Сцепленное наследование и кроссинговер.

 

Наследование признаков, сцепленных с полом.

Многие признаки у человека наследуются сцеплено с половыми хромосомами. Локализованные в половых хромосомах гены имеют свои особенности передачи в поколениях. Например, сцепленно с Х-хромосомой наследуются гемофилия, дальтонизм и др., с Y-хромосомой – ген облысения, гипертрихоза (рост волос в ушной раковине) и др. Так как Х- и Y-хромосомы наряду с гомологичными участками имеют и негомологичные, при решении задач на такое наследование необходимо учитывать в какой из половых хромосом располагается соответствующий ген, в Х- или в Y-хромосоме. Запись удобнее вести с изображением половых хромосом. Например, Х^h – ген гемофилии, сцепленный с Х-хромосомой. В Y-хромосоме гена гемофилии нет. Поэтому возможные генотипы людей по этому признаку могут быть такими:

 

Х^HX^h – женщина, носительница гена гемофилии, но фенотипически здоровая и имеет нормальную свертываемость крови.

Х^hY  – мужчина, больной гемофилией, т.к. аллельного гена в Y-хромосоме у него нет, то рецессивный ген фенотипически проявится.

Х^hX^h – женщина-гемофилик, встречается очень редко, т.к. рано погибают или становятся бесплодными.

     Анализ результатов скрещивания при сцепленном наследовании проводится отдельно по женскому и мужскому полу.

Задачи

49. Девушка, отец которой гемофилик, выходит замуж за здорового мужчину. Каких детей можно ожидать от этого брака?

50. Классическая гемофилия - рецессивный сцепленный с Х-хромосомой признак. Мужчина больной гемофилией вступает в брак с нормальной женщиной, отец которой страдал гемофилией. Определите вероятность рождения в этой семье здоровых детей.

51. Мужчина больной гемофилией женится на женщине, не имеющей этого заболевания. У них рождаются нормальные дочери и сыновья, которые вступают в брак с не страдающими гемофилией лицами. Обнаружится ли у внуков вновь гемофилия, и какова вероятность появления больных в семьях дочерей и сыновей?

52. Мужчина пробанд имеет с материнской стороны бабушку с нормальным зрением и дедушку-дальтоника. Мать этого мужчины – дальтоник, отец нормален. Каковы генотипы указанных лиц, и каковы будут дети пробанда, если он женится на женщине, генотипически сходной с его сестрой?

53. Гипоплазия эмали (тонкая зернистая эмаль, зубы светло-бурого цвета) наследуется как сцепленный с Х-хромосомой доминантный признак. В семье, где оба родителя имели отмеченную аномалию, родился сын с нормальными зубами. Определите вероятность того, что следующий их ребенок будет тоже с нормальными зубами.

 

Сцепление признаков. Кроссинговер.

Количество генов в генотипе человека огромно, а число хромосом – 46 (23 пары). Поэтому гены, находящиеся в одной хромосоме, будут наследоваться совместно (сцепленно), т.к. будут передаваться от родителей детям в одной группе сцепления. Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом. Сцепленно у человека наследуется: гемофилия, дальтонизм и др.

Сцепление генов в хромосоме может быть полным и неполным. При полном сцеплении гены наследуются всегда вместе и не дают кроссинговера. При неполном сцеплении между аллельными генами возможен кроссинговер (обмен участками гомологичных хромосом). При обмене гомологичными участками сцепленные гены расходятся в разные гаметы:

Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами, т.е. чем дальше друг от друга находятся гены в хромосоме, тем чаще происходит обмен, чем ближе они расположены друг к другу, тем реже расхождение признаков. Поэтому расщепление в потомстве при скрещивании дигетерозигот будет похоже на менделевское, но соотношение гибридов будет отличаться.

Задачи

54. Гладкая форма семян кукурузы доминирует над морщинистой, окрашенные семена доминируют над неокрашенными. Оба признака сцеплены. При скрещивании кукурузы с гладкими окрашенными семенами с растением, имеющим морщинистые неокрашенные семена, получено потомство: окрашенных гладких – 4152 особи, окрашенных морщинистых – 149, неокрашенных гладких – 152, неокрашенных морщинистых – 4163. Определите расстояние между генами.

55. У крыс темная окраска шерсти доминирует над светлой, розовый цвет глаз над красным. Оба признака сцеплены. В лаборатории от скрещивания розовоглазых темношерстных крыс с красноглазыми светлошерстными получено потомство: светлых красноглазых – 24, темных розовоглазых – 24, светлых розовоглазых – 26, темных красноглазых – 25. Определите расстояние между генами.

56. У человека локус резус-фактора сцеплен с локусом, определяющим форму эритроцитов и находится от него на расстоянии 3 морганид (К.Штерн, 1965). Резус – положительность и эллиптоцитоз определяются доминантными аутосомными генами. Один из супругов гетерозиготен по обоим признакам. При этом резус – положительность он унаследовал от одного родителя, эллиптоцитоз - от другого. Второй супруг резус-отрицателен и имеет нормальные эритроциты. Определите процентные соотношения вероятных генотипов и фенотипов детей в этой семье.

57. Катаракта и полидактилия у человека обусловлены доминантными аутосомными тесно сцепленными (т.е. не обнаруживающими кроссинговера) генами. Однако сцепленными могут быть не обязательно гены указанных аномалий, но и ген катаракты с геном нормального строения кисти и наоборот.

1. Женщина унаследовала катаракту от своей матери, а полидактилию – от отца. Её муж нормален в отношении обоих признаков. Чего скорее можно ожидать у детей: одновременного появления катаракты и полидактилии, отсутствия обоих этих признаков или наличие только одной аномалии-катаракты или полидактилии?

2. Какое потомство можно ожидать в семье, где муж нормален, а жена гетерозиготна по обоим признакам, если известно, что мать жены также страдала обеими аномалиями, а отец её был нормален?

58.Классическая гемофилия и дальтонизм наследуются как рецессивные признаки, сцепленные с Х-хромосомой. Расстояние между генами определено в 9,8 морганиды.

1. Девушка, отец которой страдает одновременно гемофилией и дальтонизмом, а мать здорова и происходит из благополучной по этим признакам семье, выходит замуж за здорового мужчину. Определите вероятные фенотипы детей от этого брака.

2. Женщина, мать которой страдала дальтонизмом, а отец – гемофилией, вступает в брак с мужчиной, страдающим обоими заболеваниями. Определите вероятность рождения детей в этой семье одновременно с обоими аномалиями.

59. Ген цветовой слепоты и ген ночной слепоты, наследующиеся через Х-хромосому, находятся на расстоянии 50 морганид друг от друга (К. Штерн, 1965). Оба признака рецессивны.

1. Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена имеет нормальное зрения, но мать ее страдала ночной слепотой, а отец – цветовой слепотой, а муж – нормален в отношении обоих признаков.

2. Определите вероятность рождения детей одновременно с обеими аномалиями в семье, где жена гетерозиготна по обоим признакам и обе аномалии унаследовала от своего отца, а муж имеет обе формы слепоты.

60. У человека гены резус-фактора и эллиптоцитоза находятся в одной хромосоме на расстоянии 3 морганид. Резус-положительность и эллиптоцитоз определяются доминантными генами. Ген цветовой слепоты и ген ночной слепоты находятся в Х-хромосоме на расстоянии 50 морганид. Оба признака передаются по рецессивному типу.

1. Гетерозиготная по всем признакам женщина, унаследовавшая все аномальные гены от матери, у предков которой кроссинговера не отмечалось, выходит замуж за мужчину, страдающего одновременно цветовой и ночной слепотой и гомозиготного по обоим аутосомным рецессивным генам. Определите вероятные фенотипы детей в этой семье.

2. Гетерозиготная по всем признакам женщина выходит замуж за резус-отрицательного мужчину, нормального по остальным анализируемым признакам. Известно, что отец женщины был резус-отрицательным, имел эллиптоцитоз, страдал ночной слепотой, но цвета различал нормально. Определите вероятные фенотипы детей в этой семье.

Методы генетики человека.

Анализ родословных.

     Особенностью генетики человека является то, что на людях невозможно использовать гибридологический метод. У человека большое число хромосом и генов, гены имеют изменчивую экспрессивность и неполную пенетрантность, большинство признаков человека являются полигенными, число потомков от одной родительской пары невелико, большая продолжительность жизни человека. Достоинством человека, как объекта генетических исследований является большое число супружеских пар и достаточно хорошая изученность человека морфологическими, биохимическими, иммунологическими, физиологическими и другими методами. В связи с этим разработаны специальные методы изучения наследственности человека. Ведущее положение в генетических исследованиях человека занимает метод изучения родословных (клинико-генеалогический).

Составление родословных таблиц имеет свои правила. Лицо, по отношению к которому составляется родословная, называется пробандом, братья и сестры пробанда – сибсы. Мужчины обозначаются квадратиком, женщины – кружочком. Схема условных обозначений, принятых в России, показана на следующем рисунке:

    

При составлении родословной каждое поколение исследуемых лиц располагается в одну строчку. Клинико-генеалогический метод позволяет установить наследственный характер признака, определить тип наследования (аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, сцепленный по Х- или Y-хромосоме, доминантный или рецессивный), определить вероятные генотипы у членов родословной, определить вероятность рождения детей с данными признаками в следующих поколениях.

 

Предлагается для решения два типа задач по этому методу:

I. Анализ родословных для установления типа наследования, вероятных генотипов членов родословной и для расчета вероятности появления признаков в потомстве.

II. Составление родословных по заданному условию, полученному в результате сбора анамнеза.

Задачи

61.
Определите характер наследования аутосомного признака и расставьте генотипы всех членов родословной:

62.  Проведите анализ родословной семьи с близорукостью. Определите тип наследования признака, генотипы всех членов родословной. Вычислите вероятность рождения близоруких детей в семье от брака 3 и 6.

63.
Проведите анализ родословной семьи с врожденной глухотой. Определите тип наследования признака, генотипы членов родословной. Вычислите вероятность рождения больных детей от брака 11 и 12. Какова вероятность рождения здоровым 3-го ребенка от брака 3 и 7.

64.
Проанализируйте родословную семьи с гемофилией. Определите тип наследования признака, генотипы членов родословной. Вычислите вероятность рождения больных и здоровых детей от брака 1 и 2; 5 и 9.

65. На схеме приведена родословная семьи в которой наблюдалась фенилкетонурия.

а) Определите тип наследования признака.

б) Укажите членов семьи – носителей мутантного гена.

66.
Пробанд – женщина-правша. Ее две сестры – правши, два брата- левши, мать – правша, у нее два брата и сестра, все правши. Бабка и дед – правши. Отец пробанда – левша. Его сестра и брат – левши, другие два брата и сестра – правши. Составьте родословную.

67. Пробанд – здоровая женщина. Ее сестра также здорова, а два брата страдают дальтонизмом. Мать и отец пробанда – здоровы. Четыре сестры матери пробанда – здоровы, мужья их также здоровы. О двоюродных сибсах со стороны матери пробанда известно: в одной семье один больной брат, две сестры и брат здоровы, в двух других семьях по одному больному брату и по одной здоровой сестре; в четвертой семье – одна здоровая сестра. Бабушка пробанда со стороны матери здорова, дед страдал дальтонизмом. Со стороны отца пробанда больных дальтонизмом не обнаружено. Составьте родословную, определите вероятность рождения ребенка с дальтонизмом у пробанда, если она выйдет замуж за здорового мужчину.