17. Менделирующие признаки человека. Основные термины и понятия генетики: наследственность, изменчивость, наследование, фенотип и генотип, гомозигота, гетерозигота, аллельные гены

Менделирующие признаки человека -Менделирующими признаками называются те, наследование которых про исходит по закономерностям, установленным Г. Менделем. Менделирующие признаки определяются одним геном моногенно (от греч.monos-один) то есть когда проявление признака определяется взаимодействием аллельных генов, один из которых доминирует (подавляет) другой. Менделевские законы справедливы для аутосомных генов с полной пенетрантностью (от лат.penetrans-проникающий, достигающий) и постоянной экспрессивностью (степенью выраженности признака). Если гены локализованы в половых хромосомах (за исключением гомологичного участка в Х- и У-хромосомах), или в одной хромосоме сцеплено, или в ДНК органоидов, то результаты скрещивания не будут следовать законам Менделя. Общие законы наследственности одинаковы для всех эукариот. У человека также имеются менделирующие признаки, и для него характерны все типы их наследования: аутосомно-доминантный, аутосомно-рецессивный, сцепленный с половыми хромосомами (с гомологичным участком Х- и У-хромосом). Типы наследования менделирующих признаков: I. Аутосомно-доминантный тип наследования. По аутосомно-доминантному типу наследуются некоторые нормальные и патологические признаки:  белый локон над лбом;  волосы жесткие, прямые (ежик);  шерстистые волосы - короткие, легко секущиеся, курчавые, пышные; кожа толстая;  способность свертывать язык в трубочку;  габсбургская губа - нижняя челюсть узкая, выступающая вперед, нижняя губа отвислая и полуоткрытый рот;  полидактилия (от греч.polus – многочисленный, daktylos- палец) – многопалость, когда имеется от шести и более пальцев; 

синдактилия (от греч. syn - вместе)-сращение мягких или костных тканей фаланг двух или более пальцев;  брахидактилия (короткопалость) – недоразвитие дистальных фаланг пальцев;  арахнодактилия (от греч. агаhna – паук ) – сильно удлиненные «паучьи» пальцы  II. Аутосомно-рецессивный тип наследования.  Если рецессивные гены локализованы в аутосомах, то проявиться они могут при браке двух гетерозигот или гомозигот по рецессивному аллелю.  По аутосомно-рецессивному типу наследуются следующие признаки:  волосы мягкие, прямые;  кожа тонкая;  группа крови Rh-;  неощущение горечи вкуса фенилкарбамида;  неумение складывать язык в трубочку;  фенилкетонурия – блокируется превращение фенилаланина в тирозин, который превращается в фенилпировиноградную кислоту, являющуюся нейротропным ядом (признаки – судорожные синдромы, отставание в психическом развитии, импульсивность, возбудимость, агрессия);  галактоземия - накопление в крови галактозы, которая тормозит всасывание глюкозы и оказывает токсическое действие на функцию печени, мозга, хрусталика глаза; альбинизм. 

Основные термины и понятия генетики: наследственность, изменчивость, наследование, фенотип и генотип, гомозигота, гетерозигота, аллельные гены

Наследственность – свойства живых организмов обеспечивать материальную и функциональную преемственность между поколениями Изменчивость – свойство живых организмов изменять наследственные задатки и приобретать новые признаки в процессе развития организма. Наследование – процесс передачи генетической информации из поколения в поколение

Фенотип – совокупность внешних свойств и внешних признаков организма Генотип – совокупность генов одного организма Гомозигота – организм, у которых аллельные гены одинаковы по проявлению Гетерозигота – организмы у кт. аллельные гены различны по проявлению Аллельные гены – гены, находящиеся в одинаковых локусах гомологичных хромосом и отвечающие за развитие одного признака 

19. Взаимодействие аллелей в детерминации признаков.

А) доминирование Б) промежуточное проявление

В) рецессивность Г) кодоминирование

геном – вся совокупность наследственного материала, заключенного в гаплоидном наборе хромосом клеток данного вида организмов. Он обеспечивает формирование видовых характеристик организмов в ходе их онтогенеза. Генотип – совокупность генов, образованная при половом размножении в процессе оплодотворения при объединении геномов двух родительских клеток, генетическая конституция организма, представляющая собой совокупность всех наследственных задатков его клеток, заключенных в их хромосомном наборе – кариотипе. Фенотип – видовые и индивидуальные морфологические, физиологические и биохимические свойства на всем протяжении индивидуального развития. Ведущая роль в формировании фенотипа – наследственная информация, заключенная в генотипе. Наряду с этим результат наследственной программы (в генотипе) зависит от условий, в которых осуществляется этот процесс. В случае гетерозиготности развитие данного признака будет зависеть от взаимодействия аллельных генов. Доминирование – это такое взаимодействие аллельных генов, при котором проявление одного из аллелей (А) не зависит от присутствия в генотипе другого (А’). Этот аллель доминантный, второй рецессивный (пример: группа крови). Неполное доминирование – фенотип гетерозигот ВВ’ отличается от фенотипа гомозигот по обеим аллелям (ВВ, В’В’) промежуточным проявлением признака. Это происходит, т.к. аллель, способная сформировать нормальный признак находится у гетерозигот в двойной дозе ВВ, а у гомозигот ВВ’. Генотипы отличаются экспрессивностью (степень выраженности признака). Пример: заболевания у человека, проявляющиеся клинически у гетерозигот, а у гомозигот заканчивающиеся смертью. Кодоминирование – каждый из аллелей проявляет свое действие, в результате – промежуточный вариант признака (Группа крови, аллели которые по отдельности формируют 2 и 3 группы крови, вместе образуют 4). Аллельное исключение – вид взаимодействия аллельных генов в генотипе. Например, инактивация одного из аллелей в сосотаве Х-хромосомы способствует тому, что разных клетках организма, мозаичных по функционирующей хромосоме, фенотипически проявляются разные аллели.

Аллели (от греч. allēlōn — друг друга, взаимно), наследственные задатки (гены), расположенные в одинаковых участках гомологичных (парных) хромосом и определяющие направление развития одного и того же признака. Термин введён датским учёным В. Иогансеном (1909) вместо предложенного английским генетиком У. Бэтсоном (1902) аллеломорфы. Каждый ген может находиться по крайней мере в двух аллельных состояниях (определяемых его структурой), одно из которых обычно обеспечивает максимальное развитие признака — доминантная А,другое приводит к частичной или полной утрате его проявления или к изменению в его проявлении — рецессивная А. Аллели определяют варианты развития одного и того же признака. Для признаков, подчиняющихся законам Менделя, можно рассматривать доминантные и рецессивные аллели. Доминантные и рецессивные А. могут присутствовать в состоянии гомозиготности (ВВ или bb) - два одинаковых аллеля одного гена; или гетерозиготности (Bb) - два разных аллеля. Если ген встречается в нескольких (более двух) различных состояниях, то он образует серию множественных А. Типы аллельных взаимодействий.

Полное доминирование — взаимодействие двух аллелей одного гена, когда доминантный аллель полностью исключает проявление действия второго аллеля. В фенотипе присутствует только признак, задаваемый доминантной аллелью.

Неполное доминирование — доминантный аллель в гетерозиготном состоянии не полностью подавляет действие рецессивного аллеля. Гетерозиготы имеют промежуточный характер признака.

Сверхдоминирование — более сильное проявление признака у гетерозиготной особи, чем у любой гомозиготной.

Кодоминирование — проявление у гибридов нового признака, обусловленного взаимодействием двух разных аллелей одного гена. Фенотип гетерозигот не является чем-то промежуточным между фенотипами разных гомозигот.

Существует несколько типов взаимодействия аллелей, ведущими среди которых являются доминантность и рецессивность.

Доминантностью называют участие только одного аллеля в опре­делении фенотипического признака у гетерозиготной особи. Этот тип взаимодействия аллелей был открыт еще Г. Менделем в его первых классических опытах. Доминантные аллели обозначаются заг­лавными буквами А, В и т.д. При отсутствии доминирования в строгом смысле этого слова (т.е. когда признак, исследуемый у гибрида, не повторяет признак, имеющийся у родителей, при любом сочетании аллелей) обычно различают проявление следующих вариантов фено­типа: неполное доминирование, сверхдоминирование и кодоминант-ность. Типы доминантности отличаются друг от друга по степени вы­раженности фенотипов гомозигот и гетерозигот. При доминантности фенотип гетерозиготы (Аа) повторяет фенотип гомозиготы по доми­нантному аллелю (АА); при неполном доминировании фенотип гете­розиготы Аа по своей выраженности занимает промежуточное поло­жение между фенотипами АА и Аа; при сверхдоминировании наибо­лее сильно фенотипический признак выражается у Аа (сильнее, чем у любой из гомозигот АА и аа); наконец, при кодоминантности в детер­минации признака у гетерозиготы Аа участвуют оба аллеля.

Рецессивностью называют отсутствие фенотипического проявле­ния одного аллеля у гетерозиготной особи, Рецессивные аллели обо­значаются малыми буквами а, в и т.д.

Человек является носителем пары аллелей каждого гена, а по на­следству своим потомкам он передает только один аллель, поскольку половые клетки (яйцеклетка или спермий) содержат по одной хромо­соме каждой пары. Этот механизм обеспечивает случайное переком­бинирование аллелей в каждом последующем поколении, в результа­те чего ни один потомок не воспроизводит полностью генетическую индивидуальность своего родителя. Таким образом, разные аллели со­четаются у конкретного человека только на исторически короткий временной промежуток — на период существования этого человека как организма.

Для нормального развития и функционирования человеческого организма необходима координация усилий, по крайней мере, 100 000 генов. Упрощая ситуацию, представим, что каждый из этих генов  имеет,  по  крайней мере,  один вариант,  встречающийся только у

одного человека из тысячи (т.е. каждый ген имеет два аллеля, один из которых встречается часто, а другой редко). Вероятность того, что у случайно взятого человека не будет найдено редких вариантов ни од­ного из генов, составит (1 - 0,001)100000 = 3,54е-44, т.е. бесконечно малую величину. Отсюда можно с определенной уверенностью ска­зать, что каждый из нас наверняка отличается от всех своих нерод­ственников по крайней мере одним геном. Обратите внимание на то, что данные расчеты были проделаны при весьма консервативном пред­положении о том, что все гены представлены только двумя альтерна­тивными формами (т.е. каждый ген имеет лишь два аллеля). Однако существует множество генов, для которых сегодня известно множе­ство (иногда до 40) аллелей; большинство из 100 000 генов, необхо­димых для развития человеческого организма, отличаются удивитель­ным богатством альтернативных форм. Если же мы проведем расчеты, подобные проведенным выше, для генов с большим количеством алле­лей, то станет понятно, что вероятность появления двух генетически одинаковых людей, даже родственников, практически нулевая. Можно смело утверждать, что за исключением однояйцевых близнецов, разви­вающихся из одной оплодотворенной яйцеклетки и потому являющих­ся генетически идентичными индивидуумами, мы генетически непов­торимы; генетическая индивидуальность каждого из нас уникальна.