Файл: 1. Строение пак.pdf

77. Сцепленное наследование и кроссинговер, закон Моргана.
Сцепленными признаками называются признаки, которые контролируются генами, расположенными в одной хромосоме. Естественно, что они передаются вместе в случаях полного сцепления.
Закон Моргана
Сцепленные гены, локализованные в одной хромосоме, наследуются совместно и не обнаруживают независимого распределения.
Кроссинговер
Гомологичные хромосомы могут перекрещиваться (кроссинговер или прекрест) и обмениваться гомологичными участками. В этом случае гены одной хромосомы переходят в другую, гомологичную ей. Чем ближе друг к другу расположены гены в хромосоме, тем сильнее между ними сцепление и тем реже происходит их расхождение при кроссинговере, и, наоборот, чем дальше друг от друга отстоят гены, тем слабее сцепление между ними и тем чаще возможно его нарушение.
Количество разных типов гамет будет зависеть от частоты кроссинговера или расстояния между анализируемыми генами.
Расстояние между генами исчисляется в
морганидах: единице расстояния между генами, находящимися в одной хромосоме, соответствует 1% кроссинговера. Такая зависимость между расстояниями и частотой кроссинговера прослеживается только до
50 морганид.
78.Хромосомная теория наследственности.
Основоположник теории Томас Морган, американский генетик, нобелевский лауреат, выдвинул гипотезу об ограничении законов Менделя.
В экспериментах он использовал плодовую мушку-дрозофилу, обладающую важными для генетических экспериментов качествами: неприхотливостью, плодовитостью, небольшим количеством хромосом (четыре пары), множеством четко выраженных альтернативных признаков.
Морган и его ученики установили следующее:
1. Гены, расположенные в одной хромосоме, наследуются совместно или сцепленно.
2. Группы генов, расположенных в одной хромосоме, образуют группы сцепления.
Число групп сцепления равно гаплоидному набору хромосом.
3. Между гомологичными хромосомами может происходить обмен участками
(кроссинговер); в результате кроссинговера возникают гаметы, хромосомы которых содержат новые комбинации генов.

4. Частота кроссинговера между гомологичными хромосомами зависит от расстояния между генами, локализованными в одной хромосоме. Чем это расстояние больше, тем выше частота кроссинговера. За единицу расстояния между генами принимают 1 морганиду (1% кроссинговера) или процент появления кроссоверных особей. При значении этой величины в 10 морганид можно утверждать, что частота перекреста хромосом в точках расположения данных генов равна 10% и что в 10% потомства будут выявлены новые генетические комбинации.
5. Для выяснения характера расположения генов в хромосомах и определения частоты кроссинговера между ними строят генетические карты. Карта отражает порядок расположения генов в хромосоме и расстояние между генами одной хромосомы. Эти выводы Моргана и его сотрудников получили название хромосомной теории наследственности. Важнейшими следствиями этой теории являются современные представления о гене как о функциональной единице наследственности, его делимости и способности к взаимодействию с другими генами. Кроссинговер приводит к новому сочетанию генов, вызывает изменение фенотипа. Кроме того, он наряду с мутациями является важным фактором эволюции организмов.

Вопросы 79-87
79.Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом.
Дифференцировка пола.
80.Генотип и фенотип. Эпистаз.
81.Генотип и фенотип. Комплементарность.
82.Генотип и фенотип. Полимерия.
83.Фенотип. Роль материнских и внутренних факторов. Пенетрантность и
экспрессивность. Митохондриальное наследование.
84.Изменчивость и ее формы.
85. Фенотип. Роль факторов внешней среды. Модификационная изменчивость.
86. Комбинативная и эпигеномная изменчивость.
87. Мутационная изменчивость, генные, хромосомные и геномные мутации.
79. Генетика пола. Наследование признаков, сцепленных с полом.
Дифференцировка пола.
Генетика пола
– это область генетической науки, которая отслеживает порядок и систему наследования признаков, связанных с половыми хромосомами.
Сцепленные с полом признаки
– это признаки, которые определяются генами, расположенными в половых хромосомах (ХХ у женщин и ХY у мужчин).
Голандрическое наследование
– это наследование по мужской линии при локализации гена в Y-хромосоме.

Признак передается по мужской линии;

Дочери больных мужчин и их дети здоровы;

В Y- хромосоме генов мало, почти все не гомологичны генам X-хромосомы;

Y-хромосома содержит гены, детерминирующие развитие семенников, отвечающие за сперматогенез, контролирующие интенсивность роста;

Пример голандрического наследования - гипертрихоз ушных раковин;

Мутации, затрагивающие формирование семенников или сперматогенез не могут наследоваться из-за стерильности мужчин.
Х-сцепленное наследование

При Х-сцепленном наследовании женщины (ХХ) могут быть гомозиготными и гетерозиготными;

Гетерозиготные женщины - мозаики по проявлению признака, в связи со случайной инактивацией Х-хрососомы в соматических клетках;

Инактивированная Х-хромосома называется тельцем Барра;

Иногда гетерозиготные женщины (Х
А
Х
а
) могут оказаться больными из-за случайной инактивации Х- хромосомы с нормальным доминантным аллелем в большинстве клеток;


Чем больше клеток имеют работающую Х-хромосому с мутантным рецессивным аллелем, тем тяжелее выражено заболевание;

Пример: при синдроме ломкой Х-хромосомы (синдром Мартина-Белла) у 30% гетерозиготных носительниц наблюдают потерю памяти.
Рецессивное Х-сцепленное наследование

Рецессивные Х-сцепленные заболевания встречаются редко;

Примеры: мышечная дистрофия Дюшенна (1:3 000 живорожденных мальчиков), синдром тестикулярной феминизации, гемофилия А и В (1:2 500 живорожденных мальчиков) и др.

В случае родственного брака возможно рождение больных дочерей.

Пример: в родственном браке между дважды двоюродными больным гемофилией братом и здоровой сестрой, родились две дочери, больные гемофилией. Мать была носительницей рецессивной мутации, а обе дочери страдали гемофилией, поскольку у них синтезировались факторы свертываемости крови, имеющие повреждения
Доминантное Х-сцепленное наследование

У больного отца все дочеры больны, а сыновья здоровы;

Если же в семье больна мать, и она является гетерозиготой, то у нее могут быть больные и здоровые сыновья и дочери.

Примеры: фолликулярный гиперкератоз, приводящий к отсутствию бровей, ресниц и волос; - синдром недержания пигмента (синдром Блоха-Сульцбергера)
Митохондриальный или цитоплазматический тип наследования - матроклиния.

Мужские митохондрии при оплодотворении не попадают в яйцеклетку;

Все митохондрии плода имеют материнское происхождение.

Женщина передает свой генетический материал не только через хромосомы, но и с митохондриальной ДНК (мт-днк);

Примеры: синдром Лея, синдром Вольфа-Паркинсона-Уайта.
Уровни дифференцировки пола:

Генетический;

Гонадный;

Гаметный;

Гормональный;

Фенотипический;

Психологический (самоидентификация и половая роль);

Воспитания;

Гражданский (паспортный).

Нарушение любого уровня может приводить к снижению репродуктивной функции.
Главная роль в детерминации пола у У-хромосомы. Без нее развитие идет по женскому типу.
У-хромосома содержит ген SRY.
Набор хромосом ХУ с делецией SRY приведет к развитию по женскому типу и
дисгенезии гонад.
Перенос SRY на Х-хромосому приведет к формированию мужского фенотипа при
женском генотипе с пороками развития половых органов.
Стадии дифференцировки пола:
1. До 6 недель зачатки гонад бипотенциальны;
2. Далее дифференцировка в семенник или яичник зависит от хромосомного набора первичных половых клеток. Если есть У-ХС с тестис-детерминирующим фактором, гонады диференцируются в семенники.
3. Вторичная детерминация пола происходит под действием гормонов яичек/яичников. У эмбриона выводящая система имеет Вольфовы и Мюллеровы протоки. С 5 недели эмбриогенеза они обособляются:

У женщин Мюллеровы протоки преобразуются в фаллопиевы трубы, матку, верхнюю треть влагалища, а Вольфовы протоки атрофируются;

У мужчин Мюллеровы протоки атрофируются, а Вольфовы преобразуются в семявыносящие протоки и семенные пузырьки.
4. У мужчин выделяется антимюллеровский гормон (АМН – экспрессия с 7 недели беременности до пубертата) для деградации протоков и тестостерон для окончательного формирования половых органов и вторичных половых признаков.
5. На Х-ХС есть ген, кодирующий белковый рецептор к андрогенам (Tfm), чтобы зачатки репродуктивной системы стали восприимчивы к тестостерону.
6. Эстрогены определяют развитие по женскому типу. Однако при недостаточностимужских половых гормонов наружные половые органы формируются по женскому типу независимо от наличия эстрогенов.

Пример доминантного эпистаза:

Ювенильная миоклоническая эпилепсия имеет де формы: доминантную и рецессивную;

Доминантная форма ЮМЭ А, рецессивная форма в;

В браке больных разными формами ЮМЭ родителей (ААВВ х аавв) все дети дигетерозиготны и больны;

Во втором поколении расщепление по фенотипу 13:3 (9А-В-; 3А-вв; 3ааВ- эти 3 здоровы; 1аавв);

Соответственно, расщепление при доминантном эпистазе 13:3.
Пример рецессивного эпистаза:

«Бомбейский феномен» - появление псевдонулевой группы крови;

Ген Н контролирует синтез антигена Н; ген I контролирует синтез фермента, присоединяющего углеводы к антигену Н;

Если ген H находится в рецессивном гомозиготном состоянии hh, то не образуется антиген Н и углеводам присоединяться не к чему.

Из-за отсутствия антигена Н не провляется генотип I
A
и I
B
;

Таким образом рецессивный h в гомозиготном состоянии подавляет ген I
A
и I
B
;

Расщепление 9:7 и 9:3:4.
81.Генотип и фенотип. Комплементарность.
Генотип и фенотип см. вопрос 73.
Комплементарность
– это такое взаимодействие неаллельных генов, при котором доминантные аллели разных генов, находясь вместе (А-В-), обусловливают развитие нового признака.
Действие каждого гена в отдельности (А-вв или ааВ-) воспроизводит признак одного из скрещиваемых родителей.
Варианты расщепления при комплементарности зависят от того, обусловливает ли каждый вариант генотипа проявление какого-то родительского признака в каждом конкретном скрещивании.

Пример комплементарности:

А-нормальное развитие внутреннегоуха, В – нормальное развитие слухового нерва;

аа-недоразвитие внутреннего уха, вв-недоразвитие слухового нерва;

При браке родителей ААвв и ааВВ все потомство АаВв – все дети имеют нормальный слух;

В F2 дети с нормальным слухом: 9А-В-, а оставшиеся 7 (3А-вв; 3ааВ-; 1аавв) – глухие;

Расщепление по фенотипу 9:7.
82.Генотип и фенотип. Полимерия
Генотип и фенотип см. вопрос 73.
Полимерия
– это взаимодействие неаллельных генов, при котором доминантные аллели разных генов имеют однозначное действие, которое может суммироваться.
Доминантный аллель одного гена частично или полностью дублирует проявление доминантного аллеля другого гена.
Полимерия:

Кумулятивная
– степень проявления признака зависит от количества доминантных аллелей взаимодействующих генов в генотипе: чем их больше, тем ярче выражен признак;

Некумулятивная
– качественная оценка признака: если есть хотя бы один доминантный ген, он полностью проявляется в фенотипе.
Пример кумулятивной полимерии:

Родители: папа А1А1А2А2 (негроидно-австралоидная раса), мама а1а1а2а2
(европеоидная раса);

В F1 дети-мулаты А1а1А2а2;

В F2 расщепление по интенсивности окраски кожи: 1 негроид (А1А1А2А2), 4 темных мулата (А1А1А2а2 и А1а1А2А2), 6 мулатов (А1а1А2а2, А1А1а2а2, а1а1А2А2), 4 светлых мулата (А1а1а2а2 и а1а1А2а2), 1 европеоид а1а1а2а2.

Расщепление в F2 1:4:6:1.
Пример некумулятивной полимерии:

А- дефект развития слуховой косточки, В – недоразвитие кортиева органа;

аа и вв – нормальный слух;

Родители глухие дигетерозиготы АаВв;

Потомство: 15 глухих (9А-В-; 3А-вв; 3ааВ-) и 1 здоровый с нормальным слухом
(1аавв);

Расщепление по фенотипу 15:1.

83.Фенотип. Роль материнских и внутренних факторов. Пенетрантность
и экспрессивность. Митохондриальное наследование.
Фенотип см. вопрос 73.
Генотип отражается в фенотипе, но фенотип также зависит от определенных условий окружающей среды.
В идеале каждому генотипу должен соответствовать определенный генотип. Однако такое однозначное соответствие встречается сравнительно редко и параметры, на это указывающие, - пенетрантность и экспрессивность.
Экспрессивность
— это варьирующее проявление признака у особей с одинаковым генотипом.
Экспрессивностью характеризуется конкретная особь.
Пенетрантность
— это показатель фенотипического проявления аллеля в популяции.
Отношение (в процентах) числа особей, у которых наблюдаются фенотипические
проявления наличия аллеля, к общему числу особей, у которых данный аллель
присутствует в нужной форме.
При полной пенетрантности (100%) мутантный ген проявляет свое действие у всех особей, имеющих его, а при неполной – лишь у некоторых.
Пенетрантность зависит:

От генотипа
. Например, мутации генов аутосомно-доминантных форм шизофрении имеют разную пенетрантность у гомозигот(АА) и гетерозигот
(Аа);

От пола.
Например, вероятность проявления доминантных форм подагры различна среди мужчин и женщин;

От возраста.
Например, пенетрантность мутаций, обуславливающих хорею
Гентингтона.
Влияние на фенотип. Факторы среды:
1) Материнские (матроклиния);
2) Внутренние (собственный генотип):

взаимодействие аллелей одного гена (вариабельная экспрессивность);

взаимодействие аллелей разных генов (или генетические сети), генотипический фон (пенетрантность гена);
3) Внешние:

прямое влияние внешних факторов;

изменение активности генов роскоши (генов адаптивного ответа)

Роль материнских факторов - митохондриальный тип наследования
Митохондриальный = цитоплазматический тип наследования =
матроклиния:

Мужские сперматозоиды содержат 3-4 митохондрии для подвижности;

Мужские митохондрии не попадают в яйцеклетку;

Все митохондрии плода имеют материнское происхождение;

Женщина передает свой генетический материал с митохондриальной ДНК (мт-
ДНК);

Генные мутации в мт-ДНК обнаружены при митохондриальных миопатиях, прогрессирующих офтальмоплегиях;

Больные отцы болезнь не передают ни дочерям, ни сыновьям;

Характерен феномен гетероплазмии: клетки больного содержат и нормальные и аномальные митохондрии, распределение которых при клеточных делениях происходит случайно.
84.Изменчивость и ее формы.
Изменчивость
– это свойство организмов приобретать новые признаки и особенности индивидуального развития под влиянием среды.
Этиологическая классификация:

Генотипическая: o
Мутационная:
 Генные мутации;
 Хромосомные мутации;
 Геномные мутации; o
Комбинативная:
 Кроссинговер;
 Независимое распределение хромосом между клетками;
 Случайная встреча гамет при оплодотворении;

Фенотипическая; o
Онтогенетическая (Эпигенетическая); o
Модификационная;
Мутационная изменчивость – см. подробнее в вопросе 87.
Кроссинговер –
происходит обмен участками гомологичных хромосом.
Независимое распределение хромосом между клетками
– во время метафазы I, что способствует передаче разной информации в разные половые клетки.
Случайная встреча гамет при оплодотворении
- образуются зиготы с разными генотипами.