Ogólne wzorce charakterystyczne dla chorób sprzężonych z Y. Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X. Dziedziczenie połączonych cech

Większość zwierząt to organizmy dwupienne. Płeć można uznać za zestaw cech i struktur, które zapewniają sposób reprodukcji potomstwa i przekazywanie informacji dziedzicznych. Płeć jest najczęściej określana w momencie zapłodnienia, czyli kariotyp zygoty odgrywa główną rolę w określaniu płci. Kariotyp każdego organizmu zawiera chromosomy, które są takie same dla obu płci - autosomy oraz chromosomy, w których płeć żeńska i męska różnią się od siebie - chromosomy płci. U ludzi „żeńskie” chromosomy płci to dwa chromosomy X. Podczas tworzenia gamet każde jajo otrzymuje jeden z chromosomów X. Płeć, w której powstają gamety tego samego typu, niosące chromosom X, nazywana jest homogametyczną. U ludzi płeć żeńska jest homogametyczna. „Męskie” chromosomy płci u ludzi to chromosom X i chromosom Y. Podczas tworzenia gamet połowa plemników otrzymuje chromosom X, druga połowa - chromosom Y. Płeć, w której powstają gamety różnych typów, nazywana jest heterogametyczną. U ludzi płeć męska jest heterogametyczna. Jeśli utworzy się zygota, która niesie dwa chromosomy X, wówczas powstanie z niej organizm żeński, jeśli chromosom X i chromosom Y - męski.

Zwierzęta mają następujące cztery rodzaje determinacji płci chromosomowej.

1. Płeć żeńska jest homogametyczna (XX), męska jest heterogametyczna (XY) (ssaki, w szczególności ludzie, Drosophila).

   Schemat genetyczny determinacji płci chromosomowej u ludzi:

   R	♀46,XX	×	♂46,XY
   Rodzaje gamet	23 X		23, X 23, Y
   F	46,XX kobiety, 50%		46 XY mężczyźni, 50%

   Schemat genetyczny determinacji płci chromosomowej u Drosophila:

   R	♀8, XX	×	♂8,XY
   Rodzaje gamet	4, X		4, X 4, Y
   F	8,XX kobiety, 50%		8,XY mężczyźni, 50%

2. Płeć żeńska jest homogametyczna (XX), męska jest heterogametyczna (X0) (Orthoptera).

   Schemat genetyczny determinacji płci chromosomowej u szarańczy pustynnej:

   R	♀24, XX	×	♂23,X0
   Rodzaje gamet	12 X		12, X 11, 0
   F	24, XX kobiety, 50%		23,X0 mężczyźni, 50%

3. Płeć żeńska jest heterogametyczna (XY), męska homogametyczna (XX) (ptaki, gady).

   Schemat genetyczny determinacji płci chromosomowej u gołębia:

   R	♀80,XY	×	♂80,XX
   Rodzaje gamet	40, X 40, Y		40X
   F	80 XY kobiety, 50%		80,XX mężczyźni, 50%

4. Płeć żeńska jest heterogametyczna (X0), męska jest homogametyczna (XX) (niektóre gatunki owadów).

   Schemat genetyczny determinacji płci chromosomowej u ciem:

   R	♀61,X0	×	♂62,XX
   Rodzaje gamet	31, X 30, Y		31 X
   F	61,X0 kobiety, 50%		62,XX mężczyźni, 50%

Dziedziczenie cech związanych z płcią

Ustalono, że chromosomy płciowe zawierają geny odpowiedzialne nie tylko za rozwój płciowy, ale także za powstawanie cech pozapłciowych (krzepnięcie krwi, kolor szkliwa zębów, wrażliwość na czerwień i zieleń itp.). Dziedziczenie cech pozapłciowych, których geny znajdują się na chromosomach X lub Y, nazywa się dziedziczenie powiązane z płcią.

T. Morgan zajmował się badaniem dziedziczenia genów zlokalizowanych w chromosomach płci.

U Drosophila czerwone oczy dominują nad białymi. Wzajemne skrzyżowanie- dwa krzyżówki, które charakteryzują się przeciwstawną kombinacją analizowanej cechy i płci w formach uczestniczących w tym krzyżowaniu. Na przykład, jeśli w pierwszym krzyżówce samica miała cechę dominującą, a samiec był recesywny, to w drugim krzyżówce samica powinna mieć cechę recesywną, a samiec powinien być dominujący. Przeprowadzając krzyżowanie wzajemne, T. Morgan otrzymał następujące wyniki. Kiedy w pierwszym pokoleniu krzyżowano samice o czerwonych oczach z samcami o białych oczach, całe potomstwo okazało się być czerwonookie. Jeśli mieszańce F 1 krzyżują się między sobą, to w drugim pokoleniu wszystkie samice okazują się czerwonookie, a wśród samców - połowa ma białe oczy, a połowa ma czerwone oczy. Jeżeli natomiast krzyżuje się samice białookie i samce czerwonookie, to w pierwszym pokoleniu wszystkie samice okazują się czerwonookie, a samce białookie. W F 2 połowa samic i samców ma czerwone oczy, połowa ma białe oczy.

T. Morgan był w stanie wyjaśnić wyniki obserwowanego rozszczepienia koloru oczu jedynie zakładając, że gen odpowiedzialny za kolor oczu jest zlokalizowany na chromosomie X (X A to czerwony kolor oczu, X a to biały kolor oczu), a Y taki chromosom nie zawiera genów.

Schemat ludzkich chromosomów płciowych i genów z nimi powiązanych:
1 - chromosom X; 2 - chromosom Y.

U ludzi mężczyzna otrzymuje chromosom X od matki i chromosom Y od ojca. Kobieta otrzymuje jeden chromosom X od matki, a drugi chromosom X od ojca. chromosom X - średni submetacentryczny, chromosom Y - mały akrocentryczny; Chromosom X i Y mają nie tylko różne rozmiary i struktury, ale w większości przenoszą różne zestawy genów. W zależności od składu genów w chromosomach płci człowieka można wyróżnić następujące odcinki: 1) niehomologiczny odcinek chromosomu X (z genami znajdującymi się tylko na chromosomie X); 2) homologiczny region chromosomu X i chromosomu Y (z genami obecnymi zarówno w chromosomie X, jak i Y); 3) niehomologiczny odcinek chromosomu Y (z genami znajdującymi się tylko na chromosomie Y). W zależności od lokalizacji genu rozróżnia się z kolei następujące rodzaje dziedziczenia.

Większość genów powiązanych z chromosomem X jest nieobecna w chromosomie Y, więc te geny (nawet te recesywne) pojawią się fenotypowo, ponieważ są prezentowane w genotypie w liczbie pojedynczej. Takie geny nazywane są hemizygotycznymi. Ludzki chromosom X zawiera szereg genów, których allele recesywne determinują rozwój poważnych anomalii (hemofilia, ślepota barw itp.). Anomalie te częściej występują u mężczyzn (ponieważ są hemizygotyczne), chociaż nosicielką genów powodujących te anomalie jest częściej kobieta. Na przykład, jeśli X A to normalne krzepnięcie krwi, X a to hemofilia, a jeśli kobieta jest nosicielką genu hemofilii, to fenotypowo zdrowi rodzice mogą mieć syna chorego na hemofilię:

Dziedziczenie recesywne sprzężone z chromosomem X(Język angielski) Dziedziczenie recesywne sprzężone z chromosomem X ) jest jednym z rodzajów dziedziczenia związanego z płcią. Takie dziedziczenie jest typowe dla cech, których geny znajdują się na chromosomie X i które występują tylko w stanie homozygotycznym lub hemizygotycznym. Ten rodzaj dziedziczenia ma wiele wrodzonych chorób dziedzicznych u ludzi, choroby te są związane z defektem któregokolwiek z genów zlokalizowanych na chromosomie X płci i pojawiają się, gdy nie ma innego chromosomu X z normalną kopią tego samego genu . W literaturze występuje skrót XR oznaczające dziedziczenie recesywne sprzężone z chromosomem X.

W przypadku chorób recesywnych sprzężonych z chromosomem X zwykle dotyczy to mężczyzn, natomiast w przypadku rzadkich chorób sprzężonych z chromosomem X jest to prawie zawsze prawdą. Wszystkie ich fenotypowo zdrowe córki są nosicielkami heterozygotycznymi. Wśród synów matek heterozygotycznych stosunek chorych do zdrowych wynosi 1 do 1.

Szczególnym przypadkiem dziedziczenia recesywnego sprzężonego z chromosomem X jest: w kratke spadek (angielski) dziedziczenie krzyżowe, Również dziedziczenie krzyżowe), w wyniku czego na córkach pojawiają się znaki ojców, a na synach znaki matek. Nazwę tego typu dziedziczenia nadał jeden z autorów chromosomowej teorii dziedziczenia, Thomas Hunt Morgan. Po raz pierwszy opisał ten rodzaj dziedziczenia dla cechy koloru oczu Drosophila w 1911 roku. Dziedziczenie krzyżowe obserwuje się, gdy matka jest homozygotą ze względu na cechę recesywną zlokalizowaną na chromosomie X, a ojciec ma dominujący allel tego genu na jedynym chromosomie X. Identyfikacja tego typu dziedziczenia w analizie cięcia jest jednym z dowodów lokalizacji odpowiedniego genu na chromosomie X.

Osobliwości dziedziczenia cech recesywnych związanych z płcią u ludzi

U ludzi, podobnie jak u wszystkich ssaków, płeć męska jest heterogametyczna (XY), a płeć żeńska jest homogametyczna (XX). Oznacza to, że mężczyźni mają tylko jeden chromosom X i jeden Y, podczas gdy kobiety mają dwa chromosomy X. Chromosomy X i chromosomy Y mają małe regiony homologiczne (regiony pseudoautosomalne). Dziedziczenie cech, których geny znajdują się w tych regionach, jest podobne do dziedziczenia genów autosomalnych i nie jest rozważane w tym artykule.

Cechy połączone z chromosomem X mogą być recesywne lub dominujące. Cechy recesywne nie pojawiają się u osobników heterozygotycznych w obecności cechy dominującej. Ponieważ samce mają tylko jeden chromosom X, samce nie mogą być heterozygotyczne dla tych genów, które znajdują się na chromosomie X. Z tego powodu u mężczyzn możliwe są tylko dwa stany cechy recesywnej sprzężonej z chromosomem X:

• jeśli w jedynym chromosomie X, który określa cechę lub zaburzenie, znajduje się allel, mężczyzna przejawia taką cechę lub zaburzenie i wszystkie jego córki otrzymują od niego ten allel wraz z chromosomem X (synowie otrzymają chromosom Y);
• jeśli nie ma takiego allelu w jedynym chromosomie X, to ta cecha lub zaburzenie nie objawia się u mężczyzny i nie jest przekazywana potomstwu.

Ponieważ kobiety mają dwa chromosomy X, istnieją trzy możliwe warunki dla cech recesywnych sprzężonych z chromosomem X:

• allel determinujący tę cechę lub zaburzenie jest nieobecny na obu chromosomach X - cecha lub zaburzenie nie objawia się i nie jest przenoszone na potomstwo;
• allel, który determinuje cechę lub zaburzenie występuje tylko na jednym chromosomie X – cecha lub zaburzenie zwykle się nie objawia, a po odziedziczeniu około 50% potomstwa otrzymuje od niego ten allel wraz z chromosomem X (pozostałe 50 % potomstwa otrzyma kolejny chromosom X) ;
• allel, który determinuje cechę lub zaburzenie występuje na obu chromosomach X - cecha lub zaburzenie objawia się i jest przekazywana potomstwu w 100% przypadków.

Niektóre zaburzenia dziedziczne recesywne sprzężone z chromosomem X mogą być tak poważne, że prowadzą do śmierci płodu. W takim przypadku wśród członków rodziny i ich przodków może nie być ani jednego znanego pacjenta.

Kobiety, które mają tylko jedną kopię mutacji, nazywane są nosicielkami. Zazwyczaj taka mutacja nie jest wyrażana w fenotypie, to znaczy nie przejawia się w żaden sposób. Niektóre choroby z dziedziczeniem recesywnym sprzężonym z chromosomem X nadal wykazują pewne objawy kliniczne u nosicielek ze względu na mechanizm kompensacji dawki, w wyniku którego jeden z chromosomów X zostaje przypadkowo dezaktywowany w komórkach somatycznych, a jeden allel X ulega ekspresji w niektórych komórkach organizmu , aw innych - inny.

Niektóre recesywne choroby człowieka sprzężone z chromosomem X

Wspólny

Powszechne choroby recesywne sprzężone z chromosomem X:

• Dziedziczne naruszenie widzenia barw (ślepota barw). Około 8% mężczyzn i 0,5% kobiet w Europie Północnej cierpi z powodu różnego stopnia osłabienia percepcji czerwono-zielonej.
• Rybia łuska sprzężona z chromosomem X. Suche, szorstkie plamy pojawiają się na skórze pacjentów z powodu nadmiernego nagromadzenia sulfonowanych steroidów. Występuje u 1 na 2000-6000 mężczyzn.
• Dystrofia mięśniowa Duchenne'a. Choroba, której towarzyszy degeneracja tkanki mięśniowej i prowadząca do śmierci w młodym wieku. Występuje u 1 na 3600 noworodków płci męskiej.
• Hemofilia A (klasyczna hemofilia). Choroba związana z niedoborem krzepliwości krwi czynnika VIII występuje u jednego na 4000-5000 mężczyzn.
• Hemofilia B. Choroba związana z niedoborem czynnika krzepnięcia IX występuje u jednego na 20 000-25 000 mężczyzn.
• Dystrofia mięśniowa Beckera. Choroba jest podobna do dystrofii mięśniowej Duchenne'a, ale jest nieco łagodniejsza. Występuje u 3-6 na 100 000 noworodków płci męskiej.
• Zespół Kabuki - mnogie wady wrodzone (wady serca, niedobór wzrostu, utrata słuchu, anomalie dróg moczowych) oraz upośledzenie umysłowe. Częstość występowania wynosi 1:32000.
• Zespół niewrażliwości na androgeny (zespół Morrisa) – osoba z kompletnym zespołem ma wygląd kobiecy, rozwiniętą pierś i pochwę, pomimo kariotypu 46XY i niezstąpionych jąder. Częstość występowania wynosi od 1:20 400 do 1:130 000 noworodków z kariotypem 46,XY.

Rzadki

• Choroba Brutona (wrodzona agammaglobulinemia). Pierwotny humoralny niedobór odporności. Występuje wśród chłopców z częstotliwością 1:100 000 - 1:250 000.
• Zespół Wiskotta-Aldricha - wrodzony niedobór odporności i małopłytkowość. Częstość występowania: 4 przypadki na 1 000 000 urodzeń mężczyzn.
• Zespół Lowe'a (zespół oczno-mózgowy) - anomalie szkieletowe, różne schorzenia nerek, jaskra i zaćma od wczesnego dzieciństwa. Występuje z częstotliwością 1:500 000 noworodków płci męskiej.
• Zespół Allana-Herndona-Dudleya jest rzadkim zespołem, występującym tylko u mężczyzn, w którym upośledzony jest poporodowy rozwój mózgu. Zespół jest spowodowany mutacją w genie MCT8, który koduje białko transportujące hormon tarczycy. Po raz pierwszy opisana w 1944 roku.

Dziedziczenie cech determinowanych przez geny leżące na chromosomach płci (cechy sprzężone z płcią)

Wyróżnić:

Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X

Dziedziczenie sprzężone z Y (holandryjskie).

Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X. Cechy określone przez geny tego chromosomu powstają zarówno u przedstawicieli kobiet, jak i mężczyzn.

U ssaków samce otrzymują geny sprzężone z chromosomem X od swoich matek i przekazują je córkom.

Wyróżnić:

Dominujące dziedziczenie sprzężone z chromosomem X

Dziedziczenie recesywne sprzężone z chromosomem X.

Przykład: Czerwone oczy Drosophila cecha dominująca sprzężona z chromosomem X) Kobiety mogą odziedziczyć tę cechę od obojga rodziców, podczas gdy mężczyźni mogą dziedziczyć tylko po matce.

Schemat loci homologicznych i niehomologicznych w ludzkich chromosomach płciowych:

Wyjaśnienia:

Wyróżnić:

płeć homogametyczna - wytwarza jeden rodzaj gamet

seks heterogametyczny - wytwarza dwa rodzaje gamet

U ludzi znane są recesywne cechy związane z płcią - hemofilia, ślepota barw, dystrofia mięśniowa itp.

Przykład: hemofilia jest spowodowana recesywnym wadliwym allelem 0 blokowanie syntezy białka niezbędnego do krzepnięcia krwi. Gen tego białka znajduje się w X-chromosom. Kotka heterozygotyczna + 0 (+ oznacza normalny aktywny allel, dominujący w stosunku do allelu hemofilii 0 ) nie choruje na hemofilię, a jej córki też, jeśli ojciec nie ma tej patologii. Jednak jej syn może otrzymać allel 0 a potem rozwija hemofilię.

Carewicz Aleksiej, syn cesarza Rosji Mikołaja II, był dotknięty hemofilią. Jego matka, caryca Aleksandra Fiodorowna, była heterozygotą tego allelu i odziedziczyła go po swojej matce Alicji, która z kolei otrzymała go od prababki carewicza Aleksieja, królowej Anglii Wiktorii:

W stanie heterozygotycznym gen hemofilii nie ulega ekspresji, a zatem kobiety w rodzinach królewskich Europy nie cierpiały na hemofilię. Jednak wielu książąt – potomków królowej Wiktorii (podobno pojawiła się w niej mutacja) otrzymało ten gen i zachorowało na hemofilię. Prawdopodobieństwo, że carewicz Aleksiej mógł otrzymać wadliwy allel 0 od matki było równe 1/2; z takim samym prawdopodobieństwem mógłby otrzymać od niej normalny allel. Gdyby doszło do drugiego z tych równie prawdopodobnych wydarzeń w formowaniu się gamet, scenariusz losów cesarskiej pary wyglądałby inaczej.

Przykład: biały kolor oczu u Drosophila (cecha recesywna sprzężona z chromosomem X). U kobiet objawia się tylko wtedy, gdy otrzymują odpowiedni allel od obojga rodziców (X a X a). U samców X a Y rozwija się po otrzymaniu allelu recesywnego od matki. Recesywne samice przekazują allel recesywny potomstwu obu płci, a recesywne samce tylko „córkom”

W przypadku dziedziczenia sprzężonego z chromosomem X, a także dziedziczenia autosomalnego, możliwy jest pośredni charakter manifestacji cechy u heterozygot.

Przykład: u kotów pigmentacja sierści jest kontrolowana przez gen sprzężony z chromosomem X, którego różne allele określają czarną (X A i czerwoną (X A ') pigmentację. Heterozygotyczne samice X A X A ' mają różnorodny kolor sierści. Samce mogą być czarne (X A Y lub czerwone) (XA'Y).

Kariotyp człowieka zawiera 22 pary autosomów i jedną parę chromosomów płci. Zestawy autosomów u mężczyzn i kobiet mają ten sam kształt, ale pary chromosomów płci różnią się. Kobiety mają dwa chromosomy X, podczas gdy mężczyźni mają chromosom X i chromosom Y. Chromosom X nie różni się od autosomów średniej wielkości (nr 5, 6). Chromosom Y płci męskiej jest morfologicznie podobny do najmniejszych chromosomów (nr 21, 22, ryc. 2.7, 3.7).

Chromosomy płciowe są obecne w każdej ludzkiej komórce somatycznej. W procesie tworzenia gamet podczas mejozy homologiczne chromosomy płci rozchodzą się na różne komórki zarodkowe. Tak więc każde jajo, z wyjątkiem 22 autosomów, zawiera jeden chromosom płci X, a jego zestaw haploidów zawiera 23 chromosomy. Wszystkie plemniki mają również haploidalny zestaw chromosomów, z których 22 są autosomami, a jeden płciowy. Jedna połowa plemnika zawiera chromosom X, druga połowa ma chromosom Y.

Płeć osoby jest określana w czasie zapłodnienia, kiedy łączą się zestawy chromosomów gamet. Zygota zawiera 22 pary autosomów i jedną parę chromosomów płci. Jeśli komórka jajowa zostanie zapłodniona przez plemnik z chromosomem X, wówczas zygota będzie miała parę chromosomów płci XX, z której rozwinie się dziewczynka. Po zapłodnieniu plemników z chromosomem Y zestaw chromosomów płci w zygocie to XY, z którego rozwinie się męski organizm. Tak więc płeć nienarodzonego dziecka jest określana przez osobę rinogametyczną zgodnie z chromosomami płci. Stosunek płci przy urodzeniu wynosi około 1:1 (tabela 4.1).

Tabela 4.1. Genetyczna determinacja płci u ludzi

Jednak w rzeczywistości proporcja płci wśród noworodków (znana jako drugorzędna proporcja płci w przeciwieństwie do pierwotnej proporcji w momencie poczęcia) nie jest tendencyjna w stosunku do chłopców (102–106 chłopców na 100 dziewcząt). Pierwotny stosunek płci nie jest dokładnie znany, ale istnieją pewne dowody na to, że jest on również zmienny. Okazało się, że stosunek płci pierwotnej i wtórnej zależy od długości okresu między stosunkiem płciowym a owulacją, częstotliwości stosunków płciowych, ogólnych warunków, biorąc pod uwagę również stan wojny czy pokoju w społeczeństwie.

Nawet przy sztucznej inseminacji odsetek chłopców wśród noworodków jest znacznie wyższy niż dziewcząt.

O płci nienarodzonego dziecka decyduje nie tylko kombinacja chromosomów płci. Ważną rolę w tym procesie u ludzi odgrywa regulacja hormonalna, dokonywana pod wpływem syntetyzowanych przez gonady hormonów płciowych.

Człowiek jest z natury biseksualny. Podstawy układu rozrodczego są takie same w zarodkach obu płci. Jeśli chromosom Y jest nieobecny lub jego aktywność jest stłumiona, wówczas zaczątki narządów płciowych rozwijają się zgodnie z typem żeńskim. ich rozwój nie wymaga specjalnych mechanizmów regulacyjnych i jest arbitralny.

Normalne samce rozwijają się tylko wtedy, gdy wszystkie męskie hormony płciowe działające na zaczątki zewnętrznych i wewnętrznych narządów płciowych funkcjonują w określonym czasie i miejscu.

Opisano około 20 różnych defektów genów, które przy prawidłowym męskim kariotypie (XY) powodują zaburzenia w kształtowaniu zewnętrznych i wewnętrznych cech płciowych. W rezultacie rozwija się organizm hermafrodytyczny. Te mutacje genów są związane z naruszeniem syntezy hormonów płciowych, wrażliwością receptorów na nie itp.

Dziedziczenie cech związanych z płcią

Chromosomy płciowe X i Y są częściowo homologiczne, ponieważ mają wspólne regiony homologiczne, w których zlokalizowane są geny alleliczne. Różnią się jednak kształtem, wielkością i zawartością genetyczną, ponieważ oprócz obszarów homologicznych, X- a chromosomy Y zawierają dużą liczbę genów nie allelicznych. Chromosom X zawiera geny, które nie znajdują się na chromosomie Y, a niektóre geny na chromosomie Y nie znajdują się na chromosomie X.

Tak więc w męskich chromosomach płci niektóre geny nie mają odpowiadającego allelu na chromosomie homologicznym. W tym przypadku cechę określa nie para genów allelicznych, jak zwykła cecha mendlowska, ale tylko jeden allel. Ta pozycja genu nazywa się hemizygotyczny, i znaki, których rozwój jest spowodowany pojedynczym genem zlokalizowanym w jednym z alternatywnych chromosomów płci, - przyklejony do podłogi. Takie cechy rozwijają się głównie u osób tej samej płci i są różnie dziedziczone u mężczyzn i kobiet.

Cechy połączone z chromosomem X mogą być dominujące lub recesywne.

X- łańcuchy dominujący typ dziedzictwo.

Zgodnie z tym typem choroby są głównie dziedziczone - krzywica hipofosfatemiczna, "rozszczep wargi", hiperkeratoza pęcherzykowa (nadmierne rogowacenie naskórka), ogniskowa hipoplazja (niedorozwój narządu lub jego części), plamista chondrodysplazja (anomalie w obrębie przekształcenie tkanki chrzęstnej w kość), ciemne szkliwo zębów itp. .

Takie cechy obserwuje się u hemozygotycznych mężczyzn i heterozygotycznych kobiet. Jednak synowie chorego ojca i zdrowej matki nie są nosicielami objawów patologicznych, ich dzieci również są zdrowe. Jednak wszystkie córki dotkniętego chorobą ojca zostaną dotknięte. Od dotkniętych matek choroba jest przenoszona na dzieci niezależnie od płci z częstotliwością 1:1, podobnie jak w przypadku dziedziczenia autosomalnego dominującego. Jeśli dotknięte chorobą osobniki mają normalną zdolność rozrodczą, to w populacji dotknięte chorobą kobiety występują około dwa razy częściej niż dotknięci mężczyźni.

Typowym przykładem dominującego dziedziczenia sprzężonego z chromosomem X może być niewystarczająca ilość fosforu we krwi (hipofosfatemia), która często powoduje krzywicę hipofosforanową. W rodowodzie na ryc. 4.6 wszystkie córki dotkniętych chorobą mężczyzn poślubionych zdrowym kobietom miały hipofosfatemię lub krzywicę, a wszyscy ich synowie byli zdrowi. Dotknięte matki miały w przybliżeniu w równym stopniu chorych i zdrowych synów i córki.

U mężczyzn objawy choroby są zwykle ostrzejsze niż u kobiet, ponieważ u nich efekt nieprawidłowego dominującego allelu jest częściowo kompensowany przez homologiczne normalne zero na sparowanym chromosomie X.

X-jednostki typu recesywnego dziedzictwo.

Cechami recesywnymi, które są determinowane przez geny chromosomu X, są również głównie choroby - hemofilia, ślepota barw (niezdolność do rozróżnienia kolorów czerwonego i zielonego), zanik nerwu wzrokowego, miopatia Duchenne'a (uszkodzenie mięśni szkieletowych) itp.

Ryż. 4.6.

Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X można zaobserwować na przykładzie genu recesywnej hemofilii. U mężczyzny gen hemofilii jest zlokalizowany na chromosomie X, nie ma a, ale la na chromosomie Y, to znaczy jest w stanie hemizygotycznym i z reguły się okazuje. Aby lepiej zrozumieć mechanizm genetyczny dziedziczenia tej choroby należy zastosować odpowiednie oznaczenia: H- gen dla normalnej zdolności wrzenia krwi, b- gen hemofilii, HNAU – osoba zdrowa, CDR – osoba z hemofilią;

U kobiet hemofilia może być tylko w stanie homozygotycznym: XNHN- kobieta jest zdrowa, CLHL - heterozygotyczna kobieta zdrowa, ale jest nosicielką genu hemofilii, HLHL - kobieta z hemofilią.

Choroba dotyka mężczyzn. Wszystkie są zdrowymi córkami, są heterozygotycznymi nosicielkami genu hemofilii, ponieważ otrzymały od ojca chromosom X z nieprawidłowym genem.

Wśród synów heterozygotycznych matek (HnHk) stosunek chorych i zdrowych wynosi 1:1, ponieważ gamety Xn i CL są tworzone z tym samym prawdopodobieństwem.

Najbardziej znanym przykładem dziedziczenia recesywnego sprzężonego z chromosomem X było dziedziczenie klasycznej hemofilii typu A wśród potomków angielskiej królowej Wiktorii (ryc. 4.7). Królowa Wiktoria była heterozygotą pod względem genu hemofilii i przekazała go swojemu synowi cierpiącemu na hemofilię i trzem córkom. Chorobą zachorował także jeden z potomków królowej, carewicz Aleksiej (syn ostatniego cara Rosji Mikołaja II i Alicji, wnuczki królowej Wiktorii, która była nosicielką genu hemofilii). Przedstawiony rodowód, jak można by się spodziewać przy dziedziczeniu recesywnym sprzężonym z chromosomem X, wskazuje wyłącznie na mężczyzn z hemofilią. Jednak w rodzinach, których rodowody zawierały blisko spokrewnione małżeństwa, czasami umiarkowana hemofilia występuje również u kobiet.

Dziedziczenie cech związanych z chromosomem Y.

Oprócz tego, że obecność chromosomu Y w ludzkim genomie wyraźnie determinuje płeć męską, chromosom ten zawiera co najmniej kilkadziesiąt genów, w tym te, które determinują rozwój jąder, owłosienie środkowych paliczków palce, obecność włosów na zewnętrznej krawędzi małżowiny usznej (hipertrichosis), kontroluj intensywność wzrostu i inne objawy. Cecha, której gen jest zlokalizowany na chromosomie Y, jest przekazywana od ojca do wszystkich synów i tylko do synów (ryc. 4.8.). Mutacje patologiczne, które powodują naruszenie struktury i funkcji jąder i nie są dziedziczone ze względu na bezpłodność ich nosicieli.

Ryż. 4.7. Rodovid z hemofilią sprzężoną z chromosomem XALE w rodzinach królewskich Europy

Ryż. 4.8. Rodovid z dziedziczeniem typu sprzężonego z Y (owłosienie środkowych paliczków palców)

Strefy homologiczne X- a chromosomy Y zawierają geny alleliczne, które z równym prawdopodobieństwem są obecne u osobników obu płci. Do cech determinowanych przez te geny należą m.in. niemożność rozróżniania kolorów oraz xeroderma pigmentosum (złośliwe uszkodzenie skóry spowodowane działaniem promieni słonecznych). Patologia recesywna.

Cechy wynikające z genów allelicznych zlokalizowanych w X- a chromosomy Y są dziedziczone zgodnie z klasycznymi zasadami Mendla.

Dziedziczenie mitochondrialne lub cytoplazmatyczne.

Genom mitochondrialny to okrągła podwójna cząsteczka DNA, która zawiera do 17 tys. par zasad, około 10 tys. razy mniej niż chromosom średniej wielkości.

Zidentyfikowano ponad 10 mutacji genów mitochondrialnych, które powodują różne choroby, których objawami są poważne uszkodzenia ośrodkowego układu nerwowego, narządów wzroku, serca i mięśni. Najczęstsze patologie to zanik nerwu wzrokowego Lebera, choroba Leya itp., które łączy się w grupę encefalomiopatii mitochondrialnych.

Ponieważ dziecko dziedziczy mitochondria od matki z cytoplazmą oocytu, wszystkie dzieci chorej kobiety dziedziczą patologię, niezależnie od płci. Chore dziewczęta będą rodzić tylko chore dzieci, podczas gdy u chorych mężczyzn wszystkie dzieci zostaną pozbawione tej choroby (ryc. 4.9).

Ryż. 4.9. Rodovid z mitochondrialnym typem dziedziczenia objawów patologicznych (zanik nerwu wzrokowego Lebera)

Obecność u osoby zjawiska powiązania znaków z płcią dostarcza najważniejszych informacji dla medycznego poradnictwa genetycznego. Jest wysoce prawdopodobne, że można założyć genotypy i fenotypy synów i córek małżonków, jeśli ojciec, matka lub oboje mają cechy powiązane z chromosomem płciowym lub genomem mitochondrialnym.

Dziedzictwo recesywne fenotypy sprzężone z chromosomem X powoduje wyraźne i łatwo rozpoznawalne typy rodowodów. Mutacja recesywna sprzężona z chromosomem X zwykle pojawia się fenotypowo u wszystkich mężczyzn, którzy ją mają i tylko u homozygotycznych kobiet. Dlatego zaburzenie recesywne sprzężone z chromosomem X jest zwykle ograniczone do mężczyzn i rzadko występuje u kobiet (zob. część dotyczącą jawnych heterozygot w dalszej części tego rozdziału).

ALE to klasyczne zaburzenie krzepnięcia krwi sprzężone z chromosomem X, spowodowane niedoborem czynnika VIII, jednego z białek biorących udział w krzepnięciu krwi. Dziedziczny charakter hemofilii, a nawet rodzaj transmisji znany był od czasów starożytnych, choroba stała się znana jako „hemofilia królewska” ze względu na obecność wśród potomków królowej Wiktorii Wielkiej Brytanii, która była nosicielką.

Jak już powiedziałem, xh- zmutowany allel czynnika VIII, powodujący hemofilię A, Xn - normalny allel. Jeśli pacjent z hemofilią poślubi zdrową kobietę, wszyscy synowie otrzymują ojcowski chromosom Y, a matczyny X i są zdrowi, wszystkie córki otrzymują ojcowski chromosom X z allelem hemofilii i stają się obowiązkowymi nosicielkami.

Hemofilia chory dziadek, który nie objawia się we własnych dzieciach, ma 50% szans na wystąpienie u synów którejkolwiek z jego córek. Jednocześnie nie zamanifestuje się wśród potomków jego synów. Córka kobiety nosicielki ma 50% szans na bycie nosicielką. Losowo, przed ekspresją u potomstwa płci męskiej, allel recesywny sprzężony z chromosomem X może zostać niewykryty przez szereg nosicielek.

Kobiety dotknięte homozygotycznie

Gen choroby sprzężonej z chromosomem X może czasami występować zarówno u ojca, jak iu matki, w takim przypadku dziewczynki mogą być homozygotyczne, jak pokazano w rodowodzie ślepoty barw sprzężonej z chromosomem X, stosunkowo powszechnej choroby sprzężonej z chromosomem X. Większość chorób sprzężonych z chromosomem X jest na tyle rzadka, że ​​kobiety rzadko są homozygotyczne, chyba że ich rodzice są krewnymi.

Oczywiste heterozygoty i niezrównoważona inaktywacja w chorobach sprzężonych z chromosomem X

W tych rzadkich przypadkach, gdy kobieta nosicielka recesywny allel sprzężony z chromosomem X ma fenotypowe objawy choroby, nazywany jest jawną heterozygotą. Oczywiste heterozygoty opisano dla wielu chorób recesywnych sprzężonych z chromosomem X, w tym ślepoty barw, hemofilii A (hemofilia klasyczna, niedobór czynnika VIII), hemofilii B (choroba bożonarodzeniowa, niedobór czynnika IX), dystrofia mięśniowa Duchenne'a, zespół Wiskotta-Aldricha (X- związany niedobór odporności) i kilka chorób oczu sprzężonych z chromosomem X.

Czy to będzie heterozygotyczne? kobieta oczywiste, zależy od wielu czynników. Po pierwsze, ponieważ inaktywacja chromosomu X zachodzi losowo, ale na etapie rozwoju embrionalnego, kiedy zarodek ma mniej niż 100 komórek, stosunek w różnych tkankach żeńskich nosicielek komórek z normalnym i zmutowanym allelem w aktywnym chromosomie może się znacznie różnić. Jeśli zdarzy się, że patologiczny allel jest częściej obecny na aktywnym chromosomie, a normalny na nieaktywnym chromosomie, pojawia się niezrównoważony lub „przekrzywiony” wynik inaktywacji chromosomu X.

Jeśli takie... skośny» inaktywacja występuje w odpowiednich tkankach, może powodować objawy choroby u kobiety nosicielki.

Po drugie, w zależności od choroby, o których mowa, heterozygotyczne samice mogą mieć bardzo różne stopnie penetracji i ekspresji choroby, nawet przy równym stopniu pochylenia inaktywacji, ze względu na specyfikę fizjologicznego funkcjonowania genu. Na przykład w chorobie spichrzania lizosomalnego spowodowanej niedoborem sulfatazy sulfoiduronianowej (zespół Huntera) komórki, w których aktywny jest chromosom X niosący prawidłowy gen, mogą przenosić enzym do przestrzeni zewnątrzkomórkowej, skąd wchodzi do komórek ze zmutowanym allelem i wada.

W rezultacie penetracja Zespół Huntera skrajnie niski wśród żeńskich heterozygot, nawet gdy inaktywacja chromosomu X znacznie odbiega od oczekiwanego losowego stosunku 50%-50%. Z drugiej strony prawie połowa wszystkich heterozygotycznych kobiet z zespołem łamliwego chromosomu X ma anomalie rozwojowe, chociaż zwykle mniej wyraźne niż u mężczyzn.

Oprócz manifestować heterozygoty, możliwy jest przeciwny wariant niezrównoważonej lub skośnej inaktywacji, charakterystyczny dla kilku chorób sprzężonych z chromosomem X (tj. z zmutowanym allelem znajdującym się głównie na nieaktywnym chromosomie X w niektórych lub wszystkich tkankach heterozygotycznej kobiety). Zasadniczo taką inaktywację tendencyjności obserwuje się u bezobjawowych heterozygot.

Uważa się, że odzwierciedla umiejętność do przeżycia lub braku aktywności proliferacyjnej dla komórek, które pierwotnie miały zmutowany allel na aktywnym chromosomie X. Zjawisko inaktywacji skośnej w odpowiednich tkankach jest wykorzystywane do diagnozowania stanu nosicielstwa kilku chorób sprzężonych z chromosomem X, w tym niektórych niedoborów odporności sprzężonych z chromosomem X, dyskeratozy wrodzonej (postać choroby skóry i szpiku sprzężonej z chromosomem X) oraz nietrzymania pigmentu ( Choroba skóry i zębów sprzężona z chromosomem X).

Charakterystyka recesywnego dziedziczenia sprzężonego z chromosomem X:
Występowanie tej cechy jest istotnie wyższe u mężczyzn niż u kobiet.
Kobiety heterozygotyczne są zwykle zdrowe, ale niektóre mogą wykazywać objawy choroby o różnym nasileniu w zależności od sporadycznej inaktywacji chromosomu X.
Gen odpowiedzialny za chorobę przekazywany jest od chorego przez wszystkie jego córki. Każdy z synów jego córki ma 50% szans na odziedziczenie choroby.
Zmutowany allel zwykle nigdy nie jest przekazywany bezpośrednio z ojca na syna, ale jest przekazywany przez chorego mężczyznę wszystkim jego córkom.
Zmutowany allel może być przenoszony przez szereg nosicielek; w takim przypadku chore samce w rodowodzie są spokrewnione przez samice.
Znaczna część izolowanych przypadków jest wynikiem nowej mutacji.