Неменделевская генетика: хромосомные аберрации, наследование, сцепленное с полом

 

 

 

 

 

 

 

 Контрольная работа

 

 

 

Дисциплина:                        Психогенетика

 

 

 

 

Тема:   Неменделевская генетика: хромосомные аберрации, наследование, сцепленное с полом

 

 

 

 

 

                                                       Выполнил:   

 

 

 

 

 

           Проверил:   .

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        2007

План.

1. Введение.
2. Синдром Дауна.
3. Наследование, сцепленное с полом:

а) цветовая слепота,

б) гемофилия.

 

Введение.

 

Более века назад чешский монах  Грегор Мендель (1822 – 1884) открыл основные законы наследуемости:

1. Скрещивание особей, различающихся по данному признаку (гомозиготных по разным аллелям), дает генетически однородное потомство (поколение F1), все особи которого гетерозиготны.
2. В потомстве, полученном от скрещивания гибридов первого поколения, наблюдается явление расщепления: четверть особей из гибридов второго поколения имеет рецессивный признак, три четверти – доминантный.
3. Расщепление по каждой паре генов идет независимо от других пар генов.

     Стройная модель, построенная на основе этих законов, служила генетикам точкой отсчета на протяжении многих лет. Однако в ходе дальнейших исследований выяснилось, что законам Менделя только относительно немногие генетически контролируемые признаки. Оказалось, что у человека большинство и нормальных, и патологических признаков детерминируются иными генетическими механизмами, которые стали обозначать термином «неменделевская генетика». Таких механизмов существует множество. Рассмотрим некоторые из них, а именно: хромосомные аберрации (синдром Дауна) и наследование, сцепленное с полом (цветовая слепота).

В 1956 г. Было точно определено, что  диплоидное число хромосом в клетках  человека равно 46. С тех пор достигнуты большие успехи в изучении кариотипа (стандартного набора хромосом) человека.

Нормальный кариотип человека состоит из 22 пар аутосом и  одной пары половых хромосом –  XY у мужчин и XX у женщин. На стадии метафазы любая хромосома состоит из двух сестринских хроматид, которые в анафазе расходятся, причем каждая хроматида становится одной из 46 хромосом дочерней клетки. Сестринские хроматиды соединены друг с другом в районе центромеры. У человека выделяются 3 типа хромосом: метацентрические, у которых оба плеча хромосом имеют примерно одинаковую длину, субметацентрические, имеющие несколько отличающиеся по размеру плечи, и акроцентрические, у которых одно плечо очень короткое.

 

Синдром Дауна.

 

Впервые связь между  аномальным набором хромосом и резкими  отклонениями от нормального развития была обнаружена в случае синдрома Дауна.

Первые клинические и научные  описания СД появились в середине XIX в., а его точное определение было дано в 1866 г. Дж. Дауном, описавшим несколько таких пациентов. Гипотезы о том, что СД контролируется генетически, были сформулированы в начале XX в. К 30-м годам было высказано предположение, что это заболевание развивается в результате аберрации хромосом (структурных отклонений в хромосомном наборе), причиной которой служит их нерасхождение в процессе мейоза у женщин. В 1959 г. Было обнаружено, что СД вызывается трисомией хромосомы 21, т.е. наличием в клетках трех, а не двух, как обычно, хромосом. Сегодня известно, что примерно 1 из 600 новорожденных является носителем этой аномалии. Кроме того, по современным оценкам, примерно 1 из 150 оплодотворенных яйцеклеток человека является носительницей трисомии 21 (большинство яйцеклеток с трисомиями гибнет). Пациенты с СД составляют около 25% всех умственно отсталых, формируя самую большую этнологически однородную группу умственно отсталых.

Генетический механизм СД представляет собой иллюстрацию явления хромосомных аберраций. Во время формирования половых клеток – гамет – все 23 пары хромосом делятся, и каждая гамета становится носителем одной хромосомы из каждой пары. Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, хромосомные пары восстанавливаются, причем в каждой паре одна хромосома приходит от матери, вторая – от отца. Несмотря на налаженность процесса образования гамет, в нем случаются ошибки, и тогда разделение хромосомных пар нарушается – появляется гамета, которая содержит не одну хромосому, а их пару. Это нарушение называется нерасхождением хромосом. Когда такая гамета при оплодотворении сливается с нормальной гаметой, образуется клетка с тремя одинаковыми хромосомами; подобное явление и называется трисомией. Нерасхождение хромосом служит главной причиной спонтанных абортов в течении первых нескольких недель жизни плода. Тем не менее существует некоторая вероятность того, что зародыш с аномальным хромосомным набором продолжит развитие.

Точная причина нерасхождения неизвестна. Надежным коррелятом трисомии-21 является возраст матери: согласно исследованиям, у 56% матерей старше 35 лет плоды оказываются носителями трисомии-21, и в таких примерно 90% диагностированных женщин предпочитают искусственно прервать беременность. Поскольку СД появляется «заново» в каждом поколении (нерасхождение – единичное событие, вероятность появления которого увеличивается с возрастом матери), то СД нельзя рассматривать как заболевание, по наследству.

 

 

Наследование, сцепленное с полом (с X-хромосомой).

 

Цветовая слепота.

Наиболее часто встречающийся  пример цветовой слепоты – неразличение красного и зеленого цветов (синдром, развивающийся в результате недостатка соответствующего цветопоглощающего  пигмента в сетчатке глаза). Цветовая слепота встречается чаще у мужчин, чем у женщин. При изучении наследования цветовой слепоты были описаны два типа родословных: а) мать страдает цветовой слепотой, отец – нет, и все их сыновья (но ни одна из дочерей!) также имеют это заболевание, б) отец страдает цветовой слепотой, мать и все дети имеют нормальное цветовое зрение, но один из внуков также цветослепой.

Феномен, объясняющий тип наследования цветовой слепоты, называется наследованием, сцепленным с полом, - гены, ответственные за данную аномалию, локализованы в половых хромосомах. Поскольку особи разного пола несут разные половые хромосомы (XX у женщин и XY у мужчин), это приводит к определенным отклонениям от менделевских закономерностей наследования.

Цветовая слепота вызывается рецессивным аллелем с на Х-хромосоме. В результате того, что мужчины получают свою Х-хромосому от матери, даже одного аллеля, вызывающего цветослепоту, достаточно, чтобы у мужчины, унаследовавшего аллель с на Х-хромосоме матери, развилось это заболевание. Для женщин же одной копии аллеля с недостаточно, они должны унаследовать две, Х-хромосомы, несущие гены цветовой слепоты. Именно этим объясняется то, что у мужчин цветовая слепота встречается чаще, чем у женщин.

У человека существует пара хромосом, которая различается у мужчин и женщин. Женщины имеют две Х-хромосомы, а мужчины несут одну Х- и одну Y-хромосому. Y-хромосома значительно меньше по размеру, чем любая другая хромосома в геноме человека, и содержит «мужские гены», а также относительно небольшое количество генов, отвечающих за другие признаки. Сын и дочь наследуют одну хромосому Х от матери; от отца дочери наследуют вторую Х-хромосому, а сыновья - Y-хромосому. Сыновья не могут унаследовать отцовскую Х-хромосому (если в зародыше сольются две Х-хромосомы – одна от матери, другая от отца, то это слияние и определит пол ребенка, т.е. разовьется женская особь). Дочери наследуют одну Х-хромосому от своих отцов, но для проявления рецессивных признаков они должны получить идентичную копию рецессивного аллеля от своих матерей.

Если семья состоит из цветослепой  матери и нормального отца, то это  означает, что мать несет два аллеля с (по одному на каждой из Х-хромосом), а на Х-хромосоме отца располагается нормальный аллель С. Поэтому каждый из сыновей неизбежно унаследует одну из Х-хромосом матери, несущую с-аллель, и, соответственно, будет страдать цветовой слепотой. Все дочери тоже унаследуют одну из Х-хромосом матери, несущую аллель с, однако, в результате того, что они получают Х-хромосому отца с нормальным аллелем С, фенотипически они будут нормальны, но будут носителями рецессивного признака. В случае, когда семья состоит из цветослепого отца и здоровой матери, не являющейся носителем рецессивного аллеля, фенотипически все дети здоровы, но все дочери окажутся носителями аллеля цветовой слепоты, поскольку унаследовали отцовскую Х-хромосому, содержащую аллель с. Если же одна из дочерей образует семью с мужчиной, нормально различающим цвета, то половина ее сыновей (но ни одна из дочерей!) будут страдать цветовой слепотой (второе поколение). Половина дочерей такой женщины будет нести аллель с, который может проявиться в следующем поколении.

 

Гемофилия.

Аналогично наследуется гемофилия  – очень тяжелое заболевание, при котором кровь теряет способность  свертываться. У гемофилика даже небольшие царапины и ссадины вызывают тяжёлые кровотечения.

Благодаря хорошо известной родословной, восходящей к английской королеве Виктории, удалось установить, что гемофилия  наследуется как рецессивная, сцепленная с Х-хромосомой мутация. Королева Виктория и ее муж были здоровы. Никто из предков королевы Виктории не страдал гемофилией. Вероятно, мутация возникла в гамете одного из ее родителей. Вследствие этого она стала носительницей Х-хромосомы с мутацией гемофилии и передала ее нескольким детям. Все потомки мужского пола, которые получили Х-хромосому с мутацией гемофилии, страдали гемофилией (в том числе, правнук королевы Виктории царевич Алексей Романов). Проявление гемофилии у женщины возможно в случае ее гомозиготности по данному рецессивному гену, т.е. при получении гена гемофилии от обоих родителей. Такие случаи действительно наблюдались, когда больной гемофилией мужчина женился на носительнице гена гемофилии. Вероятность такого сочетания повышается при родственных браках.

 

Используемая литература.

1. Под ред. В. К. Шумного, Г. Д. Дымшица, А. О. Рувинского. Общая биология. Москва, «Просвещение», 1995 г.
2. И. В. Равич-Щербо, Т. М. Малютина, Е. Л. Григоренко. Психогенетика. Москва, «Аспент Пресс», 2002 г.