Группы крови

В 1901 г. К. Ландштейнер разделил кровь всех людей на группы. В основу деления был положен открытый закон изогемагглютинации. Это явление заключается в склеивании и разрушении эритроцитов крови человека при добавлении их в плазму других людей. Групповые особенности крови человека являются постоянным признаком, передаются по наследству, возникают во внутриутробном периоде и не изменяются в течение жизни или под влиянием болезней. На сегодняшний день существует более 80 различных систем определения групп крови. Самые распространенные из них: АВО (О(I), А(II), В(III), АВ(IV)), и по Rh (резус) фактору (положительный или отрицательный).

Группы крови человека ab0

Различные сочетания антигенов и антител образуют 4 группы крови:

1. Группа 0 (I) - отсутствуют агглютиногены, присутствуют агглютинины альфа и бета; 

2. Группа А (II) - агглютиноген А, агглютинин бета; 

3.  Группа В (III) - агглютиноген В, агглютинин альфа; 

4. Группа АВ (IV) - антигены А и В, плазма агглютининов не содержит.

Совместимость групп крови и их генотип

группа крови	Группы, которым можно переливать кровь	Группы, от которых можно переливать кровь	Генотип
O (I)	O, A, B, AB	O	I°I°
A (II)	A, AB	O, A	IaIа IaI°
B (III)	B, AB	O, B	IbIb IbI°
AB (IV)	AB	O, A, B, AB	IaIb

Резус-фактор. Белок на мембране эритроцитов. Присутствует у 85% людей - резус-положительных. Остальные 15% - резус-отрицательны. Наследование: Rh- ген резус-фактора (RhRh, Rhrh). rh - отсутствие резус фактора (rhrh).

Резус-фактор, как и группу крови, необходимо учитывать при переливании крови. При попадании резус фактора в кровь резус-отрицательного человека, к нему образуются антирезусные антитела, которые склеивают резус-положительные эритроциты в монетные столбики.

Конфликт «мать-плод»

Гемолитическая болезнь плода и новорожденного это состояние, возникающее в результате несовместимости крови матери и плода по некоторым антигенам. Наиболее часто гемолитическая болезнь новорожденного развивается вследствие резус-конфликта. При этом у беременной женщины резус-отрицательная кровь, а у плода резус-положительная. Во время беременности резус-фактор с эритроцитами резус-положительного плода попадает в кровь резус-отрицательной матери и вызывает в ее крови образование антител к резус-фактору (безвредных для нее, но вызывающих разрушение эритроцитов плода). Распад эритроцитов приводит к повреждению печени, почек, головного мозга плода, развитию гемолитической болезни плода и новорожденного. В большинстве случаев заболевание быстро развивается после рождения, чему способствует поступление большого количества антител в кровь ребенка при нарушении целостности сосудов плаценты.

Реже гемолитическая болезнь новорожденного вызывается групповой несовместимостью крови матери и плода (по системе АВ0). При этом за счет агглютиногена (А или В), имеющегося в эритроцитах плода, но отсутствующего у матери, в материнской крови происходит образование антител к эритроцитам плода. Чаще иммунная несовместимость проявляется при наличии у матери I группы крови, а у плода - II, реже III группы крови.

Эффект положения генов (Э.п.г) - изменение проявления активности гена при перемещении его в др. участок хромосомы. Явление открыто А. Стёртевантом в 1925 г.

Стабильный Э.п.г.	Нестабильный Э.п.г.
Наблюдается при перемещении гена между эухроматиновыми участками хромосом. Возможный механизм этого явления - вовлечение перемещённого гена в систему регуляции др. генов.	Наблюдается при перемещении гена из эухроматина в гетерохроматин или наоборот. В случае перемещения гена из эухроматина в гетерохроматин в некоторых клетках происходит инактивация транскрипции гена по принципу «всё или ничего», причём инактивированное состояние гена наследуется в клеточных поколениях. Вследствие такой инактивации появляется мозаицизм признака в соматических тканях.

Формы взаимодействия генов

	Формы взаимодействия	Особенности
АЛЛЕЛЬНЫЕ ГЕНЫ	Доминирование	А) полное: в гетерозиготе проявляется признак доминантной аллели. Б) неполное: доминантный ген не полностью подавляет рецессивный, в гетерозиготе проявляется новый промежуточный признак. Примером такого типа взаимодействия генов могут быть многочислен­ные наследственные заболевания у человека, проявляющиеся клинически у гетерозигот по мутантным аллелям, а у гомозигот заканчивающиеся смер­тью. Иногда гетерозиготы имеют почти нормальный фенотип, а гомозиготы характеризуются пониженной жизнеспособностью (наследование серпо­видно-клеточной анемии, талассемии).
	Кодоминирование	У гибридов прояв­ляются признаки, детерминируемые обеими аллелями. Например, наследова­ние четвертой группы крови человека IV(АВ).
	Сверхдоминирование	У доминантного аллеля в гетерозиготном состоянии иногда отмечается более сильное проявление, чем в гомозиготном состоянии.
	Аллельное исключение	Такой вид взаимодействия аллельных генов в генотипе организма можно рассмотреть на примере инактивации одной из Х-хромосом у особей гомозиготного пола. Это приводит дозу активно функционирующих Х-генов у данного пола в соответствие с их дозой у гетерогаметного пола ХО или ХY. Инактивация одного из аллелей в составе Х-хромосомы способствует тому, что в разных клетках организма, мозаичных по функционирующей хромосоме, фенотипически проявляются разные аллели.
	Межаллельная комплементация	Возможно формирование нормального признака D у организма, гетерозиготного по двум мутантным аллелям гена D (D’D”). Например, ген D определяет синтез какого-то белка, мутантный ген D’ определяет синтез измененного пептида D’, а мутантный аллель D” приводит к синтезу другой, но тоже измененной структуры пептида D”. Можно представить ситуацию, когда взаимодействие таких измененных пептидов D’и D” при формировании четвертичной структуры, как бы взаимно компенсируя эти изменения, обеспечивает образование белка с нормальными свойствами. Т.о., с определенной вероятностью у гетерозигот D’D” в результате межаллельной комплементации может образовываться нормальный признак в виде белка с нормальными свойствами.
НЕАЛЛЕЛЬНЫЕ ГЕНЫ	Комплементарное действие	Это вид взаимодействия неаллельных генов, доминантные аллели которых при совместном сочетании в генотипе обусловливают новое фенотипическое проявление признаков. Расщепление гибридов F2 по фенотипу может происходить в соотношениях 9:6:1, 9:3:4, 9:7, иногда 9:3:3:1.
	Эпистаз	Взаимодействие неаллельных генов, при котором один ген подавляется другим. Подавляющий ген называется эпистатичным, подавляемый — гипостатичным. Если эпистатичный ген не имеет собственного фенотипического проявления, то он называется ингибитором и обозначается буквой I. Эпистатическое взаимодействие неаллельных генов может быть доминантным и рецессивным. При доминантном эпистазе проявление гипостатичного гена (В, b) подавляется доминантным эпистатичным геном (I > В, b). Расщепление по фенотипу при доминантном эпистазе: 12:3:1; 13:3; 7:6:3. Рецессивный эпистаз — это подавление рецессивным аллелем эпистатичного гена аллелей гипостатичного гена (i > В, b). Расщепление по фенотипу: 9:3:4. "Бомбейский феномен". Это явление наблюдается у некоторых людей, у которых в фенотипе присутствуют А- и В-антигены, но они фенотипически не проявляются, т.к. в генотипе присутствует рецессивный эпистатический ген, блокирующий их проявление. Т.о. генотип, например 2, 3 или 4 группы крови имеет фенотип первой.
	Полимерия	Взаимодействие неаллельных множественных генов, однозначно влияющих на развитие одного и того же признака. При кумулятивной (накопительной) полимерии степень проявления признака зависит от суммирующего действия генов. Чем больше доминантных аллелей генов, тем сильнее выражен тот или иной признак. Расщепление F2 но фенотипу в соотношении: 1:4:6:4:1. При некумулятивной полимерии признак проявляется при наличии хотя бы одного из доминантных аллелей полимерных генов. Количество доминантных аллелей не влияет на степень выраженности признака. Расщепление по фенотипу происходит в соотношении 15:1.

Плейотропное действие генов - это зависимость нескольких признаков от одного гена, то есть множественное действие одного гена. В дрозофилы ген белого цвета глаз одновременно влияет на цвет тела, длины, крыльев, строение полового аппарата, снижает плодовитость, уменьшает продолжительность жизни. У человека известна наследственная болезнь - арахнодактилия ("паучьи пальцы"- очень тонкие и длинные пальцы), или болезнь Марфана. Ген, отвечающий за эту болезнь, вызывает нарушение развития соединительной ткани и одновременно влияет на развитие нескольких признаков: нарушение строения хрусталика глаза, аномалии сердечно-сосудистой системы. 

При первичной плейотропии ген проявляет свой множественный эффект. Например, при болезни Хартнупа мутация гена приводит к нарушению всасывания аминокислоты триптофана в кишечнике и его реабсорбции в почечных канальцах. При этом поражаются одновременно мембраны эпителиальных клеток кишечника и почечных канальцев с расстройствами пищеварительной и выделительной систем. 

При вторичной плейотропии есть один первичный фенотипний проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый процесс вторичных изменений, приводящих к множественным эффектам. Так, при серповидно клеточной анемии у гомозигот наблюдается несколько патологических признаков: анемия, увеличенная селезенка, поражение кожи, сердца, почек и мозга. Поэтому гомозиготы с геном серповидно клеточной анемии гибнут, как правило, в детском возрасте. Все эти фенотипные проявления гена составляют иерархию вторичных проявлений. Первопричиной, непосредственным фенотипним проявлением дефектного гена является аномальный гемоглобин и эритроциты серповидной формы. Вследствие этого происходят последовательно другие патологические процессы: слипание и разрушение эритроцитов, анемия, дефекты в почках, сердце, мозге - эти патологические признаки вторичны. 

При плейотропии, ген, воздействуя на какой-то один основной признак, может также менять, модифицировать проявление других генов, в связи с чем введено понятие о генах-модификаторах. Последние усиливают или ослабляют развитие признаков, кодируемых "основным" геном. 

Модифицирующее действие генов выражается в действии генов-модификаторов на развитие признака одновременно с генами основного действия – олигогенами. Гены-модификаторы усиливают или ослабляют действие олигогена. Гены-модификаторы обычно не имеют собственного фенотипического проявления, они обусловливают развитие признака в зависимости от условий внешней среды – температуры, влажности, освещенности, фотопериодизма, условий выращивания, а также от собственного аллельного состояния. Все перечисленное затрудняет проведение генетического анализа генов-модификаторов.

Нехромосомное наследование. У эукариот основная часть ДНК находится в хромосомах. Небольшая часть ДНК расположена за пределами ядра - в митохондриях и пластидах и поэтому называется внеядерной. Молекулы внеядерной ДНК чаще всего кольцевые.

Гены митохондрий, как правило, кодируют белки-ферменты дыхательной цепи. Гены хлоропластов кодируют белки, отвечающие за синтез хлорофилла. Мутации этих генов приводят к нарушению синтеза хлорофилла. В результате часть пластид не содержат хлорофилл, из-за чего листья приобретают мозаичность окраски или вообще становятся неокрашенными. Пластиды содержатся только в яйцеклетках растений, поэтому наследование таких генов является материнским. Кроме митохондриальных и пластидных ДНК существуют цитоплазматические ДНК, не связанные ни с какими органоидами. Их роль и происхождение не совсем ясны. Наследование внеядерных генов не подчиняется менделевским закономерностям наследования признаков.

Самостоятельно решите и объясните следующие задачи

ЗАДАЧА №1. Определите количество и типы гамет, которые могут дать следующие организмы: а) Аа, б)АаВв, в) АаВвСс, г) ААВВСс, д) АаВвСсДд, е) АаВвссДД, ж) ААввССДД.

ЗАДАЧА №2. У человека имеется две формы глухонемоты, которые определяются рецессивными аутосомными несцепленными генами. Какова вероятность рождения детей глухонемых в семье, где оба родителя страдают одной и той же формой глухонемоты, а по другой форме глухонемоты они гетерозиготны?

ЗАДАЧА №3. В семье кареглазых родителей, которые хорошо слышали и имели один гладкие волосы, а другой вьющиеся, родился голубоглазый глухой ребёнок с гладкими волосами. Их второй ребёнок хорошо слышал и имел карие глаза и вьющиеся волосы. Какова вероятность появления в данной семье кареглазых глухих детей с вьющимися волосами, если известно, что гены вьющихся волос, карих глаз и нормального слуха являются доминантными?

ЗАДАЧА №4. Талассемия наследуется как не полностью доминантный аутосомный признак. У гомозигот заболевание заканчивается смертельным исходом в 90-95% случаев, а у гетерозигот проходит в относительно легкой форме. Какова вероятность рождения здоровых детей в семье, где оба родителя страдают легкой формы талассемии?

ЗАДАЧА №5. В одной семье у кареглазых родителей имеется четверо детей. Двое голубоглазых имеют I и IV группы крови, двое кареглазых – со II и III группой крови. Определите вероятность рождения следующего ребенка кареглазым с I группой крови. Карий цвет глаз доминирует над голубым и обусловлен аутосомным геном.

ЗАДАЧА №6. У человека II группа крови (A) доминирует над I (0), а резус-положительный фактор (Д) над резус-отрицательным (d). Женщина резус-отрицательная, гомозиготная по II группе крови, вышла замуж за мужчину с резус-положительным фактором и I группой крови. Каковы возможные генотипы детей от этого брака?

ЗАДАЧА №7. Родители имеют II и III группы крови. У них родился ребенок с I группой крови и больной серповидно-клеточной анемией. Следует иметь в виду, что у гомозигот серповидно-клеточная анемия обычно приводит к смерти в раннем возрасте. У гетерозигот наблюдается серповидно-клеточность, однако жизнеспособность практически не снижается (наследование несцепленное с группами крови). Определите вероятность рождения больных детей с IV группой крови в этой семье.

ЗАДАЧА №8. У человека имеется несколько форм наследственной близорукости. Умеренная форма (от – 2,0 до – 4,0) и высокая (выше – 5,0) передаются как аутосомные доминантные несцепленные между собой признаки (А.А. Малиновский, 1970г.). В семье, где мать была близорукой, а отец имел нормальное зрение, родилось двое детей: дочь и сын. У дочери оказалась умеренная форма близорукости, а у сына высокая. Какова вероятность рождения следующего ребенка в семье без аномалии, если известно, что у матери близорукостью страдал только один из родителей? Следует иметь в виду, что у людей, имеющих гены обеих форм близорукости, проявляется только одна – высокая.

ЗАДАЧА №9. Рост человека контролируется несколькими парами несцепленных генов, которые взаимодействуют по типу полимерии. Если пренебречь факторами среды и условно ограничиться лишь тремя парами генов, то можно допустить, что в какой-то популяции самые низкорослые люди имеют все рецессивные гены и рост 150 см, самые высокие — все доминантные гены и рост 180 см.

А) Определите рост людей, гетерозиготных по всем трем парам ге­нов роста.

Б) Низкорослая женщина вышла замуж за мужчину среднего роста. У них было четверо детей, которые имели рост 165 см, 160 см, 155 см и 150 см. Определите генотипы родителей и их рост.

ЗАДАЧА №10. “Бомбейский феномен” состоит в том, что в семье, где отец имел I группу крови, а мать III, родилась девочка с I группой. Она вышла замуж за мужчину со II группой крови, и у них родилось две девочки: первая – с IV, а вторая – с I группой крови. Определите вероятность рождения детей с I группой крови в семье первой дочери из третьего поколения, если она выйдет замуж за такого же по генотипу мужчину, как она сама. “Бомбейский феномен” объясняется наличием редкого рецессивного эпистатического гена, способного подавлять действие генов, определяющих группу крови А и В.

Выполните тестовые задания