Вопрос 72. Особенности генетики человека. Методы изучения наследственности у человека

1. Локализация генов в половых хромосомах

2. Методы изучения наследственности у человека. Семейно-генеалогический анализ

3. Близнецовый метод

1. Предполагается, что у человека имеется около 1 млн генов, од­нако тип наследования установлен не более чем у нескольких сотен из них. По характеру наследования признаков человек име­ет ряд особенностей, отличающих его от других организмов:

• преобладают гены с неполным доминированием — важный фактор в проявлении многих доминантных и рецессивных генов;

• многие признаки обусловлены полимерными генами;

• установлены все 24 теоретически возможные группы сцепле­ния генов. Из них 22 локализованы в аутосомах, в каждой из которых содержится по несколько генов;

• более 100 генов локализовано в половых хромосомах. По на­следованию через половые хромосомы человек также отличает­ся от других животных. У млекопитающих, в том числе у человека, Х- и Y-хромосомы имеют гомологический участок, в ко­тором происходит их синопсис и возможен кроссинговер. В зависимости от того, в каких участках половых хромосом че­ловека находятся локализованные в них гены, их можно разде­лить на три группы:

• гены, локализованные в той части Х-хромосомы, которая не имеет гомологического участка в Y-хромосоме. Они полностью сцеплены с полом и передаются исключительно через Х-хромосому. Доминантные гены из этого участка одинаково прояв­ляются у обоих полов, рецессивные — только в гомозиготном состоянии у женщин и только в гетерозиготном — у мужчин. К таким генам относятся:

• гены гемофилии;

• дальтонизма;

• атрофии зрительного нерва и т. д.;

• группа генов, расположенных в непарном участке Y-хромо­сомы. Могут встречаться только у лиц мужского пола и пере­даются от отца к сыну. К таким генам относятся:

• гены волосатости ушей; . ихтиоза;

. перепончатых пальцев на ногах;

• гены, расположенные в парном сегменте половых хромосом, т. е. гомологичном для Х- и Y-хромосомы. Их называют не­полно или частично сцепленными с полом. Они могут переда­ваться как с Х-, так и с Y-хромосомой и переходить из одной в другую в результате кроссинговера. Если такие гены находятся в Х-хромосоме, то в ряду поколений они ведут себя как сцеп­ленные с полом, т. е. рецессивные гены у женщин проявляются лишь в гомозиготном состоянии, а у мужчин — в гетерозигот­ном. Однако в результате кроссинговера эти гены могут по­пасть в Y-хромосому и составить с ней одну группу сцепления. Тогда они будут вести себя как сцепленные с полом и переда­ваться от отца только к сыновьям, до тех пор пока не про­изойдет кроссинговер. К этой группе относится большинство генов, локализованных в половых хромосомах, например гены общей цветной слепоты.

2. Морфологические, физиологические и патологические признаки ни у одного из видов организмов не изучены столь детально, как у человека, поэтому, казалось бы, человек должен быть наиболее удобным объектом для изучения наследственных болезней. Однако такие исследования связаны с рядом трудностей:

• низкой плодовитостью;

• медленной сменой поколений;

• невозможностью постановки специальных экспериментов;

- большим числом хромосом.

Все эти факторы делают человека весьма непростым объектом для генетических исследований. В то же время в этом отноше­нии человек подчиняется тем же законам наследственности, что и все другие организмы. В предыдущих разделах генетиче­ские явления не раз иллюстрировались примерами, показы­вающими единство закономерностей наследования для всего органического мира.

Один из основных методов изучения наследственности — сбор сведений о наличии признаков в отдельных семьях на протя­жении нескольких поколений — семейно-генеалогический метод.

По семейным и архивным материалам составляют родослов­ные. Лицо, с которого начинается составление родословной, принято называть пробандом, его братьев и сестер — сибсами, а если у пробанда есть братья и сестры от другого брака одного из родителей, их называют полусибсами.

Генеалогический анализ позволяет установить следующее:

• характер признака (наследственный или ненаследственный);

• тип наследования (доминантный или рецессивный);

• зиготность пробанда по данному признаку (гомо- или гетерозиготность);

• степень пенетрантности и экспрессивности изучаемого гена. Благодаря генеалогическому методу известно, что:

• дальтонизм и гемофилия контролируются рецессивными гена­ми, локализованными в Х-хромосоме;

• цвет волос человека зависит от нескольких генов, находящихся в аутосомах. Темный цвет доминирует над светлыми, рыжий цвет рецессивен по отношению к "нерыжему";

• цвет глаз тоже обусловлен несколькими генами, контроли­рующими количество и характер расположения пигмента в ра­дужной оболочке, но в общем темная окраска превалирует над светлой. Полное отсутствие пигмента (альбинизм) наследуется рецессивно по отношению к наличию пигмента;

• по ayтосомно-доминантному типу наследуются:

• близорукость;

• косолапость;

• полидактилия;

• аутосомно-рецессивному типу наследуются:

• эпилепсия;

• сахарный диабет и др.

3. "Близнецовый" метод дает возможность дифференцировать роль среды и генотипа в развитии:

• морфологических признаков;

• предрасположения к заболеваниям;

• психических особенностей индивида и т. д.

Для дифференцировки роли наследственности и среды в проявле­нии различных признаков сравнивают одно- и двуяйцевых близнецов. Различия, обнаруживаемые у разнояйцевых близне­цов и не отмеченные у однояйцевых, рассматриваются как ре­зультат различной наследственности. Если в схожих условиях среды признаки различны у партнеров двуяйцевой пары, но сходны у партнеров однояйцевой пары, их следует признать наследственными.

Близнецов, сходных по фенотипу, называют конкордантными, или сходными. Изучение конкордантности на близнецовых парах позволило прийти к выводу, что, например, группы крови всеце­ло определяются генотипом. В случаях шизофрении, эпилепсии, диабета важная роль принадлежит наследственности, но наряду с ней большое значение имеют и провоцирующие факторы среды.