ЛИНЕЙНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ГЕНОВ. КАРТЫ ХРОМОСОМ ЧЕЛОВЕКА

Существование кроссинговера позволило школе Г. Моргана разработать в 1911-1914 гг. принцип построения генетических карт хромосом. В основу построения карт положен тот факт, что гены расположены по длине хромосомы в линейном порядке. За единицу расстояния между генами прини- мается 1 % кроссинговера, или 1 морганида.

Генетическая карта хромосомы - это отрезок прямой, на котором обозначен порядок расположения генов и указано расстояние между ними в процентах кроссинговера. Она строится на основе результатов анализирующего скрещивания.

Например: гены А и В локализованы в одной хромосоме, между ними происходит кроссинговер с частотой 10 %. Чтобы узнать расстояние и место! в хромосоме третьего гена С, необходимо выяснить, какой процент кроcсинговера он дает с обоими из двух уже известных генов. Если с А - 4 %| кроссинговера, то можно предположить, что ген С находится либо справа от А (1), либо слева от него (2).

Для уточнения места расположения гена С необходимо знать процент кроссинговера между В и С. Если между ними 6 % кроссинговера, то ген С расположен справа от А, а если 14 %, то ген С расположен слева от А. У человека анализ сцепления генов классическими методами, разработанными на дрозофиле, невозможен, поскольку невозможны экспериментальные бракосочетания.

Для изучения групп сцепления и составления карт хромосом у человека используют более 15 методов.

Aнализ родословных. С этого метода началось изучение сцепления генов человека. Если точно установлены генотипы родителей и набрано доста­точное количество информативных семей (точнее детей), то определяют частоту кроссоверных генотипов.

Генетический анализ гибридных соматических клеток (см. гл. VI). Гибридная клетка («мышь-человек») при последующих делениях теряет хро­мосомы человека. Если при потере какой-либо хромосомы признак исчезает, _то гон, детерминирующий этот признак, расположен в данной хромосоме.

Сейчас для построения карт хромосом широко используют методы анализа хромосомных перестроек, гибридизации ДНК и др.

В настоящее время у человека изучены все 24 группы сцепления. Что касается 1 хромосомы, то генетическое расстояние, оцениваемое в результате анализа родословных, хорошо (но не абсолютно) соответствует расстоянию, получаемому на основе картирования с помощью клеточных гибридов «че­ловек мышь».

Локусы, сцепленные с Х-хромосомой (а их больше 200), отнесены к этой хромосоме на основе анализа родословных (многие из них подтверждены методами гибридизации соматических клеток). Лишь небольшая часть генов локализована с помощью методов гибридизации соматических клеток.

Построение карт хромосом имеет большое практическое значение, так как способствует выявлению наследственных заболеваний у плода, ранней диагностике этих болезней, установлению носителей генетических наруше­ний, находящихся еще в бессимптомной фазе.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ХРОМОСОМНОЙ ТЕОРИИ НАСЛЕДСТВЕННОСТИ

1. Гены располагаются в хромосомах, различные хромосомы содержат неодинаковое число генов, набор генов каждой из негомологичных хромосом уникален.

2. Гены в хромосоме расположены линейно, каждый ген занимает в хромосоме определенный локус (место).

3. Гены, расположенные в одной хромосоме, образуют группу сцепления и вместе (сцеплено) передаются потомкам, число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.

4. Сцепление не абсолютно, так как в профазе мейоза может происходить кроссинговер и гены, находящиеся в одной хромосоме, разобщатся. Сила сцепления зависит от расстояния между генами в хромосоме: чем больше Расстояние, тем меньше сила сцепления, и наоборот. Расстояние между генами измеряется в процентах кроссинговера. 1 % кроссинговера соответствует одной морганиде.

Семинар 1 ( 2 часа)

Тема: Общая характеристика наследственных заболеваний и болезней с наследственной предрасположенностью.

План

1. Хромосомные нарушения и их значение.

2. Хромосомные болезни.

3. Связь хромосомного дисбаланса с отклонениями в развитии.

4. Наследственная патология. Этиология, патогенез, диагностика и лечение.

5. Медико-генетическое консультирование.

6. Биология и генетика пола

7.Общая характеристика болезней с наследственной предрасположенностью

: ассоциация с генетическими маркёрами.

8. Понятие наследственности и её роли в заболеваниях

У женщин 22 пары аутосом и две одинаковые половые хромосомы XX; у мужчин 22 пары аутосом и половые хромосомы X и У (неодинаковые). В процессе мейоза каждая из пары гомологичных хромосом уходит в разные гаметы. Так как у женщин 23 пары гомологичных хромосом, то во все гаметы попадает 22 аутосомы и одна Х-хромосома (гаметы одинаковы), поэтому женский пол гомогаметный. У мужчин образуется два типа гамет: 22+Х и 22+Y, поэтому мужской пол гетерогаметный. Вероятность рождения девочек так же, как и мальчиков, составляет 50 %.

Пол будущего ребенка определяется сочетанием половых хромосом в момент оплодотворения. Если яйцеклетку оплодотворяет сперматозоид с X-хромосомой, то рождается девочка, а если яйцеклетку оплодотворяет спер­матозоид с Y-хромосомой, то рождается мальчик.

Признаки организма, связанные с полом, подразделяют на три категории (см. рис. 13):

1) признаки, сцепленные с половыми хромосомами. Это признаки, развитие которых обусловлено генами, расположенными в одной из половых хромосом. Х-хромосома по размерам значительно больше, чем Y-хромосома.

В Х-хромосоме есть большой участок, которого нет в Y-хромосоме, В нем расположены рецессивные гены (гемофилии, дальтонизма, миопатии Дюшена, атрофии зрительного нерва) и доминантные (рахита, не поддающиеся лечению витамином D, темной эмали зубов). Гены этого участка полностью сцеплены с полом, передаются исключительно через Х-хромосому. Доми­нантные гены из этого участка одинаково проявляются у обоих полов; ре­цессивные - у женщин только в гомозиготном состоянии, а у мужчин - в гемизиготном состоянии.

Рассмотрим наследование, сцепленное с полом, на примере гемофилии У мужчин ген гемофилии находится в гемизиготном состоянии (один пары), и поэтому гемофилия у мужчин всегда проявляется. У женщин, и есть, этот ген в гетерозиготном состоянии, он не проявляется, так как доминантный ген нормальной свертываемости его подавляет. В брак вступают здоровая женщина- носительница и здоровый мужчина:

В непарном участке Y-хромосомы, кроме генов, детерминирующих пол, расположено небольшое число генов, которые могут встречаться только у лиц мужского пола и передаются от отца всем сыновьям (голандрические гены): волосатость ушей, перепонки между пальцами ног, ихтиоз (кожа в виде рыбьей чешуи). В парном сегменте (гомологичном для Х- и У-хромосом) локализованы гены, детерминирующие пигментную ксеродерму, болезнь Огучи, спасти­ческую параплегию, эпидермолиз буллезный, общую цветовую слепоту и другие. Их называют неполно или частично сцепленными с полом. Они могут передаваться как с Х-, так и с У-хромосомой;

2) признаки, контролируемые полом. Развитие этих признаков обусловлено генами, расположенными в аутосомах обоих полов, но степень проявления их (экспрессивность) разная у мужчин и женщин

(особенно у гетерозигот, так как происходит сдвиг доминантности). Изменение доминирования гена обусловлено половыми гормонами. Например: а) у мужчин ген облысения доминантный, а у женщин - рецессивный и проявляется только в гомозиготном состоянии, поэтому лысых мужчин значительно больше, чем женщин; б) пенетрантность гена подагры у мужчин 80 %, а у женщин 12 %, значит, подагрой чаще болеют мужчины;

3) признаки, ограниченные полом. Развитие этих признаков обусловлено генами, расположенными в аутосомах обоих полов, но проявляются они только у одного пола (гены удойности и жирности молока имеются у коров и быков, но проявляются только у коров).

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГЕНОВ

Признаки появляются в результате взаимодействия генотипа с окружающей средой. Генотип - это совокупность генов организма, но не сумма, система генов, находящихся во взаимодействии. Гены взаимодействуют продуктами, которые они кодируют (определяют). Упрощенная схема: ген → и-РНК → белок-фермент → биохимические реакции → признак.

Различают взаимодействие аллельных и неаллельных генов.