Контрольная работа по "Генетике"

 

 

Содержание

Вопросы
11	Наследование АВО системы групп крови	3
26	Основные критерии Х- и Y-сцепленных типов наследования	5
41	Митохондриальная наследственность	9
Задача по молекулярной генетике № 5		12
Задачи по медицинской генетике № 11		13
Задача анамнез / родословные		14
Список литературы		18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 11 наследование АВО системы групп крови 

Система групп крови ABO - это основная система групп крови, которая используется при переливании крови у людей. Ассоциированные анти-А и анти-В-антитела (иммуноглобулины), относятся к типу IgM, которые, образуются в первые годы жизни в процессе сенситизации к веществам, которые находятся вокруг, в основном таких, как продукты питания, бактерии и вирусы. Первая АВО — система групп крови была открыта Ланштейнером в 1900 г. В 1911 г. было показано, что группы крови наследуются. Для объяснения существования 4-х групп крови (А, В, 0, АВ) было предложено наличие двух независимых пар генов (А и 0, В и 0), где А и В доминантные аллели. В 1924 г. Бернштейн установил, что система групп крови АВО контролируется серией множественных аллелей (А, В, 0) одного локуса гена у человека. Таким образом, он пришел к выводу об ошибочности первоначальной концепции о независимом наследовании двух пар генов, основанной на соотношениях генотипов, ожидаемых в человеческих популяциях, согласно закону Харди — Вайнберга. Бернштейн предложил правильное объяснение генетического механизма формирования групп крови АВО — 3 аллеля одного и того же гена (А, В, 0) с шестью генотипами (00 — I группа; АА, АО — II группа; ВВ, ВО — III группа; IV — АВ).

Важно помнить, что любой индивид может иметь максимум 2 аллеля из серии (если у него две гомологичные хромосомы). Дифференцировка крови человека по системе АВО на 4 группы основана на комбинации двух пзоантигенов (А и В) в эритроцитах и двух нити тел (а; р) — в плазме крови. Это необходимо учитывать при переливании крови. В системе групп крови АВО существуют гены-модификаторы. Описан случай, когда эритроциты не агглютинируются ни одной из антисывороток, сыворотка содержит все три агглютина (Бхенде и др., 1952). Этот фенотип был назван «Бомбей».

 

 

Пара аллельных генов обозначается Н и h, фенотип Бомбей является рецессивной гомозиготой h/h. В зависимости от того, какой аллель подавлен, фенотип обозначают 0hA,; OkAji 0hB. Бомбейский фенотип среди индусов имеет частоту встречаемости 1/13000. Полагают, что он связан с нарушением фермента, модифицирующего общий предшественник в антиген Н, который, является предшественником антигенов А и В. Наличие АВН — антигенов в слюне или других секретах зависит от секреторного гена — Se. Рецессивные гомозиготы (se/se) не являются секреторами, а гетерозиготы (Se/se) и гомозиготы (Se/Se) — секреторы. Следовательно, se — рецессивный аллель-ингибитор, или супрессор. Другие редкие супрессорные гены могут подавлять экспрессию АВН антигена на поверхности эритроцитов. В системе АВО предполагают наличие и других генов-модификаторов.

Наследование групп крови системы АВО у человека имеет некоторые особенности. Формирование I, II и III групп крови происходит по такому типу взаимодействия аллельных генов, как доминирование. Генотипы, содержащие аллель IA в гомозиготном состоянии,  или в сочетании с аллелем IO, определяют формирование у человека второй (А) группы крови. Тот же принцип лежит в основе формирования третьей (В) группы крови, т. е. аллели IA и IB выступают как доминантные по отношению к аллелю IO, в гомозиготном состоянии формирующему IOIO первую (О) группу крови. Формирование четвертой (АВ) группы крови идет по пути кодоминирования. Аллели IA и IB, по отдельности формирующие вторую и третью группу крови, в гетерозиготном состоянии определяют IAIB (четвертую) группу крови.

 

 

 

 

 

Вопрос № 26 основные критерии Х - и Y-сцепленных типов наследования

Наследование, сцепленное с полом — наследование какого-либо гена, находящегося в половых хромосомах. Наследование признаков, проявляющихся у особей одного пола, но не определяемых генами, находящимися в половых хромосомах, называется наследованием, ограниченным полом. Наследованием, сцепленным с X-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда мужской пол гетерогаметен и характеризуется наличием Y-хромосомы (XY), а особи женского пола гомогаметны и имеют две X-хромосомы (XX). Таким типом наследования обладают все млекопитающие (в том числе человек), большинство насекомых и пресмыкающихся. Наследованием, сцепленным с Z-хромосомой, называют наследование генов в случае, когда женский пол гетерогаметен и характеризуется наличием W-хромосомы (ZW), а особи мужского пола гомогаметны и имеют две Z-хромосомы (ZZ). Таким типом наследования обладают все представители класса птиц. Если аллель сцепленного с полом гена, находящегося в X-хромосоме или Z-хромосоме, является рецессивным, то признак, определяемый этим геном, проявляется у всех особей гетерогаметного пола, которые получили этот аллель вместе с половой хромосомой, и у гомозиготных по этому аллелю особей гомогаметного пола. Это объясняется тем, что вторая половая хромосома (Y или W) у гетерогаметного пола не несет аллелей большинства или всех генов, находящихся в парной хромосоме. Таким признаком гораздо будут обладать особи гетерогаметного пола. Поэтому заболеваниями, которые вызываются рецессивными аллелями сцепленных с полом генов, гораздо чаще болеют мужчины, а женщины являются носителями таких аллелей.

 

 

Гены, находящиеся в половых хромосомах, называют сцепленными с полом. В Х-хромосоме имеется участок, для которого в Y-хромосоме нет гомолога. Поэтому у особей мужского пола признаки, определяемые генами этого участка, проявляются в том случае, если они рецессивны. Эта особая форма сцепления позволяет объяснить наследование признаков, сцепленных с полом. При локализации признаков как в аутосоме, так и в Х- b Y-хромосоме наблюдается полное сцепление с полом. У человека около 60 генов наследуются в связи с Х-хромосомой, в том числе гемофилия, дальтонизм (цветовая слепота), мускульная дистрофия, потемнение эмали зубов, одна из форм  агаммглобулинемии и другие. Наследование таких признаков отклоняется от закономерностей, установленных Менделем. Х-хромосома переходит от одного пола к другому, при этом дочь наследует Х-хромосому отца, а сын Х-хромосому матери. Наследование, при котором сыновья наследуют признак матери, а дочери - признак отца получило, название крисс-кросс (или крест-накрест). Известны нарушения цветового зрения, так называемая цветовая слепота. В основе появления этих дефектов зрения лежит действие ряда генов. Красно-зеленая слепота называется дальтонизмом. Еще задолго до появления генетики в конце XVIII и в XIX в. было установлено, что цветовая слепота наследуется согласно вполне закономерным правилам. Если женщина, страдающая цветовой слепотой, выходит замуж за мужчину с нормальным зрением, то у их детей наблюдается своеобразная картина перекрестного наследования. Все дочери от такого брака получат признак отца, т.е. они имеют нормальное зрение, а все сыновья, получая признак матери, страдают цветовой слепотой (а-дальтонизм, сцепленный с Х-хромосомой) . В том же случае, когда наоборот, отец является дальтоником, а мать имеет нормальное зрение, все дети оказываются нормальными. В отдельных браках, где мать и отец обладают нормальным зрением, половина сыновей может оказаться пораженными цветовой слепотой. В основном наличие цветовой слепоты чаще встречается у мужчин.

Вильсон объяснил наследование этого признака, предположив, что он локализовал в Х-хромосоме и что у человека гетерогаметным (XY) является мужской пол. Становится понятным, что в браке гомозиготной нормальной женщины (Ха Ха) с мужчиной дальтоником (Хаy) все дети рождаются нормальными. При этом, все дочери становятся скрытыми носителями дальтонизма, что может проявиться в последующих поколениях.

Другим примером наследования сцепленного с полом, может послужить рецессивныйолулетальный ген, вызывающий несвертываемость крови на воздухе - гемофилию. Это заболевание появляется только у мальчиков. При гемофилии нарушается образование фактора VIII, ускоряющего свертывание крови. Ген, детерминирующий синтез фактора VIII, находится в участке Х-хромосомы, недоминантным нормальным и рецессивным мутантным.

Возможны следующие генотипы и фенотипы:

Генотипы	Фенотипы
Хн Хн	Нормальная женщина
Хн Хn	Нормальная женщина (носитель)
Хнy	Нормальный мужчина
Хny	Мужчина гемофилик

 

 

 

 

В гомозиготном состоянии у женщин ген гемофилии летален. Особей женского пола, гетерозиготных по любому из сцепленных с полом признаков, называют носителями соответствующего рецессивного гена. Они фенотипически нормальны, но половина их гамет несет рецессивный ген. Несмотря на наличие у отца нормального гена, сыновья матерей-носителей с вероятностью 50% будут страдать гемофилией.  Среди доминантных признаков, связанных с Х-хромосомой, можно указать на ген, который вызывает недостаточность органического фосфора в крови. В результате, при наличии этого гена, развивается рахит, устойчивый к лечению обычными дозами витамина А.

 

 

В этом случае картина сцепленного с полом наследования отличается от того хода передачи по поколениям, который был описан для рецессивных болезней. В браках девяти больных женщин со здоровыми мужчинами среди детей была половина больных девочек и половина мальчиков. В соответствии с характером наследование доминантного гена, в Х-хромосомах произошло расщепление в отношении 1:1:1:1. Другим примером доминантного гена, локализованного в Х-хромосоме человека, может послужить ген, вызывающий дефект зубов, приводящий к потемнению эмали зубов. Так как гетерогаметный пол гемизиготен по сцепленным с полом генам, то эти гены проявляются в их фенотипе, если они рецессивны. Большинство генов, имеющихся в Х-хромосоме, в Y-хромосоме отсутствует, определенную генетическую информацию она несет. Различают два типа такой информации: содержащуюся в генах, присутствующих только в Y-хромосоме, и в генах, присутствующих как в Y-, так и в Х-хромосоме (гемфрагический диатез). Y-хромосома передается от отца всем его сыновьям, и только им. Для генов, содержащихся только в Y-хромосоме, характерно голандрическое наследование, т.е. они передаются от отца к сыну и проявляются у мужского пола. У человека в Y-хромосоме содержатся  по три гена, один из которых необходим для дифференциации семенников, второй требуется для проявления антигена гистосовместимости, а третий оказывает влияние на размер зубов. Y-хромосома имеет немного признаков, среди которых есть патологические. Патологические признаки наследуются по параллельной схеме наследования (100%-ое проявление по мужской линии). К ним относят: облысение; гипертрихоз (оволосенение козелка ушной раковины в зрелом возрасте); наличие перепонок на нижних конечностях; ихтиоз (чешуйчатость и пятнистое утолщение кожи).

 

 

 

 

Вопрос № 41 митохондриальная наследственность

Суть нехромосомной  митохондриальной наследственности заключается в том, что в отличие от большинства признаков, которые передаются потомству от обоих родителей, некоторые признаки и свойства наследуются от одного из родителей, по материнской линии. 
У высших растений цитоплазма зиготы происходит от женской гаметы (яйцеклетки), а мужская гамета (спермий) представлена хромосомным материалом, объяснение феномена материнской наследственности сводилось к тому, что некоторые наследственные факторы расположены не в ядре, а в цитоплазме. Отсюда и синонимы материнской наследственности: цитоплазматическая, нехромосомная, внеядерная, экстрахромосомная, неменделевское наследование. Впоследствии такой тип наследования был обнаружен не только у высших растений, но и у многих других организмов (бактерий, грибов, водорослей, насекомых, млекопитающих и др.), что свидетельствует об универсальности этого явления. С момента открытия цитоплазматической наследственности было ясно, что это явление не противоречит принципам менделизма и ядерной наследственности.  
На современном этапе развития генетики на новом молекулярном уровне показано, что в клетке существуют две генетические системы, которые функционально связаны, и что носителями наследственных свойств в цитоплазме, как и в ядре, являются дискретные, самореплицирующиеся структуры, сохраняющие физическую и генетическую непрерывность в ряду клеточныx поколений. Митохондриальная наследственность впервые была изучена у дрожжей и нейроспоры.  Митохондрии   имеются  в  подавляющем  большинстве  эукариотических клеток. Происходящие в них процессы аэробного дыхания и окислительного фосфорилирования приводят к запасанию энергии в форме АТФ. В составе митохондрий обнаружена ДНК, состоящая из  ковалентно-замкнутых   сверхскрученных   колец  длиной   от  5  мкм    у   животных до 20-30 мкм у грибов и высших растений.

Митохондриальные гены кодируют в основном две группы признаков. К первой относятся признаки, связанные с работой дыхательных систем, ко второй — с устойчивостью к антибиотикам и другим клеточным ядам. Помимо ДНК митохондрии содержат собственный белоксинтезирующий аппарат, включающий рибосомы, тРНК, аминоацил тРНК-синтетазы, отличающийся от соответствующего аппарата, детерминируемого ядерными генами.   С мутациями в митохондриальной ДНК или с утратой митохондрий связано образование мелких (карликовых) колоний (фенотип «petite») в культуре S.cerevisiae. Штаммы карликовых мутантов растут медленно, формируя на агаре, содержащем недостаточное для нормального роста количество глюкозы, мелкие колонии. Они имеют дефектный дыхательный метаболизм вследствие недостатка цитохромов а и b, фермента цитохромоксидазы и не способны к образованию спор. Частота спонтанного возникновения карликовых мутантов составляет примерно 0,2% в расчете на клетку за одну генерацию, что намного больше, чем обычные частоты спонтанного мутирования ядерных генов. Помимо мутаций «карликовости», мутаций mit- и др., нарушающих дыхание дрожжей, у этих организмов индуцированы мутации в ДНК митохондрий, приводящие к устойчивости к хлорамфениколу, эритромицину и некоторым другим антибиотикам. Подобные мутанты, связанные с повреждением митохондриальных генов, описаны у нейроспоры, парамеций и в культивируемых in vitro клетках человека и мыши. У некоторых организмов найдена цитоплазматическая ДНК, структурно ассоциированная с митохондриями, но отличающаяся от собственной ДНК этих органелл.  Например, у патогенных жгутиковых (Trypanosoma, Leishmania) и свободноживущих простейших (Bodo) митохондрии ассоциируются с ДНК-содержащей структурой, называемой кинетопластом. В нем может находиться до 30 % всей ДНК клетки или больше, чем в ядре. Функции кинетопластов не ясны, их утрата на стадиях жизненного цикла некоторых видов жгутиковых, проходящих в организме насекомого, летальна.