Учебно-методическое пособие по дисциплине: "Генетика человека с основами медицинской генетики" по теме: "Законы наследования признаков"

Бюджетное профессиональное образовательное учреждение Вологодской области

«Череповецкий медицинский колледж имени Н.М. Амосова»

(БПОУ ВО «Череповецкий медицинский колледж имени Н.М. Амосова»)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

 

ОП.04 ГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА С ОСНОВАМИ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ

 

ТЕМА: «ЗАКОНЫ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИЗНАКОВ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г. Череповец

2018 год

Учебно-методическое пособие разработано на основе Федерального государственного образовательного стандарта среднего профессионального образования по специальности 34.02.01 Сестринское дело.

 

Организация-разработчик:

БПОУ ВО «Череповецкий медицинский колледж имени Н.М. Амосова»

 

Разработчик:

Ватагина И.В., преподаватель

 

 

 

	Рассмотрено на заседании ЦМК Общепрофессиональных дисциплин Протокол №___от «____»____20___г. Председатель _______Э.Р. Ганичева
	Рассмотрено и одобрено на заседании Методического совета Протокол №___от «____»____20___г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать и осуществлять повышение квалификации.

ОК 11. Быть готовым брать на себя нравственные обязательства по отношению к природе, обществу и человеку.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать профессиональными компетенциями, соответствующие видам деятельности:

ПК 1.1. Проводить мероприятия по сохранению и укреплению здоровья населения, пациента и его окружения.

ПК 2.1. Представлять информацию в понятном для пациента виде, объяснять ему суть вмешательств.

ПК 2.2. Осуществлять лечебно-диагностические вмешательства, взаимодействуя с участниками лечебного процесса.

ПК 2.3. Сотрудничать с взаимодействующими организациями и службами.

ПК 2.5. Соблюдать правила использования аппаратуры, оборудования и изделий медицинского назначения в ходе лечебно-диагностического процесса.

ПК 2.6. Вести утвержденную медицинскую документацию.

 

 

Практическое занятие № 3. Законы наследования признаков.

(2 ч.)

Вопросы для повторения:

1.     Законы наследования, открытые Г.Менделем.

2.     Взаимодействие аллельных генов (полное и неполное доминирование, кодоминирование).

3.     Взаимодействие неаллельных генов (комплементарность, полимерия, эпистаз).

4.     Аутосомно-доминантное, аутосомно-рецессивное наследование и наследование, сцепленное с полом.

5.     Плейотропное действие генов.

6.     Пенентрантность и экспрессивность.

 

Задачи:

Моногибридное скрещивание.

Приступая к решению задач данного раздела, прежде всего необходимо научиться правильно и кратко записывать условие задачи.

Они включают в себя:

1.     Сведения о признаках и детерминирующих их аллельных генах;

2.     Сведения о генотипе родителей.

Сведения о признаках и генах удобно записывать в виде таблицы, состоящих из двух строк и двух столбцов. В первом столбце выписываем признаки (например, желтый и зеленый цвет горошин). Если в условии задачи не сказано, какими буквами обозначают гены, детерминирующие эти признаки, то следует помнить, что две вариации одного и того же признака (цвет горошины) определяются парой аллельных генов, которые нужно обозначать одной и той же буквой (большой АА или малой аа).

Признаки	Ген
Желтый	А
Зеленый	а

 

Буквы можно выбирать произвольно, например «А» и «а», обозначив большой буквой доминирующий, а малой – рецессивный ген. После этого можно приступать к записи второй группы условий. Если сказано: «скрещивается гомозиготный желтый горох с зеленым», то это условие согласно принятому нами обозначению генов мы должны записать следующим образом: РР … … АА х аа, где буквой Р обозначаются родители, формулой АА – генотип гомозиготного желтого гороха, а формулой аа – генотип зеленого гороха (рецессивный организм всегда гомозиготен, поэтому в условиях задач это не оговаривается).

Записав условия, приступаем к решению задачи- определению генотипа и фенотипа потомства. Для этого прежде всего нужно установить, сколько и какие типы гамет продуцирует каждый из родителей. Нетрудно заметить, что при мейозе первый из родителей (гомозиготный желтый горох), цветы которого опыляем, производит один тип яйцеклеток с геном «А», а второй родитель, от которого берем пыльцу, производит тоже один тип спермиев с геном «а». Типы гамет нужно выписать в отдельной строчке, под строкой «Р» (родители). Ниже, в третьей строке, выписываем генотипы потомства (F1), образующегося в результате слияния гамет, отвечая тем самым на вопрос о генотипе потомства. Фенотип потомства подписываем под генотипом.

Таким образом, полная запись условий и решения задачи должны иметь следующий вид:

Признаки	Ген
Желтый	А
Зеленый	а

 

РР:            ♀   АА х ♂аа

Гаметы:      А       а

F1:                  Аа

Фенотип F1   желтые (А)

Как показывает схема, все потомство получено от скрещивания гомозиготного желтого гороха с зеленым, фенотипически единообразно (генотип Аа) и имеет желтую окраску семян.

Если при моногибридном скрещивании родители гетерозитны, решение задачи несколько усложняется. Допустим, что согласно условиям гетерозиготный желтый горох скрещивается с таким же растением. Требуется определить генотип и фенотип потомства.

Так каждый из родителей дает два типа половых клеток, то при оплодотворении возможны различные комбинации гамет, которые могут быть определены тремя способами.

А   а           А  а

АА  Аа  Аа  аа

Записав генотипы родителей, определим, сколько и какие типы гамет они образуют.

Яйцеклетка первого типа «А» может быть оплодотворена спермием первого типа «А». Генотип потомка будет «АА». Так как яйцеклеток первого типа много, то они будут оплодотворяться и спермиями второго типа «а». Потомство будет «Аа». При оплодотворении яйцеклеток второго типа «а» со спермием первого типа «А» генотип потомства будет «Аа». Если же яйцеклетки «а» будут оплодотворены спермием «а» , то генотип потомства окажется «аа». Четыре выписанных генотипа потомства образуются в разных количествах. В связи с доминированием гена желтого цвета «А» над геном зеленого цвета «а» первые три комбинации дают желтый цвет семян, а четвертая «аа» - зеленый. Расщепление по фенотипу: 3 желтых и 1 зеленый.

Второй способ решения предложен генетиком Пеннетом и получил название «решетки Пеннета». При использовании этого способа для определения всех комбинаций, возможных при оплодотворении двух типов яйцеклеток двумя типами спермиев, используется простой графический прием. Строится решетка из четырех клеток. Над столбцами этой решетки сверху выписываем типы яйцеклеток, а сбоку записываются типы спермиев. После этого в каждой клетке решетки, находящейся на перекрестке соответствующей строки и столбца, вписываются гены яйцеклетки и спермия.

Применение решетки Пеннета в сложных случаях уменьшает возможность ошибок.

РР: … …  ♀Аа   х   ♂Аа

Гаметы  А   а      А   а

F1

♀    ♂	А	а
А	АА желтый	Аа желтый
а	Аа желтый	Аа зеленый

 

Третий способ – алгебраический. Изображаем типы спермиев в виде двучлена (А + а), типы яйцеклеток таким же образом (А + а). Умножаем двучлены друг на друга. После алгебраического раскрытия скобок получаем генотипы F1.

(А + а) х (А + а) = АА + 2Аа + аа

Все три способа дают один и тот же результат. Следует иметь ввиду и помнить, что взаимоотношения между аллельными генами могут быть следующими:

1.     Один аллельный ген полностью подавляет проявление другого (полное доминирование);

2.     Ни один из аллельных генов не проявляется полностью, в потомстве формируется промежуточный признак (неполное доминирование или промежуточное наследование);

3.     Один и тот же ген обусловливает развитие нескольких признаков (плейотропное действие генов). Запись и обозначение генов при этом остаются прежними, но следует помнить о другом – соотношение признаков в потомстве. При полном доминировании особи с генотипом «АА» и «Аа» имеют один и тот же фенотип. Поэтому для установления их генотипа проводится анализирующее скрещивание.

 

Сущность анализирующего скрещивания заключается в том, что исследуемую особь скрещивают с рецессивными гомозиготами, генотип которых всегда только «аа»:

А) если исследуемая особь гомозиготна «АА», то в результате анализирующего скрещивания в потомстве все особи будут с генотипом «Аа» и будет наблюдаться единообразие;

Б) если данная особь гетерозиготна «Аа», то произойдет расщепление 1:1, т.е. 50% потомков будут с генотипом «Аа» и 50% - с генотипом «аа».

1) РР        ♀ АА х ♂аа

    Гаметы       А      а

    F1              Аа

2) РР            ♀Аа  х ♂аа

    Гаметы     А  а        а

    F1               Аа          аа

 

 

Задача 1. У человека карий цвет глаз доминирует над голубым: а) сколько типов яйцеклеток, различающихся по данной паре генов, образуется у гетерозиготной кареглазой женщины? б) сколько типов сперматозоидов образуется у голубоглазого мужчины?

 

Задача 2. Детская форма амавротической семейной идиотии наследуется аутосомно-рецессивно и заканчивается обычно смертельным исходом к 4-5 годам. В семье здоровых родителей первый ребенок умер от этой болезни. Каков прогноз в отношении здоровья следующего ребенка?

Задача 3. Миоплегия (периодические параличи) передается по наследству как аутосомно-доминантный признак. Определите вероятность рождения детей с аномалией в семье, где отец гетерозиготен, а мать не страдает миоплегией.

 

Задача 4. У человека доминантный ген D вызывает аномалию развития скелета - черепно-ключичный дизостоз (изменение костей черепа и редукция ключиц):

а) женщина, страдающая черепно-ключичным дизостозом, вышла замуж за мужчину с нормальным строением скелета. Ребенок от этого брака унаследовал от матери дефект скелета. Можно ли определить генотип матери?

б) оба родителя страдают черепно-ключичным дизостозом. Ребенок от этого брака имеет нормальное строение скелета. Определите генотипы обоих родителей и ребенка.

 

Задача 5. Парагемофилия - склонность к кожным и носовым кровотечениям - наследуется как аутосомно-рецессивный признак. Какова вероятность рождения больных детей в семье, где оба супруга страдают парагемофилией?

 

Задача  6. У человека рецессивный ген s детерминирует врожденную глухонемоту:

а) наследственно глухонемой мужчина женился на женщине с нормальным слухом. Их ребенок имеет нормальный слух. Можно ли определить генотип матери?

б) наследственно глухонемая женщина вышла замуж за мужчину с нормальным слухом. У них родился глухонемой ребенок. Можно ли определить генотип родителей?

 

Задача 7. Синдактилия (сращение пальцев) обусловлена доминантным геном, нарушающим разделение пальцев во время эмбриогенеза. Женщина, имеющая этот дефект, вступала в брак дважды. У обоих мужей пальцы были нормальными. От первого брака родилось двое детей, один из которых имел сросшиеся пальцы, от второго брака родилось трое детей, двое из которых имели сросшиеся пальцы. Каков генотип женщины и ее мужей?

 

Задача 8. Ген альбинизма является рецессивным по отношению к гену, детерминирующему нормальную пигментацию. Какова вероятность рождения альбиноса в семье, где родители альбиносы?

 

Задача 9. Голубоглазый мужчина женат на кареглазой женщине, родители которой были кареглазыми, а сестра женщины - голубоглазая. Может ли у них родиться голубоглазый ребенок?

 

Задача 10. Отсутствие малых коренных зубов наследуется как доминантный аутосомный признак. Какова вероятность рождения детей с этой аномалией в семье, где оба родителя гетерозиготны по данному признаку?

 

Задача  11. "Куриная" слепота в ряде случаев наследственно обусловлена и определяется доминантным геном N. Женщина, страдающая "куриной" слепотой, вышла замуж за здорового мужчину. Все шесть детей унаследовали это заболевание. Родная сестра женщины, также страдающая "куриной" слепотой, вышла замуж за здорового мужчину, и от этого брака родилось трое здоровых детей и один с "куриной" слепотой. Каков генотип сестер и их родителей, если они оба страдали "куриной" слепотой?

 

Задача  12. У здоровых супругов двое детей больны агаммаглобулинемией (аутосомно-рецессивный тип наследования), один ребенок здоров. Какова вероятность, что четвертый ребенок, которому предстоит родиться, будет здоровым?

 

Задача  13. У человека умение владеть преимущественно правой рукой доминирует над умением владеть преимущественно левой рукой. Мужчина правша, мать которого была левшой, женился на правше, имевшей трех братьев и сестер, двое из которых были левши. Определите возможные генотипы женщины и вероятность того, что ее дети будут левшами.

 

Задача  14. Одна из форм гемералопии (неспособность видеть при сумеречном свете) наследуется как аутосомно-доминантный признак. Какова вероятность рождения здоровых детей у гетерозиготных родителей?

 

Задача  15. Болезнь Коновалова – Вильсона (нарушение обмена меди) наследуется как аутосомно-рецессивный признак. У здоровых родителей родился больной ребенок. Определите генотипы родителей и ребенка.

 

Задача  16. Аниридия (отсутствие радужной оболочки, помутнение роговицы и хрусталика, снижение остроты зрения) наследуется как аутосомно-доминантный признак. Определите вероятность рождения больного ребенка в семье, где один из родителей имеет аниридию, а второй здоров.

 

Задача  17. Плече-лопаточно-лицевая форма миопатии (атрофия мышц) является заболеванием с аутосомно-доминантным типом наследования. Какова вероятность рождения здорового ребенка в семье, где оба родителя больны, но один из них гомозиготен, а второй гетерозиготен?

 

Задача  18. У человека темный цвет волос детерминируется доминантным геном А, а светлый цвет волос - рецессивным геном а. У светловолосого отца и темноволосой матери родилось 8 детей с темным цветом волос. Определите генотипы родителей.

 

Задача  19. Черепно-лицевой дизостоз (преждевременное зарастание швов черепа и незаращение большого родничка) наследуется как аутосомно-доминантный признак с пенетрантностью 50%. Определите вероятность рождения больного ребенка, если один из родителей гетерозиготен по данному признаку, а второй родитель здоров.

 

Ди- и полигибридное скрещивание

При ди- и полигибридном скрещивании учитывается наследование признаков, обусловленных двумя, тремя и более парами аллельных генов, не сцепленных между собой, т.е. располагающихся в разных парах хромосом.

Для решения задач такого рода, прежде всего, необходимо, как правило, определить количество сортов гамет, которые способны воспроизвести полигибриды. В этом случае рекомендуется пользоваться формулой «2ⁿ». Цифра «2» означает количество сортов гамет, которые могут проявиться у гетерозигот по любому отдельно взятому аллелю, а степень «n» означает количество аллелей, по которым данный организм гетерозиготен.

Если n = 1 (т.е. 2¹), то образуется два сорта гамет («А» и «а»). Если n = 2, то 2² образует 4 сорта гамет – АВ, Ав, аВ и ав. Если n = 3, то 2³ дает 8 различных типов гамет – АВС, АвС, АВс, Авс, аВС, авС, аВс, авс. При 2⁴ образуется 16 сортов гамет и т.д.

В соответствии с количеством сортов гамет, образуемых каждым из скрещиваемым родителем, и следует строить решетку Пеннета.

РР:       ♀ААВВ  х ♂аавв

Гаметы    АВ  ав

F1              АаВв

 

РР:                  ♀АаВв         х          ♂АаВв

Гаметы  АВ, Ав, аВ, ав          АВ, Ав, аВ, ав

 

Решетка Пеннета

♀                 ♂	АВ	Ав	аВ	ав
АВ	ААВВ	ААВв	АвВВ	АаВв
Ав	ААВв	ААвв	АаВв	Аавв
аВ	АаВВ	АаВв	ааВВ	ааВв
ав	АаВв	Аавв	ааВв	аавв

 

При этом образуется 4 разных фенотипа в соотношении 9:3:3:1. При скрещивании тригибридов между собой образуется уже 8 различных фенотипов в соотношении 27:9:9:9:3:3:3:1. Таким образом, фенотипическое расщепление при полигибридном скрещивании подчиняется общей формуле (3+1)ⁿ.

Вероятность появления различных фенотипов при полигибидном скрещивании несложно рассчитать и чисто арифметическим способом, рассматривая его как несколько моногибридных скрещиваний.

Например, для установления вероятности появления особей с обоими доминантными признаками при дигибридном скрещивании достаточно перемножить вероятности проявления двух независимых друг от друга явлений – 3/4 х 3/4 = 9/16. При тригибридном скрещивании 3/4 х 3/4 х 3/4 = 27/64.

Задача  20. Женщина альбинос (аутосомный рецессивный признак) вышла замуж за мужчину дальтоника (рецессивный сцепленный с полом признак). В остальном, у мужчины и женщины благополучные генотипы. Сочетание каких генотипов и признаков возможно у их детей?

 

Задача 21. В брак вступают кареглазые, имеющие веснушки люди. У них родилась голубоглазая и без веснушек дочь. Определите вероятность рождения следующего ребенка, похожего на родителей.

 

Задача 22. Женщина с вьющимися волосами, имеющая карие глаза, выходит замуж за голубоглазого мужчину с вьющимися волосами. Первая дочь родилась голубоглазой и курчавой. Возможно ли в этой семье рождение кареглазых детей с прямыми волосами?

 

Задача  23. У человека катаракта и многопалость вызываются доминантными аллелями двух сцепленных генов. Здоровая женщина выходит замуж за мужчину, страдающего этими признаками (многопалость унаследовал от отца, а катаракту от матери). Оцените вероятность того, что их ребенок будет: а) одновременно страдать обеими аномалиями; б) страдать одной из двух аномалий; в) полностью здоров? Допустите, что кроссинговер не происходит.

 

Задача  24. Женщина, страдающая катарактой (доминантно-аутосомная форма), с нормальной свертываемостью крови (признак сцеплен с Х-хромосомой) выходит замуж за гемофилика, имеющего нормальное зрение. У них родился сын-гемофилик с нормальным зрением. Каков прогноз в отношении здоровья детей в этой семье?

 

Задача 25.  Голубоглазый правша женится на кареглазой правше. У них родилось двое детей - кареглазый левша и голубоглазый правша. От второго брака у этого мужчины с другой кареглазой правшой родилось 9 кареглазых детей (все правши). Каковы генотипы каждого из трёх родителей?

 

Задача  26. У человека некоторые формы близорукости доминируют над нормальным зрением, а карий цвет глаз - над голубым;

а) кареглазый близорукий мужчина, мать которого была голубоглазая с нормальным зрением, женился на голубоглазой с нормальным зрением женщине. Какова вероятность рождения ребенка с признаками матери?

б) дигетерозиготный кареглазый близорукий мужчина женился на голубоглазой гетерозиготной близорукой женщине. Какова вероятность рождения голубоглазого ребенка с нормальным зрением?

 

Задача  27. Фенилкетонурия (неспособность усвоения фенилаланина) и одна из редких форм агаммаглобулинемии швейцарского типа (обычно ведёт к смерти до шестимесячного возраста) наследуются как аутосомные рецессивные признаки. Успехи современной медицины позволяют снять тяжёлые последствия нарушения обмена фенилаланина. 1. Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя гетерозиготны по обеим парам генов? 2. Определите вероятность рождения больных фенилкетонурией и жизнеспособность таких детей в семье, где оба родителя гетерозиготны по обеим парам признаков.

 

Задача  28. Одна из форм катаракты и одна из форм глухонемоты передаются как аутосомные рецессивные несцепленные между собой признаки. Отсутствие резцов и клыков верхней челюсти также может передаваться как рецессивный признак. Какова вероятность рождения детей со всеми тремя аномалиями в семье, где оба родители здоровы, но гетерозиготны по всем трем парам генов?

 

Задача  29. У человека имеются два вида слепоты, каждая из которых имеет аутосомно-рецессивный тип наследования. Гены, обуславливающие эти признаки, находятся в разных парах аутосом. Определите вероятность рождения слепого ребенка, если известно, что родители зрячие; обе бабушки имеют одинаковый вид наследственной слепоты; в родословной дедушек случаев наследственной слепоты не встречалось.

 

Задача  30. Одна из форм глаукомы детерминируется доминантным аутосомным геном, а вторая имеет аутосомно-рецессивный тип наследования. Эти гены находятся в разных парах хромосом. Какова вероятность рождения больного ребенка, если оба родителя дигетерозиготны?

 

Задача 31. У человека ген курчавых волос доминирует над геном гладких волос. Ген, обуславливающий нормальную пигментацию кожи, доминирует над геном, детерминирующим отсутствие пигмента в коже. У родителей, имеющих нормальную пигментацию кожи и курчавые волосы, родился альбинос с гладкими волосами. Определите генотипы родителей и вероятность рождения детей с курчавыми волосами и нормальной пигментацией кожи.

 

Задача 32.  Отосклероз (очаговое поражение слуховых косточек, приводящее к глухоте) наследуется как доминантный аутосомный признак с пенетрантностью 30%. Гипертрихоз (рост волос на краю ушной раковины) наследуется как голандрический признак (ген локализован в Y хромосоме), с полным проявлением к 17 годам. Женщина имеет нормальный слух, а мужчина – обе аномалии. Мать мужчины имела нормальный слух. Определите вероятность проявления одновременно обеих аномалий у детей в этой семье.

 

Взаимодействие аллельных  генов.

Кодоминирование. Множественные аллели

 

Нередко на формирование одного и того же признака оказывают влияние не два аллельных гена, как обычно, а несколько, 3-4 и даже больше. В этом случае возможности их попарного сочетания могут быть многочисленными и разнообразными. Например, у морских свинок окраска шерсти контролируется 5 генами одного аллеля, у кроликов – 4, у людей группы крови контролируются тремя аллельными генами. Такое явление получило название множественных аллелей. При этом все гены данного аллеля обозначаются одними и теми же буквами, но с разными значками.

Механизм наследования групп крови и резус-фактора

Рассмотрим более подробно типы наследования и характер межаллельнх взаимодействий на примере групп крови. Всего описано 15 антигенных систем эритроцитов, каждая из которых включает в себя от двух до нескольких десятков антигенов, контролируемых генами с множественными аллелями. Мы опишем только наиболее известные из них – АВ0, MN и Rh.

Система АВ0. Впервые антигенные различия эритроцитов были выявлены в 1900 г. К. Ландштейнером. Группы крови системы АВ0 («а», «б», «ноль») контролируются одним аутосомным геном I (от слова изогемагглютиноген), или АВ0, расположенным в длинном плече хромосомы 9. В это гене идентифицировано 3 аллеля – I^A,   I^B  и I⁰. Аллели – I^A и  I^B  кодоминантны по отношению друг к другу, и оба они доминантны по отношению к аллелю I⁰. Таким образом, при сочетании различных аллелей могут образовываться 4 группы крови: 0 или I при генотипе I⁰ I⁰, А или II при генотипах  I^A I^A или I^A I⁰, В или III при генотипах I^B I^B   или I^B I⁰ и АВ или IV при генотипе I^A I^B в соотношении 1:3:3:2. Рассмотрим все возможные варианты образования групп крови с помощью решетки Пеннета.

Таблица 1

Решетка Пеннета для групп крови системы АВ0

Аллели	IA	IB	I0
IA	IA IA – А (II)	IA IB – AB (IV)	IA I0 – A (II)
IB	IA IB – AB (IV)	IB IB – B (III)	IB I0 - B (III)
I0	IA I0 – A (II)	IB I0 - B (III)	I0 I0 – 0 (I)

 

Группы крови определяют иммунологические свойства антигена агглютиногена, локализованного на поверхности эритроцитов, и взаимодействующего с ним антитела агглютинина, растворенного  в сыворотке крови. Эти взаимодействия представлены в таблице 2.

Таблица 2

Взаимодействия между генотипами по системе групп крови АВ0

Группа крови	Генотип	Антигены эритроцитов	Антитела сыворотки
0 (I)	I0 I0	0	αβ – анти-А и анти-В
A (II)	IA IA и IA I0	А	β – анти-В
B (III)	IB IB и IB I0	В	Α – анти-А
AB (IV)	IA IB	АВ	0

 

При самой редкой группе крови 0 (I), которая в популяции встречается с частотой 11% (1:9), в сыворотке крови вырабатываются антитела против двух антигенов А и В. Если человеку с группой крови 0 (I) добавить кровь любой другой группы, произойдет агглютинация (слипание) эритроцитов и разовьется гемолитический шок. В то же время кровь группы 0 (I) не содержит эритроцитарных антигенов, и ее можно переливать любым реципиентам вне зависимости от их группы крови. Поэтому люди с группой крови 0 (I) являются «универсальными донорами». При группах крови A (II) и B (III), каждая из которых встречается примерно у трети населения, в сыворотке крови присутствуют антитела соответственно либо против антигена В, либо против антигена А. Поэтому людям с этими группами крови можно переливать кровь либо с той же группой, либо кровь группы 0 (I). При четвертой группе крови AB (IV) антитела против эритроцитарных антигенов в сыворотке крови не вырабатываются. Этим людям можно переливать кровь любой группы, таким образом, они являются «универсальными реципиентами». Однако их кровь можно переливать людям только с той же самой четвертой группой крови. Поскольку знание групповой принадлежности крови человека по системе АВ0 – необходимое условие для безопасного переливания крови, мы еще раз в табличной форме представим описанные выше закономерности, используя таблицу 3.

Таблица 3

Совместимость (+) групп крови по системе АВ0

Группа крови реципиента	Группа крови донора
	0 (I)	A (II)	B (III)	AB (IV)
0 (I)	+	-	-	-
A (II)	+	+	-	-
B (III)	+	-	+	-
AB (IV)	+	+	+	+

 

Группы крови системы MN. Первый случай кодоминантного взаимодействия аллелей у человека был описан для групп крови системы MN. В этой системе существуют три группы крови M, N и MN. В ходе обширного исследования было показано, что у родителей с одинаковой группой крови M или N рождаются дети с таким же фенотипом, как у родителей. Это значит, что обладатели группы крови M или N могут быть только гомозиготами ММ или NN соответственно. Дети с группой крови MN появляются тогда, когда один из родителей имеет группу крови М, а другой N. В этом случае оба аллеля функционируют вместе, и это проявляется в формировании особого фенотипа MN.

Группы крови системы Rh. Другая система групповых антигенов, названная системой резус-фактора (Rh), находится под более сложным генетическим контролем. Эта система включает в себя три пары антигенов (D/d,  C/c,  E/e), кодируемые двумя тесно сцепленными высокогомологичными генами, локализованными в коротком плече хромосомы 1 – RHD и RHCE. По-видимому эти два гена произошли в процессе эволюции  в результате дупликации от общего предкового гена. Основная роль в Rh-системе принадлежит антигену D, продукту гена RHD. При его наличии на поверхности эритроцитов кровь является резус-положительной. Антигены С/с и Е/е кодируются геном RHCE, и они образуются в результате альтернативного сплайсинга. Резус-отрицательный фенотип формируется при отсутствии антигена D, возникающем при делеции гена RHD. От 0,2% до 1% людей имеют особый «слабый» вариант антигена D, обозначаемый D^u. Причиной появления этого фенотипа являются мутации в гене RHD. Носители D^u-фенотипа также являются резус-отрицательными и им можно переливать только резус-отрицательную кровь. На самом деле генетический контроль групп крови АВ0 и Rh более сложный, так как существует большое число генов, оказывающих модифицирующее влияние на эти системы. В настоящее время идентифицировано более 46 Rh-антигенов. Однако независимо от подробностей взаимоотношений между этими антигенами основное правило сохраняется неизменным: резус-отрицательная принадлежность крови определяется отсутствием или недостаточностью антигена D.

Знание групповой принадлежности по Rh-системе имеет огромное значение для предотвращения резус-конфликта между матерью и плодом, который может возникнуть во время беременности. Частота людей с резус-положительной принадлежностью – Rh (+) составляет 85%, остальные 15% являются резус-отрицательными -  Rh (-). Если у резус-отрицательной женщины муж имеет резус-положительную принадлежность, то с высокой вероятностью ребенок окажется резус-положительным, и тогда может возникнуть резус-конфликт между плодом и матерью. В 15% подобных случаев после 7-й недели беременности, когда в крови плода появляются зрелые эритроциты, в крови беременных с Rh (-) могут начать вырабатываться специфические противорезусные антитела. Через плаценту они попадают в кровь плода и в отдельных случаях могут там накапливаться в большом количестве, вызывая агглютинацию эритроцитов и их разрушение. Как правило, первая беременность заканчивается благополучно, мертворождения и выкидыши встречаются редко. Особенно велика вероятность возникновения резус-конфликта при повторных беременностях женщины с Rh (-). Во время родов около 1 мл крови плода может попадать в кровоток матери, и после первых родов резус-отрицательная мать будет сенсибилизирована к резус-положительным антигенам ребенка. Подобная сенсибилизация может происходить и при абортах, хотя и с меньшей вероятностью. При последующих беременностях резус-несовместимым плодом титр анти- Rh-антител в крови женщины может резко возрасти. Следствием этого процесса может быть разрушение красных кровяных телец плода и формирование у него гемолитической болезни, проявляющейся анемией, желтухой, отеками и обусловливающей сложные интеллектуальные дефекты, нарушения слуха и речи, двигательные расстройства. Нередко у новорожденных с гемолитической болезнью, вызванной резус-конфликтом, развивается тяжелый детский церебральный паралич с эпилептической болезнью и значительным отставанием психического развития.

Степень поражения центральной нервной системы и других органов зависит от уровня непрямого билирубина, поступающего в кровь из разрушенных эритроцитов, и длительности гипербилирубинемии. Этот процесс приводит к токсико-аноксическому поражению мозга – билирубиновой энцефалопатии. Наиболее эффективным средством лечения гемолитической болезни новорожденных является обменное переливание крови в первые сутки жизни ( а иногда и внутриутробно), способствующее удалению продуктов гемолиза и антител матери из крови больного ребенка.

Для профилактики резус-конфликта и гемолитической болезни у плода женщине с резус-отрицательной принадлежностью при любом внутриматочном вмешательстве во время первой беременности (медицинский аборт, самопроизвольный выкидыш с последующим выскабливанием, роды) показано введение анти-D-иммуноглобулина. Этот препарат снижает резус-сенсибилизацию беременной, т.е. ее чувствительность к резус-фактору и соответственно формированию резусных антител. Введение анти-D-иммуноглобулина при повторных беременностях не показано, т.к. женщина уже сенсибилизирована, т.е. чувствительная к резус-фактору и имеет резусные антитела. Женщина с Rh (-) непременно должна обсудить с врачом-генетиком проблемы профилактики рождения ребенка с последствиями билирубиновой энцефалопатии в виде тяжелого детского церебрального паралича.

В редких случаях конфликт возникает и по АВ0-системе, но протекает он в значительно более легкой форме. Поэтому будущие родители должны знать свою группу крови не только по Rh, но и по АВ0-системе.

Задача  33. У братьев IV(АВ) группа крови. Каковы группы крови возможны у их родителей?

 

Задача  34. Родители имеют I и III группы крови. Первый ребенок имеет первую группу крови. Какая группа крови может быть у второго ребенка?

 

Задача  35. У родителей I и IV группы крови. Могут ли дети унаследовать группу крови одного из родителей? Можно ли при необходимости переливать кровь от родителей детям?

 

Задача  36. В брак вступают женщина с отрицательным резус-фактором и  I группой крови и мужчина с положительным резус-фактором и IV группой крови. Определите вероятность иммунного конфликта у детей и возможную группу крови при этом, если известно, что у матери мужа кровь была резус-отрицательная.

 

Задача  37. Родители имеют II и III группы крови. Какие группы крови можно ожидать у их детей?

 

Задача  38. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют первую и вторую группы крови, родители другого – вторую и четвёртую. Исследование показало, что дети имеют первую и вторую группы крови. Определите, кто чей сын.

 

Задача  39. У мальчика первая группа крови, а у его сестры - четвёртая. Что можно сказать о группах крови их родителей?

 

Задача  40. У двух мальчиков группа крови I(0) и II(А), у двух женщин - IV(АВ) и II(А). Определите, кто чей сын?

 

Задача  41. В брак вступают родители с нормальной свертываемостью крови, имеющие II и III группы крови. У них рождается сын-гемофилик, имеющий I группу крови. Укажите генотипы родителей и генотипы детей в этой семье.

 

Задача  42. В одной семье у кареглазых родителей (доминантный признак) имеется четверо детей. Двое голубоглазых детей (рецессивный признак) имеют I и IV группы крови, а двое кареглазых – II и III группы крови. Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазого с I группой крови.

 

 

Взаимодействие аллельных  генов.

Неполное доминирование

В природе наряду с полным доминированием нередко встречается неполное доминирование, при котором у гетерозигот наблюдается промежуточное проявление признака, т.к. ни один из аллельных генов не доминирует.

Запись и обозначение генов остаются прежними, но соотношение фенотипов при скрещивании изменяется.

Так, при скрещивании ночной красавицы с белыми цветками (гомозиготы  - АА) с растением, имеющим красные цветки (тоже гомозиготы – аа), все потомство в первом поколении оказывается розовым (гетерозиготы  - Аа).

Здесь проявляется закон единообразия гибридов первого поколения. Последующее скрещивание гибридных растений между собой ведет к появлению в потомстве 1/4 красных растений «аа», 1/2 розовых «Аа», и 1/4 белых  «АА».  Таким образом, при неполном доминировании наблюдается совпадение фенотипического и генотипического  расщепления – 1:2:1. В этом нетрудно убедиться, построив решетку Пеннета.

При скрещивании дигибридов между собой в случае, если неполное доминирование наблюдается лишь в одной паре генов, в потомстве появится 6 различных фенотипов в отношении 3:6:3:1:2:1, вместо ожидаемого 9:3:3:1. Если е обе пары генов наследуются как промежуточный признак, то будет наблюдаться образование 9 различных фенотипов в отношении 1:2:1:2:4:2:1:2:1.

 

Задача  43. Семейная гиперхолестеринемия наследуется доминантно-аутосомно. У гетерозигот наблюдается повышенное содержание холестерина в крови, а у гомозигот развиваются ксантомы кожи и сухожилий, атеросклероз. Какова вероятность рождения детей с аномалиями (и степень ее развития) в семье, где оба родителя имели повышенное содержание холестерина в крови?

 

Задача  44. Акаталазия обусловлена редким рецессивным аутосомным геном, у гетерозигот активность каталазы снижена. Определите вероятные фенотипы детей в семье родителей, имеющих пониженную активность.

 

Задача  45. 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.

 

Задача  46. Одна из форм цистинурии (нарушение обмена четырёх аминокислот) наследуется как аутосомный рецессивный признак. У гетерозигот наблюдается повышенное содержание цистеина в моче, у гомозигот - образование цистеиновых камней в почках.

1. Определите возможные формы проявления цистинурии у детей в семье, где один супруг страдал этим заболеванием, а другой имел лишь повышенное содержание цистина в моче.

2. Определите возможные формы проявления цистинурии у детей в семье, где один из супругов имел камни в почках, а другой был нормален в отношении анализируемого признака.

 

Задача  47. Талассемия – неполностью доминантный аутосомный признак (гомозиготы почти всегда погибают). Дальтонизм – рецессивен, сцеплен с Х-хромосомой. Дигетерозиготная женщина вступает в брак с мужчиной, страдающим легкой формой талассемии, но с нормальным зрением. Какова вероятность рождения полностью здоровых детей в этой семье?

 

Задача  48. Аутосомный доминантный ген, вызывающий в гомозиготном состоянии выраженную деформацию конечностей, в гетерозиготном состоянии обуславливает укорочение пальцев (брахидактилию). Рецессивный аллельный ген детерминирует нормальное строение пальцев. Какова вероятность рождения ребенка с брахидактилией, если его родители гетерозиготны по данному признаку?

 

Задача 49.  Пельгеровская аномалия сегментирования ядер лейкоцитов наследуется как аутосомно-рецессивный признак. У гомозигот по этому признаку сегментация ядер полностью отсутствует, у гетерозигот сегментация частичная, у гомозигот по доминантному гену – полная сегментация. Определите фенотипы потомства в браке гетерозиготных родителей.

 

Задача  50. Акаталазия (отсутствие каталазы в крови) обусловлена редким аутосомным рецессивным геном. У гетерозигот активность фермента несколько снижена (Р. Григлевский, 1970). У обоих родителей и их сына активность каталазы снижена. Определите вероятность рождения в этой семье следующего ребенка здоровым.

 

 

 

 

 

 

Список литературы

Основные источники:

1.     Генетика человека с основами медицинской генетики [Электронный ресурс] : учебник / Е. К. Хандогина, И. Д. Терехова, С. С. Жилина и др.- 2-е изд., перераб. и доп. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. – Режим доступа: http://www.medcollegelib.ru/book/ISBN9785970429570.html

 

Дополнительные источники:

1.     Медицинская генетика [Электронный ресурс] : учебник / под ред. Н. П. Бочкова. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. – Режим доступа: http://www.medcollegelib.ru/book/ISBN9785970429860.html

2.     Медицинская генетика : учебник для студентов мед.училищ и колледжей / под ред. Н.П. Бочкова. - М. : Мастерство, 2002. - 192 с.  30 экз.

3.     Тимолянова Е.К.  Медицинская генетика для медсестер и фельдшеров : учеб. пособие / Е.К. Тимолянова. - Ростов н/Д : Феникс, 2003. - 304 с. : ил.  3 экз.

4.     Биология : учебник для мед.училищ / под ред. В.Н. Ярыгина. - М. : Медицина, 1987. - 448 с. : ил. -  (Учеб. литература. Для учащихся мед.училищ).         215 экз.

5.     Основы медицинской генетики : учеб. пособие / под ред. Е.К. Хандогиной. - М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2004. - 176 с. : ил. -  (Профессиональное образование).   3 экз.

 

 

 

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru