Нарушение полного сцепления

Для изучения неполного сцепления из F₁ были выбраны самки (генотип). У самок во время гаметогенеза происходит кроссинговер. Поэтому дигетерозиготная особь образует дополнительные, т.е. кроссоверные сорта гамет. Вероятность их образования обусловлена вероятностью кроссинговера, т.е. зависит от расстояния между генами в группе сцепления.

P₂ х

G ; ; ;

F₂ ; ; ;

сер. дл. чёрн. дл. сер.кор. . чёрн. кор

41,5% 8,5% 8,5% 41,5%

рекомбинантные особи

Процесс кроссинговера играет одну из ключевых ролей в развитии комбинативной изменчивости и является движущим фактором эволюции. В отношении отдельных идвидуумов, явление рекомбинации генов формирует уникальность фенотипа.

Таким образом, в результате кроссинговера, происходящего в профазе I первого мейотического деления образуются рекомбинантные типы гамет, процентный состав которых зависит от расстояния между неаллельными генами (в данном случае 17 морганид).

Примером тесного сцепления генов у человека является наследование катаракты и полидактилии. Гены гемофилии и дальтонизма локализованы в Х- хромосоме на расстоянии 9,8 морганид (М), т.е. подвергаются кроссинговеру, поэтому наследуются как неполностью сцепленные. Аутососмные гены резус-фактора и формы эритроцитов, расположенные друг от друга на расстоянии 3М и так же является примером неполного сцепления. Гены дефекта ногтей и коленной чашечки и групп крови сцеплены и находятся друг от друга на расстоянии 10М. Гены ночной слепоты и общей слепоты локализованы в одной хромасоме на расстоянии 50М.

Наибольшее число генов удалось локализовать в X-хромосоме. Здесь их известно 95. В первой хромосоме известно 24 гена. Гены, определяющие группы крови по системе АВО, локализованы в 9-й хромосоме, определяющие группы крови по системе MN - во второй; ген Rh - фактора - в первой. В этой же хромосоме расположен ген, определяющий форму эритроцитов. В настоящее время полностью картированы 11; 17; 19; 21 и Х – хромосома человека. Составляется хромосомная карта 3-ей хромосомы.

Составление хромосомных карт человека, определение локализации патологических генов в хромосомах имеет большое значение для диагностики и профилактики наследственных заболеваний человека.

Результатом многолетних исследований (1911-1926) американских генетиков во главе с Т.Морганом явилась хромосомная теория наследственности. Основными ее положениями являются:

1. Каждый ген занимает в хромосоме определённое место – локус.

2. Гены в хромосоме расположены линейно в определенной последовательности.

3. Различные хромосомы содержат неодинаковое число генов. Набор генов каждой негомологичной хромосомы уникален.

4. Гены одной хромосомы образуют группу сцепления и наследуются вместе, т.е. сцеплено.

5. Число групп сцепления равно числу хромосом в гаплоидном наборе, (у дрозофилы их четыре, у кукурузы - 10, у мыши - 20, у человека: 23- группы сцепления у женщин и 24 - у мужчин).

6. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен аллельными генами, т.е кроссинговер.

7. Частота кроссинговера прямо пропорциональна расстоянию между генами в группе сцепления.

8. За единицу расстояния между генами в группе сцепления принята особая единица - морганида (М).

1М=1% кроссинговера.

Сцепленное наследование и наследование через гены цитоплазмы не вписывается в рамки законов, открытых Г. Менделем. Эти проблемы составляют особую часть фундаментальных основ классической генетики. Их изучение, возможно, не сулит сиюминутной выгоды, однако имеет большие перспективы в области генетической инженерии, картирования хромосом, позволяет решать стратегические задачи профилактики и коррекции наследственных заболеваний человека. Изучение гибридологических и цитологических аспектов сцепления генов и кроссинговера даёт неопровержимые доказательства хромосомной теории наследственности, позволяет проникнуть в тонкое строение ядра и хромосом, показывает биологический смысл кроссинговера. Сведения, полученные при изучении процессов рекомбинации открывают путь к познанию сложной структуры гена, что имеет большое значение для развития молекулярной генетики. Исследование процессов обмена генетической информацией посредством кроссинговера позволяет установить один из источников комбинативной изменчивости, представляющей важнейший фактор эволюции. Результаты теоретического и экспериментального изучения сцепленного наследования имеет большое значение для решения многих проблем генетики человека и медицинской генетики.

Для человека уже определены все группы сцепления и полностью составлены генетические карты 11, 17, 19, 21 и X – хромосом. Установлена локализация многих генов, контролирующих развитие нормальных и патологических признаков. Так ген, определяющий резус – принадлежность локализован в 1-ой хромосоме, ген повышенной чувствительности к палочке Коха – в 16, гены, контролирующие синтез поверхностных эритроцитарных агглютиногенов – в 9-ой хромосоме и т.д. Хромосомная теория Т. Моргана подчёркивает факт размещения наследственного материала в хромосомах клеточного ядра. Однако, по мере развития генетики накопились данные, свидетельствующие о роли цитоплазмы в передаче наследственной информации. По материнскому типу наследуется целый ряд признаков: устойчивость к антибиотикам и другим лекарственным веществам у бактерий, пестролистность у герани, направление завитка раковины у прудовика (улитки) и даже некоторые заболевания у человека – например митохондриальные миопатии и энцефалопатии, атрофия зрительного нерва Лебера. В настоящее время разработаны критерии, позволяющие идентифицировать тип наследования через гены цитоплазмы для ряда наследственных заболеваний человека. Это имеет большое практическое значение для уточнения диагноза, назначения адекватного лечения и определение прогноза относительно потомства.

Изучение ДНК-содержащих структур цитоплазмы – плазмид и эписом – имеет огромное значение для генетической инженерии, так как позволят манипулировать генами и создавать такие генотипы, которые выгодны человеку. Благодаря использованию свойств плазмид, в ДНК кишечной палочки был введён ген человеческого инсулина и налажено производство этого гормона для лечения больных сахарным диабетом. Несомненно, что ДНК органелл и плазмид цитоплазмы после тщательного изучения и картирования будет ещё более широко применяться для решения проблем медицинской генетики.

5.8 Задачи по теме: «Особенности наследования признаков при отклонених от закономерностей наследования»

Множественный аллелизм

№ 1. Родители имеют II и III группы крови. Какие группы крови можно ожидать у их детей.

№ 2. У матери I группа крови, у отца III. Могут ли дети унаследовать группу крови своей матери.

№ 3. В родильном доме перепутали двух мальчиков. Родители одного из них имеют I и II группы крови, родители другого – II и IV. Исследование показало, что дети имеют I и IV группы крови. Определите кто чей сын.

№ 4. Женщина с III группой крови возбудила дело о взыскании алиментов с мужчины, имеющего I группу, утверждая, что он отец ребенка. У ребенка I группа. Какое решение должен вынести суд? В каких случаях судебная экспертиза может дать однозначный ответ об отцовстве ребенка?

№ 5. Мужчина-правша (доминантный аутосомный признак) с III группой крови женился на женщине-правше со II группой крови. У них родилась дочь-левша с I группой крови. Какова вероятность рождения следующего сына-правши с IV группой крови? Определите вероятность рождения у этого сына детей-левшей, если партнер по браку является левшой?

№ 6. Муж и жена имеют II и III группы крови. Могут ли внуки этих родителей иметь такие же группы крови, как у их дедушки и бабушки, если дети указанных выше мужа и жены вступят в брак с обладателями таких же групп крови, как и у этих детей?

№ 7. Возможно ли рождение в одной семье детей, имеющих группы крови своих родителей, если в этой семье уже родились дочь с I группой крови и сын с IV группой крови?

№ 8. Мать гомозиготна, имеет А (II) группу крови, отец гомозиготен, имеет В (III) группу крови. Какие группы крови возможны у их детей?

№ 9. Женщина, гетерозиготная по А (II) группе крови, вышла замуж за мужчину с АВ (IV) группой крови. Какие группы крови будут иметь их дети?

№ 10. Дигетерозиготная по В (III) группе крови и Rh+ женщина вступила в брак с таким же мужчиной. Какое расщепление по фенотипу можно ожидать у детей.

№ 11. Перед судебно-медицинской экспертизой поставлена задача выяснить: является ли мальчик, имеющийся в семье супругов Р., родным или приемным. Исследование крови мужа, жена и ребенка показало: жена – Rh-, АВ (IV) группа крови с антигеном М, муж – Rh-, 0 (I) группа крови с антигеном N, ребенок – Rh+, 0 (I) группа крови с антигеном М. Какое заключение должен дать эксперт и на чем оно основано?