Х сцепленный. Генетические заболевания: Заболевания сцепленные с Х хромосомой
8. Понятие "сцепление" генов. Х-сцепленное наследование признаков у человека.
Явление, в основе которого лежит локализация генов в одной хромосоме. Сцепление генов впервые обнаружено в 1906 У. Бэтсоном и Р. Пеннетом в опытах по скрещиванию душистого горошка. Позднее сцепление генов было детально исследовано Т. Морганом с сотрудниками в экспериментах с дрозофилой. Сцепление генов выражается в том, что аллели сцепленных генов, находящиеся в одной группе сцепления, имеют тенденцию наследоваться совместно. Это приводит к образованию у гибрида гамет преим. с «родительскими» сочетаниями аллелей. Для обозначения сцепления генов используют символы АВ/ав или АВ/Ab сцепление доминантных (или рецессивных) аллелей друг с другом АВ/ав наз. фазой сцепления, а сцепление доминантных аллелей с рецессивными Ав/аВ - фазой отталкивания. В обоих случаях сцепление генов приводит к более низкой частоте особей с «неродительскими», рекомбинантными сочетаниями признаков, чем ожидается при независимом наследовании признаков. При полном сцеплении генов образуются только два типа гамет (с исходными сочетаниями сцепленных генов), при неполном - и новые комбинации аллелей сцепленных генов. Неполное сцепление генов- результат кроссинговера между сцепленными генами, поэтому полное сцепление генов возможно у организмов, в клетках которых кроссинговер в норме не происходит (напр., половые клетки самцов дрозофилы). Т. о., полное сцепление генов является скорее исключением из правила неполного сцепления генов. Кроме того, полное сцепление генов может имитироваться явлением плейотропии. В некоторых случаях в мейозе регулярно происходит неслучайное расхождение негомологичных хромосом к одному полюсу, что приводит к образованию гамет преим. с определенными сочетаниями аллелей несцепленных между собой генов. Разные пары генов в пределах одной группы сцепления характеризуются различной степенью сцепления в зависимости от расстояния между ними. Чем больше расстояние между генами в хромосоме, тем меньше сила сцепления между ними и чаще образуются рекомбинантные типы гамет. Изучение сцепления генов и сцепленного наследования признаков послужило одним из подтверждений хромосомной теории наследственности и исходным толчком анализа и разработки теории кроссинговера.
Х-сцепленное наследование
Так как Х-хромосома присутствует в кариотипе каждого человека, то и признаки, наследуемые сцеплено с Х-хромосомой, проявляются у представителей обоих полов. Женщины получают эти гены от обоих родителей и через свои гаметы передают их потомкам. Мужчины получают Х-хромосому от матери и передают ее своему потомству женского пола.
Различают Х-сцепленное доминантное и Х-сцепленное рецессивное наследование. У человека Х-сцепленный доминантный признак передается матерью всему потомству. Мужчина передает свой Х-сцепленный доминантный признак лишь своим дочерям. Х-сцепленный рецессивный признак у женщин проявляется лишь при получении ими соответствующего аллеля от обоих родителей. У мужчин он развивается при получении рецессивного аллеля от матери. Женщины передают рецессивный аллель потомкам обоих полов, а мужчины - только дочерям.
При Х-сцепленном наследовании возможен промежуточный характер проявления признака у гетерозигот.
Y-сцепленные гены присутствуют в генотипе только мужчин и передаются из поколения в поколение от отца к сыну.
X-сцепленное рецессивное наследование (англ. X-linked recessive inheritance ) - один из видов сцепленного с полом наследования. Такое наследование характерно для признаков, гены которых расположены на Х-хромосоме и которые проявляются только в гомозиготном или гемизиготном состоянии. Такой тип наследования имеет ряд врождённых наследственных заболеваний у человека, эти заболевания связаны с дефектом какого-либо из генов, расположенных на половой Х-хромосоме, и проявляются в случае, если нет другой Х-хромосомы с нормальной копией того же гена . В литературе встречается сокращение XR для обозначения X-сцепленного рецессивного наследования .
Для Х-сцепленных рецессивных заболеваний характерно, что обычно поражёнными являются мужчины, для редких Х-сцепленных заболеваний это справедливо почти всегда. Все их фенотипически здоровые дочери являются гетерозиготными носительницами. Среди сыновей гетерозиготных матерей соотношение больных и здоровых равно 1 к 1 .
Частным случаем Х-сцепленного рецессивного наследования является крисс-кросс наследование (англ. criss-cross inheritance , также наследование крест-накрест ), в результате которого признаки отцов проявляются у дочерей, а признаки матерей - у сыновей. Название такому типу наследования дал один из авторов хромосомной теории наследования Томас Хант Морган . Он впервые описал такой тип наследования для признака цвета глаз у дрозофилы в 1911 году . Крисс-кросс наследование наблюдается тогда, когда мать является гомозиготой по рецессивному признаку, локализованному в Х-хромосоме, а у отца в единственной Х-хромосоме имеется доминантный аллель этого гена. Выявление такого вида наследования при анализе расщепления является одним из доказательств локализации соответствующего гена на Х-хромосоме .
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
Индивидуальные черты, сцепленные с полом
Комбо-задача по генетике 3 в 1! Урок биологии №71.
Онлайн урок биологии. Наследование, сцепленное с полом
Принцип Харди-Уайнберга
Развлечение с решёткой Пеннетта
Субтитры
На текущий момент нашего курса биологии вы, наверное, задаетесь логичным вопросом: чем обусловлен пол организма? Однозначного ответа нет, ведь в животном мире пол определяют различные факторы. Для некоторых рептилий им является внешняя среда. Для рептилий этот фактор - внешняя среда. Не для всех, лишь для некоторых видов. Иногда это зависит от температуры, в которой развивается зародыш, зависит его будущий пол; иногда - от других факторов внешней среды. Для других классов животных, в частности для млекопитающих, к которым принадлежим и мы, это гены. Вы можете спросить: «Салман, …» Секунду, я напишу. У млекопитающих - гены. Так вот, вы спросите: "может быть существуют разные аллели - аллель мужского пола, аллель женского?" Но вы же знаете, насколько много признаков определяют различия между мужчиной и женщиной. Наверное, это набор взаимодействующих генов. Эта вторая догадка, она ближе к истине. Это даже больше, чем набор генов. Это хромосомы целиком. Давайте я нарисую ядро. Вот такое ядро. Это будет ядро для мужчины. 22 пары хромосом не являются определяющими пол. Обозначу их; одна из гомологичных, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14. И так далее. Всего 22 пары. Хромосомы этих двадцати двух пар называют аутосомами. Это стандартные пары хромосом, содержащих разную информацию. Эти пары состоят из гомологичных хромосом, которые, как мы говорили раньше, мы получаем по одной от каждого из родителей. Содержащаяся в них информация необязательно идентична, но всегда определяется аналогичными генами. Если один ген определяет цвет глаз, другой ген в паре - тоже. Хотя сам цвет может быть закодирован в этих генах по-разному. Итак, этот набор генов никак не определяет наш пол. Для этого есть две специальные хромосомы. Давайте я обозначу их вот здесь. Длинная бежевая и короткая синяя. Вы сразу заметите: эти две не похожи на гомологичные хромосомы. Как они могут содержать одну и ту же информацию, когда синяя короткая, а бежевая длинная? И вы правы. Они не гомологичные. Эти хромосомы определяют половые признаки. Итак, хромосомы определяющие половые признаки. Длинную хромосому принято называть X-хромосомой. Прокрутим вниз… А синюю короткую называют Y-хромосомой. И вот как они определяют пол. Простая система: если у вас есть Y-хромосома, вы принадлежите к мужскому полу. Вот это ядро, которое я нарисовал, - представим, что вокруг него клетка, - мужское. Таким образом, если у вас есть X-хромосома (а от мамы мы можем получить только ее)… Х-хромосома от мамы и Y-хромосома от папы, тогда вы будете мужского пола. Если у вас Х-хромосома от мамы и Х-хромосома от папы, вы будете женского пола. Мы можем даже начертить решётку Пеннета. Это будет простая таблица, но она покажет возможные комбинации. Скажем, это генотип вашей мамы в определяющей половые признаки хромосоме. У неё две Х-хромосомы. Это сделало её вашей мамой, а не папой. А у вашего папы - Х-хромосома и Y-хромосома. (Y - с большой буквы) И вот таблица Пеннета. Какие возможны варианты потомства? Мама может дать эту X-хромосому, папа - тоже X-хромосому. Тогда получится девочка. Мама может дать другую X-хромосому вместе с той X-хромосомой - опять будет девочка. Понятно, что от мамы мы всегда получаем X-хромосому. А вот от папы можем получить либо X-, либо Y-хромосому. Пусть будет Y-хромосома. Это будут девочки, а те - мальчики. Хорошо, что половина девочек и половина мальчиков. И вот какой интересный факт, в котором есть некоторая ирония. Подумаем, кто определяет пол потомства? Будет ли это мама или папа? Так вот мама всегда дает X-хромосому, то есть гаплоидный набор яйцеклетки мамы, женской гаметы, никоим образом не может определять пол потомства. Решающую роль играют сперматозоиды. У отца их множество, и все они стремятся... все они стремятся к яйцеклетке. В некоторых из них X-хромосома, а в некоторых - Y-хромосома. И другие хромосомы. Если гонку выиграет вот этот сперматозоид, лучше сказать, что это девочка… Если она выиграет, то оплодотворённая яйцеклетка будет девочкой. Если этот сперматозоид выиграет гонку, получится мальчик. Почему я сказал про иронию: в истории немало примеров, и самый известный, наверное, - Генрих VIII… Вообще говоря, это характерно не только для королей… В нашей цивилизации доминирует мужское начало, и часто мужчины одержимы желанием получить наследника, чтобы было кому передать фамилию. А в случае Генриха VIII - страну. А если рождаются девочки, они ужасно раздражаются и обвиняют жён, а ведь виноваты они сами. Генрих VIII и Анна Болейн. Я не большой знаток истории, но в общих чертах было так: Генрих разозлился на Анну, потому что она не родила ему наследника. И нашёл причину, чтобы казнить её отсечением головы, хотя причина-то была в нём самом. Вероятно, большая часть его сперматозоидов были такими, а не такими. Впоследствии у него родился сын, и если это был действительно его ребёнок, значит, у него были и такие сперматозоиды, но причина была в нём. Вот в чём ирония. Мужчины обвиняют своих жён, а причина кроется в них самих. Теперь вы можете задаться вопросом: "Салман, а эти хромосомы определяют только лишь половые признаки или содержат ещё какую-то информацию?" Нарисую несколько хромосом. Пусть это будет X-хромосома, а это - Y-хромосома. X-хромосома содержит много другой информации, хотя в ней сравнительно мало генов. Приблизительно 1500 генов. А в Y-хромосоме меньше всего генов из всех других хромосом. Всего 78 генов. Я только что уточнил это, но никто знает, точно ли 78. Она содержит очень мало информации, отличной от определения пола. В ней есть ген, называемый SRY-ген. Вы можете этого не знать. Он играет роль в развитии яичек, мужских половых органов. Итак, SRY-ген играет роль в развитии яичек. Этот ген содержит информацию, которая определяет развитие мужских половых органов. Если такой ген отсутствует, развивается женская особь. Я даю очень упрощённое представление. Пока я говорил об информации, играющей роль в определении пола. Но в этих генах записана и другая информация. Наиболее известны примеры отдельных нарушений. Например, цветовая слепота. Гены... лучше сказать, мутации вызывающие цветовую слепоту. Неспособность различать красный и зелёный цвета. Я написал это зелёным цветом, что может быть не совсем правильно. А также гемофилия. Когда кровь не сворачивается. Существует несколько типов гемофилии. Но основной её признак - неспособность крови сворачиваться. Оба отклонения вызваны мутациями X-хромосомы. Это рецессивные мутации Что это означает? Обе X-хромосомы должны - возьмём случай гемофилии - обе X- хромосомы индивидуума должны содержать мутации гемофилии, чтобы у него был фенотип гемофилии. Например, вот у нас есть генотип женщины. У неё одна нормальная X-хромосома и одна X-хромосома - обозначу верхним индексом - и одна хромосома с мутацией гемофилии. Она будет носителем. В её фенотипе гемофилия отсутствует. Её кровь сворачивается, как нужно. Женщина будет страдать от гемофилии, только если получит два таких гена, так как это рецессивная мутация. У такого индивидуума будет гемофилия. А у мужчин только одна X-хромосома. И мужчина будет страдать гемофилией, если такая мутация будет в одной X- хромосоме, которую он получил. А другая - это Y-хромосома. У такого мужчины будет гемофилия. Возникает вопрос о том (сразу отмечу, что это относительно редкая мутация X-хромосомы)... о том, для кого вероятность заболеть гемофилией более высока? Для мужчины или для женщины? При прочих равных, кто чаще болеет? Смотрите, это сравнительно редкая аллель; у женщины должны быть два таких гена. Я навёл справки перед записью. Частота его формирования такова: приблизительно 1 мужчина из 5 000-10 000 болеет гемофилией. То есть частота такой аллели 1 на 7 000; частота формирования Х-хромосомы с мутацией гемофилии. Вероятность будет вот такой. Поэтому 1 из 7 000 мужчин страдают гемофилией; 1 раз из 7000 они получают Х-хромосому с мутацией, определяющей гемофилию. При этом Y-хромосома не имеет никакого значения: она не определяет факторы свёртываемости крови и прочие, вызывающие гемофилию. А при каких условиях заболеет гемофилией женщина? Только если получит две хромосомы с мутацией. И вероятность такой мутации - 1 на 7 000. То есть для неё вероятность будет равна 1 на 7 000, умноженных на 7000, то есть один на 49 миллионов. Как вы понимаете, случаи гемофилии у женщин намного более редки, чем у мужчин. И, как правило, все мутации, связанные с полом, если это рецессивные мутации, проявляются, если переходят мужчинам, так как у них нет другой X-хромосомы, которая была бы доминантной. А у женщин они проявляются, только если обе хромосомы такие. Заболеваемость у мужчин будет… пусть m обозначает заболеваемость мужчин. Исправлю орфографию… Заболеваемость мужчин... Тогда какова заболеваемость у женщин? Это можно рассматривать как частоту аллелей с такой мутацией X-хромосомы. Женщина заболеет, если получит два таких гена. То есть частота для женщин - m в квадрате. Вы скажете - это же больше. Я возвожу в квадрат. Но мы помним, что частота заболеваемости меньше единицы, в случае гемофилии - один на 7000. Возведя в квадрат 1 из 7000, получим 1 из 49 млн. Надеюсь, вам было интересно. Теперь вы знаете, что определяет формирование мужских и женских половых признаков. И кто «виноват», если у пары никак не получается родить сына. Subtitles by the Amara.org community
Особенности наследования рецессивных признаков, сцепленных с полом, у человека
У человека, как у всех млекопитающих, мужской пол гетерогаметный (XY), а женский пол гомогаметный (XX). Это означает, что у мужчин только одна Х- и одна Y-хромосома, а у женщин имеется две Х-хромосомы. В Х-хромосомах и Y-хромосомах есть небольшие гомологичные участки (псевдоаутосомные регионы). Наследование признаков, гены которых расположены в этих областях, аналогично наследованию аутосомных генов, и в этой статье оно не рассматривается.
Признаки, сцепленные с Х-хромосомой, могут быть рецессивными и доминантными . Рецессивные признаки не проявляются у гетерозиготных особей в присутствие доминантного признака. Так как у мужчин есть только одна Х-хромосома, мужчины не могут быть гетерозиготными по тем генам, которые находятся в Х-хромосоме. По этой причине у мужчин возможны всего два состояния X-сцепленного рецессивного признака :
- при наличии в единственной Х-хромосоме аллеля , детерминирующего признак или расстройство, у мужчины проявляется таковой признак или расстройство, а все его дочери получают от него этот аллель вместе с Х-хромосомой (сыновья получат Y-хромосому);
- если такового аллеля в единственной в Х-хромосоме нет, то у мужчины этот признак или расстройство не проявляется и потомству не передаётся.
Так как у женщин две Х-хромосомы, то для Х-сцепленных рецессивных признаков у них возможны три состояния :
- аллель, определяющий этот признак или расстройство, отсутствует в обеих Х-хромосомах - признак или расстройство не проявляется и потомству не передаётся;
- аллель, определяющий признак или расстройство, присутствует только в одной Х-хромосоме - признак или расстройство обычно не проявляется, а при наследовании примерно 50 % потомков получают от неё этот аллель вместе с Х-хромосомой (другие 50 % потомков получат другую Х-хромосому);
- аллель, определяющий признак или расстройство, присутствует в обеих Х-хромосомах - признак или расстройство проявляется и потомству передаётся в 100 % случаев.
Некоторые расстройства, наследующиеся по X-сцепленному рецессивному типу, могут быть настолько тяжёлыми, что приводят к внутриутробной гибели плода. В этом случае среди членов семьи и среди их предков может не быть ни одного известного больного.
Женщины, которые имеют только одну копию мутации, называются носителями. Обычно такая мутация не выражается в фенотипе, то есть никак не проявляется. Отдельные заболевания с Х-сцепленным рецессивным наследованием всё же имеют некоторые клинические проявления у женщин-носителей вследствие механизма дозовой компенсации , благодаря которому в соматических клетках случайно инактивируется одна из Х-хромосом, и в одних клетках организма экспрессируется один Х-аллель, а в других - другой .
Некоторые X-сцепленные рецессивные заболевания человека
Распространённые
Часто встречающиеся X-сцепленные рецессивные заболевания:
Редкие
См. также
- X-сцепленное доминантное наследование
Примечания
- Фонд «Подари жизнь». Х-сцепленное рецессивное наследование
- Seroquel XR (quetiapine) Disease Interactions
- A novel X‐linked recessive form of Mendelian susceptibility to mycobaterial disease
- X-linked mendelian susceptibility to mycobacterial diseases
- Фогель Ф., Мотульский А. Генетика человека в 3-х томах. - М: Мир, 1989. - Т. 1. - С. 162-164. - 312 с.
- Morgan T.H., Sturtevant A.H., Muller H.J., Bridges C.B. . - New York: Henry Holt and Company, 1915. - 262 с.
- Англо-русский толковый словарь генетических терминов. Арефьев В. А., Лисовенко Л. А., Москва: Изд-во ВНИРО, 1995 г.
- Шевченко В. А., Топорнина Н. А., Стволинская Н. С. Генетика человека: Учеб. для студ. высш. учеб. заведений. 2-е изд., испр. и доп. - М.: Гуманит. изд. центр ВЛАДОС, 2004. - 240 с.: ISBN 5-691-00477-8 с 116
- Dobyns WB, Filauro A. Inheritance of most X-linked traits is not dominant or recessive, just X-linked. Am J Med Genet A. 2004 Aug 30;129A(2):136-43.
- OMIM Color Blindness, Deutan Series; CBD
- Carlo Gelmetti; Caputo, Ruggero. Pediatric Dermatology and Dermatopathology: A Concise Atlas. - T&F STM, 2002. - P. 160. - ISBN 1-84184-120-X .
- Duchenne muscular dystrophy: MedlinePlus Medical Encyclopedia . Nlm.nih.gov. Проверено 6 мая 2014.
X-сцепленное рецессивное наследование (англ. X-linked recessive inheritance ) - один из видов сцепленного с полом наследования. Такое наследование характерно для признаков, гены которых расположены на Х-хромосоме и которые проявляются только в гомозиготном или гемизиготном состоянии. Такой тип наследования имеет ряд врождённых наследственных заболеваний у человека, эти заболевания связаны с дефектом какого-либо из генов, расположенных на половой Х-хромосоме, и проявляются в случае, если нет другой Х-хромосомы с нормальной копией того же гена. В литературе встречается сокращение XR для обозначения X-сцепленного рецессивного наследования.
Для Х-сцепленных рецессивных заболеваний характерно, что обычно поражёнными являются мужчины, для редких Х-сцепленных заболеваний это справедливо почти всегда. Все их фенотипически здоровые дочери являются гетерозиготными носительницами. Среди сыновей гетерозиготных матерей соотношение больных и здоровых равно 1 к 1.
Частным случаем Х-сцепленного рецессивного наследования является крисс-кросс наследование (англ. criss-cross inheritance , также наследование крест-накрест ), в результате которого признаки отцов проявляются у дочерей, а признаки матерей - у сыновей. Название такому типу наследования дал один из авторов хромосомной теории наследования Томас Хант Морган. Он впервые описал такой тип наследования для признака цвета глаз у дрозофилы в 1911 году. Крисс-кросс наследование наблюдается тогда, когда мать является гомозиготой по рецессивному признаку, локализованному в Х-хромосоме, а у отца в единственной Х-хромосоме имеется доминантный аллель этого гена. Выявление такого вида наследования при анализе расщепления является одним из доказательств локализации соответствующего гена на Х-хромосоме.
Особенности наследования рецессивных признаков, сцепленных с полом, у человека
У человека, как у всех млекопитающих, мужской пол гетерогаметный (XY), а женский пол гомогаметный (XX). Это означает, что у мужчин только одна Х- и одна Y-хромосома, а у женщин имеется две Х-хромосомы. В Х-хромосомах и Y-хромосомах есть небольшие гомологичные участки (псевдоаутосомные регионы). Наследование признаков, гены которых расположены в этих областях, аналогично наследованию аутосомных генов, и в этой статье оно не рассматривается.
Признаки, сцепленные с Х-хромосомой, могут быть рецессивными и доминантными. Рецессивные признаки не проявляются у гетерозиготных особей в присутствие доминантного признака. Так как у мужчин есть только одна Х-хромосома, мужчины не могут быть гетерозиготными по тем генам, которые находятся в Х-хромосоме. По этой причине у мужчин возможны всего два состояния X-сцепленного рецессивного признака:
- при наличии в единственной Х-хромосоме аллеля, детерминирующего признак или расстройство, у мужчины проявляется таковой признак или расстройство, а все его дочери получают от него этот аллель вместе с Х-хромосомой (сыновья получат Y-хромосому);
- если такового аллеля в единственной в Х-хромосоме нет, то у мужчины этот признак или расстройство не проявляется и потомству не передаётся.
Так как у женщин две Х-хромосомы, то для Х-сцепленных рецессивных признаков у них возможны три состояния:
- аллель, определяющий этот признак или расстройство, отсутствует в обеих Х-хромосомах - признак или расстройство не проявляется и потомству не передаётся;
- аллель, определяющий признак или расстройство, присутствует только в одной Х-хромосоме - признак или расстройство обычно не проявляется, а при наследовании примерно 50 % потомков получают от неё этот аллель вместе с Х-хромосомой (другие 50 % потомков получат другую Х-хромосому);
- аллель, определяющий признак или расстройство, присутствует в обеих Х-хромосомах - признак или расстройство проявляется и потомству передаётся в 100 % случаев.
Некоторые расстройства, наследующиеся по X-сцепленному рецессивному типу, могут быть настолько тяжёлыми, что приводят к внутриутробной гибели плода. В этом случае среди членов семьи и среди их предков может не быть ни одного известного больного.
Женщины, которые имеют только одну копию мутации, называются носителями. Обычно такая мутация не выражается в фенотипе, то есть никак не проявляется. Отдельные заболевания с Х-сцепленным рецессивным наследованием всё же имеют некоторые клинические проявления у женщин-носителей вследствие механизма дозовой компенсации, благодаря которому в соматических клетках случайно инактивируется одна из Х-хромосом, и в одних клетках организма экспрессируется один Х-аллель, а в других - другой.
Некоторые X-сцепленные рецессивные заболевания человека
Распространённые
Часто встречающиеся X-сцепленные рецессивные заболевания:
- Наследственное нарушение цветового зрения (дальтонизм). Разной степенью слабостью красно-зелёного восприятия в Северной Европе страдают примерно 8 % мужчин и 0,5 % женщин.
- X-сцепленный ихтиоз. На коже пациентов появляются сухие огрубевающие участки вследствие избыточного накопления сульфированных стероидов. Встречается у 1 из 2000-6000 мужчин.
- Мышечная дистрофия Дюшенна. Заболевание, сопровождающееся дегенерацией мышечной ткани и приводящее к смерти в молодом возрасте. Встречается у 1 из 3600 новорожденных мужского пола.
- Гемофилия A (классическая гемофилия). Заболевание, связанное с недостаточностью VIII фактора свёртываемости крови, встречается у одного из 4000-5000 мужчин.
- Гемофилия B. Заболевание, связанное с недостаточностью IX фактора свёртываемости крови, встречается у одного из 20 000-25 000 мужчин.
- Мышечная дистрофия Беккера. Заболевание аналогичное мышечной дистрофия Дюшенна, но протекающее несколько мягче. Встречается у 3-6 из 100 000 новорожденных мужского пола.
- Синдром Кабуки - множественные врождённые дефекты (пороки сердца, дефицит роста, потеря слуха, аномалии мочевыводящих путей) и умственная отсталость. Распространённость 1:32000.
- Синдром нечувствительности к андрогенам (синдром Морриса) - индивид с завершённым синдромом обладает женской внешностью, развитой грудью и влагалищем, несмотря на кариотип 46XY и неопустившиеся яички. Частота встречаемости от 1:20 400 до 1:130000 новорожденных с кариотипом 46,XY.
Редкие
- Болезнь Брутона (врождённая агаммаглобулинемия). Первичный гуморальный иммунодефицит. Встречается среди мальчиков с частотой 1:100000 - 1:250 000.
- Синдром Вискотта-Олдрича - врождённый иммунодефицит и тромбоцитопения. Распространённость: 4 случая на 1 000 000 новорожденных мужского пола.
- Синдром Лоу (окулоцереброренальный синдром) - скелетные аномалии, разнообразные почечные нарушения, глаукома и катаракта с раннего детства. Встречается с частотой 1:500 000 новорожденных мужского пола.
- Синдром Аллана-Херндона-Дадли - редкий синдром, встречающийся только у мужчин, при котором нарушено постнатальное развитие головного мозга. Синдром вызван мутацией в гене MCT8, кодирующем белок, транспортирующий тиреоидный гормон. Впервые описан в 1944 году.
Гены, локализованные в Х-хромосоме, так же как и при аутосомном наследовании, могут быть доминантными и рецессивными. Главной особенностью Х-сцепленного наследования является отсутствие передачи соответствующего гена отца – сыну, т.к. мужчины, будучи гемизиготными (имеют только одну Х-хромосому) передают свою Х-хромосому только дочерям.
Если в Х-хромосоме локализуется доминантный ген, такой тип наследования называется Х-сцепленным доминантным. Для него характерны следующие признаки:
Если болен отец, то все дочери будут больны, а все сыновья здоровы;
Больные дети появляются только в том случае, если болен один из родителей;
У здоровых родителей все дети будут здоровы;
Заболевание прослеживается в каждом поколении;
Если мать больна, то вероятность рождения больного ребенка равна 50%, независимо от пола;
Болеют как мужчины, так и женщины, но в целом больных женщин в семье в 2 раза больше, чем больных мужчин.
При локализации в Х-хромосоме рецессивного гена тип наследования называется Х-сцепленным рецессивным. Женщины почти всегда фенотипически здоровы (носители), т.е. гетерозиготы. Тяжесть болезни зависит от степени поражения репродуктивной системы. Для этого типа наследования характерны:
Заболеванием поражаются преимущественно лица мужского пола;
Заболевание наблюдается у мужских родственников пробанда по материнской линии;
Сын никогда не наследует заболевание отца;
Если пробанд – больная женщина, её отец обязательно болен, а также поражены все её сыновья;
В браке между больными мужчинами и здоровыми гомозиготными женщинами все дети будут здоровы, но у дочерей могут быть больные сыновья;
В браке больного мужчины и женщины-носительницы дочери: 50% -больные, 50% - носительницы; сыновья: 50% - больные, 50% - здоровые.
В браке между здоровым мужчиной и гетерозиготной женщиной вероятность рождения больного ребенка составит: 50% - для мальчиков и 0% - для девочек.
Сестры-носительницы имеют 50% больных сыновей и 50% дочерей-носительниц.
Родословная с Х-рецессивным типом наследования
Родословная с Х-доминантным типом наследования
Y-сцепленный тип наследования
В редких случаях наблюдается отцовский или голандрический тип наследования, обусловленный присутствием мутаций в генах Y-хромосомы.
При этом болеют и передают через Y-хромосому свое заболевание сыновьям только мужчины. В отличие от аутосом и Х-хромосомы, Y-хромосома несет сравнительно мало генов (по последним данным международного каталога генов OMIM, всего около 40).
Небольшая часть таких генов гомологична генам X-хромосомы, остальные присутствующие только у мужчин, участвуют в контроле детерминации пола и сперматогенеза. Так, на Y-хромосоме находятся гены SRY и AZF, ответственные за программу половой дифференцировки.
Мутации в любом из этих генов приводят к нарушениям развития яичек и блоку сперматогенеза, что выражается в азооспермии. Такие мужчины страдают бесплодием, и потому их заболевание не наследуется. Мужчин с жалобами на бесплодие необходимо обследовать на наличие мутаций в указанных генах. Мутациями в одном из генов, расположенных на Y-хромосоме, обусловлены некоторые формы ихтиоза (рыбья кожа), и совершенно безобидный признак - оволосение ушной раковины.
Признак передаётся по мужской линии. В Y-хромосоме имеются гены, отвечающие за оволосение ушной раковины, сперматогенез (азооспермия), интенсивность роста тела, конечностей, зубов.
Родословная с Y-сцепленным типом наследования
Кариотип человека содержит 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом. Наборы аутосом у мужчин и женщин по форме одинаковые, а пары половых хромосом различаются. У женщин - это две Х-хромосомы, у мужчин - Х-хромосома и У-хромосома. Х-хромосома не отличается от аутосом средних размеров (№ 5, 6). Мужская половая Y-хромосома морфологически подобная мельчайших хромосом (№ 21, 22, рис. 2.7, 3.7).
Половые хромосомы имеющиеся в каждой соматической клетке человека. В процессе образования гамет во время мейоза гомологичные половые хромосомы расходятся в разные половые клетки. Итак, каждая яйцеклетка, кроме 22 ауто-сом, несет одну половую хромосому X, а ее гаплоидный набор насчитывает 23 хромосомы. Все сперматозооны также имеют гаплоидный набор хромосом, из которых 22 аутосомы, а одна половая. Одна половина сперматозоидов содержит Х-хромосому, другая - У-хромосому.
Пол человека определяется в момент оплодотворения, когда хромосомные наборы гамет объединяются. Зигота содержит 22 пары аутосом и одну пару половых хромосом. Если яйцеклетку оплодотворил сперматозоидом с Х-хромосомой, то в зиготе будет пара половых хромосом XX, и из нее разовьется девочка. Когда оплодотворение совершил сперматозоидов с Y-хромосомой, то набор половых хромосом в зиготе - ХУ, и из нее разовьется мужской организм. Итак, пол будущего ребенка определяет ризногаметний по половым хромосомам человек. Соотношение полов при рождении примерно соответствует соотношению 1: 1 (табл. 4.1).
Таблица 4.1. Генетическое определение пола у человека
|
женские гаметы |
|||
|
мужские гаметы |
|||
Однако в действительности соотношение полов среди новорожденных (известное как вторичное соотношение полов в отличие от первичного соотношения при оплодотворении) не сдвинуты в сторону мальчиков (102-106 мальчиков на 100 девочек). Первичное соотношение полов точно неизвестно, но есть некоторые данные, оно также изменчиво. Оказалось, что первичное и вторичное соотношение полов зависит от продолжительности периода между половым актом и овуляцией, частоты половых актов, общих условий, учитывая также состояние войны или мира в обществе.
Даже при искусственного оплодотворения доля мальчиков среди новорожденных существенно выше, чем девочек.
Пол будущего ребенка определяется не только комбинацией половых хромосом. Большую роль в этом процессе у человека играет гормональная регуляция, осуществляемая под действием половых гормонов, синтезируемых половыми железами.
Человек по своей природе двуполая. Зачатки половой системы одинаковы у зародышей обоих полов. Если У-хромосома отсутствует или его активность подавлена, то зачатки половых органов развиваются по женскому типу. их развитие не требует специальных регуляторных механизмов и является самовольным.
Нормальные особи мужского пола развиваются только тогда, когда все половые мужские гормоны, действующие на зачатки внешних и внутренних половых органов, функционирующих в определенное время и в определенном месте.
Описаны примерно 20 различных дефектов генов, которые при нормальном мужского кариотипа (ХУ) вызывают нарушения формирования внешних и внутренних половых признаков. В результате развивается Гермафродитный организм. Эти генные мутации связаны с нарушением синтеза половых гормонов, чувствительности рецепторов к ним и т.
Наследование признаков, сцепленных с полом
Половые хромосомы X и Y частично гомологичные, поскольку имеют общие гомологичные участки, в которых локализованы аллельные гены. Однако они различаются по форме, размерам и генетическим наполнением, ведь, кроме гомологичных участков, X- и Y-хромосомы содержат большое количество неаллельных генов. В Х-хромосоме расположены гены, которых нет в У-хромосоме, а определенные гены У-хромосомы отсутствуют в Х-хромосоме.
Итак, в половых хромосомах мужчин некоторые гены не имеют соответствующего аллеля в гомологичной хромосоме. В таком случае признак определяют не пара аллельных генов, как обычную менделирующих признак, а только один аллель. Такое положение гена называют гемизиготним, а признаки, развитие которых обусловлено одиночным геном, расположенным в одной из альтернативных половых хромосом, - сцепленными с полом. Такие признаки развиваются преимущественно у особей одного пола и по-разному наследуются у мужчин и женщин.
Признаки, сцепленные с Х-хромосомой, могут быть доминантными и рецессивными.
Х -зчеплений доминантный тип наследования.
По такому типу наследуются преимущественно болезни - гипофосфатемический рахит, "заячья губа", фолликулярный гиперкератоз (чрезмерное ороговение эпидермиса кожи), очаговая гипоплазия (недоразвитие органа или его части), пятнистая хондродисплазия (аномалии преобразования хрящевой ткани на костную), темная эмаль зубов и др.
Такие признаки проявляются в гемозиготних мужчин и гетерозиготных женщин. Однако сыновья пораженного отца и здоровой матери не является носителями патологических признаков, здоровые также их дети. Однако все дочери пораженного отца будут поражены. От пораженных матерей болезнь передается детям независимо от пола с частотой 1: 1 подобно аутосомно-доминантного типа наследования. Если пораженные индивиды имеют нормальную репродуктивную способность, то в популяции больные женщины случаются примерно в два раза чаще, чем больные мужчины.
Характерным примером Х-сцепленного доминантного наследования может быть недостаточное содержание фосфора в крови (гипофосфатемия), что часто вызывает гипофосфатемический рахит. В родословной на рис. 4.6 все дочери пораженных мужчин, женатых на здоровых женщинах, болели гипофосфатемию или рахит, а все их сыновья были здоровыми. Пораженные матери имели как больных, так и здоровых сыновей и дочерей примерно поровну.
У мужчин симптомы заболевания, как правило, острые, чем у женщин, потому что у них действие аномального доминантного аллеля частично компенсируется гомологичным нормальным но лем в парной X-хромосоме.
Х -зчеплений рецессивный тип наследования.
Рецессивными признаками, которые определяются генами Х-хромосомы, тоже являются преимущественно болезни - гемофилия, дальтонизм (неспособность различать красный и зеленый цвета), атрофия зрительного нерва, миопатия Дюшена (повреждения скелетных мышц) и др.
Рис. 4.6.
Наследование, сцепленное с Х-хромосомой, можно рассмотреть на примере рецессивного гена гемофилии. У мужчины ген гемофилии, локализован в Х-хромосоме, не имеет но ля в У-хромосоме, то есть находится в гемизиготному состоянии и, как правило, оказывается. Чтобы лучше разобраться в генетическом механизме наследования этой болезни, применяют соответствующие обозначения: Н - ген нормальной способности крови скипатися, Ь - ген гемофилии, ХЯУ - человек здоровый, ХЛУ - человек, больной гемофилией;
У женщин гемофилия может оказаться только в гомозиготном состоянии: ХНХН - женщина здорова, ХЯХЛ - гетерозиготная здоровая женщина, но является носителем гена гемофилии, ХЛХЛ - женщина, больная гемофилией.
Заболевание поражает мужчин. Все они здоровы дочери являются гетерозиготными носителями гена гемофилии, поскольку получили от отца Х-хромосому с аномальным геном.
Среди сыновей гетерозиготных матерей (ХнХк) соотношение больных и здоровых составляет 1: 1, так как гаметы Хн и ХЛ образуются с одинаковой вероятностью.
Самым известным примером Х-сцепленного рецессивного наследования стало наследования классической гемофилии типа А среди потомков английской королевы Виктории (рис. 4.7). Королева Виктория была гетерозиготной по гену гемофилии и передала его сыну-гемофилики и трем дочерям. Один из потомков королевы - царевич Алексей (сын последнего русского царя Николая II и внучки королевы Виктории Алисы, которая была носителем гена гемофилии) также был поражен этой болезнью. Представленный родословную, как и следовало ожидать по рецессивного Х-сцепленного наследования свидетельствует, больных гемофилией только мужчины. Однако в семьях, в родословных которых были близкородственные браки, иногда гемофилия средней степени проявляется и у женщин.
Наследование признаков, сцепленных с Y-хромосомой.
Кроме того, что присутствие в геноме человека У-хромосомы четко определяет мужской пол, эта хромосома содержит по крайней мере несколько десятков генов, в т. Ч. Тех генов, детерминирующих развитие семенников, оволосение средних фаланг пальцев, наличие волос на внешнем краю ушных раковин (гипертрихоз), контролируют интенсивность роста и некоторые другие признаки. Признак, ген которой локализован в У-хромосоме, передается от отца всем сыновьям, и только сыновьям (рис. 4.8.). Патологические мутации, обусловливающие нарушение строения и функций семенников, а не наследуются в связи с стерильностью их носителей.
Рис. 4.7. Родовид с Х-сцепленной гемофилией А в царских семьях Европы
Рис. 4.8. Родовид с У-сцепленным типом наследования признака (оволосение средних фаланг пальцев)
Гомологичные зоны X- и Y-хромосом содержат аллельные гены, которые с одинаковой вероятностью имеющиеся у особей обоих полов. К признакам, определяемые этими генами, принадлежат неспособность различать цвета и пигментная ксеродерме (злокачественное поражение кожи солнечными лучами). Патология рецессивные.
Признаки, обусловленные аллельными генами, расположенными в X- и Y-хромосомах, наследуются по классическим правилам Менделя.
Митохондриальная или цитоплазматическая наследственность.
Митохондриальный геном - это кольцевая двойная молекула ДНК, которая содержит до 17 тыс. Пар оснований, примерно в 10 тыс. Раз меньше, чем в хромосоме среднего размера.
Определено более 10 мутаций митохондриальных генов, которые вызывают различные заболевания, симптомами которых является тяжелые поражения ЦНС, органов зрения, сердца и мышц. Наиболее распространенными патологиями является атрофия зрительного нерва Лебера, болезнь Лея и др., Которые объединяют в группу митохондриальных енцефаломиопатий.
Поскольку митохондрии ребенок наследует от матери с цитоплазмой овоцитом, все дети больной женщины наследуют патологию независимо от их пола. Пораженные девушки рожать только больных детей, тогда как у больных мужчин все дети будут лишены этой болезни (рис. 4.9).
Рис. 4.9. Родовид с митохондриальным типом наследования патологической признаки (атрофия зрительного нерва Лебера)
Наличие у человека явления сцепления признаков с полом предоставляет важнейшую информацию для медико-генетического консультирования. С высокой вероятностью можно предположить генотипы и фенотипы сыновей и дочерей супругов, если отец, мать, или оба имеют признаки, сцепленные с половой хромосомой или митохондриальным геномом.