Генотип - сбалансированная система взаимодействующих генов. Наследование признаков у человека по типу эпистатического взаимодействия.

Основные понятия и термины современной генетики.

Наследственность - способность организмов в процессе размно­жения передавать потомкам специфический характер индивидуального развития, и, следовательно, обеспечивать материальную преемственность между поколениями.

Изменчивость - способность организмов изменять наследствен­ные признаки и характер их проявления в процессе индивидуального раз­вития организма.

Наследование - конкретный способ передачи наследственной ин­формации, который может быть различен в зависимости от формы раз­множения (половое, бесполое). Различают полигенное и моногенное на­следования.

Типы наследования:

1)аутосомное

А)доминантное

Б)Рецессивное

В)Промежуточное

2)Сцепленное с полом

А) X-сцепленное

- доминатное

- рецессивное

- промежуточное

Б) Y-сцепленное

Наследование:

-независимое

-частично сцепленное

-полностью сцепленное

Ген - это участок двухцепочечной молекулы ДНК, несущий ин­формацию о структуре одного видоспецифичного белка. Каждый ген оп­ределяет последовательность аминокислот в одном из белков, что, в ко­нечном счете, приводит к реализации тех или иных признаков в онтогене­зе особи.

Аллельные гены - гены, определяющие развитие одного и того же признака и расположенные в идентичных локусах гомологичных хромо­сом.

Альтернативные признаки - взаимоисключающие, контрастные. (Острота зрения: нормальная-близорукость; наследственная глухота: отсутствует-имеется).

Аллель, функциональная активность которого не зависит от наличия в организме другого аллеля данной серии, называется доминантным.

Аллель, обеспечивающий развитие признака лишь в отсутствии других аллелей данного гена, обозначают как рецессивный.

На уровне своих первичных эффектов гены не являются ни доми­нантными, ни рецессивными. Однако на фенотипическом уровне дифференцировка их важна для определения типа наследования.

Гомозигота (термин предложен Бэтсоном в 1902 г.). Когда в обеих гомологичных хромосомах находятся аллельные гены, определяющие оди­наковое состояние признака, организм называется гомозиготным (АА или аа). Гомозигота образует лишь один сорт гамет.

Гетерозигота. Когда аллельные гены определяют различное состояние признака (Аа), организм является гетерозиготным. Гетерозигота дает различные сорта гамет.

Генотип - совокупность всех наследственных факторов организма (генов) в диплоидном наборе хромосом ядра.

Фенотип- совокупность всех признаков и свойств организма, формирующихся в процессе взаимодействия генотипа особи с окружающей средой. В фенотипе реализуются не все генотипические возможности, а лишь часть их. Фенотип - это частный случай реализации генотипа в кон­кретных условиях.

Пенетрантность - количественный показатель фенотипического проявления гена (пробиваемость гена в признак). Пенетрантность выража­ется в процентах числа особей, несущих признак, к общему числу носите­лей гена, потенциально способного реализоваться в этот признак. При пол­ной пенетрантности (100%) ген проявляет свое действие у каждой особи, - обладающей им; при неполной пенетрантности (меньше 100%) ген прояв­ляет свой фенотипический эффект не у всех особей. В основе неполной пе­нетрантности лежит взаимодействие генетических и средовых причин.

Экспрессивность - степень выраженности признака при реализации генотипа в различных условиях среды. Выраженность фенотипического проявления гена связана с изменчивостью признака в пределах нормы ре­акции. Выражается в изменении морфологических признаков, биохимиче­ских, иммунологических, патологических и других показателей. Экспрес­сивность может быть высокая, средняя, низкая и нулевая.

Пенетрантность и экспрессивность зависят:

- от генотипа. Так пенетрантность по шизофрении у гомозигот - 100%, а у гетерозигот - 20 %. Пенетрантность по полидактилии всегда 100%, а экс­прессивность может быть различной, количество пальцев на руках и ногах соответственно: 5 и 5-6 и 6;5 и 6-5 и 7;6 и 6 – 6 и 6.

- от пола. Так, пенетрантность гена подагры у мужчин составляет 20 %, а у женщин равна 0. Гипертрихоз у мужчин имеет 100% пенетрантность. Ген врожденного вывиха бедра у девочек

-от возраста. Так, пенетрантность гена хореи Гентингтона в 20 - 24 года составляет 8,3%, а в 30 - 34: года - 18%.

- от факторов внешней среды(пища, свет, температура, социальные факторы, в том числе уровень медицинской помощи).

Экспрессивность и пенетратность изучена Н.В. Тимофеевым – Ресовским в 1927 году.

Пенетратность и экспрессивность являются важнейшими свойствами гена, которые необходимо учитывать при медико-генетическом консультировании при определении типа наследования болезней и прогнозирования нормальных и патологических признаков в потомстве.

Плейотропия гена – зависимость нескольких признаков от одного гена. Множественность проявлений одного гена характерна для всех моногенно детерминируемых наследственных заболеваний, т.к. проявляется не отдельным симптомом, а специфическим комплексом поражений разных органов и систем и служит для врача ориентиром в диагностике наследственной патологии.

Явление плейотропии впервые обнаружено Менделем, в дальнейшем описано Н.И. Вавиловым. Плейотропия широко распространена, большинство генов у всех организмов действует плейотропно.

Величина плейотропного эффекта зависит от времени вступления гена в действие в ходе онтогенеза. Чем раньше вступает ген в действие, тем вероятнее, что он вызовет более глубокие биохимические изменения в последующем развитии и повлияет на многие признаки и свойства.

У человека плейотропное проявление генов обнаруживается при многих генных мутациях. Плейотропия может быть первичной и вторичной. Первичная плейотропия обусловлена биохимическими механизмами действия измененного белка или фермента – первичных продуктов мутантных аллелей.

Мутантные аллели различных генов, контролирующих синтез коллагена и фибрилла, приводят к нарушению свойств волокнистой соединительной ткани. Поскольку соединительная ткань является основой всех органов и тканей, то поняты множественные влияния этих мутаций на кли­ническую картину (фенотип) при таких наследственных болезнях соедини­тельной ткани.

При рецессивной генной мутации нарушается синтез одного из фер­ментов, необходимых для усвоения клетками лактозы. Вследствие этого повышается содержание лактозы в крови, что приводит к формированию слабоумия, циррозу печени и слепоте при галактоземии.

Таким образом, при первичной плейотропии ген одновременно про­являет свое множественное действие.

При вторичной плейотропии имеется одно первичное фенотипическое проявление гена, вслед за которым развивается ступенчатый про­цесс вторичных проявлений, приводящих к множественным эффектам, а пример, муковисцидоз обусловлен ошибкой в синтезе трансмембранного белка, обеспечивающего ионный транспорт в клетках. Нарушение ионного транспорта Na и С1 ведет к формированию густой слизи в бронхах или в экзокринной части поджелудочной железы. За этим следуют вторичные процессы легочных инфекций, и нарушения переваривания пищи. И то, и другое относится к плейотропным эффектам.

Полигения признака - это явление, при котором в определении од­ного признака участвуют несколько генов. Предполагают, что полигенные системы локализуются главным образом в гетерохроматиновых участках хро­мосом, подвержены изменчивости в процессе кроссинговера. Измененные полигенные системы определяют качественно новые фенотипы. Полигенно у человека наследуются количественные признаки. Так, рост у человека кодиру­ется тремя парами генов, за умственные способности отвечают четыре пары генов и за пигментацию кожи - четыре пары генов. Примерами полигенно на­следуемых заболеваний являются гипертоническая болезнь, атеросклероз, по­дагра, псориаз, язвенная болезнь, мочекаменная болезнь.

К взаимодействию неаллельиых генов относится и «эффект положе­ния» когда на выражение гена влияют его положение в хромосоме или природа соседних генов. Эффект положения служит частным случаем раз­личных межгенных взаимодействий, заключающихся в модулировании функции генов другими генами.

К этому типу межгенного взаимодействия относится эпистаз. При эпистазе модулирующее действие заключается в подавлении одними генами функции других генов. Если ингибиторным эффектом обладает доминант­ный ген - эпистаз доминантный, а если рецессивный, то называется гипостазом или криптомерией. Примером доминантного эпистаза является наследование окраски оперения у кур породы плимутрок. В первом поко­лении несмотря на присутствие доминантного гена обусловливающего синтез меланина все потомство оказывается белой окраски, а во втором поколении наблюдается отклонение от классического менделевского расщепления - (3:1)² и составляет оно 13:3.

К рецессивному эпистазу относится так называемый бомбейский фе­номен - необычное наследование антигенов системы групп крови АВО. Синтез антигенов контролируется аллельными генами - J^A; J^B и J^O , при этом гены J^A и J^B являются кодоминантными. Активность аллелей J^A и J^B блокируется редким рецессивным аллелем – f в гомозиготном состоянии, в результате чего доминантные признаки не проявляются:

Фенотипический радикал: Фенотип:

J^AJ^BF - IV группа

J^AJ^Bff – (гипостаз) I группа

J^A – F – II группа

J^A – ff – (гипостаз) I группа

J^B – F – III группа

J^B – ff – (гипостаз) I группа

3.Экологический анализ качества среды обитания. Экологическая безопасность человека. Экологически приемлемый риск.