Задача на промежуточное наследование.

Задача 6. Цистинурия наследуется как аутосомно-рецессивный признак. У гетерозигот наблюдается повышенное содержание цистина в моче, а у гомозигот – образование камней в почках. Определите формы проявления цистинурии у детей, где в семье один из супругов страдал заболеванием, а другой имел повышенное содержание цистина в моче.

Признак	Ген	Генотип	Решение: Р: ♀ аа х ♂ Аа F1: 50% Аа, 50% аа 50% потомства имеет повышенное содержание цистина. 50% – содержат камни в почках.
Цистинурия	а
Норма	А	АА
Повышенное содержание	А,а	Аа
Камни в почках	а	аа

При сверхдоминировании доминантный ген в гетерозиготном состоянии проявляет себя сильнее, чем в гомозиготном: Аа > АА. У дрозофиллы имеется рецессивный летальный ген (а) и гомозиготы (аа) погибают. Мухи с генотипом АА имеют нормальную жизнеспособность. Гетерозиготы (Аа) живут дольше и более плодовиты, чем доминантные гомозиготы. Такое явление можно объяснить взаимодействием продуктов генной активности.

Гены одной аллели в гетерозиготном состоянии могут проявляться одновременно. Это явление получило название кодоминирования. Например: каждый из аллелей кодирует синтез определенного белка, тогда у гетерозигот отмечается синтез обоих белков, что можно выявить биохимически. Этот метод нашел применение в медико-генетических консультациях для выявления гетерозиготных носителей генов, обуславливающих молекулярную болезнь обмена веществ (изоферменты холинэстеразы). Примером также может являться наследование четвертой группы крови c генотипом I^AI^B.

Значительное отклонение от численных отношений фенотипических классов при расщеплении могут возникать вследствие взаимодействия между собой неаллельных генов.

Различают следующие виды взаимодействия неаллельных генов: эпистаз, гипостаз, комплементарность и полимерия.

Взаимодействие неаллельных генов, при котором ген из одной аллельной пары подавляет действие гена из другой аллельной пары, называется эпистазом. Ген, подавляющий проявление другого гена, называется эпистатическим или геном-супрессором. Ген, проявление которого подавляется, называется гипостатическим. Эпистаз принято делить на 2 типа: доминантный и рецессивный.

Под доминантным эпистазом понимают взаимодействие неаллельных генов, при котором эпистатическим геном является доминантный ген: А->В-, С->D-, А->вв. Расщепление при доминантном эпистазе – 13:3 или 12:3:1. Под рецессивным эпистазом понимают такой тип взаимодействия, когда рецессивная аллель одного гена в гомозиготном состоянии не дает возможности проявиться доминантной или рецессивной аллели другого гена: аа > B - или аа > bb. Расщепление – 9:4:3.

Задача 7. У человека 2 формы близорукости: умеренная и высокая, которые определяются двумя доминантными неаллельными генами. У людей с обеими формами проявляется высокая форма близорукости. Мать – близорукая (страдал один из родителей), отец – норма. Дети: дочь – с умеренной формой, сын – с высокой. Каковы генотипы родителей и детей?

Признак	Ген	Генотип	Решение: P: ♀ AaBв x ♂ аавв F1: АаВв, Аавв, ааВв, аавв высокая, высокая, умерен, норма. 50% 25% 25%
Умеренная близорукость	А	АА, Аа
Норма	а	аа
Высокая близорукость	В	ВВ, Вв
Норма	в	вв

Примером проявления рецессивного эпистаза у человека является бомбейский феномен.

f – эпистатический ген. В гомозиготном состоянии ген ff подавляет действие доминантных аллелей I^A, I^B.

В результате в генотипах I^AI⁰ff, I^BI⁰ff фенотипически проявляется первая группа крови.

F – нормальная аллель. FF, Ff.

В генотипах I^AI⁰F-, I^ВI⁰F- фенотипически проявляется II и III группы крови, соответственно.

Эпистатическое взаимодействие генов играет основную роль в наследственных болезнях обмена веществ – ферментопатий, когда один ген подавляет образование активных ферментов другого гена.

Комплементарность – такое взаимодействие неаллельных генов, при котором два доминантных гена при совместном нахождении в генотипе (А-В-) обуславливают развитие нового признака по сравнению с действием каждого гена в отдельности (А-вв или аа-В).

Примером комплементарного действия генов является развитие слуха у человека. Для нормального слуха в генотипе человека должны присутствовать доминантные гены из разных аллельных пар Д и Е.

Ген Д – отвечает за развитие улитки, ген Е – за развитие слухового нерва.

Генотип нормы: Д-Е-;глухота: ddE-, Д-ее, ddее.

Комплементарным взаимодействием двух неаллельных генов у человека обусловлен синтез белка интерферона, который контролируется доминантными генами, локализованными во второй и в пятой хромосомах.

В синтезе гемоглобина также участвуют четыре комплементарных гена.

Рассмотренные до сих пор типы взаимодействия генов относились к качественным альтернативным признакам. Однако такие признаки организма, как темп роста, вес, длина тела, артериальное давление, степень пигментации нельзя разложить на фенотипические классы. Их обычно называют количественными. Каждый из таких признаков формируется обычно под влиянием сразу нескольких эквивалентных генов. Это явление получило название полимерии, а гены называют полимерными. В этом случае принят принцип равнозначного действия генов на развитие признака.

Полимерное наследование у человека обеспечивает передачу поколению количественных признаков и некоторых качеств.

Степень проявления этих признаков зависит от количества доминантных генов в генотипе и от влияния условий среды. У человека может быть предрасположенность к заболеваниям: гипертонической болезни, ожирению, сахарному диабету, шизофрении и др. Эти признаки при благоприятных условиях среды могут и не проявляться или быть слабо выраженными, что отличает полигенно наследуемые признаки от моногенных.

Изменяя условия среды и проводя профилактические мероприятия, можно значительно снизить частоту и степень выраженности некоторых многофакторных заболеваний. Суммирование "доз" полимерных генов и влияние среды обеспечивают существование непрерывных рядов количественных изменений.

Пигментация кожи у человека определяется 5-6 полимерными генами. У жителей Африки преобладают доминантные аллели, у европеоидной расы – рецессивные.

Генотип темнокожего человека – А₁А₁А₂А₂А₃А₃А₄А₄А₅А₅

европейского человека – а₁а₁а₂а₂а₃а₃а₄а₄а₅а₅.

F₁: А₁а₁А₂а₂А₃а₃А₄а₄А₅а₅ – мулат.

В браке мулатов между собой существует вероятность рождения как темнокожего человека, так и европейского типа.

Рассмотренные три типа взаимодействия неаллельных генов (эпистаз, комплементарность, полимерия) видоизменяют классическую формулу расщепления по фенотипу, но это не является следствием нарушения генетического механизма расщепления, а результатом взаимодействия генов между собой в онтогенезе.

Действие гена в генотипе зависит от его дозы. В норме каждый признак у одного организма контролируется двумя аллельными генами, которые могут быть гомо- (доза 2) или гетероаллельными (доза 1). При трисомии доза гена – 3, при моносомии – 1. Доза гена обеспечивает нормальное развитие женского организма при инактивации одной X-хромосомы у женского эмбриона после 16 суток внутриутробного развития.

Плейотропное действие генов – множественное действие, когда один ген определяет развитие не одного, а одновременно нескольких признаков. Так, например, синдром Марфана является менделирующим заболеванием, обусловленным одним геном. Для этого синдрома характерны такие признаки как: высокий рост за счет длинных конечностей, тонкие пальцы (арахнодактилия), подвывих хрусталика, порок сердца, высокий уровень катехоламинов в крови.

Серповидноклеточная анемия является другим примером плейотропного действия гена. Гетерозиготы по гену серповидноклеточности живут и обладают устойчивостью против малярийного плазмодия.

Проявление действия гена имеет определенные характеристики, поскольку один и тот же ген у разных организмов может проявлять свой эффект различным образом. Это обусловлено генотипом организма и условиями внешней среды, при которых протекает его онтогенез.