Головна

ОСНОВИ ГЕНЕТИКИ | ГЛАВА IV. Близнюковий метод | ГЛАВА V. Цитогенетика людини |

ГЛАВА II. Класичний генетичний аналіз

  1. Dasein-аналіз Л. Бінсвангера. Структура існування: буття-в-світі, буття-за-межами-світу.
  2. I. Аналіз демографічної ситуації в Концепція РФ
  3. I. Аналіз діяльності школярів
  4. II. Аналіз господарської діяльності (АХД) організації
  5. II. Аналіз господарської діяльності (АХД) організації (Редькіна, Філонов, Виноградів, Богак, Коваленко)
  6. II. Оцінка аналізів сечі.
  7. II. Структурний АНАЛІЗ ТА ЙОГО ОСОБЛИВОСТІ

Генетичний аналіз - це система спостережень і дослідів, яка ставить за мету розкриття генотипической структури особини, популяції або виду. Класичними методами генетичного аналізу вважаються генеалогічний - аналіз родоводів - у людини і гибридологический метод - постановка схрещувань - у всіх інших живих істот. Підставою для проведення генетичного аналізу є встановлення факту успадкування ознаки.

2.1 Моногенні відмінності

Другим після встановлення факту успадкування ознаки етапом генетичного аналізу є з'ясування числа генів, що визначають альтернативне прояв ознаки. Для з'ясування числа генів, залучених у формування ознаки необхідно визначити число фенотипічних класів у гібридів першого покоління і, найчастіше, у нащадків поворотного схрещування (тобто схрещування з однією з батьківських форм). Гібридами вважаються нащадки схрещування особин з різним генотипом. Схрещування батьківських форм, що розрізняються алелями одного гена, називається моногібрідним. Відмінності таких форм називаються моногенними. Диплоїдний організм (з подвійним набором хромосом), в геномі якого присутні два однакових алелі одного гена, називається гомозиготних. Гетерозиготних є диплоїдний організм з різними алелями одного гена. Гемізиготність називають диплоїдну особина, що має тільки один з алелів даного гена.

Батьківські форми позначаються латинською буквою P (від лат. Parento - батьки), гібриди - буквою F (fillii - діти). Гібриди першого покоління - F1, Другого - F2 і т.д. Гібриди, отримані від поворотного схрещування - Fb (Від англ. Backcross - ще одне схрещування). Якщо при зворотному схрещуванні використовується рецессивная батьківська форма, таке схрещування називається аналізує, а його нащадки позначаються Fa (Від англ. Analyse - аналіз). Жіноча стать позначається астрологічним знаком Венери - +, а чоловічий - знаком Марса - >. Схрещування позначають знаком множення - X. Зазвичай першими записують особин жіночої статі, оскільки материнство завжди є встановленим фактом, а батьківство має імовірнісний характер. Наприклад, P + AA X > Aa - схрещування гомозиготной самки з гетерозиготних самцем. Мендель запропонував записувати домінантних гомозигот двома великими літерами (АА), гетерозигот - однієї великої та однієї малої буквами (Аа), а гомозиготних рецесивів - двома малими літерами (аа). Для позначення домінантного фенотипічного класу, що включає домінантних гомозигот АА і гетерозигот Аа, використовується позначення А-. Зрозуміло, що рецесивний фенотипический клас, що включає тільки гомозиготних рецесивів, позначається аа.

Отже, за Менделем:

P + AA X > aa

F1 Aa

F2 3 A-: 1 aa (1 АА: 2 Аа: 1 аа)

FА 1 A-: 1 aa (1 Аа: 1 аа)

Слід звернути увагу, що в разі гібридів другого покоління (F2) Домінантний фенотипический клас А- представлений двома генотипічними класами - АА і Аа - в співвідношенні 1: 2, а в разі аналізує схрещування - тільки гетерозиготами Аа.

Таким чином, наявність розщеплення 3: 1 у другому поколінні, і 1: 1 в анализирующем схрещуванні однозначно вказує на моногенні відмінності батьківських форм.

Аллель, найбільш часто зустрічається в популяції, називається аллелем дикого типу, а більш рідкісні алелі - мутантними. Аллель дикого типу позначають літерним символом гена із позначкою +, наприклад: s +, w +.

Ступінь прояву ознаки у окремих носіїв певного генотипу називається експресивність, а частота прояву ознаки серед носіїв певного генотипу - пенетрантность.

2.2 Типи взаємодії алелей

Існує п'ять типів взаємодії алелей - домінування, неповне домінування, кодоминирование, наддомінування і межаллельная комплементація.

Класичним випадком взаємодії алелей, описаним Менделем, є домінування. При цьому у гібридів першого покоління проявляється ознака тільки однієї батьківської форми, яка вважається з цієї причини домінантною (від лат. Dominatio - панування). Ознака батьківської форми, «зникаючий» у гібридів першого покоління - рецесивний (від лат. Recessus - відступ, видалення).

приклад:

При схрещуванні короткошерстих (LL) і довгошерстих (ll) кішок спостерігаємо таку картину:

P + LL X > ll

F1 Ll (короткошерсті)

F2 3 L-: 1 ll (3 частини короткошерстих і 1 частина довгошерстих)

FА 1 L-: 1 ll (1 частина короткошерстих і 1 частина довгошерстих)

При неповному домінуванні у гібридів першого покоління спостерігається прояв ознаки, проміжне між двома батьківськими формами, а в другому поколінні і у нащадків аналізує схрещування розщеплення за фенотипом повністю повторює розщеплення за генотипом.

P + AA X > aa

F1 Aa

F2 1 АА: 2 Аа: 1 аа

FА 1 Аа: 1 аа

приклад:

При схрещуванні чорних (BB) і білих (bb) курей отримуємо в F1 блакитних (Андалузії) птахів. У другому поколінні - 1 частина чорних, 2 частини Андалузії і 1 частина білих курей.

При кодоминировании два або більше алелей домінують по відношенню до рецессивной. найбільш відомий приклад - Успадкування груп крові системи AB0 ??у людини.

- I група крові відповідає генотипу I0 I0;

- II група крові - IA IA або IA I0;

- III група крові - IB IB або IB I0;

- IV група крові - тільки IA IB.

Біохімічний механізм типів взаємодії алелей наступний:

- При повному домінуванні прояв ознаки визначається присутністю одного з двох домінантних алелів, кожен з яких кодує повнофункціональний білок, необхідний для прояву ознаки;

- При неповному домінуванні прояв ознаки залежить від його дози - половина кількості функціонального білка призводить до часткового прояву ознаки;

- При кодоминировании дві або більше активні форми білка, які кодуються кодомінірующімі алелями, дають можливість проявитися відповідною ознакою незалежно від наявності рецесивного алеля.

Дуже рідко спостерігаються явища сверхдоминирования (коли гібриди першого покоління перевершують за ступенем прояву ознаки обидві батьківські форми) і межаллельной компліментаціі (коли у гібридів першого покоління з'являється новий ознака). Цікаво, що біохімічні механізми сверхдоминирования і межаллельной комплементации близькі - в обох випадках аллели містять мутації в ділянках, що кодують різні домени білкових продуктів, які є функціональними аналогами. Об'єднання алелей у гібридів першого покоління призводить до появи продукту з новими властивостями: більшим ступенем вияву ознаки (наддомінування) або новою формою прояву ознаки (межаллельная комплементація).

приклади:

- Активність алкогольдегідрогенази у гетерозиготних дрозофіл вище, ніж у обох гомозиготних батьківських форм;

- При схрещуванні форм льону з білими і рожевими квітками виходять рослини з блакитним забарвленням пелюсток віночка.

Якщо є серія множинних алелей, то вони послідовно виявляють по відношенню один до одного домінантність або рецесивним. Наприклад, в локусі агути у собак є наступна ієрархія домінування: ay> aw> at> a (соболиний забарвлення шерсті> зонарно окрас> чорно-підпалий окрас> чорне забарвлення).

2.3 Генеалогічний метод

Оскільки експерименти на людях категорично неприйнятні, генетичний аналіз у людини традиційно був заснований на використанні генеалогічного методу, який дозволяє систематизувати спостереження шляхом складання і вивчення родоводів. Як правило, родоводи складають на основі опитувань, хоча у міру розвитку медичної статистики та збільшення охоплення населення системою медико-генетичного консультування все більшу роль в цьому відіграють комп'ютерні бази даних.

Генеалогічне древо - родовід, яка побудована починаючи від індивідуума, з якого розпочато дослідження - пробанда, і включає всіх родичів по низхідній лінії. Пробандом не обов'язково є особа, яка страждає на захворювання - їм може бути будь-яка людина, що звернувся в медико-генетичну консультацію або просто учасник опитування. Сибсами називаються повнокровні брати і сестри, полусибсов - брати і сестри, які мають одного загального батька. На малюнках II, 1; II, 2 і II, 3 представлені основні позначення, які рекомендовані для складання родоводів. При цьому слід зазначити, що єдиних правил складання родоводів не існує і все позначення повинні бути відображені в легенді - списку використаних символів.

Малюнок II, 1. Позначення індивідуумів в родоводів. 1 - чоловік, 2 - жінка, 3 - стать не визначено, 4 - померла жінка, 5 - померлий чоловік, 6 - чоловік - носій ознаки, 7 - жінка - носій ознаки, 8 - гетерозиготний чоловік, 9 - гетерозиготна жінка, 10 - чоловік - пробанд, 11 - жінка - пробанд.

Малюнок II, 2.Позначення сімей в родоводів. 1 - шлюб (зв'язок), 2 - кровноспоріднених шлюб, 3 - сім'я з однією дитиною - дівчинкою, 4 - безплідний шлюб, 5 - сім'я з усиновленою дитиною - хлопчиком, 6 - зв'язок одного чоловіка з двома жінками, 7 - зв'язок однієї жінки з двома чоловіками, 8 - викидень, 9 - медичний аборт.

Малюнок II, 3. Позначення близнюків в родоводів. 1 - разнояйцовие (гетерозиготні) близнюки - дівчатка, 2 - разнояйцовие (гетерозиготні) близнюки - хлопчики, 3 - разнояйцовие (гетерозиготні) близнюки - хлопчик і дівчинка, 4 - однояйцеві (монозиготні) близнюки - дівчинки, 5 - однояйцеві (монозиготні) близнюки - хлопчики.

2.4 Типи успадкування

Аутосомно-домінантний тип спадкування ознак характеризується проявом ознаки у всіх поколіннях (без «проскакування») і в обох статей приблизно з однаковою частотою зустрічається (Малюнок II, 4). Ген, визначальну ознаку, знаходиться в одній з 22-х аутосом (тобто тих хромосом, які однакові у обох статей), домінування повне, мутантом є домінантний аллель, аллель дикого типу - рецесивний.

приклади:

- Вільна мочка вуха по відношенню до приросли мочки;

- Сімейна гіперхолестеринемія;

- Ахондроплазия.

Малюнок II, 4. Аутосомно-домінантний тип спадкування.

Аутосомно-рецесивний тип успадкування ознак характеризується проявом ознаки у нащадків батьків, які не мали його - спостерігається «проскакування поколінь» (Малюнок II, 5). Представники обох статей однаково часто зустрічаються серед володарів такої ознаки. Ген, визначальну ознаку, знаходиться в одній з 22-х аутосом, домінування повне, мутантом є рецесивний аллель, аллель дикого типу - домінантний.

приклади:

- Муковісцедоз;

- Фенілкетонурія;

- Андро-генітальний синдром.

Малюнок II, 5. Аутосомно-рецесивний тип спадкування. Видно «проскакування» поколінь.

Зчеплене зі статтю домінантне успадкування має схожість з аутосомно-домінантним - ознака проявляється у всіх поколіннях, без «проскоків», але у жінок в два рази частіше, ніж у чоловіків (Малюнок II, 6). Однак в цьому випадку від батьків ознака може передатися лише дочкам, а від матерів - з однаковою ймовірністю синам і дочкам. Ступінь прояву ознаки у гетерозиготних жінок, як правило, нижче, ніж у гемізіготних чоловіків, що багато в чому пояснюється інактивацією однієї з X-хромосом у жінок. Ген, визначальну ознаку, знаходиться в статевий X-хромосомі, домінування повне, мутантом є домінантний аллель, аллель дикого типу - рецесивний.

приклади:

- Вітамін-Д-резистентний рахіт з гіпофосфатемією;

- Рото-особі-пальцевий синдром.

Малюнок II, 6. Зчеплений з підлогою домінантний тип спадкування.

У разі зчепленого з підлогою рецесивного успадкування, подібно аутосомноцрецессивному, можуть з'являтися діти - володарі ознаки у не мають цієї ознаки батьків і часто спостерігається «проскакування» поколінь (Малюнок II, 7). Однак ознака передається від батька до половині дочок, якщо мати гетерозиготна (проявляється тільки в гомозиготному стані), і від гетерозиготной матері до половині синів (проявляється завжди, так як сини - гемізіготен). Ніколи ознака не передається від батька до сина. Ген, визначальну ознаку, знаходиться в статевий X-хромосомі, домінування повне, мутантом є рецесивний аллель, аллель дикого типу - домінантний.

приклади:

- Гемофілія А;

- Синдром Леша-Ніхена;

- Дальтонізм.

Малюнок II, 7. Зчеплений з підлогою рецесивний тип спадкування.

Аутосомний, обмежений підлогою тип спадкування спостерігається в випадках аутосомно локалізації гена, який його визначає, і фізичної можливості його прояви у особин тільки однієї статі (відсоток білка в молоці або форма прояву вторинних статевих ознак) (Малюнок II, 8). Цей тип спадкування схожий на зчеплене з підлогою рецесивне спадкування. Головна відмінність - при зчепленому з підлогою рецесивним успадкування ознака ніколи не передається від батька до сина.

приклад:

Моно- і білатеральний крипторхізм.

Малюнок II, 8. Аутосомний, обмежений підлогою, тип спадкування.

Голандріческій тип спадкування проявляється, якщо ген, що визначає ознака, знаходиться в Y-хромосомі. Оскільки в нормі у чоловіків тільки одна Y-хромосома, він завжди знаходиться в гемізиготність стані. Всі сини носія такої ознаки також будуть володіти ним, а дочки - ніколи (Малюнок II, 9).

приклад:

- Волохаті вуха;

- Оволосіння середньої фаланги пальців.

Малюнок II, 9. Голандріческій тип спадкування.

Мітохондріальний тип пояснюється цитоплазматичної спадковістю, коли ген, що визначає ознака знаходиться в геномі мітохондрій. Оскільки при злитті статевих клітин від сперматозоїда залишається тільки пронуклеус (гаплоидное ядро), а вся цитоплазма заплідненої зиготи відбувається від яйцеклітини, мітохондріальний тип спадкування означає передачу ознаки від матері до всіх її нащадкам (Малюнок II, 10). Мутації мітохондріального геному, як правило, призводять до важких порушень обміну речовин.

приклади:

- Мітохондріальна міоекзенцефалія;

- Атрофія зорового нерва Лебера;

- Хвороба Кернса - Сейра.

Малюнок II, 10. Мітохондріальний тип спадкування.

2.5 Полігенні відмінності

Якщо батьківські форми розрізняються за двома ознаками, то їх схрещування називається дигибридном. У цьому випадку говорять про дігенних відмінностях батьківських форм. Якщо батьківські форми розрізняються за трьома і більше ознаками, то їх схрещування називається полигибридном. У цьому випадку говорять про полігенний відмінностях батьківських форм.

P + AAВВ X > aaвв

F1 A-В- (за генотипом - АаВв)

F2 9 А-В-: 3 А-ст: 3 ааВ-: 1 аавв

FА 1 АаВв: 1 аавв: 1 ааВВ: 1 аавв

приклад:

При схрещуванні гороху з жовтими гладкими насінням (ААВВ) і зеленими зморшкуватими (аавв) Мендель отримав в першому поколінні всі насіння - жовті гладкі (А-В-, за генотипом - дигетерозиготи АаВв), у другому поколінні 9 жовтих гладеньких (А-В- ): 3 жовтих зморшкуватих (А-ст): 3 зелених гладких (ааВ-): 1 зелених зморшкуватих (аавв).

Для з'ясування генотипу нащадків, виходячи з генотипів батьків, служить решітка Пеннета. У верхньому рядку виписують гамети одного з батьків, в лівому стовпчику - гамети іншого. У внутрішніх осередках отримуємо генотипи нащадків.

   АВ  Ав  аВ  ав
 АВ  ААВВ  аавв  аавв  АаВв
 Ав  аавв  аавв  АаВв  аавв
 аВ  аавв  АаВв  ааВВ  аавв
 ав  АаВв  аавв  аавв  аавв

Іноді ознака визначається алелями двох і більше генів. Тоді дігенние і полігенні відмінності характеризують осіб, різняться за аллелям двох і більше генів. Незалежне комбінування генотипів можливо тільки якщо досліджувані гени розташовані на різних хромосомах.

2.6 Взаємодія генів

Продукти генів можуть по-різному взаємодіяти. В цьому випадку прояв ознаки буде визначатися алелями двох і більше генів.

Якщо продукти двох і більше генів доповнюють дію один одного, приводячи до формування нового ознаки, такий тип взаємодії генів називається компліментарність.

приклад:

У плодової мушки Drosophila melanogaster коричневе забарвлення очей визначається рецесивною мутацією bw, а аллелем дикого типу є bw+. Яскраво червоні очі спостерігаються у гомозигот по мутантного аллели st, в той час як присутність в генотипі одного алеля дикого типу st+ призводить до формування нормального (червоного) кольору очей. Схрещуємо дрозофіл з коричневими і яскраво червоними очима. У першому поколінні спостерігається новоутворення в порівнянні з обома батьківськими формами - всі гібриди мають червоні очі (генотип bw+/ Bw st+/ St). Слід зазначити, що наявність новоутворення завжди говорить про взаємодію генів. Для встановлення генотипів і фенотипів гібридів другого покоління малюємо грати Пеннета:

   bw+ st+  bw+ st  bw st+  bw st
 bw+ st+  bw+/ bw+ st+/ st+червоні  bw+/ bw+ st+/ stкрасние  bw+/ Bw st+/ st+червоні  bw+/ Bw st+/ stкрасние
 bw+ st  bw+/ bw+ st+/ stкрасние  bw+/ bw+ st / stкорічневие  bw+/ Bw st+/ stкрасние  bw+/ Bw st / stярко червоні
 bw st+  bw+/ Bw st+/ st+червоні  bw+/ Bw st+/ stкрасние  bw / bw st+/ st+коричневі  bw / bw st+/ stкорічневие
 bw st  bw+/ Bw st+/ stкрасние  bw+/ Bw st / stкорічневие  bw / bw st+/ stкорічневие  bw / bw st / stбелие

P + bw / bw st+/ st+ X > bw+/ bw+ st / st

F1 bw+/ - St+/ - (За генотипом - bw+/ Bw st+/ St)

F2 9 bw+/ - St+/ -: 3 bw+/ Bw st / st: 3 bw / bw st+/ -: 1 bw / bw st / st

bw+/ - St+/ - - Червоні очі (дикий тип)

bw+/ Bw st / st - яскраво червоні очі

bw / bw st+/- - карі очі

bw / bw st / st - білі очі

Біохімічне пояснення полягає в тому, що колір очей у дрозофіли визначається взаємодією коричневого і яскраво червоного пігментів. Мутація bw блокує синтез яскраво червоного пігменту, а мутація st - коричневого. У гомозигот по обидва мутацій bw / bw st / bw немає пігменту взагалі, і, як наслідок, очі білі. У гомозигот по bw немає яскраво червоного пігменту - очі коричневі (за умови наявності хоча б одного домінантного алеля st+), А у власників генотипів bw+/ bw+ st / st і bw+/ Bw st / st - яскраво червоні.

При комплементарном взаємодії генів можливі розщеплення за фенотипом 9: 3: 3: 1, 9: 3: 4, 9: 7.

Прикладами комплементарного взаємодії генів у людини є вроджена глухота і успадкування імунної відповіді до синтетичних поліпептидів.

Іншим типом взаємодії генів є епистаз, коли дія одного гена пригнічує дію іншого.

приклад:

При схрещуванні білих курей і білих птахів, що мають різне походження, в першому поколінні всі птахи були білі, а в другому поколінні - 13 частин білих і 3 частини забарвлених. Поява новоутворення говорить про взаємодію генів, а співвідношення 13: 3 (загальне число частин - 16) є видозміною співвідношення 9: 3: 3: 1, що говорить про дігенних відмінностях. Наявність забарвлення у курей визначається домінантним алелем C, у гомозигот сс забарвлення біла. Домінантний інгібітор забарвлення I діє незалежно від генотипу по гену C, придушуючи формування забарвлених пір'я.

P + IICC X > iicc

F1 I-C- (за генотипом - IiCc)

F2 13 білі (9 I-C- + 3 I-cc +1 iicc): 3 забарвленим (3 iiC-)

Окремим випадком епістазу є супресія, коли переважною дією володіє рецесивний аллель епістатірующего гена. При домінантному епістаз розщеплення 13 частин мутантних особин: 3 частинах особин дикого типу (окремий випадок 12: 3: 1), а при супрессии - 13 частин особин дикого типу: 3 частинах мутантних особин.

У людини Епістатичні взаємодії генів спостерігаються, наприклад, при спадкуванні схильності до ожиріння, схильності до склерозу, схильності до ріноконьюктівіту.

Полімерним називається взаємодія генів, яке змінює прояв ознаки кількісно. Тобто при спільній дії двох або більше генів спостерігається зміна ступеня вираженості ознаки.

Розрізняють некумулятивною і кумулятивну полімером. У першому випадку фенотипічні відмінності відзначаються лише у гомозиготних рецесивів за двома генами (розщеплення 15: 1), а в другому випадку у гібридів другого покоління присутні градуально відмінності (1: 4: 6: 4: 1) пропорційно числу домінантних алелів будь-якого з двох генів учасниць. Гени, які взаємодіють за типом полімерії, зазвичай позначають однаковими буквами з різними цифровими індексами - A1, A2, A3.

приклади:

- Некумулятивною полімерія спостерігається, наприклад, при спадкуванні ознаки форма плода у грициків (Capsella bursa-pastoris). При схрещуванні батьківських форм з трикутними плодами (генотип A1A1A2A2) І овальними плодами (генотип a1a1a2a2) В першому поколінні гібриди мають трикутні плоди, у другому спостерігається розщеплення 15 частин рослин з трикутними плодами: 1 частина рослин з овальними плодами. Для формування рецесивного фенотипу необхідно повна відсутність домінантних алелів обох генів - A1 і A2.

P + A1A1A2A2 X > a1a1a2a2

F1 трикутні плоди (за генотипом - А1а1A2a2)

F2 15 трикутні плоди (всі генотипи крім a1a1a2a2): 1 овальні плоди (a1a1a2a2)

- Ознака забарвлення шкіри у людини успадковується за типом кумулятивної полімерії. Наявність чотирьох домінантних алелів (A1A1A2A2) Призводить до формування чорного забарвлення шкіри. У генотипі темних мулатів присутні три будь-яких домінантних алелі цієї серії (тобто A1 або A2 в будь-якій комбінації). Для формування забарвлення шкіри, властивої середнім мулатам, досить двох домінантних алелів, а світлих мулатів - одного. Нарешті, білий колір шкіри спостерігається у гомозиготних рецесивів за двома генами - генотип a1a1a2a2. На одному з островів біля узбережжя Африки пірати проголосили вільну республіку. Всі чоловіки мали біле забарвлення шкіри, а жінки - звільнені раби - чорну:

P + A1A1A2A2 X > a1a1a2a2

F1 середні мулати (за генотипом - А1а1A2a2)

F2 1 чорні (A1A1A2A2): 4 темні (2 A1A1A2а2 + 2 A1а1A2A2): 6 середні (2 A1A1а2а2 + 2 а1а1A2A2 + 2 A1а1A2а2): 4 світлі (2 а1а1A2а2 + 2 A1а1а2а2): 1 білі (a1a1a2a2)

У другому поколінні тільки 1/8 нащадків має фенотип однією з батьківських форм і 3/8 - фенотип гібридів першого покоління. Решта 1/2 - володарі нових фенотипів за ознакою забарвлення шкіри.

Іноді один ген має вплив на два і більше ознаки. Таке явище називається плейотропії. Наприклад, альбінізм у людини часто пов'язаний з погіршенням слуху, руда забарвлення волосся - з більш світлим кольором шкіри і появою ластовиння, серповидноклітинна анемія - зі стійкістю до малярії. Особливо цікаво рецессивное летальну (що приводить до смерті) дію деяких домінантних мутацій (мармуровий забарвлення у собак породи коллі, укорочений хвіст у кішок породи Менкс, складені вуха у кішок породи скоттиш фолд). В цьому випадку ознака проявляється тільки у гетерозигот, а мутантний аллель в гомозиготному стані призводить до загибелі.

2.7 Зчеплене успадкування

Два типу успадкування - зчеплене з підлогою домінантне і зчеплене зі статтю рецесивний - пояснюються локалізацією досліджуваних генів в статевий X-хромосомі. Іншими словами - підлогу, що розглядається як простий ознака, і інший досліджуваний ознака успадковуються спільно. Зчеплення з підлогою - окремий випадок зчепленого успадкування, сенс якого полягає в порушенні принципу незалежного успадкування двох і більше ознак через знаходження обумовлюють їх генів в одній хромосомі.

На питання про те, чи є успадкування зчепленим з підлогою, можуть відповісти реципрокні схрещування - коли батьківські форми міняють місцями. Наприклад, спочатку домінантною батьківською формою є самки, потім самці. Різні результати реципрокних схрещувань говорять про зчепленні ознаки з підлогою.

приклад:

Біле забарвлення очей у дрозофіли може визначатися мутантною аллелем w. Ген w локалізована в X-хромосомі і може бути представлений аллелем дикого типу w+ (Червоне забарвлення очей) і мутантом аллелем w. Гомо- і гетерозиготних можуть бути тільки самки, а самці завжди гемізиготність по локусу w. Результати реципрокних схрещувань представлені на малюнку II, 11. У разі схрещування білооких самок з червоноокими самцями в першому поколінні всі самки червоноокі, а все самці - білоокі. Якщо схрестити червонооких самок з білоокоїсамця, то всі нащадки незалежно від статі матимуть червоне забарвлення очей.

Малюнок II, 11.Реципрокні схрещування для встановлення типу успадкування білого забарвлення очей у Drosophila melanogaster.

Якщо два або більше ознак визначаються генами, локалізованими на одній аутосоме, то говорять про аутосомно зчепленні (або просто зчепленні). Зчеплення може бути повним - коли батьківські комбінації алелей завжди передаються нащадкам, що пояснюється відсутністю обміну ділянками хромосом (кросинговеру) в районі між досліджуваними генами. Припустимо, між генами А і В - повне зчеплення, тоді:

P + AAВВ X > aaвв

F1 АаВв

Гібриди першого покоління утворюють такі гамети:

   АВ  ав
 АВ  ААВВ  АаВв
 ав  АаВв  аавв

F2 1 ААВВ: 2 АаВв: 1 аавв

Якщо на ділянці між А і В відбувається кросинговер (рекомбінація), то крім батьківських поєднань алелей, наприклад, АВ і ав будуть з'являтися і рекомбінантні поєднання: Ав і аВ. Гамети, що несуть рекомбінантні поєднання алелей називаються кроссоверним гаметамі, а що відбулися в результаті їх злиття особини - кроссоверним особинами. Співвідношення кроссоверних і некроссоверних особин залежить від відстані на хромосомі між досліджуваними генами - чим далі вони один від одного, тим частіше трапляється кроссинговер на ділянці між місцями їх локалізації і тим більше кроссоверних особин. Рекомбінаційний відстань між двома генами - це відношення числа кроссоверних гамет до загальної кількості гамет, помножене на сто. Одиницею рекомбінаційного відстані є 1 сантіморган (сМ). Слід зазначити, що в анализирующем схрещуванні FА співвідношення кроссоверних і некроссоверних гамет дорівнюватиме співвідношенню кроссоверних і некроссоверних особин. Якщо одна батьківська форма несе два домінантних алелі (АВ), а інша два рецесивних (ав) - це стан тяжіння, а якщо батьківські форми несуть по одному домінантним і одному рецесивним аллели (Ав і аВ) - це стан відштовхування.

приклад:

У дрозофіли чорне забарвлення тіла визначається аллелем b, а b+ - Аллель дикого типу. Мутація pr в гомозигот призводить до пурпурової забарвленням очей, нормальний - червоний колір очей визначається аллелем pr+. Схрещуємо чорних мух з пурпуровими очима (bbprpr) і сірих мух з червоними очима (b+b+pr+pr+). Звертаємо увагу на те, що аллели знаходяться в стані тяжіння. Всі гібриди першого покоління гетерозіготни і мають фенотип другий батьківської форми. У анализирующем схрещуванні отримуємо:

сіре тіло, червоні очі - 1000

сіре тіло, пурпурні очі - 64

чорне тіло, червоні очі - 62

чорне тіло, пурпурні очі - 831

Слід зазначити, гомозиготних рецесивів завжди трохи менше, ніж домінантних гомозигот через деякого зниження життєздатності.

Неважко розрахувати рекомбінаційний відстань між генами b і pr.

(64 + 62): (1000 +64 + 62 +831) x 100 = 6,4 сМ

Використовуючи велику кількість генів - маркерів генетичного аналізу - можна побудувати генетичні карти хромосом із зазначенням взаємного розташування і відстані між маркерами. Кожна хромосома буде відповідати одній групі зчеплення. Якщо відстань між двома маркерами більше 50 сМ (що відповідає відсотку кросинговеру при незалежному успадкуванні) маркери успадковуються не проявляючи зчеплення один з одним. Тому для підвищення точності генетичних карт необхідно використовувати якомога більшу кількість маркерів. На точність визначення генетичних відстаней впливає і явище генетичної інтерференції - пригнічення кросинговеру на ділянках, що знаходяться поблизу від ділянки, де вже відбувається рекомбінація.

Контрольні питання і завдання до глави II

1. Визначте типи успадкування в родоводів, наведених на малюнку II, 12.

2. При схрещуванні кішок з різним забарвленням шерсті було отримано:

P самки чорні х самці руді самки руді х самці чорні

F1 самки черепахові самки черепахові

самці чорні самці руді

F2 самки черепахові самки черепахові і руді

і чорні самці чорні і руді

самці чорні і

руді

Визначте генотипи схрещується форм і локалізацію генів.

3. Які групи крові можливі у дитини, якщо його батьки мають групи крові А і В, і обидва є: а) гетерозиготами, б) один з батьків гетерозиготний.

4. Потемніння зубів визначається двома домінантними генами, один з яких знаходиться в Х-хромосомі, а інший - в аутосоме. У сім'ї, де батьки мали темні зуби, народилися дівчинка та хлопчик з нормальним кольором зубів. Темні зуби матері визначено геном, зчепленим з Х - хромосомою, а темні зуби батька - аутосомним геном. Визначте генотипи батьків і дітей.

5. Захворювання виявляється у дітей, батьки яких були двоюрідними братом і сестрою і не страждали від цього захворювання. Як успадковується хвороба?

6. Відомо, що ген гемофілії і ген дальтонізму - рецесивні, локалізовані в X- хромосомі; відстань між ними - 9,8 сМ. Здорова дівчина, мати якої дальтонік, а батько - гемофилик, виходить заміж за здорового чоловіка, батьки якого здорові. Визначити, наскільки ймовірним є появи в цій сім'ї здорових дітей.

7. Резус-позитивність і елліптоцітоз визначаються домінантними аутосомними генами. Локус резус - фактора (Д) і локус елліптоцітоза (Е), що викликає овальну форму еритроцитів, знаходяться сцепленно в одній аутосоме на відстані 3 сМ. Мати гетерозиготна по обом аналізованих ознаками. Батько резус - негативний і має нормальні еритроцити. Визначити процентне співвідношення ймовірних генотипів і фенотипів дітей в сім'ї.

8. Гіпертріхоз передається через Y- хромосому, а полідактилія - ??як аутосомний ознака. У сім'ї, де батько мав гіпертрихоз, а мати - полідактилія, народилася нормальна у відношенні обох ознак дочка. Яка ймовірність народження сина без обох аномалій?

9. У подружжя з нормальним зором народилося два сини і дві дочки. У першій дочки зір нормальний; у неї 3 сина, 2 з яких дальтоніки. У другої дочки і у її п'яти синів зір нормальний. Перший син дальтонік; у нього дві дочки і два сини, і всі бачать нормально. Другий син і четверо його синів також мають нормальний зір. Які генотипи всіх родичів?

10. На малюнку II, 13 наведені генотипические дані особин другого покоління схрещування дрозофіл. Встановіть генотипи батьків.

А.

Б.

В.

Г.

Д.

Е.

Ж.

Малюнок II, 12. Приклади родоводів для завдання 1 до глави II.

Малюнок II, 13.Генотипические дані особин другого покоління схрещування дрозофіл для завдання 10 до глави II.

додаткова література до главиII

М. М. Тихомирова. Генетичний аналіз: навчальний посібник // Л. Видавництво ЛДУ. 1990. 280 С.

 



ГЛАВА I. Предмет, коротка історія та основні положення генетики | ГЛАВА III. Основи популяційної генетики
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати