцитов.
- Кислородотерапии.
- Купирования локальных болей.
- Устранения профицита железа.
- Профилактики вирусных инвазий.
Метод, позволяющий установить процентную вероятность наследования патологии – это ПЦР. Исследуется родительский генетический материал и выявляются мутировавшие участки генома. Результатом считается и их наличие/отсутствие, и определение типа и формы заболевания при его наличии – гомозиготная/гетерозиготная анемия.
