Спадщина, хромосоми; Групи крові - генетика людини

генетика

Зображення: "Репрезентативний каріотип з добре диференційованого перехідно-клітинного раку сечового міхура", Філіп Ем. Ліцензія: CC BY 2.0

Генетика людини: що це таке?

Як частина генетики, генетика людини стосується геному людини. Медична діагностика та дослідження молекулярної біології тісно співпрацюють. На доклінічній фазі для вас особливо важливі основні терміни, різні схеми успадкування та аналіз сімейного дерева. У клінічній частині курсу ви ще раз отримаєте більш глибокі вказівки щодо блокування генетики людини.

Генетика символи

Аутосомне успадкування: домінантне та рецесивне

При аутосомному успадкуванні генетичний матеріал лежить на хромосомах 1-22. Отже, він успадковується незалежно від статі.

Автосомно-домінантне успадкування

Якщо ознаки успадковуються автосомно-домінантним чином, вони виражаються як у гетерозиготному, так і в гомозиготному станах. Статистично найпоширенішим розподілом є спадкування від одного з батьків до половини дітей (з повним проникненням).

Імовірність того, що діти виражають домінуючу рису: 50% -100%.

Приклади комбінацій

  • Один з батьків гетерозиготний за ознакою: А.a x aa = 50% А.a + 50% aa
  • Один з батьків є гомозиготним за ознакою: AA x aa = 100% А.a

Якщо ознака є причиною захворювання, гомозиготи, як правило, страждають сильніше, ніж гетерозиготи. У сімейному дереві аутосомно-домінантні захворювання можна простежувати протягом поколінь, оскільки люди вражаються кожним поколінням. (Винятки становлять, наприклад, Ахондроплазія та Синдром Марфана через нові мутації).

Аутосомно-домінантні спадкові захворювання

  • Полідактилія (Різноманітність)
  • Брахідактилія (Короткі пальці)
  • Розділена рука
  • Розділена стопа
  • Ахондроплазія (непропорційний карликовість): порушення формування хряща. Відсутність зон росту кісток призводить до непропорційно низького зросту з нормальною довжиною тулуба і пухкими, сильно вкороченими кінцівками. У 80% випадків ахондроплазії причиною є нова мутація.
  • Синдром Марфана: Мутації гена фібриліну з порушеннями синтезу сполучної тканини
  • Хорея Хантінгтон: Причиною є триплетне (CAG) розширення, яке руйнівно діє на нейрони базальних гангліїв мозку. Пенетрантність залежить від кількості триплетних повторень: при> 60 триплетах CAG хвороба Хантінгтона виникає в юнацькому віці.

Автосомно-рецесивне успадкування

У разі аутосомно-рецесивного успадкування носій повинен бути гомозиготним за ознакою, інакше спадкування не буде. Гетерозиготи функціонують як провідники, але не виявляють вираженості у фенотипі. Тому фенотипово хвора людина повинна мати батьків, які обоє успадкували рецесивний ген.

Приклади комбінацій

  • Якщо один із батьків є гомозиготним за ознакою, а інший гетерозиготним за ознакою, то всі діти стають фенотипово здоровими, але половина дітей стає носіями. А.a x AA = 50% Aa + 50% AA
  • Якщо обидва батьки гетерозиготні за ознакою, це страждає 25% дітей, 50% - гетерозиготними провідниками і 25% - гомозиготними та здоровими. А.a x Aa = 25% aa + 50% А.a + 25 AA%

У сімейних деревах аутосомно-рецесивні захворювання менш легко відстежувати, ніж автосомно-домінантні захворювання. Кілька поколінь можуть позбутися тут рис, перш ніж хтось знову захворіє. Як ви можете собі уявити, особливо постраждали нащадки від пов’язаних шлюбів, оскільки тут збільшується шанс обох батьків мати рецесивний ген.

Аутосомно-рецесивні спадкові захворювання

  • Альбінізм: Порушення в біосинтезі меланінів через брак тирозингідроксилази. Результат - відсутність пігменту: дуже біла шкіра та волосся та висока чутливість до ультрафіолетового світла
  • Фенілкетонурія: Фенілаланін не може розщеплюватися через брак фенілаланінгідроксилази і накопичується в організмі. Результатом є сильна психомоторна відсталість. Терапія: сувора дієта без фенілаланіну!
  • Кістозний фіброз: Тринуклеотидна делеція на хромосомі 7, яка кодує транспортер CFRT (хлоридний транспортер). Таким чином, хлоридні іони більше не можуть транспортуватися у секретах; вони залишаються в’язкими та повільно течучими з важкими клінічними наслідками для хворих (включаючи періодичні респіраторні інфекції та порушення всмоктування). Уражені всі екзокринні залози.
  • Глуха німість

Автосомно-рецесивною ознакою, яка не є захворюванням, є група крові 0.

Гоносоми: важливі факти про хромосоми X та Y

У наборі хромосом людини є пара хромосом, яка не є гомологічною: гоносоми X і Y. Вони визначають генетичну стать.

Наступна таблиця дає огляд властивостей та функцій Y-хромосоми та X-хромосоми.

Y хромосома Х-хромосома
погана інформація (локалізація дуже мало генів) інформаційно насичений (контроль багатьох функцій організму)
найважливіший ген Y-хромосоми визначає стать (регіон, що визначає стать Y SRY) подвійна доза Х-зчеплених генів
SRY індукує утворення яєчок, вироблення тестостерону Механізм компенсації дози: Компенсація через незворотну інактивацію однієї з двох Х-хромосом >> Тіла Барра (статевий хроматин) на краю ядра клітини
Небажані сексуальні події: XX чоловік: Ген SRY переноситься в інші хромосоми під час мейозу >> чоловічий фенотип, незважаючи на відсутність Y-хромосоми, стерильністьXY жінка: SRY інактивація мутацією >> вторинного статевого розвитку не відбувається, можливе безпліддя Генетичні мозаїки: у 50% материнська Х-хромосома активна в жіночому організмі, у 50% - батьківська Х-хромосома
Фемінізація яєчок: дефектний рецептор тестостерону >> XY особи з жіночим фенотипом, стерильність Скасування інактивації в зародковій лінії

Гоносомне успадкування

Спадщина, пов’язана з гоносомою, присутня, коли визначальна характеристика знаходиться на одній з двох статевих хромосом.

Х-пов'язане домінантне успадкування

Х-пов'язане домінантне успадкування є дуже рідкісним способом успадкування.

Приклади комбінацій

  • Батько несе мутований алель: усі сини здорові, всі дочки хворі. Xy x xx = 50% xy + 50% Xх
  • Мати носить мутований алель: 50% синів, 50% дочок хворі. xy x Xx = 25% Xy + 25% xy + 25% Xх + 25% хх

Х-зчеплені домінантні захворювання

  • Стійкий до вітаміну D рахіт (Гіпофатемія)
  • Синдром Ретта
  • Синдром Альпорта

Х-зчеплене рецесивне успадкування

Х-зв'язаний рецесивний режим успадкування набагато частіше. Чоловіки страждають значно частіше, ніж жінки, з точки зору характеристик.

Приклади комбінацій:

  • Якщо у чоловіка є мутований алель, він фенотипово хворий і передасть цей алель своїм дочкам. У цьому випадку, якщо мати гомозиготна, дочки стануть лише носіями. Алель не передається від батька синам, вони не є ні хворими, ні провідниками. хY x XX = 50% хX + 50% Xy
  • Якщо мати є гетерозиготним носієм, 50% її синів захворіють. 50% дочок стають диригентами. XY x Xх = 25% хY + 25% XY + 25% хX + 25% XX
  • Якщо чоловік хворий, а жінка носієм (інбридинг!), Хворіють 50% синів і 50% дочок. Інша половина дочок стають диригентами. хY x Xх = 25% хY + 25% XY + 25% Xх + 25% хх

Х-зчеплені рецесивні захворювання

  • Гемофілія А. (Дефіцит фактора VIII) та Гемофілія Б. (Дефіцит фактора IX):
  • Червоно-зелена сліпота (Гетерогонія)
  • М'язова дистрофія Дюшенна

Відомим родинним деревом, що демонструє рецесивну хворобу, пов'язану з Х, є сімейне дерево королеви Англії Вікторії. Королівська сім'я страждала гемофілією, "хворобою крові".

Успадкування груп крові

В даний час існує 20 різних систем груп крові. Найголовнішими є Система AB0, Система MN та Rh система.

Система груп крові AB0

AB0 система груп крові є прикладом множинної алелії (генетичні поліморфізми >> читайте все про формальну генетику тут). При множинних алелях у популяції є два алелі гена. Ці алелі є домінантними/рецесивними або кодомінантними у кожної особини. У системі AB0 існують такі алелі:

  • А для антигену А
  • B для антигену B
  • 0 за відсутності антигену.

А і В кодомінантні між собою та домінантні в 0 і несуть антигени у своєму глікокаліксі, 0 відступає як рецесивний алель і може проявлятися лише в гомозиготності. Алель 0 не має антигенів у глікокаліксі.

Система групи крові MN

У разі кодомінувань обидва алелі одночасно виражаються у фенотипі (у разі гетерозиготності). У випадку чисто кодомінантного успадкування генотип завжди можна вивести безпосередньо з фенотипу: немає рецесивного алеля, який міг би приховувати. Прикладом цього є ось що MN система груп крові. У системі MN є два різних алелі білка глікокаліксу еритроцитів.

Наступна таблиця узагальнює генотипи та отримані фенотипи успадкування груп крові в системі MN та системі AB0. Ці правила успадкування можуть бути використані для попереднього визначення батьківства. Якщо сузір’я групи крові між батьком та дитиною не збігається, батьківство можна виключити, а подальші генетичні тести зайві.

Фенотип генотип
Система AB0 А. AA, A0
B. BB, B0
ВІД ВІД
0 00
Система MN М. ММ
N НН
MN MN

Резус-система: резус-фактор

Резус-фактор є білком і успадковується домінуюче. Rh-негативні люди можуть виробляти антитіла проти резус-фактора, але лише після контакту з резус-позитивною кров’ю. Це створює проблеми під час вагітності для резус-негативної матері та резус-позитивного батька. Кров дитини, резус-позитивний, контактує з материнською кров’ю під час народження. Зараз у матері виробляються антитіла проти резусу. Вони здатні проходити через плаценту під час наступної вагітності та аглютинувати резус-позитивні еритроцити в організмі плода. Результатом є сильна жовтяниця у дитини при народженні з важким ураженням головного мозку.

Батько гетерозиготний Ррх Гомозиготний батько RhRh
ускладнення виникають у 50% потомства ускладнення виникають у 100% потомства

Профілактика антитіл

Після народження першої дитини матері вводять високу дозу Rh-AB. Вони маскують резус-антигени дитини та забезпечують швидку елімінацію, а отже, не утворюються резус-АТ у матері.

Геномний імпринт: ідентифікація за батьківським походженням

Все, що ви дізналися до цього часу, показало, що більшість генів дублюється: один від матері, другий від батька. Згідно з правилами Менделя, домінуючі алелі формують фенотип. Однак для деяких ознак було помічено, що різницею є те, хто з батьків успадкував уражений алель. Активність одного з двох генів значно знижується. Це маркування батьківських генів буде Геномний відбиток - геномний відбиток зателефонував. Відбиток відбувається в процесі розвитку статевих клітин. На сьогодні геномне імпринтування продемонстровано приблизно в 20 генах.

Геномне відбиток відбувається заново в кожному поколінні, успадкований відбиток стирається.

Делеція в проксимальній частині q плеча хромосоми 15

У цьому прикладі показано геномне імпринтування. Якщо дитина успадковує дефектну хромосому від батька, це проявляється у дитини Синдром Прадера-Віллі (тобто із затримкою психічного розвитку, низьким зростом, ожирінням). Якщо дитина успадковує дефектну хромосому від батька, т. Зв. Синдром Ангельмана (включаючи диспропорцію черепа та обличчя, неконтрольовані напади сміху).

Вправа для розрахунку ризику в генетиці людини

Питання: Два брати страждають рецесивною спадковою хворобою, зчепленою з Х. Наскільки великий ризик того, що ваша племінниця (дочка сестри) буде гетерозиготним носієм?

Рішення: Два брати, мабуть, успадкували мутований алель від матері. Вона успадковує як здорового провідника (Xх) алель з імовірністю 50% (p = 1/2) на вашу дочку. Потім мутантний алель передається своїм дітям з імовірністю 50% (p = 1/2) (її чоловік здоровий, і тому не враховується в розрахунку). Імовірність для племінниці розраховується з добутку індивідуальних ймовірностей: 1/2 x 1/2 = 1/4 = 25%

Джерело: G. Poeggel (2009): Kurzlehrbuch Biologie. С. 99. Тієма Верлаг.

Популярні іспитові питання з біології для медичних працівників: Тема генетики людини

Рішення наведені нижче джерел.

1. Пари, що перебувають у споріднених шлюбах, часто використовують генетичні консультації. Для яких спадкових захворювань діти від цих шлюбів мають підвищений ризик?

  1. Хвороби з X-зв’язаним рецесивним режимом успадкування
  2. Хвороби з аутосомно-рецесивним способом успадкування
  3. Хвороби з Х-пов'язаним домінантним способом успадкування
  4. Хвороби, пов’язані з повторним розширенням тринуклеотидів
  5. Хвороби мітохондріального режиму успадкування

2. Яка з перелічених хвороб не успадковується як аутосомно-рецесивна ознака?

  1. Альбінізм
  2. Фенілкетонурія
  3. Хорея Хантінгтон
  4. Глуха німість
  5. Кістозний фіброз

3. Що не стосується рецесивного успадкування, пов’язаного з х?

  1. Якщо у чоловіка є мутований алель, він фенотипово хворий і передасть цей алель своїм дочкам.
  2. У цьому випадку, якщо мати гомозиготна, дочки стануть лише носіями.
  3. Алель не передається від батька синам, вони не є ні хворими, ні провідниками
  4. Якщо мати є гетерозиготним носієм, 50% її синів захворіє
  5. 100% дочок стають диригентами

Порада з генетики в біології для медичних працівників

Ви хотіли б підготуватися до всіх основ генетики? Аналіз сімейних дерев та обчислення ймовірностей вже не повинні бути проблемою? Просто вивчіть наш курс генетики людини або нашу відеолекцію про генетику людини та аналіз сімейного дерева від Lecturio, і ви оптимально підготовлені до Physikum. Просто спробуйте наші курси безкоштовно.

набрякати

Wenisch (2013): короткий підручник біології mediscript. Видавництво Elsevier.

Poeggel (2009): Коротка підручникова біологія. Видавництво Тієма.

рішення: 1: B., 2: C.: 3: Е