для генотипу АаВвСс п = З, N = 2³ = 8 — вісім типів гамет: АВС, АВс, АвС, Авс,

аВС, аВс, авС, авс.

Задача 3. У людини ген полідактилії домінує над геном нормальної будови кисті, а ген альбінізму є рецесивним відносно гена нормальної пігментації. Жінка-полідак- тилік одружилася з чоловіком-альбіносом. У цього подружжя народилося двоє дітей, у однієї з яких спостерігаються полідактилія й альбінізм, а друга — здорова.

Визначити генотипи батьків і дітей та пояснити такі наслідки шлюбу.

Розв'язання.

Р,

А — ген полідактилії а — ген п’ятипалості В — ген здоров’я в — ген альбінізму $ — полідактилік — альбінос

одна полідактилік і

альбінос, друга — здорова

Генотип жінки-полідактиліка може бути неоднозначним, так як полідактилія і відсутність альбінізму контролюються домі­нантними генами. Тому умову задачі задовольнятиме феноти- повий радикал жінки — А_В_. Навпаки, генотип чоловіка- альбіноса — однозначний: аавв, оскільки його ознаки контро­люються рецесивними генами. Фенотиповий радикал дитини- полідакгиліка й альбіноса буде А_вв, здорової дитини — ааВ_.

Складемо відповідну генетичну схему:

Р, Р, — генотипи?

9 А_В_

полідактилік

Оскільки у першої дитини в другій алельній парі, а у другої — у першій гомозигот­не поєднання генів, а через гамету батька вони можуть успадкувати лише по одному рецесивному гену, то це вказує на наявність у генотипі матері також рецесивних генів, тобто на те, що її генотип — дигетерозиготний: АаВв. Підставимо у попередню гене­тичну схему знайдений генотип матері, запишемо її гамети та оцінимо можливі ознаки у дітей.

х в аавв

ав

АаВв, аавв

полідактилія альбінізм

Гамети АВ, Ав, аВ, ав

Г₁ Аавв, ааВв,

полідактилія здоров ’я й альбінізм

діти, що народились діти, що не народились

Відповідь. Генотип матері — дигетерозиготний, батька — гомозиготний суто реце­сивний; дитини-полідактиліка й альбіноса — гетерозиготний за першим алелем і го­мозиготний рецесивний за другим, здорової дитини — гомозиготний рецесивний за першим алелем і гетерозиготний — за другим. У батьків можливим було народження дітей ще з двома генотипами й фенотипами, однак вірогідність їх народження не ре­алізувалась.

Закономірності успадкування ознак

Г. Менделем відповідно до тогочасного рівня пізнання генетики були встанов­лені такі закономірності успадкування ознак:

1. Кожна ознака в організмі контролюється парою алелів певного гена.

2. При мейозі кожна пара алелів розщеплюється і кожна гамета одержує по од­ному алелю з кожної пари.

3. При утворенні чоловічих і жіночих гамет у кожну з них може потрапити будь- який алель з однієї пари разом з будь-яким алелем з іншої пари.

4. Кожний алель передається з покоління в покоління як дискретна незмінна одиниця спадковості.

5. Материнський і батьківський організми рівною мірою беруть участь у пере­даванні своїх спадкових факторів нащадкам. Нове покоління одержує не готові ознаки, а тільки спадкові фактори — по одному алелю (для кожної ознаки) від кожної батьківської особини.

Ознаки, що успадковуються за законами Менделя, і типи їх успадкування у людини

Усі ознаки, успадкування яких узгоджується із закономірностями, встановлени­ми Г. Менделем, є дискретними і контролюються одним геном (моногенне успад­кування). Актуальною для медичної практики є патогенність низки цих ознак.

Патологічні ознаки у людини

Непатологічні ознаки у людини

Розрізняють такі типи їх успадкування:

• автосомно-домінантний;

• автосомно-рецесивний;

• Х-зчеплений (домінантний і рецесивний);

• У-зчеплений.

При автосомному успадкуванні ген досліджуваної ознаки розташований в авто- сомі (нестатевій хромосомі), при зчепленому зі статтю успадкуванні — у статевих хромосомах (X, У).

Ознаки автосомно-домінантного типу успадкування:

1. Вертикальний принцип успадкування (при достатній кількості потомків оз­нака виявляється в кожному поколінні родоводу).

2. Особи жіночої і чоловічої статі хворіють однаково часто.

3. У хворої дитини один з батьків або обоє — хворі.

Ознаки автосомно-рецесивного типу успадкування:

1. Відносно невелика кількість хворих у родоводі навіть при достатній кількості потомків (успадкування за горизонталлю родоводу).

2. Чоловіки і жінки успадковують хворобу однаково часто.

3. Батьки хворої дитини частіше фенотипово здорові, але є гетерозиготними носіями мутантного гена.

4. Мутантний рецесивний ген (а) фенотипово проявляється лише в гомозигот­ному стані (аа).

5. Вірогідність народження хворих дітей зростає в родинних шлюбах.

При Х-зчепленому домінантному типі успадкування:

1. Хворіють переважно особи жіночої статі.

2. У хворого батька (Х^АУ) усі дочки будуть хворі, а всі сини — здорові.

3. Якщо мати хвора (Х^АХ^а), то ймовірність народження хворої дитини становить 50 % незалежно від статі.

Для Х-зчепленого рецесивного типу успадкування характерним є:

1. Хворіють переважно особи чоловічої статі.

2. Відсутня передача ознаки від батька до сина.

3. Гетерозиготна жінка (носій) передає мутантний рецесивний ген половині своїх синів, які будуть хворі, і половині своїх дочок, які фенотипово здорові, але будуть носіями.

4. Ознака хворої матері передається її синам у 100 % випадків.

При У-зчепленому типі успадкування:

1. Хворіють виключно особи чоловічої статі.

2. Ознака хворого батька передається його синам у 100 % випадків.

Ознаки, які успадковуються через У-хромосому, називають голандричними.

Успадкування резус-фактора крові людини. Резус-конфлікт

У людини відповідно до закономірностей моногібридного схрещування успад­ковується резус-фактор крові. Кров може бути резус-позитивна (наявність в ерит­роцитах специфічного аглютиногену визначається домінантним геном — Иі) і ре- зус-негативна (аглютиноген відсутній, що зумовлюється рецесивним геном — гїї). Таким чином, резус-позитивна кров може мати генотипи: ШіШі (гомозиготний домінантний) і Шігіі (гетерозиготний); резус-негативна кров може визначатися лише гомозиготним рецесивним генотипом — гіігіі.

Сама назва «резус-фактор» зумовлена тим, що вперше аглютиноген, який виз­начає резус-позитивну кров, у 1940 р. був виділений з еритроцитів мавпи Масасш гевив, і лише через деякий час його було виявлено у людини. Близько 85 % євро­пейців здатні його синтезувати і становлять резус-позитивну групу (ЯіГ), 15 % — не здатні і називаються резус-негативними (Ніг). Насправді резус-фактор зумовлюєть­ся трьома домінантними тісно зчепленими генами (С, Б, Е), розміщеними в пер­шій хромосомі, які успадковуються як при моногібридному схрещуванні.

Резус-фактор необхідно враховувати при переливанні крові і трансплантації, тому що на аглютиноген резус-позитивної крові, у випадку його потрапляння у резус-негативний організм, виробляються антитіла.

Резус-фактор може бути причиною резус-конфлікту між матір’ю і плодом. Кон­флікт виникає в тому випадку, коли мати має резус-негативну кров, а дитина одер­жала домінантний алель від батька і є резус-позитивною (рис. 3.1). Кров матері і

плода не змішується. Тому перша вагітність завершується нормально. Але під час народження першої дитини, коли плацента відшаровується, еритроцити дитини потрапляють в організм матері, де на резус-антиген утворюються антитіла. При наступній вагітності ці антитіла через бар’єр плаценти проникають у кров плода, вступаючи у реакцію з резус-антигеном, спричинюючи склеювання еритроцитів та їх лізис (еритробластоз, або гемолітична хвороба новонароджених). Причому з кож­ними наступними пологами захворювання в дітей проявляється у більш тяжкій формі. Якщо резус-негативній дівчині до шлюбу було зроблено переливання резус- позитивної крові, то вже перша дитина (якщо вона резус-позитивна) буде нежит­тєздатною. Тому навіть одноразове переливання резус-позитивної крові дівчатам з резус-негативною кров’ю абсолютно неприпустиме. При шлюбі жінки, що має ре- зус-негативну кров, з чоловіком, який є резус-позитивною гомозиготою, усі діти будуть резус-позитивними (схема а), а при його гетерозиготності — 50 % резус-по- зитивні і 50 % резус-негативні (схема б): а)

в киян

Ші

Задача 1. Які генотипи батьків, якщо у них кров резус-позитивна, а одна їхня ди­тина має резус-негативну кров, а інша — резус-позитивну?

Розв'язання.

Я її — ген резус-позитивного фактора крові гй — ген резус-негативного фактора крові сУ, $ — резус-позитивні Л, — резус-негативна і резус-позитивна

в, 9 — генотипи?

Р $ яйгй

Гамети Яй, гіг

Я, ЯйЯй, Яйгй, Яйгй,

резус-позитивні діти, народилась одна

< в Яйгй

Яй, гй гйгй

резус-негативна дитина, народилась

Відповідь. Генотипи обох батьків гетерозиготні.

Задача 2. Чоловік з резус-позитивним фактором крові, мати якого резус-негативна, одружився з жінкою з резус-негативною кров’ю. Визначити можливість резус-конф- лікту у цієї шлюбної пари.

Розв'язання.

р

Гамети

Г,

Яй — ген резус-позитивного фактора крові гЬ — ген резус-негативного фактора крові с? — резус-позитивний 9 — резус-негативна Р9 чоловіка — гіг гіг

%Р_Х — резус-конфлікт?

9 гй гй гіг

Яй гй

50 % Ш

Генотип резус-позитивного чоловіка, мати якого резус- негативна, — гетерозиготний, а генотип його резус-негативної дружини — гомозиготний рецесивний.

Складемо відповідну генетичну схему:

Є Яйгй

Яй, гй

гйгй 50 % т~

Відповідь. У шлюбної пари резус-конфлікт можливий при народженні дітей з ре­зус-позитивним фактором крові, його вірогідність становитиме 50 %.

Умови прояву законів Менделя

Існують такі умови прояву законів Менделя:

1. Відносна стабільність гена, який визначає цю ознаку (відсутність мутацій).

2. Алельний стан гена (домінантність і рецесивність).

3. Рівномірне утворення в мейозі гамет як з алелем А, так і гамет з алелем а.

4. Однакова вірогідність зустрічі таких гамет при заплідненні.

5. Однакова життєздатність усіх типів зигот і організмів, які з них розвива­ються.

6. Однакова участь материнського і батьківського організмів у передачі спадко­вих факторів.

7. Локалізація генів різних алелей у різних парах гомологічних хромосом.

Цікаво знати

• У 1 914 р. у Великій Британії ремонтували собор. Роботами керував нащадок першо­го герцога Шрюсбері Джона Тальбота, похованого у цьому соборі 1453 р. Джон Тальбот був історичною особою. Він воював проти Жанни д'Арк і загинув від ран. Чотирнадцять поколінь відділяли лицаря XV ст. від його нащадків початку XX ст. На­щадок розкрив гробницю. Те, що в ній лежав Тальбот, не викликало сумнівів: на кіст­ках були ушкодження, які свідчили про рани, згадувані літописцями Столітньої війни. Про встановлення портретної схожості не могло бути й мови. І тут виявився не­спростовний доказ спорідненості, більш надійний, аніж засвідчені нотаріусом генеа­логічні документи: на одному з пальців скелета дві фаланги зрослися в одну. Наща­док порубаного французами герцога радісно простягнув свідкам, що були присутні під час розкриття гробниці, свою руку з розчепіреними пальцями. На тій самій руці, що й у скелета, ті самі дві фаланги виглядали як одна. їх зростив домінантний ген, фенотиповий прояв якого в медицині називають симфалангією. Отакою є сила гена. Така сила спадковості.

Контрольні завдання до розділу з

Питання для самоконтролю та обговорення

1. Чи може гібридологічний метод Г. Менделя моделювати вивчення спадковості лю­дини?

2. У чому суть універсальності законів Г. Менделя?

3. Що таке алельні гени? Яке їх походження?

4. У чому суть та які клітинні основи гіпотези «чистоти» гамет?

5. Який генетичний зміст першого і другого законів Менделя?

6. За якими особливостями гетерозиготний організм відрізняється від гомозиготного?

7. Які принципові відмінності між поняттями «генотип» і «фенотип»?

8. Чому третій закон Менделя називають ще законом незалежного комбінування оз­нак?

9. Від чого залежить кількість гамет, утворюваних цим організмом?

10. В якому випадку успадкування неалельних генів має незалежний характер?

11. Який висновок можна зробити про генетичну структуру організму, якщо при аналі­тичному схрещуванні наявні чотири типи потомків у співвідношенні 1:1:1:1?

12. Чим інколи може зумовлюватись відхилення від розщеплення 9:3:3:1 у потомстві Г, при дигібридному схрещуванні?

13. Що означає твердження: «Закони Менделя мають статистичний характер»?

14. Скільки типів гамет здатні утворювати організми з такою генетичною структурою: ААВВсс, АаввСС, ааввСС, АаВвСс?

15. Що таке резус-фактор крові?

16. Чому резус-негативна кров жінки може призвести до резус-конфлікту, а чолові­ка — ні?

17. Які фактори впливають на зростання вірогідності резус-конфлікту?

Контрольно-навчальні завдання

Тести

1. Генотип — це:

1. Система генів певного організму.

Б. Набір генів гамет.

2. Сукупність генів популяції людей.

Г. Сукупність зовнішніх і внутрішніх ознак організму.

Г. Гаплоїдний набір хромосом.

2. Фенотип — це:

1. Набір хромосом соматичної клітини організму.

Б. Система генів певного організму.

2. Сукупність ознак, що зумовлюються тими генами, які розміщені в автосомах. Г. Система зовнішніх та внутрішніх оз­нак і властивостей організму, які фор­муються в ході його індивідуального розвитку.

Г. Набір генів гамет.

3. Ділянку хромосоми, в якій розташований ген, називають:

1. Кінетохором.

Б. Локусом.

2. Кодоном.

Г. Центромерою.

Г. Нуклеотидом.

4. Алельні гени розташовані в:

1. Однакових локусах негомологічних хромосом.

Б. Різних локусах гомологічних хромо­сом.

2. Парі негомологічних хромосом.

Г. Різних парах хромосом.

Г. Однакових локусах гомологічних хро­мосом.

5. Які тини гамет може утворити організм з генотипом ААВв за умови, що гени А і В зна­ходяться в різних парах хромосом:

1. АВ, ав.

Б. Ав, ав.

2. АВ; Ав.

Г. аВ, АВ.

Г. ав, аВ?

6. Якщо організм з генотипом АаВв утворив чотири типи гамет АВ, Ав, аВ, ав у рівному співвідношенні, то це є підтвердженням:

А. Закону одноманітності гібридів пер­шого покоління.

Б. Закону розщеплення ознак.

В. Закону незалежного комбінування ознак.

Г. Гіпотези «чистоти» гамет.

Ґ. Закону зчепленого успадкування.

7. Скільки сортів гамет утворить організм з генотипом ААВвДд:

1. 4.

Б. 2.

2. 1.

Г. 8.

Ґ. 0?

8. Ген — це:

1. Ділянка молекули РНК, в якій зако­дована інформація про первинну струк­туру поліпептиду.

Б. Ділянка молекули ДНК, в якій зако­дована інформація про послідовність нуклеотидів.

2. Ділянка молекули РНК, в якій зако­дована інформація про вторинну струк­туру поліпептиду.

Г. Ділянка молекули ДНК, в якій зако­дована інформація про вторинну струк­туру поліпептиду.

Г. Ділянка молекули ДНК (у деяких вірусів — РНК), в якій закодована ін­формація про первинну структуру полі­пептиду, молекули рРНК або тРНК.

9. Співвідношення фенотипів у випадку схре­щування двох гетерозигот Аа х Аа при повно­му домінуванні буде таким:

1. 1:1.

Б. 1:2:1.

2. 3:1.

Г. 2:1.

Ґ. 1:1:1:1.

10. Співвідношення генотипів у випадку схре­щування двох гетерозигот Аа х Аа буде таке:

1. 1:1.

Б. 1:2:1.

2. 3:1.

Г. 2:1.

Ґ. 1:1:1:1.

11. Якщо при схрещуванні відбулося розщеп­лення за фенотипом 1:1, генотипи батьківських форм, які брали участь у ньому, будуть такі:

А. Аа х аа.

Б. Аа х Аа.

В. АА х АА.

Г. аа х аа.

Г. АА х аа.

12. Число варіантів гамет тригетерозиготної бать­ківської особини за умови розташування генів у різних парах гомологічних хромосом становить:

1. 4.

Б. 16.

2. 8.

Г. 2.

Ґ. 6.

13. Ознака, що успадковується за законами Менделя, визначається:

1. Зчепленими генами.

Б. Варіантом одного і того ж алеля.

2. Двома взаємодіючими неалельними генами.

Г. Двома і більше взаємодіючими не­алельними генами.

Г. Явищем проміжного успадкування.

14. Серед наведених ознак за законами Мен­деля у людини успадковується:

1. Альбінізм.

Б. Маса тіла.

2. Зріст.

Г. Групова належність крові.

Ґ. Синдром Дауна.

15. Вірогідність народження другої дитини з фе- нілкетонурісю в сім’ї, де батьки здорові, а перша дитина хвора на фенілкетонурію, становить:

1. 0 %.

Б. 100 %.

2. 50 %.

Г. 25 %.

Ґ. 75 %.

16. Вірогідність народження хворої дитини в сім’ї, де мати хвора на парагемофілію (авто- сомно-рецесивна патологія), а батько гомози­готний за рецесивним алелем гена, який зумо­влює цю хворобу, буде такою:

1. 50 %.

Б. 75 %.

2. 25 %.

Г. 100 %.

Г. 0 %.

17. Вірогідність народження дитини-альбіно- са (автосомно-рецесивна патологія) в сім’ї, де батько здоровий з гетерозиготним геноти­пом, а мати хвора, становить:

1. 50 %.

Б. 25 %.

2. 100 %.

г. о %.

Г. 75 %.

18. Виберіть тип шлюбу, що супроводжувати­меться резус-конфліктом:

1. 9 БШ Кіт х Ші Ші.

Б. $ Ші Юі х З ЛЬ гБ.

2. ? Ші гЬ х о Юз тЬ.

Г. 9 гіг гб х (5^і гЬ гіі.

Г. 9 гН Ш х 3 Юі Ші.

Задачі та вправи

1. Синдактилія (зрощення пальців) зумовлюється домінантним геном, який протидіє розділенню пальців під час ембріогенезу. Жінка з таким дефектом двічі була в шлюбі; обоє чоловіків мали нормальні пальці. Від обох шлюбів у неї є діти, частина з яких має зрощені пальці, решта — вільні. Скласти генетичні схеми шлюбів і визначити генотипи жінки та її чоловіків.

2. Структура інтерферону закодована у людини в двох генах, один з яких знаходиться в хромосомі 2, інший — у хромосомі 5. Чи можна вважати ці гени алельними? Від­повідь обгрунтувати.

3. У чоловіка й жінки, які страждають на спадкову хворобу брахідактилію (вкорочення пальців), народилася дитина з нормальними пальцями. Домінантним чи рецесивним є ген, що зумовлює брахідактилію?

4. Хвороба Тея—Сакса успадковується як автосомно-рецесивна ознака. Хворі на цю хворобу вмирають через 1—2 роки після народження. Яка вірогідність народження в родині дитини з цією хворобою, якщо перша дитина вже померла від неї?

5. Обоє батьків і старша дочка здорові, однак у молодшої дочки виявлено фенілкетон­урію. Яка вірогідність того, що старша дочка має рецесивний ген фенілкетонурії?

6. Хондродистрофія (одна з форм карликовості) зумовлюється домінантним геном, який у гомозиготному стані призводить до ранньої загибелі ембріона. Брахідактилія

(короткопалість) зумовлюється домінантним геном, який у гомозиготному стані призводить до інвалідності через недорозвинення кінцівок. Родина, де жінка має нормальний зріст, але вкорочені пальці, а чоловік — нормальні пальці, але страждає на хондродистрофію, очікує народження дитини. Яка вірогідність того, шо вона буде здорового?

7. Синдактилія (зрощення пальців) визначається домінантним геном. Інший домінан­тний ген зумовлює відсутність великих кутніх зубів. Жінка, що має обидва зазначені дефекти, одружена з чоловіком, у якого і зуби, і пальці нормальні. Вона народила 12 дітей. У трьох з них — обидва дефекти, у трьох інших — тільки синдактилія, у трьох — пальці нормальні, але немає великих кутніх зубів, у трьох — нормальний, як у батька, фенотип. Яка вірогідність того, що наступна дитина народиться нор­мальною?

8. Гени альбінізму і парагемофілії є рецесивними відносно генів, що забезпечують нор­мальну пігментацію та відсутність травматичних і носових кровотеч. Здоровий за обома ознаками чоловік одружився з хворою за обома ознаками жінкою. Серед їхніх двох дітей одна страждає парагемофілією, але має нормальну пігментацію, інша є альбіносом, але у неї відсутні травматичні й носові кровотечі. Які генотипи батьків і дітей?

9. Катаракта (помутніння кришталика) і полідактилія (багатопалість) зумовлюються до­мінантними генами. Рецесивні гени визначають нормальний стан кришталика і п’ятипалість. Жінка успадкувала ген катаракти А від своєї матері, а ген полідактилії В — від батька. Її чоловік здоровий за цими ознаками. Визначити вірогідність появи у дитини: полідактилії і катаракти; полідактилії і нормального кришталика; п’ятипалості і катаракти.

Олімпіада для допитливих

1. Відомо, що ген серпоподібної анемії рецесивний. Хворі на цю хворобу люди поми­рають ще в молодому віці, не залишаючи потомства. Чому ж тоді в ході еволюції цей ген залишився і не зник взагалі?

2. Амавротична ідіотія Тея—Сакса — смертельне ураження нервової системи — авто- сомно-рецесивне захворювання. Перша дитина, хлопчик, у подружжя помер від цієї хвороби. Яка вірогідність, що і у другої дитини — дівчинки — буде ця хвороба?

3. Обидва члени подружжя здорові. Старша дочка хворіє на фруктозурію, молодша — на муковісцидоз (обидві хвороби мають рецесивну природу). Указати вірогідність народження дитини без цих хвороб.

4. У резус-позитивної гетерозиготної жінки і резус-негативного чоловіка народилася резус-негативна дитина. Яка вірогідність того, що наступна дитина буде резус-пози- тивною і що виникне резус-конфлікт між матір’ю і плодом?

5. У здорового подружжя двоє дітей хворіють на фенілкетонурію. Яка вірогідність на­родження здорової дитини в цій сім’ї?

Відповіді на тести

1А, 2Г, ЗБ, 4Ґ, 5В, 6Г, 7А, 8Ґ, 9В, 10Б, 11А, 12В, 13Б, 14А, 15Г, 16Г, 17А, 18Ґ.

Відповіді на задачі та вправи

1. Генотипи обох чоловіків гомозиготні рецесивні, жінки — гетерозиготний.

2. Ні, бо вони локалізуються в негомологічних хромосомах.

3. Домінантним, бо проявився у гетерозиготному стані.

4. Батько і мати — гетерозиготи, хвора дитина — рецесивна гомозигота, вірогідність її народження становить 25 %.

5. Здорова старша дочка може бути домінантною гомозиготою або гетерозиготою, віро­гідність рецесивного гена фенілкетонурії в її генотипі становить 2/3, або 66,7 %.

6. Жінка не має гена хондродистрофії і гетерозиготна за геном брахідактилії, чоловік — гетерозигота за геном хондродистрофії і не має гена брахідактилії. Вірогідність на­родження здорової дитини — суто рецесивної гомозиготи — становить 25 %.

7. Жінка — дигетерозигота, чоловік має гомозиготний суто рецесивний генотип, тому вірогідність народження нормальних дітей у цій родині становить 25 %.

8. Чоловік — дигетерозигота, жінка — суто рецесивна гомозигота. Дитина-парагемо- філік — гетерозигота за алелем, що контролює стан пігментації, і гомозигота за ге­ном парагемофілії, дитина-альбінос — гомозигота за геном альбінізму і гетерозигота за алелем, що контролює можливість травматичних і носових кровотеч.

9. Вірогідність появи у дітей полідактилії і катаракти, полідактилії і нормального криш­талика, п’ятипалості і катаракти становить по 25 %.

Відповіді на олімпіадні завдання

1. Ген мігрує з покоління в покоління у гетерозиготному генотипі.

2. Хвора дитина гомозиготна за рецесивним геном, відповідно обоє батьків — гетеро­зиготні. Вірогідність народження хворої дитини — 25 %. Та обставина, що діти різ­ної статті, значення не має, так як ген, з яким пов’язана ця хвороба, знаходиться в автосомах.

3. 9/16. Задача ілюструє закон незалежного успадкування ознак, де розщеплення за фенотипом 9:3:3:1.

4. Вірогідність наступної дитини резус-позитивної — 50 %; резус-конфлікту — 0 %, тому що резус-конфлікт виникає лише між Ші -матір’ю і КІг-плодом.

5. Хвора дитина — генотип аа; оскільки батьки здорові, то вони гетерозиготні носії. Вірогідність народження здорової дитини становить 75 %.

РОЗДІЛ 4

ВЗАЄМОДІЯ ГЕНІВ. ХРОМОСОМНА ТЕОРІЯ Т. МОРГАНА. ГЕНЕТИКА СТАТІ. МНОЖИННИЙ АЛЕЛІЗМ

Чому це актуально?

• Саме завдяки специфічним взаємодіям алельних і неалельних генів забезпе­чується збалансованість, взаємозалежність розвитку ознак організму за міс­цем, часом та мірою їх прояву. Тому, як стало відомо, відмінності за низкою оз­нак у споріднених за походженням біологічних видів значною мірою визнача­ються не якісним складом генів їхнього генотипу, а різноманітними формами взаємодії між ними.

• Гіпертонічна хвороба — полігенна ознака. Її наслідками є такі ускладнення, як інсульти та інфаркти. На сьогодні в Україні щорічно інфаркт переносять близько 50 тис., інсульт — понад і 40 тис. осіб. Рівень смертності в нашій країні серед людей віком 35—54 роки внаслідок цих захворювань у 10—12 разів вищий, ніж у Західній Європі!

Хромосомна теорія. Зчеплене успадкування. Генетичне картування

Закон незалежного комбінування ознак, встановлений Г. Менделем, прояв­ляється за умови, якщо гени досліджуваних ознак знаходяться в різних парах хро­мосом. Проте число генів значно перевищує число хромосом. Так, у дрозофіли ві­домо близько 7 тис. генів, а хромосом — усього 8. У людини 35 тис. генів, тоді як хромосом — 46. Отже, у кожній хромосомі локалізовано багато генів, і ознаки, які розглядаються, можуть бути такими, що їх контролюють гени, розташовані в одній хромосомі. У мейозі вони переважно потрапляють в одну гамету й успадковуються спільно (зчеплене успадкування). У цьому випадку закони Менделя втрачають свою силу і діє закон Моргана: гени, що локалізуються в одній і тій же хромосомі, успад­ковуються разом, зчеплено.

Цитологічні основи зчепленого успадкування пояснює хромосомна теорія спад­ковості.

Хромосомну теорію спадковості сформулювали й обґрунтували експеримен­тально в дослідах на плодовій мушці дрозофілі у 1910—1925 рр. американський генетик Т. Морган та представники його школи — А. Стертевант, Г. Меллер, К. Бріджес.

Основні положення хромосомної теорії спадковості:

1. Головними носіями спадкової інформації клітини є хромосоми.

2. Спадкова інформація зумовлюється елементарними функціональними оди­ницями — генами.

3. У диплоїдному наборі хромосом гени парні (алельні).

4. Гени локалізуються в хромосомах у лінійному порядку (один за одним), зай­маючи певне місце (локус). Алельні гени займають певні й ідентичні локуси гомо­логічних хромосом.

5. Гени, розташовані в одній і тій же хромосомі, утворюють групу зчеплення. Число груп зчеплення генів у кожного виду організмів дорівнює числу хромосом у гаплоїдному наборі. (У людини в осіб жіночої статі число груп зчеплення — 23, в осіб чоловічої — 24.)

6. Гени однієї групи зчеплення можуть рекомбінувати між собою в ході кросин­говеру.

7. Частота рекомбінації між генами прямо пропорційна відстані між ними (обер­нено пропорційна силі їх зчеплення).

8. Відстань між генами вимірюється у морганідах.

9. Одна морганіда — це відстань між генами, якій відповідає 1 % кросинговер- ного потомства.

Хромосомна теорія спадковості — основна теорія генетики; її положення, упер­ше встановлені на дрозофілі, виявилися прийнятними і для людини. За розроблен­ня хромосомної теорії спадковості Т. Морган одержав Нобелівську премію (1933).

Практичні аспекти зчепленого успадкування:

1. Генотипи при зчепленому успадкуванні записують через дріб. Наприклад, дигетерозиготний генотип слід записати так: АВ//ав. При цьому алелі одного гена (А та а чи В та в) пишуть точно один під одним. Дві паралельні лінії символізують пару гомологічних хромосом. Комбінації генів над і під ними — групи зчеплення, успадковані від матері (верхня) і від батька (та, що знизу).

2. Гамети з вихідними групами зчеплення називають некросинговерними, а з новими комбінаціями алелів — кросинговерними. При повному зчепленні генів в особин з таким генотипом утворюються лише некросинговерні гамети двох типів — АВ і ав (у рівних кількісних співвідношеннях, тобто по 50 %). За умови неповного зчеплення в результаті кросинговеру в особин утворюються чотири типи гамет:

• некросинговерні гамети двох типів — АВ і ав;

• кросинговерні гамети двох типів — Ав і аВ.

Некросинговерних гамет завжди більше, ніж кросинговерних. Відсоток утворе­них гамет за умови неповного зчеплення залежить від відстані між генами у групі зчеплення.

3. Організми, які утворилися при злитті кросинговерних гамет, називають кро- соверами, або рекомбінантами, інші — некросоверами, або нерекомбінантами. Кросо- вери поєднують ознаки обох батьків, некросовери мають ознаки одного з батьків.

4. Нові комбінації алелів у результаті кросинговеру виникають за умови, якщо гени знаходяться в гетерозиготному стані (АВ//ав). У випадку гомозиготного стану генів (АВ//АВ або ав//ав) нові комбінації алелів не утворюються, хоч кросинговер може і відбуватися.

5. Частота кросинговеру — це відсоток числа кросоверів від загального числа особин у потомстві, отриманого внаслідок аналітичного схрещування (з рецесив­ною гомозиготою). Якщо, наприклад, під час аналітичного дигібридного схрещу­вання одержано 17 % кросоверів від загального числа нащадків, то частота кросин­говеру між відповідними генами теж дорівнює 17 %, а відстань між ними — 17 морганід (одна морганіда відповідає 1 % кросинговерного потомства).

Частота кросинговеру для певних двох генів, за однакових умов, завжди постій­на. Для решти генів цієї ж хромосоми частота кросинговеру обов’язково інша, але теж постійна — від частин відсотка до 50 %.

6. За допомогою частоти кросинговеру визначають відстань між генами в хро­мосомі і використовують ці дані для побудови генетичних карт. Генетична карта — графічне зображення хромосоми з позначенням на ній місця розташування генів і відносної відстані між ними. Гени на картах зображують точками (локусами). Гене­тичні карти складають для кожної пари хромосом. Групи зчеплення нумерують, вказують повну чи скорочену назву гена, відстань у відсотках від одного з кінців хромосоми, який беруть за нульову точку.

Генетичне картування — складний і багатоетапний процес. Його основою слугу­ють процес одержання мутантних форм і серія аналітичних схрещувань, в яких встановлюються групи зчеплення і визначається частота кросинговеру.

Припустимо, що гени А, В і С успадковуються зчеплено, тобто розташовані в одній хромосомі. Відсоток кросинговеру між генами А і В становить 10 %, а між генами А і С — 3 %. Для визначення локуса гена С у хромосомі цього недостатньо. Він може бути розташований або ліворуч, або праворуч від гена А. Необхідно про­вести наступне схрещування і визначити частоту кросинговеру між генами В і С. Вона може становити або 7 % і тоді гени розташовані в хромосомі у послідовності А—С—В, або 13 % і тоді послідовність буде іншою — С—А—В:

А 3 % С 7 % В

БІОЛОГІЯ 1

ПРЕДМЕТ МЕДИЧНОЇ БІОЛОГІЇ. СТРУКТУРНО-ФУНКЦІОНАЛЬНА ОРГАНІЗАЦІЯ КЛІТИНИ. РОЗМНОЖЕННЯ НА КЛІТИННОМУ РІВНІ 3

*т%' / \ Л*г* 17

Ч'їд&'Г V* * и^ 17

/ €>) 23

:ж: 23

МОЛЕКУЛЯРНІ ОСНОВИ СПАДКОВОСТІ. РЕАЛІЗАЦІЯ СПАДКОВОЇ ІНФОРМАЦІЇ 31

ЗАКОНОМІРНОСТІ УСПАДКУВАННЯ У ЛЮДИНИ ОЗНАК ЗА ЗАКОНАМИ МЕНДЕЛЯ 52

т і і 6- 122

І² 158

/ і А 289

У людини відомі 24 групи зчеплення (22 групи припадають на 22 пари автосом та по одній на X- та У-хромосому). Для кожної групи зчеплення побудовані карти хромосом, з них найбільш повна — для Х-хромосоми.

Для побудови карт хромосом людини метод експериментальних схрещувань не­прийнятний. З цією метою застосовують інші методи, серед яких:

• аналіз родоводів;

• гібридизація соматичних клітин;

• морфологічні варіанти й аномалії хромосом;

• молекулярна гібридизація (гібридизація нуклеїнових кислот);

• аналіз амінокислотної послідовності білків.

Гібридизація соматичних клітин — метод одержання гібридних клітинних ліній шляхом злиття нестатевих клітин. Якщо в культурі змішати клітини миші і людини, то можна одержати гібридні клітини (гібридоми), які містять хромосоми обох видів. У нормі клітини людини мають 46, миші — 40 хромосом. У гібридних клітинах їх не 86, а найчастіше 41—55. Хромосоми миші і людини у таких клітинах функціону­ють і кодують синтез певних білків. Морфологічно кожну хромосому можна дифе­ренціювати і встановити, з якими саме хромосомами людини пов’язаний синтез тих чи інших білків. Вивчення гібридомів людина—миша дало змогу встановити,

що ген тимідинкінази локалізований на хромосомі 17, ген інтерферону — на хро­мосомах 2 і 5, ген резус-фактора — на хромосомі 1.

Значення карт хромосом полягає в тому, що вони необхідні для ранньої діагнос­тики спадкових хвороб і медико-генетичного прогнозу.

Задача 1. У людини гени А і В локалізуються в одній автосомі. Які типи гамет і в якому співвідношенні утворює жінка з генотипом Ав//аВ, якщо гени А і В знаходяться на відстані 12 морганід?

Розв'язання.

Оскільки відстані між генами в одну морганіду відповідає 1 % кросинговерного потомства, а за умовою відстань між генами А і В становить 12 морганід, то частота кросинговерних гамет жінки з генотипом Ав//аВ становитиме 12 %, тобто гамет АВ і ав буде по 6 % (разом 12 %). Некросинговерних гамет — Ав і аВ — буде по 44 % (100 % — 12 % = 88 %; 88 % : 2 = 44 %).

Відповідь. Гамет АВ і ав — по 6 %, Ав і аВ — по 44 %.

Задача 2. В якій послідовності локалізуються гени А, В, С у хромосомі, якщо в процесі схрещування встановлено, що пі гени успадковуються зчеплено, між генами А і В виникає 4 %, а між генами В і С — 1 % кросинговеру. Перехрестя між генами А і С становить 3 %.

Розв'язання.

З умови випливає, що гени А і В зчеплені слабше, ніж гени С і В. Можливі два варіанти взаємної локалізації генів у хромосомах, які відображає схема:

А С? С?

І 3% І 1% І І

4 % '1 % ¹

В

Ген С відносно гена В може бути розташований праворуч або ліворуч. Але оскіль­ки перехрестя А-С = 3%(4% — 1% = 3 %), послідовність має бути А—С—В.

А Зморганіди СІ морганіда В

І ^ 1

4 морганіди

Відповідь. Гени у хромосомі розташовані в послідовності А—С—В.

Задача 3. Катаракта (помутніння кришталика ока) і полідактилія у людини зумов­лені домінантними тісно зчепленими генами. Ген катаракти може бути зчепленим та­кож з геном нормальної будови кисті, а ген нормального стану кришталика — з геном полідактилії. Жінка, мати якої страждала катарактою, а батько — полідактилією, взяла шлюб зі здоровим чоловіком. Визначити можливі генотипи і фенотипи дітей від цього шлюбу, якщо жінка успадкувала катаракту і полідактилію від батьків.

Розв'язання.

А — ген катаракти а — ген нормального кришталика В — ген полідактилії в — ген нормальної кисті 9 — катаракта і полідактилія З — здоровий

Гени тісно зчеплені в одній парі хромосом

тері - = або = , батька - = або .

Ав ав аВ ав

Очевидним є те, що жінка успадкувала від матері га­мету Ав, а від батька — аВ.

Г.-генотип, фенотип?

катаракта

Відповідь. 50 % дітей з катарактою і гетерозиготним генотипом за першою алель- ною парою та 50 % дітей з полідактилією і гетерозиготним генотипом за другою алель- ною парою.

Генетичне визначення статі. Гемізиготність

Стать, як і будь-яка інша ознака, генетично детермінована. У більшості розділь­ностатевих видів, у тому числі і в людини, стать визначається в момент запліднен­ня і залежить від комбінації статевих хромосом, що успадковуються зиготою від гамет батьків. Стать успадковується як менделююча ознака.

Розрізняють гомогаметну і гетерогаметну стать. Гомогаметна — стать, в якій обидві статеві хромосоми однакові (XX); гетерогаметна — стать з різними статевими хромосомами (ХУ). Відповідно, у людини гомогаметна стать — жіноча, вона утво­рює лише один тип гамет з Х-хромосомою, гетерогаметна стать — чоловіча, поло­вина гамет якої містить Х-хромосому, а друга половина — У-хромосому.

Стать майбутнього організму визначається в момент запліднення і залежить від того, яку з гетерохромосом успадкує зигота від гетерогаметної батьківської особи­ни: якщо яйцеклітину запліднює Х-сперматозоїд, то у зиготі поєднуються дві X- хромосоми і з неї розвивається організм жіночої статі; якщо ж яйцеклітину заплід­нює У-сперматозоїд, то у зиготі поєднуються X- і У-хромосоми і з такої зиготи розвивається організм чоловічої статі. Це можна відобразити такою схемою:

Р $ XX х о ХУ

Гамети X X, У

Г, XX, ХУ

жін. стать чол. стать

50% 50%

Однакова вірогідність народження осіб чоловічої і жіночої статі зумовлюється тим, що у чоловіка в ході гаметоутворення гамет з X- та У-хромосомою утворюєть­ся однакова кількість і, відповідно, вірогідність участі у заплідненні X- чи У-хромо­соми також однакова.

Розвиток ознак статі відбувається в два етапи. На першому етапі, у момент за­пліднення, стать визначається генотипово (хромосомний механізм визначення статі). На другому етапі в ході онтогенезу відбувається диференціація статі, тобто формування конкретного фенотипу (чоловічого чи жіночого) у результаті взаємодії генотипу й умов розвитку.

У людини, як і в інших організмів, зигота потенційно бісексуальна. Фактором, який спрямовує фенотип у бік розвитку особи чоловічої статі, є У-хромосома, в якій міститься відповідний ген. Якщо на 6—10-му тижні ембріогенезу зародок, що має У-хромосому, не почав розвиватися за чоловічим типом, то надалі він набуває жіночих вторинних статевих ознак.

Ознаки, гени яких розташовані не в автосомах, а в статевих хромосомах (X і У), називають зчепленими зі статтю, а успадкування таких ознак — успадкуванням, зчепленим зі статтю. Його вперше відкрив Т. Морган при вивченні успадкування кольору очей (червоного і білого) у дрозофіли.

Усі гени, локалізовані в статевих хромосомах людини, можна розділити на три групи залежно від того, в яких ділянках статевих хромосом вони знаходяться.

Першу групу формують гени, повністю зчеплені зі статтю. Вони локалізовані у не- гомологічній ділянці Х-хромосоми, яка не має гомолога в У-хромосомі, і передаються виключно через Х-хромосому. До числа таких генів належать рецесивні гени гемо­філії, дальтонізму, домінантний ген вітамін О-резистентного рахіту (гіпофосфатемії).

До складу другої групи входить невелика кількість генів, теж повністю зчеплених зі статтю, але розташованих у негомологічній ділянці У-хромосоми. Вони переда­ються від батька до всіх його синів, бо У-хромосому син одержує лише від батька (волосатість вушних раковин).

До третьої групи належать гени, неповністю (частково) зчеплені зі статтю. Вони розташовані в гомологічних ділянках X- і У-хромосом, можуть передаватися як з Х-, так і з У-хромосомою і переходити з однієї в іншу при кросинговері.

Гемізиготність — явище, коли фенотиповий розвиток ознаки визначається лише одним геном, що є наслідком того, що алель, який розглядається, локалізується у негомологічній парі хромосом. Оскільки у людини тільки чоловіча стать має негомо- логічну пару хромосом (це гетерохромосоми ХУ), то гемізиготною статтю є чоловіча.

При розв’язуванні задач ген ознак, зчеплених зі статтю, позначають літерою латинського алфавіту разом з відповідною статевою хромосомою. Наприклад: X^а, X^а. Аналіз потомства доцільно проводити окремо за чоловічою і жіночою статтю.

Задача 1. У людини рецесивний ген гемофілії (її) локалізований у Х-хромосомі.

Визначити:

а) генотип жінки з нормальним зсіданням крові, гетерозиготної за геном гемофілії, і типи гамет, які вона утворює;

б) генотип гомозиготної жінки з нормальним зсіданням крові і типи гамет, які вона утворює;

в) генотип чоловіка з нормальним зсіданням крові і типи гамет, які він утворює.

Розв’язання.

Якщо алельну пару генів позначити:

Н — ген нормального зсідання крові;

її — ген гемофілії, то:

а) генотип жінки — Х^НХ\ гамети — Х^н та X¹';

б) генотип жінки — Х^НХ^Н, гамети — Х^н;

в) генотип чоловіка — Х^НУ, гамети — Х^н та У.

Задача 2. У людини кольорова сліпота зумовлена рецесивним геном, що локалі­зується в Х-хромосомі. У здорових батьків народилася дитина, хвора на дальтонізм. Якої статі ця дитина? Яка вірогідність народження у цього подружжя здорових дітей?

9 Х°Х“ Х°, X^й

Розв'язання.

О — ген нормального зору

<1 — ген дальтонізму $ - Х°Х° або Х^пХ^а • _ х°У

Б, хвора — 9 чи 6^і? % Б₁ — здорових?

Р

Гамети

Е,

Х^СХ°

здорова

дочка

7 5

Виходячи з того що у здорової жінки можливими є два генотипи, слід розглянути два типи шлюбу:

1. 9 Х°Х° X (9 Х^СУ

2. 9 Х°Х“ X З Х°У

Однак нескладно побачити, що перший тип шлюбу не задовольняє умову задачі, оскільки в цьому випадку у подружжя хворі діти не народжуватимуться, так як у ге­нотипі батьків відсутній ген хвороби. Тому складаємо схему другого типу шлюбу:

ж в Х°у

X^е, У

Х-'У

хворий

син

25 % хворих

Відповідь. Хвора дитина чоловічої статі. Вірогідність народження у подружжя здо­рових дітей становить 75 %.

Задача 3. У людини дальтонізм — рецесивна, зчеплена з Х-хромосомою ознака. Альбінізм (відсутність пігментації) зумовлений автосомним рецесивним геном. У сім’ї, де батьки здорові за обома ознаками, народився син з обома аномаліями. Визначити генотипи батьків. Якою може бути вірогідність прояву аномалій у другого сина? Якою може бути вірогідність народження наступного разу здорової дівчинки?

Розв'язання.

Б — ген нормального зору <і — ген дальтонізму А — ген нормальної пігментації а — ген альбінізму 9-А Х°Х - в - А _ Х°У Б — хворий З

Р — генотипи?

% Б, — другого хворого (9? % Б, — здорової 9?

і складемо відповідну генетичну схему, виразивши

Б, у формі решітки Пеннета:

Р 9 Аа Х¹^ х в Аа Х^ПУ

Відповідь. Вірогідність народження другого сина з обома аномаліями є такою ж, як і в першу вагітність, — 1/16, або 6,25 %; вірогідність народження здорової дівчинки становить 6/16, або 37,5 %.

Множинний алелізм. Успадкування груп крові за системою АВО

У дослідах Менделя гени існували лише у двох формах — домінантній і реце­сивній. Але більшість генів представлена не двома, а більшим числом алелів. Крім основних алелів (домінантного і рецесивного) існують ще проміжні алелі. Серію алелів (три і більше) одного гена називають множинними алелями, а саме явище — множинним алелізмом. Множинні алелі виникають унаслідок багаторазових мутацій одного і того самого локуса хромосоми.

Множинний алелізм збільшує генофонд популяції, її генотиповий і фенотипо- вий поліморфізм. Відповідно до множинного алелізму у людини успадковуються групи крові за системою АВО. Множинних алелів, одного автосомного гена, що визначають групову належність крові, — три: I^а, І^вта і. Алелі І' та 1^В домінують над алелем і, а між собою вони кодомінантні. Алель I^а контролює синтез антигену А, алель Р — антигену В, алель і — ніякого. Кожна людина може успадкувати будь-які алелі з трьох можливих, але не більше двох. Залежно від їхньої комбінації існують 4 групи крові (4 фенотипи), причому І і IV групи зумовлюються однозначними генотипами, а II і III — ні (табл. 4.1).

Таблиця 4.1. Групова належність крові за системою АВО

Задача 1. Визначити вірогідність народження дітей з І групою крові, якщо відомо, що у матері IV група, а у батька — І.

Розв'язання.

9 — IV група (I^а і^в)

8 — І група (іі)

%¥ ^ — І група?

Р

Гамети

Г,

Відповідь. При заданих групах крові батьків діти з І групою крові народжуватися не можуть (вірогідність становить 0 %).

Задача 2. У суді слухається справа щодо стягнення аліментів. У матері І група крові, у дитини — II. Чи може бути батьком дитини чоловік з III групою крові? Яка група крові можлива у батька?

Розв'язання.

9-І група (іі) Р — II група

б — III група?

Біологічним батьком дитини може бути чоловік з II групою крові або з IV (в обох генотипах наявний необхідний ген — I^а). Це слі­дує з відповідних генетичних схем:

а)

Р

Гамети

*і

б)

Р

Гамети

Б,

в)

Р

Гамети

Б,

Відповідь. Батьком дитини з II групою крові не може бути чоловік з III групою крові. У біологічного батька має бути II або ГУ група крові.

Взаємодія генів

Генотип функціонує як єдина цілісна система генів. Розрізняють взаємодію алельних генів (генів однієї алельної пари) і взаємодію неалельних генів (генів різ­них алельних пар).

Взаємодія алельних генів

Розрізняють такі основні форми взаємодії алельних генів:

• повне домінування, коли проявляється виражена домінантність одного алельно- го гена і рецесивність іншого.

Домінантність — переважання у фенотипі гетерозиготного організму одного алеля (домінантного) над іншим (рецесивним) алелем того самого гена. Рецесив­ність — пригнічення у фенотипі гетерозиготного організму одного алеля (рецесив­ного) іншим алелем (домінантним) того самого гена.

У випадку повного домінування домінантна гомозигота (АА) і гетерозигота (Аа) мають однаковий фенотип. На явищі повного домінування ґрунтуються закони Менделя: при повному домінуванні в схрещуванні гомозиготних батьківських форм спостерігається одноманітність гібридів І покоління; гетерозигот (Аа х Аа) — розщеплення за фенотипом 3:1, за генотипом — 1:2:1.

За типом повного домінування в людини успадковується багато спадкових хво­роб: полідактилія, бульозний епідермоліз, міопатія, кістозно-аденоїдна епітеліома, ахондроплазія та ін.;

• неповне домінування (проміжне успадкування) — взаємодія алельних генів, при якій у гетерозиготного організму домінантний алель не проявляє повністю своєї домінантності, а рецесивний алель того самого гена — своєї рецесивності. При неповному домінуванні фенотип гетерозиготи Аа є проміжним між фенотипом до­мінантної АА і рецесивної аа гомозигот.

Прикладом неповного домінування є забарвлення квіток у нічної красуні. Так, при схрещуванні рослин з червоними (АА) і білими квітками (аа) усі гібриди пер­шого покоління Т, (Аа) мали рожеве забарвлення квіток. У разі схрещування гіб­ридів першого покоління Б, між собою (Аа х Аа) у другому поколінні Г відбуваєть­ся розщеплення за фенотипом у співвідношенні 1:2:1, яке збігається із співвідно­шенням розщеплення за генотипом 1АА:2Аа:1аа, але відхиляється від розщеплення за фенотипом при повному домінуванні (3:1).

За типом неповного домінування у людини успадковуються цистинурія, пиль- герова анемія, таласемія, атаксія Фрідрейха та ін. У гомозигот за рецесивним геном цистинурії аа у нирках утворюються цистинові камені, у гетерозигот Аа камені не утворюються, а спостерігається лише підвищений вміст цистину в сечі, гомозиготи АА — здорові;

• наддомінування — взаємодія алельних генів, при якій домінантний алель у ге­терозиготному стані проявляється у фенотипі сильніше, ніж у гомозитному стані (Аа >АА);

• кодомінування — взаємодія алельних генів, при якій у фенотипі гетерозиготно­го організму проявляються обидва алелі того самого гена.

За типом кодомінування в людини успадковується IV група крові (генотип І^АІ^В). У людей цієї групи в еритроцитах крові одночасно наявні антигени А і В, що їх відповідно контролюють алелі I^а та І^в. Алелі I^а та Р — кодомінантні.

Задача. У людини ген, що визначав нормальний стан еритроцитів, неповністю до­мінує над геном серпастоклітинної анемії. Гетерозиготи вважаються практично здоро­вими, а хворі люди помирають, не досягнувши статевої зрілості. Які генотипи бать­ківських форм, якщо у них народилося двоє дітей — одна здорова і одна хвора? Від­повідь обгрунтувати на основі генетичної схеми відповідного шлюбу.

Розв'язання.

А — ген здоров’я 3 умови слідує, що люди з генотипом Аа — практично

а — ген серпас- здорові, аа — хворі, АА — здорові.

токлітинної анемії Оскільки у здорової дитини в генотипі наявні два до-

Б₁ — одна здорова, мінантні гени, а у хворої — два рецесивні, які були ус

одна хвора падковані як від батька, так і від матері, то з цього

Р

Гамети

F,

Відповідь. Генотипи обох батьківських форм гетерозиготні.

Взаємодія неалельних генів

Основні форми взаємодії неалельних генів:

• комплементарність (від лат. сотріетепіит — доповнення). Комплементарни­ми, або взаємодоповнювальними, називають неалельні гени, які при одночасній наявності в генотипі зумовлюють розвиток нової ознаки (новоутворення).

У запашного горошку забарвлення квіток зумовлене двома домінантними неа- лельними генами, з них один ген (А) забезпечує синтез безкольорового субстрату, інший (В) — синтез пігменту. Тому при схрещуванні рослин з білими квітками (ААвв х ааВВ) усі рослини в першому поколінні Б, (АаВв) мають забарвлені квітки, а в другому поколінні Е відбувається розщеплення за фенотипом у співвідношенні

9:7, де 9/16 рослин мають забарвлені квітки і 7/16 — незабарвлені.

У людини нормальний слух зумовлений комплементарною взаємодією двох до­мінантних неалельних генів D і Е, з них один визначає розвиток завитка, інший — слухового нерва. Люди з генотипами D E мають нормальний слух, з генотипами D ее і ddE_ є глухими. У шлюбі, де батьки глухі (DDee х ddEE), усі діти будуть мати нормальний слух (DdEe);

• епістаз — взаємодія неалельних генів, при якій один ген пригнічує дію іншо­го, неалельного, гена. Перший ген називають епістатичним, або супресором (інгібі­тором), інший, неалельний ген — гіпостатичним. Якщо епістатичний ген домінант­ний, епістаз називають домінантним (А>В). І навпаки, якщо епістатичний ген ре­цесивний, епістаз — рецесивний (аа>В або аа>вв). Взаємодія генів при епістазі протилежна комплементарності.

Прикладом рецесивного епістазу може бути бомбейський феномен — незвичайне успадкування груп крові системи АВО, уперше виявлене в одній індійській сім’ї. У жінки, у генотипі якої був наявний ген І^в, фенотипово проявлялася І група крові. Виявилось, що генотип цієї жінки Piss, де s — рідкісний рецесивний епістатичний ген, наявність якого у гомозиготному стані пригнічувала фенотиповий прояв алеля Р, унаслідок чого проявляв себе рецесивний алель І групи крові — і;

• полімерія — взаємодія неалельних генів, при якій одну й ту саму ознаку конт­ролюють кілька домінантних неалельних генів, які діють на цю ознаку однозначно, однаковою мірою, посилюючи її прояв. Такі однозначні гени називають полімерни­ми (множинними, полігенами) і позначають однією літерою латинського алфавіту, але з різними цифровими індексами. Наприклад, домінантні полімерні гени — А_р А₂, А₃ і т. д., рецесивні — а,, а₂, а, і т.д. Відповідно позначають генотипи — А_|А₁А₂А₂А₃А₃, а,а_|а₂а₂а,а₃. Ознаки, що їх контролюють полігени, називають поліген- ними, а успадкування цих ознак — полігенним, на відміну від моногенного, де оз­нака контролюється одним геном.

Полімерія буває кумулятивною і некумулятивною. При кумулятивній полімерії кожний ген окремо має слабку дію (слабку дозу), але кількість доз усіх генів зреш­тою сумується, так що ступінь вираження ознаки залежить від числа домінантних алелів. Сумування доз полімерних генів забезпечує існування неперервних рядів кількісних змін.

За типом полімерії в людини успадковуються зріст, маса тіла, колір шкіри, ро­зумові здібності, величина артеріального тиску. Так, пігментація шкіри в людини визначається 4—6-ю парами полімерних генів. У генотипі корінних жителів Афри­ки наявні переважно домінантні алелі (Р₁Р,Р₂Р₂Р₃Р₃Р₄Р₄), у представників європео­їдної раси — рецесивні (р₁р,р₂р₂р₃р₃р₄р₄). Від шлюбу негра і білої жінки народжу­ються діти з проміжним кольором шкіри — мулати (Р₁р_ІР₂р₂Р₃р₃Р₄р₄). Якщо под­ружжя — мулати, то можливе народження дітей з пігментацією шкіри від максимально світлої до максимально темної.

Кількісна та якісна специфіка проявів генів в ознаках

Гени, які контролюють ті чи інші ознаки, можуть проявлятися у фенотипі не у всіх носіїв або можуть мати різний ступінь фенотипового прояву. Для характерис­тики кількісного показника прояву гена у фенотипі використовують пенетрант- ність, а якісного показника — експресивність.

Пенетрантність — частота фенотипового прояву гена в популяції особин, які є носіями цього гена.

„ . К-кість особин, V яких ген фенотипово проявився ,

Пенетрантність = — ^х 100%.

Загальне число особин — носіїв гена

Якщо ген домінантний, то він проявляється в гомозиготному (АА) і гетерози­готному (Аа) стані, якщо рецесивний — лише в гомозиготному (аа). Якщо ген проявляється у всіх особин — носіїв гена, пенетрантність становить 100 % і її на­зивають повною, у решті випадків — неповною. Наприклад, при пенетрантності 20 %, зі 100 особин — носіїв цього гена останній проявиться у фенотипі лише в 20 з них.

З неповною пенетрантністю успадковується низка спадкових захворювань: по­дагра (20 % у чоловіків), вроджений вивих стегна (25 %), ретинобластома (60 %).

Задача. Подагру зумовлює домінантний аутосомний ген. Пенетрантність гена у чоловіків становить 20 %, а у жінок вона дорівнює нулю. Яка вірогідність народження хворих дітей у сім’ї гетерозиготних батьків?

Р $ Аа х $ Аа

Розв'язання.

А — ген подагри а — ген здоров’я ?, З - Аа

Пенетрантність гена подагри: с? — 20 %, ? - 0 %

Р₁ АА, Аа, Аа, аа

наявний ген подагри

подагри у Е - ?

Отже, ген подагри наявний у 3/4, або 75 % потомства, серед якого вірогідність захворювання осіб чоловічої статі становить 50 %, або 75 % х 0,5 = 37,5 %. Ураховую­чи, що пенетрантність гена подагри становить 20 %, вираховуємо вірогідність народ­ження хворих дітей: 37,5 % х 0,2 = 7,5 %.

Відповідь. Вірогідність народження хворих дітей у сім’ї гетерозиготних батьків ста­новить 7,5 % (це будуть винятково представники чоловічої статі).

Експресивність (від лат. ехргеззш — явний, виразний) — ступінь фенотипового прояву гена, або вираженість дії гена. Один і той самий ген у різних умовах може бути виражений сильніше або слабше. Наприклад, полідактилія може проявитися на одній, на двох руках чи ногах, кількість пальців може бути 6 і більше.

Пенетрантність та експресивність залежать від:

• природи гена;

• впливу умов середовища;

• впливу генів-модифікаторів, які посилюють або ослаблюють дію основного гена, що контролює цю ознаку.

Плейотропія — здатність одного гена контролювати кілька ознак (множинна дія гена). Так, синдром Марфана в типових випадках характеризується тріадою ознак: підвивихом кришталика ока, вадами серця, видовженням кісток пальців рук і ніг (арахнодактилія — павучі пальці). Цей комплекс ознак контролює один автосомно- домінантний ген, який спричинює порушення розвитку сполучної тканини.

Сучасний стан дослідження геному людини

Міжнародна програма «Геном людини» була сформульована на початку 90-х років XX ст. Унаслідок копіткої роботи до початку 2003 р. геном людини повністю секвенований, тобто повністю прочитана послідовність 3 млрд пар основ, з яких побудована ДНК усіх 23 пар хромосом людини. Генетична довжина геному людини становить 3000 сМ (сантиморганіда — генетична відстань, яка дорівнює 1 % кро­синговеру). Втілення програми «Геном людини» сприяло створенню генетичної карти, відтворенню цитогенетичної карти геному і власне секвенсу. Генетична кар­та передбачає встановлення послідовності розміщення генетичних маркерів з від­станню не більше 1 сМ уздовж усіх хромосом. Така генетична карта дає змогу картувати будь-який ген, встановити відносну відстань між локусами.

Винятковим успіхом програми «Геном людини» було створення інтегральних (фізичних) карт геному. Картовано близько 40 000 кодувальних послідовностей. Загальне число генів, очевидно, становитиме 30 500—40 000.

На сьогодні весь геном людини клонований у вигляді великих фрагментів, які перекривають один одного. Розташування кожного з цих фрагментів на хромосомі визначено з високою точністю.

Термін клонування означає, що ген картований, виділений, вивчена його струк­тура, знайдена мутація, яка спричинює те чи інше захворювання.

Розкриття геному людини сприятиме розвитку нових напрямів медицини, ви­вченню природи спадкових і злоякісних хвороб, розробленню генної і клітинної терапії.

Цікаво знати

• Як відомо, відмінність між чоловіками і жінками на генетичному рівні визначається різними групами зчеплення Х-та Y-хромосом. Саме це зумовлює усі відмінності між ними — від анатомо-фізіологічних до психологічних.

• Британські науковці розкрили таємниці поведінки чоловіків і жінок. На їхню думку, жінки мають ген, завдяки якому в них краще розвинуті інтуїція та передбачливість. І хоча цей ген наявний і в чоловічому організмі, у чарівної статі він діє активніше, тому нерозсудливі вчинки здійснюють саме чоловіки.

• Нині складено каталог фізіологічних відмінностей між чоловіками і жінками. З'ясувалося, що стінки лівої серцевої камери слабкої половини людства тонші, елас- тичніші, тому підвищений кров'яний тиск для жінок не є таким небезпечним, як для чоловіків. Жінки живуть загалом на 6 років довше, оскільки швидше виходять зі стре­сових ситуацій. Корені волосся в них знаходяться на 2 мм глибше, тому його випадає менше. Головний мозок у чоловіків на 14 % важчий, проте процес мислення у жінок відбувається швидше. У чоловічому організмі в середньому циркулює 4,6 л крові, тоді як у жінок — 3,6 л. Інсульт та інфаркт трапляються частіше у чоловіків і тому, що кров у них густіша: у кожній її краплині кров'яних клітин на мільйон більше. Оскільки в організмі чоловіків виробляється у 1 0 разів більше тестостерону, вони більш агре­сивні. Щодня чоловікам потрібно на 700 калорій більше, оскільки обмін речовин у них відбувається швидше, вищою є й температура тіла. Цікаво, що жінки мають біль­шу потребу у сні.

• У деяких біологічних видів гетерогаметною є не чоловіча стать, як у людини, а жіноча. Наприклад, курка володіє XY-гетерохромосомами, а півень — XX. Це дає можливість визначати стать пташенят, які щойно вилупилися з яйця, за забарвленням пуху, так як гени кольору оперення у курей локалізуються в Х-хромосомі.

• У багатьох видів одна стать має дві Х-хромосоми, а інша — лише одну. Тому каріотип- на кількість хромосом у різних статей цих видів також є різною.

Контрольні завдання до розділу 4

4. Яке значення явищ експресивності та пенетрантності у медичній генетиці?

5. Чому успадкування груп крові за системою АБО називається множинним алелізмом?

6. Що таке група зчеплення і як визначають число груп зчеплення?

7. Чому у людини кількість груп зчеплення у чоловічої і жіночої статі різна?

8. Від яких факторів залежить частота рекомбінації між генами в ході кросинговеру?

9. У чому суть та значення методу гібридизації соматичних клітин?

10. Як практично можна визначити відстань між генами у хромосомі?

11. Що таке генетична карта? Яка методика генетичного картування?

12. Які відомі методи складання карт хромосом людини?

13. Яке значення має розкриття геному людини?

Контрольно-навчальні завдання

Тести

1. Експресивність — це:

1. Діапазон коливання ознаки відповід­но до змін факторів середовища.

Б. Ступінь фенотипового прояву озна­ки, яку контролює певний ген.

2. Частота фенотипового прояву гена в популяції.

Г. Виникнення спадкових змін під впливом природних факторів.

Г. Частота виникнення мутації.

2. Виберіть гетерозиготний генотип II групи крові:

1. I^а і.

Б. I^а і^в.

2. і і.

Г. I^а I^а.

Г. І^в і.

3. Залежність кількох ознак організму від од­ного гена називають:

1. Плейотропією.

Б. Явищем множинного алелізму.

2. Комплементарністю.

Г. Кодомінуванням.

Ґ. Полімерією.

4. Яке розщеплення за фенотипом слід передба­чати у потемків унаслідок схрещування гетеро­зиготних особин у разі неповного домінування:

Б. Неповного домінування.

В. Плейотропії.

Г. Кодомінування.

Г. Експресивності.

6. Гени, які пригнічують дію іпших генів, на­зивають:

1. Експресорами.

Б. Супресорами.

2. Репресорами.

Г. Інгібіторами.

Г. Корепресорами.

7. Виберіть тип шлюбу, при якому у дітей можлива І група крові:

1. 9 і і х S I^а Р.

Б. $ і і х с? I^а і.

2. $ І^АІ^ВХ(? I^а Р.

Г. ? І^АІ^вх S I^а I^а- Г. $ Р Рхб¹ I^а I^а.

8. Виберіть тип шлюбу, при якому у дітей можлива IV група крові:

1. $ і і х $ I^а Р.

Б. $ і і х (5^і I^а і.

2. 9 І^Аіх S І^Аі- Г. 9 І^АІ^В х (9 I^а I^а. ґ. 9 Р Рхс? Р Р.

9. Якщо в обох батьків І група крові за систе­мою АВО, то кров їхніх дітей може бути:

1. Тільки І групи.

Б. Тільки II групи.

2. Тільки III групи.

Г. І і II груп.

Ґ. Тільки IV групи.

10. Якщо у подружньої пари народилося чет­веро дітей відповідно з І, II, III та IV групами крові, то генотипи груп крові батьків:

А. і і та I^а Р.

Б. і і та I^а і.

В. І^ві та I^а і.

Г. I^а і та I^аі^в.

Ґ. І^в і та РІ^В

11. Яка з названих ознак організму людини зчеплена зі статтю:

1. Синдактилія.

Б. Фенілкєтонурія.

2. Гіпертрихоз (надмірне оволосіння вушних раковин).

Г. Групова належність крові.

Ґ. Резус-фактор?

12. У сім’ї, де батько хворий на гемофілію, а мати є гомозиготною за геном, який зумовлює нормальне зсідання крові, слід очікувати на­щадка з таким генотипом:

1. Х^НХ^Н.

Б. Х^НХ^И.

2. X^і1 X^і1.

Г. Х^НУ.

Ґ. Х^н У^н.

13. У сім’ї, де батько здоровий, а мати є гете­розиготним носієм гена дальтонізму, вірогід­ність народження хворого сина становитиме:

1. 75 %.

Б. 100 %.

2. 0 %.

Г. 66 %.

Ґ. 25 %.

14. Одиницею відстані між генами є:

1. Морганіда.

Б. Нанометр.

2. Відсоток кросинговеру.

Г. Одиниця карти хромосом.

Ґ. Ангстрем.

15. Зчеплене успадкування генів, локалізованих в одній парі гомологічних хромосом, відкрив:

1. Г. Мендель.

Б. К. Корренс.

2. В. Йогансен.

Г. Г. де Фріз.

Г. Т. Морган.

16. Кількість груп зчеплення генів в організ­мах кожного біологічного виду дорівнює:

1. Числу пар алельних генів.

Б. Диплоідному набору хромосом.

2. Гаплоїдному набору хромосом.

Г. Числу гетерозиготних алелів геноти­пу.

Ґ. Кількості статевих хромосом.

17. Скільки типів гамет, що різняться за ста­тевими хромосомами, утворює гетерогаметна стать:

1. Один.

Б. Два.

2. Три.

Г. Чотири.

Ґ. Багато?

18. Карти хромосом потрібні для:

1. Гібридизації соматичних клітин.

Б. Аналізу родоводів.

2. Аналізу амінокислотної послідовності білків.

Г. Визначення медико-генетичного про­гнозу.

Ґ. Визначення типу успадкування.

19. До полігенних ознак у людини нале­жать:

1. Альбінізм.

Б. Зріст.

2. Наявність або відсутність слуху.

Г. Здатність володіти краще правою чи лівою рукою.

Ґ. Гемофілія.

Задачі та вправи

1. Рецесивний ген дальтонізму локалізується в Х-хромосомі. Батько дівчини хворіє на дальтонізм, а мати та її батьки розпізнають кольори нормально. Дівчина одружуєть­ся зі здоровим юнаком. Що можна сказати про їхніх майбутніх синів і дочок?

2. Жінка з І групою та резус-позитивним фактором крові, мати якої мала резус-нега- тивну кров, одружилася з чоловіком, що має IV групу та резус-негативний фактор крові. Які фенотипи можливі у їхніх дітей?

3. Відомо, що ген нормальної будови гемоглобіну не повністю домінує над геном сер- пастоклітинної анемії. У гетерозигот проявляється проміжний характер ознаки. Фе­нотипово їх можна вважати практично здоровими людьми. Які типи шлюбів не бу­дуть зумовлювати народження хворого потомства? Відповідь обгрунтувати наведени­ми генетичними схемами.

4. Рецесивний ген гемофілії локалізується в Х-хромосомі, а гіпертрихоз є ознакою, що зчеплена з Y-хромосомою. Жінка, батько якої хворів на гемофілію, вийшла заміж за чоловіка з гіпертрихозом. Яка вірогідність народження хворих дітей?

5. Зріст людини контролюють кілька пар незчеплених генів за типом полімерії. Якщо не враховувати вплив довкілля, то можна припустити, що в певній популяції низь­корослі особини зі зростом близько 150 см мають три пари рецесивних генів, а найвищі на зріст (близько 180 см) — три пари домінантних генів. Який зріст буде у людей, гетерозиготних за всіма трьома алельними парами зросту?

6. Гени А, В і С розташовані в одній хромосомі і в певному порядку. Показник кро­синговеру між генами А і В становить 8 %, між генами В і С — 25 %. Яка відстань між генами А і С?

7. У людини резус-фактор кодують три тісно зчеплених гени А, В, С. Домінантні гени визначають резус-позитивні, а їхні рецесивні алелі — резус-негативні властивості крові. Які типи гамет і в яких кількісних співвідношеннях утворюються в людини з такими генотипами: а) АВС//авс; б) АвС//аВс?

8. До складу гемоглобіну входять два різних поліпептиди а і р. Гени, в яких закодовані білки, локалізуються в різних гомологічних хромосомах. Визначити, домінантні чи рецесивні ці гени та яка форма взаємодії між ними.

9. У медико-генетичну консультацію звернулася молода пара, стурбована здоров’ям майбутнього потомства. У сім’ї нареченої мати, сестра матері і брат страждають на тяжку форму вітамін D-резистентного рахіту, що визначається домінантним геном, який локалізується в Х-хромосомі. Визначити вірогідность народження в майбутній сім’ї хворої дитини, якщо наречений і наречена здорові.

10. Гіпертрихоз успадковується як ознака, зчеплена з Y-хромосомою. Яка вірогідність народження дітей з цією аномалією, якщо в батька виявлений гіпертрихоз?

11. Можливість виникнення ретинобластоми залежить від домінантного гена з пенет- рантністю 70 %. Яка вірогідність виникнення цієї хвороби у дівчинки, батько якої є гетерозиготним за цим геном, а у матері його немає?

Олімпіада для допитливих

1. Секреція грудного молока у жінки залежить від полімерних генів. У Олі з генотипом L, Ij L₂ і₂ кількість молока відповідає потребам дитини. У Тані молока так багато, що вона годує і свою дитину і дитину Мані, у якої зовсім немає молока. Визначити ге­нотипи Тані і Мані.

2. Синтез інтерферону у людини залежить від двох генів, один із яких знаходиться в хромосомі 2, а інший — у хромосомі 5. Визначити вірогідність народження дитини, не здатної синтезувати інтерферон, у сім’ї, де подружжя гетерозиготне за вказаними генами.

3. Чи можна за хромосомною картою встановити довжину хромосоми?

4. В якій хромосомі людини гени завжди залишаються зчепленими?

5. У родині, де обоє батьків здорові, народилася дитина з нормальним хромосомним набором, гомозиготна за геном, що визначає нормальне зсідання крові. Яку стать має ця дитина?

6. Нормальне зсідання крові у переважної більшості людей поєднується з нормальним розпізнаванням кольорів. Чи пов’язано це з плейотропною дією одного гена?

7. Група крові системи АВО у людини залежить від комбінації трьох алельних генів. Чи можуть усі вони знаходитись у генотипі одного й того самого організму?

8. Батько — гемофілік, мати — дальтонік. Який відсоток їхніх синів може одержати ген:

а) гемофілії;

б) дальтонізму?

о 9. Батько і син — дальтоніки, мати нормально розпізнає кольори. Яка вірогідність

І

10. Серпастоклітинна анемія успадковується як ознака з неповним домінуванням. Гомо- о зиготні діти рано помирають, гетерозиготні життєздатні і до того ж не хворіють на

тропічну малярію. Яка вірогідність народження дитини, що може захворіти на а тропічну малярію, у родині, де перша дитина померла від малярії, а друга — від сер­у пастоклітинної анемії?

Відповіді на тести

1Б, 2А, ЗА, 4Б, 5Г, 6Г, 7Б, 8Г, 9А, 10В, 11В, 12Б, 13Ґ, 14А, 15Ґ, 16В, 17Б, 18Г, 19Б.

Відповіді на задачі та вправи

1. Дочки усі здорові (половина — носії гена дальтонізму), половина синів здорові, по­ловина — хворі.

2. Діти матимуть II та III групи крові, половина з яких з резус-позитивною кров’ю і половина — з резус-негативною.

3. Якщо А — ген нормального гемоглобіну, а — ген серпастоклітинної анемії, то не будуть призводити до народження хворого потомства типи шлюбів:

а) АА х АА;

б) АА х Аа;

в) АА х аа.

4. Усі сини хворітимуть на гіпертрихоз, 50 % з них будуть хворими ще й на гемо­філію.

5. 165 см.

6. 33 морганіди.

7. а) 50 % АВС і 50 % авс; б) 50 % АвС і 50 % аВс.

8. Гени домінантні, форма взаємодії — комплементарність.

9. Усі діти будуть здорові (вірогідність — 0 %).

10. Дівчатка здорові, а всі хлопчики хворітимуть на гіпертрихоз.

11. Дівчинка одержить цей ген з вірогідністю 50 %. Вірогідність виникнення хворо­би - 35 %.

Відповіді на олімпіадні завдання

1. Таня — Б, Б, Б₂ Б₂; Маня — І, І, Б І₂.

2. 7/16 не зможуть утворювати інтерферон через відсутність одного або обох генів.

3. Ні, бо відстань між генами на хромосомній карті показана не в одиницях довжини, а в умовних одиницях — морганідах.

4. В У-хромосомі, оскільки вона не бере участь у кросинговері (за винятком невеликої ділянки).

5. Ген, що визначає нормальне зсідання крові, знаходиться в Х-хромосомі; гомозигот­на дитина має дві Х-хромосоми, отже, це дівчинка.

6. Ні, оскільки ці ознаки не завжди збігаються; розпізнавання кольорів може поєдна­тися з гемофілією, а нормальне зсідання крові — з дальтонізмом.

7. Ні. Це алельні гени, і в парі гомологічних хромосом може міститися або два варіан­ти (у гетерозигот), або один (у гомозигот).

8. а) 0 %, оскільки син успадковує від батька У-хромосому, а ген гемофілії локалізуєть­ся в Х-хромосомі;

б) 100 %, так як в обох Х-хромосомах хворої матері локалізується ген дальтонізму.

9. За геном дальтонізму батько-дальтонік є гемізиготою, а мати з нормальним зором — гетерозиготою, бо син-дальтонік одержав від неї Х-хромосому з геном дальтонізму. Вірогідність народження дочки з нормальним зором у такій родині становить 50 %.

10. 25 %, генотип її — аа; батьки дітей є гетерозиготами з генотипом Аа.

РОЗДІЛ 5

МІНЛИВІСТЬ У людини ЯК ВЛАСТИВІСТЬ ЖИТТЯ І ГЕНЕТИЧНЕ ЯВИЩЕ

Чому це актуально?

• Вивчення закономірностей спадковості і мінливості людини створює передумо­ви для наукового обґрунтування умов формування здоров'я як найвищої со­ціальної цінності.

• На сьогодні генетичний вантаж людства загрозливо високий. Кожна людина планети Земля є носієм 10—15 потенційно мутованих генів. Значні порушення спадкового матеріалу людини спричинюють 40—70 % викиднів і близько 6 % мертвонароджених.

• В екологічно несприятливих регіонах України виникають умови, що індукують появу нових мутацій. Установлено корелятивний зв'язок між окремими видами промислового виробництва й частотою вроджених аномалій розвитку.

Фактори розвитку фенотипу

Патогенні ознаки людини виникають відповідно до загальних закономірностей розвитку фенотипу, тому для розуміння механізмів прояву низки захворювань дуже важливим є усвідомлення факторів, що здатні впливати на фенотип.

Фенотип є результатом взаємодії генотипу і навколишнього середовища. Це положення є одним з основних у генетиці. Воно повного мірою стосується і хвороб людини. Можливість виникнення, перебіг, симптоми і наслідки кожного захворю­вання зумовлені дією як генетичних факторів, так і умовами середовища. При од­них захворюваннях (більшість інфекцій) провідна роль в етіології належить умовам середовища (наявність збудника), при інших (генні, хромосомні хвороби) — спад­ковим факторам. Є багато хвороб із спадковою схильністю, які зумовлені генетич­ними факторами і умовами середовища.

Спадковість — одна з основних властивостей, яка притаманна всім живим ор­ганізмам. Вона забезпечується наявністю генетичного матеріалу і здатністю до пе­редавання в ряді поколінь одиниць спадковості — генів. Існують три рівні органі­зації генетичного матеріалу еукаріотів: генний, хромосомний і геномний. Геном — су­купність генів гаплоїдного набору хромосом.

Середовище — сукупність негенетичних (тобто не пов’язаних безпосередньо зі спадковим матеріалом) факторів, які діють на організм у процесі його розвитку і життєдіяльності.

Мінливість, як і спадковість, належить до основних властивостей усіх живих організмів. Здатність змінювати свої ознаки і властивості — найхарактерніша їхня ознака. Мінливість забезпечує розмаїття форм органічного світу і пристосованість їх до різних умов середовища. Мінливість протилежна спадковості, але тісно пов’язана з нею. Разом вони становлять основу еволюції.

З формально-математичної точки зору фенотип можна змоделювати у вигляді суми, яку визначають дві складові:

Фенотип = генотип + умови середовища.

Якщо уявити, що генотип = const, то значення фенотипу виключно залежатиме від змін умов середовища (неспадкова мінливість); якщо ж умови середовища = const, то фенотип буде визначатися лише змінами генотипу (спадкового фактора) — спадкова мінливість. До неспадкової мінливості належить фенотипова (модифіка­ційна), до спадкової — генотипова мінливість. Своєю чергою, генотипову мінливість поділяють на мутаційну і комбінативну.

Таким чином, при всіх формах мінливості змінюється фенотип, але при гено- типовій мінливості зміни фенотипу зумовлені змінами генотипу, при фенотиповій — умовами середовища.

Особини будь-якого виду різняться між собою за багатьма ознаками. І людина в цьому відношенні не є винятком. Люди різні за кольором шкіри, очей, волосся, масою і лінійними розмірами тіла та органів, кількістю клітин крові, величиною артеріального та венозного тиску, антигенами еритроцитів (групи крові, резус-сис­тема), активністю ферментів тощо. Ці та інші відмінності визначають індивідуаль­ність людини, що необхідно враховувати в трансплантаційній хірургії, судово-ме­дичній практиці, під час медико-генетичного консультування.

Отже, відмінності між людьми зумовлені генетичними факторами і умовами середовища. Обидва фактори однаково важливі. Але співвідносна роль їх у розвит­ку ознак неоднакова. Будь-які ознаки генетично детерміновані. Але одні з них мають виключно генетичну природу, тобто за всіх умов середовища, сумісних із життям, цей генотип дає однаковий фенотип (групи крові). Інші відмінності теж генетично детерміновані, але на діапазон їх фенотипового прояву впливає середовище. Так, кількість еритроцитів у периферійній крові часто пов’язана з висотою місцевості над рівнем моря, хоч сама здатність організму змінювати в певних межах цю кіль­кість, залежно від парціального тиску кисню в атмосфері, визначається генотипом. Є багато відмінностей, які зумовлені і спадковістю, і середовищем. Наприклад, зріст людини контролюється кількома домінантними неалельними генами (поліге- нами), а також залежить від характеру харчування, рухового режиму, шкідливих звичок тощо.

Модифікаційна мінливість. Норма реакції. Фенокопії

Модифікаційна мінливість — неспадкові зміни фенотипу, які зумовлені фактора­ми середовища. Оскільки генотип при модифікаційній мінливості не змінюється, то модифікаційні зміни (модифікації) не успадковуються. Проте вони виникають на певній генетичній основі і в певних межах, які визначає норма реакції.

Норма реакції — діапазон модифіка­ційної мінливості, у межах якого один і той самий генотип може давати різні фе- нотипи в різних умовах середовища. Нор­ма реакції ознаки генетично зумовлена й успадковується. Окрема модифікаційна зміна ознаки не успадковується. Одні оз­наки характеризуються широкою нормою реакції (кількість жиру в організмі, маса тіла), інші — вузькою (маса серця, головно­го мозку).

1. Модифікації носять масовий, групо­вий характер. Під впливом певного фак­тора організми змінюються в одному на­прямі (збільшення маси тіла у тварин при повноцінному харчуванні).

2. Модифікації значно поширені в природі. Вони мають пристосувальне зна­чення, адекватні змінам середовища і є відповіддю на ці зміни.

3. Більшість модифікацій є нестійки­ми, короткочасними; вони не передають­ся навіть наступному поколінню і часто зникають після того, як припинилася дія

Рис. 5.1. Талідомідна ембріопатія відповідного фактора. Так, під дією уль­

трафіолетових променів шкіра в людей темнішає, з’являється засмага (у деяких — лише почервоніння), яка взимку поступово зникає. В альпіністів, які піднімаються в гори, під впливом зниження парціального тиску кисню в повітрі кількість ерит­роцитів у периферійній крові збільшується, а з поверненням у низинну місцевість цей показник нормалізується.

4. Модифікації кількісних ознак утворюють неперервний ряд значень від міні­муму до максимуму і формують варіаційний ряд. Більшість особин групується біля середнього значення ознаки, яке трапляється частіше за інші.

5. Існують тривалі модифікації, які успадковуються впродовж кількох поколінь, а потім зникають. Вони зумовлені змінами ДНК мітохондрій цитоплазми яйцеклі­тин і передаються по материнській лінії.

Фенокопії — неспадкові зміни фенотипу, які зумовлені впливом середовища, але схожі з мутаціями. Вони виникають на ранніх стадіях ембріогенезу, різко змі­нюють фенотип, зберігаються протягом життя, але не передаються наступному по­колінню.

Часто фенокопії можуть бути наслідком впливу тератогенів — факторів середо­вища, які порушують ембріогенез і зумовлюють вроджені вади розвитку.

Так, у жінок, які на ранніх стадіях вагітності перенесли інфекційне захворюван­ня (наприклад багряницю (червону висипку)), часто народжуються глухонімі діти

або діти з катарактою (помутніння кришталика); ці вади розвитку нічим не відріз­няються від таких самих вад, але зумовлених мутантними генами. Кретинізм спри­чиняється як мутацією гена, так і дефіцитом йоду в їжі.

Фенокопіями є талідомідні ембріопатії, які спричинені вживанням матерями на ранніх стадіях вагітності лікарського препарату талідоміду (рис. 5.1).

Причинами виникнення фенокопій можуть бути: гіпоксія, підвищення темпера­тури, авітамінози, алкоголь, нікотиновий дим, деякі лікарські препарати, інфекцій­ні та інвазійні захворювання матері на ранніх стадіях вагітності (червона висипка, токсоплазмоз).

Медична сестра і лікар повинні знати, що фенокопії — це модифікації і вони не успадковуються, а патології генетичної природи (мутації) успадковуються. Тому дуже важливо з точки зору прогнозу ймовірності народження хворих дітей дифе­ренціювати фенокопії.

Для вивчення модифікаційної мінливості кількісних ознак і визначення зако­номірностей їх виявлення застосовують статистичні (математичні) методи аналізу. Для цього проводять певну кількість спостережень (як правило, від 10 до 1000). Сукупність спостережень кількісних ознак називають вибіркою, кількісне виражен­ня ознаки — варіантою (V), розташування варіант в один ряд від \^_тіпдо V_т,_х — ран- жуванням вибірки, а ряд — варіаційним. Число, яке вказує на поширеність тієї чи іншої варіанти у вибірці, називають частотою зустріваності.

Середнє арифметичне значення варіаційного ряду вираховують за формулою:

п

де І - сума; V — варіанта; Р — частота зустріваності; п — загальне число варіант.

У зв’язку з тим що кожна варіанта характеризується двома кількісними характе­ристиками — її значенням і частотою зустріваності, а геометричний смисл цього — точка на координатній площині з відповідними координатами, то можливим є гра­фічне вираження закономірностей варіаційного ряду. Для цього у заданому масш­табі по осі абсцис відкладають значення варіант, а по осі ординат — частоти їх зустріваностей. За відповідними координатами будують точки, сполученням яких отримують варіаційну криву, яка одночасно дає можливість прослідкувати як розмах варіацій, так і частоту їх зустріваності.

Мутаційна мінливість. Особливості мутацій

Мутаційна мінливість — це така форма мінливості, яка пов’язана зі змінами у структурі або кількості генів та їх матеріальних носіїв — хромосом.

Мутація — раптова стрибкоподібна зміна спадкової ознаки, зумовлена зміною генетичного матеріалу.

Мутагенез — процес виникнення мутацій.

Мутант — організм, що змінив свій фенотип унаслідок мутації.

Мутагени — фактори, що спричиняють мутації. Вони класифікуються залежно від своєї природи на три категорії: фізичні, хімічні, біологічні.

З мутаційною мінливістю пов’язана еволюція — процес утворення нових видів, сортів, порід. Мутації відомі в усіх класів тварин, рослин, вірусів. Саме мутаціями зумовлений поліморфізм людських популяцій: різна пігментація шкіри, волосся, колір очей, форма носа, губ і т. д.

Клінічно мутації проявляються як спадкові хвороби. На відміну від модифікацій:

1. Мутації виникають раптово, стрибкоподібно, без перехідних станів порівняно з вихідною формою ознаки.

2. Нові ознаки стійкі й успадковуються в ряді поколінь.

3. Це якісні, дискретні зміни; вони не утворюють неперервних рядів і не групу­ються біля середнього значення ознаки.

4. Мутації відбуваються в різних напрямах і можуть виникати повторно.

5. Мають індивідуальний характер, тобто з’являються в будь-якої однієї особи­ни, яка перебуває в однакових умовах з іншими особинами того самого виду.

6. Мутації неадекватні впливу факторів навколишнього середовища і переважно не мають пристосувального значення.

Класифікація мутацій

Мутації класифікують за різними критеріями.

За походженням мутації бувають:

• спонтанні (природні) — самовільні мутації, що відбуваються природним шля­хом без втручання експериментатора, з низькою частотою і з невстановлених при­чин. Спонтанний мутагенез виник з моменту появи первісних форм життя і є ос­новою еволюційного процесу;

• індуковані (штучні) — мутації, що виникають при дії на організм мутагенних факторів, їхня частота на кілька порядків вища, ніж спонтанних. Індукований му­тагенез має велике практичне значення в селекції рослин та мікроорганізмів і не­гативно впливає на стан здоров’я та спричиняє порушення морфологічної структу­ри і фізіологічних функцій тваринних організмів.

За типом клітин розрізняють:

• соматичні;

• генеративні мутації.

Соматичні мутації виникають у соматичних клітинах (клітинах тіла). Вони ус­падковуються при вегетативному розмноженні, причому передаються тільки тим клітинам, які утворилися шляхом мітозу від мутантної клітини. Із смертю особини соматичні мутації зникають із генофонду популяції і не мають еволюційного зна­чення.

Соматичні мутації часто призводять до мозаїцизму. Мозаїцизм — поява гене­тично різних клітинних ліній. Організм тоді називають мозаїком. У мозаїків зміне­на лише та частина організму, яка розвинулася в результаті поділу мутантної кліти­ни. Мозаїками є люди, в яких колір одного ока відрізняється від кольору іншого. Соматичні мутації, які спричинюють мозаїцизм за статевими хромосомами, приз­водять до появи гігандроморфізму. При гігандроморфізмі частина тіла має ознаки однієї статі, а невеликі його ділянки — іншої.

Ефект соматичної мутації залежить від віку організму: що раніше вона виникла, то більшу шкоду може спричинити. У деяких випадках утворюються клітини з підвищеною швидкістю росту і поділу. Ці клітини можуть спричинити виникнення пухлин — доброякісних, які не впливають особливо на весь організм, або злоякіс­ним, які призводять до ракових захворювань.

Генеративні мутації виникають у гаметах або в клітинах, з яких вони утворю­ються. Такі мутації успадковуються при статевому розмноженні. Домінантні мутації проявляються вже в першому поколінні. Рецесивні мутації фенотипово в першому поколінні не проявляються, тому що знаходяться в гетерозиготному стані (Аа), а можуть проявитися в наступних поколіннях, коли комбінація гамет призведе до виникнення гомозиготного рецесивного генотипу (аа).

Найбільша кількість мутацій у статевих клітинах виникає в овоцитах. Оскільки сперматогонії зазнають постійного поділу, то серед них може відбуватися відбір проти мутацій, які зумовлюють шкідливий ефект. Навпаки, овоцити не тільки не зазнають мітозу, вони залишаються малоактивними впродовж десятиліть, доки не стануть яйцеклітинами.

За локалізацією в клітині мутації класифікують на:

• ядерні — виникають у хромосомах ядра клітини;

• цитоплазматичні — виникають в органелах цитоплазми, що мають власну ДНК (мітохондрії, пластиди).

За характером змін:

• морфологічні — змінюють анатомічну структуру організму;

• фізіологічні — спричинюють зміни на рівні фізіологічних функцій;

• біохімічні мутації — є причиною змін у молекулярній будові важливих органіч­них сполук.

За впливом на життєдіяльність:

• корисні, їх частка незначна і в основному вони стосуються виникнення різних форм пристосувань в органічній природі;

• нейтральні, ніяким чином не впливають на життєдіяльність організмів, що є їх носіями;

• шкідливі мутації, їх переважна більшість; серед них існують летальні — мутації, які не сумісні з життям і спричинюють загибель організму до народження; напівле- тальні — знижують життєдіяльність організму, і він гине в період від народження до настання статевого дозрівання; умовно летальні — мутації, які проявляють ле­тальну дію лише за певних умов.

За напрямом мутації бувають:

• прямі — переводять початковий (дикий або нормальний), зазвичай домінант­ний алель у мутантний (зазвичай рецесивний): А -> а;

• зворотні (реверсії) — повертають мутантний алель до початкового стану: а ->• А.

За величиною генетичного матеріалу, залученого до мутаційного процесу, розріз­няють:

• великі (макромутаціі);

• малі (мікромутаці'і).

За рівнем організації генетичного матеріалу мутації класифікують на:

• геномнї,

• хромосомні',

• генні.

Характеристика мутацій за рівнем організації спадкового матеріалу

Геномні мутації — це такі мутації, які зумовлені зміною числа хромосом у каріо­типі. Види геномних мутацій — поліплоїдія, гаплоїдія і гетероплоїдія.

Поліплоїдія — геномна мутація, що зумовлена кратним відносно п збільшенням числа хромосом у каріотипі, тобто порівняно з диплоїдним (2п). Поліплоїдія мож­лива у варіантах:

• триплоїдія (Зп);

• тетраплоїдія (4п);

• пентаплоїдія (5п) і т. д.

Організм з нормальним набором хромосом називають еуплоїдом, з поліплоїд- ним — поліплоїдом (триплоїдом, тетраплоїдом, пентаплоїдом і т. д.).

В основі виникнення поліплоїдії лежать три процеси:

• редуплікація хромосом у клітинах, що не діляться;

• злиття соматичних клітин або їх ядер;

• нерозходження хромосом при мейозі.

Поліплоїдні форми часто трапляються серед рослин, що пояснюється поширен­ням у рослинному світі вегетативного розмноження. Більшість культурних рослин — це поліпло'іди. Поліплоїди, як правило, мають більші розміри клітин і відповідно більшу масу, характеризуються вищою врожайністю та вищою часткою цінного компонента (олії, цукру, нектару). Крім того, вони більш резистентні до несприят­ливих умов і здатні існувати в більш суворому кліматі.

Серед тварин поліплоїдія трапляється рідко, що пов’язано з порушенням хромосом­ного механізму визначення статі у зв’язку зі збільшенням числа статевих хромосом.

У людини поліплоїдія проявляється як триплоїдія (Зп) ембріонів: 69, XXX або 69, ХХУ. Кількість триплоїдних ембріонів варіює від 4 до 20 % усіх викиднів. Описані поодинокі випадки народження триплоїдних дітей; вони помирають у перші годи­ни або дні життя, в окремих випадках живуть до 4—7 міс. У них спостерігають комплекс вад розвитку: гіпоплазія (недорозвинення органів), мікрофтальмія (малі розміри очного яблука), розщелини губи і піднебіння, синдактилія (зрощення паль­ців кисті чи стопи), гідроцефалія та ін.

Гаплоїдія — зменшення диплоїдного числа хромосомних наборів соматичних клітин до гаплоїдного. Гаплоїдні організми розвиваються з однієї клітини з геноти­пом гамети без запліднення. Вони трапляються переважно серед рослин, у тому числі вищих (блекота, пшениця, кукурудза). Гаплоїдні рослини відрізняються від диплоїдних меншими розмірами, що пов’язано зі зниженою вдвічі дозою генів. Серед тварин гаплоїдія є наслідком природного партеногенезу (попелиця, мурахи, трутні у медоносної бджоли). Оскільки в гаплоїдів одинарний набір хромосом, то в їхньому фенотипі здатні проявлятися не лише домінантні, а й усі рецесивні гени.

Гаплоїдія в людини не сумісна з життям (летальна).

Гетероплоїдія (анеуплоїдія) — геномна мутація, зумовлена зміною числа хромо­сом в окремих гомологічних парах. Основна причина виникнення гетероплоїдїї — нерозходження хромосом у мітозі і мейозі.

Види гетероплоїдїї:

• нулісомія — втрата обох гомологічних хромосом, каріотип (2п — 2); у людини — не сумісна з життям;

• моносомія (організм-моносомік) — втрата однієї гомологічної хромосоми, каріо­тип (2п — 1); єдина життєздатна у людини моносомія — це моносомія X;

• трисомія (організм-трисомік) — одна додаткова хромосома у гомологічній парі, каріотип (2п + 1);

• тетрасомія (організм-тетрасомік) — наявні дві додаткові хромосоми у гомо­логічній парі, каріотип (2п + 2);

• подвійна моносомія — виникає за відсутності двох різних хромосом у диплоїд- ному наборі, каріотип (2п - 2).

Гетероплоїдії спричинюють велику групу хромосомних хвороб людини — синд­ром Дауна (трисомія 21), синдром Едвардса (трисомія 18), синдром Патау (трисомія 13), синдром Клайнфелтера (47, ХХУ), синдром Шерешевського—Тернера (45, ХО).

Геномні мутації вивчають під мікроскопом шляхом розробленого у 60-ті роки XX ст. цитогенетичного методу, який уможливлює дослідження метафазних плас­тинок і будування каріограм. Це дало змогу також діагностувати названі вище за­хворювання.

Хромосомні мутації (хромосомні перебудови, аберації) — зміни структури хромо­сом. Деякі з таких мутацій настільки змінюють морфологію хромосом, що їх видно у світловий мікроскоп на метафазних пластинках. Механізми виникнення хромо­сомних мутацій різні, але в усіх випадках має місце розрив хромосоми з можливим з’єднанням фрагментів. їх ілюструє схема, на якій ділянки хромосом позначені лі­терами латинського алфавіту, а належність до певної гомологічної пари символічно визначається порядковим номером.

Міжхромосомна

транслокація

2. {СЬМІЧОР 2. КЬММОРЕР

Делеція (нестача) — втрата ділянки хромосоми.

Дуплікація — подвоєння ділянки хромосоми. Делеції і дуплікації ведуть до зміни дози генів.

Інверсія — повернення ділянки хромосоми на 180°. При інверсіях змінюється послідовність розміщення генів в інвертованій ділянці.

Транслокація — переміщення ділянки хромосоми в інше місце на тій самій хро­мосомі (внутрішньохромосомні транслокації) або на іншу хромосому, що буває найчастіше (міжхромосомні транслокації).

Симетрична транслокація має місце, коли центрична ділянка (з центромерою) однієї хромосоми з’єднується з ацентричним (без центромери) фрагментом іншої.

Асиметрична транслокація —

+ Є. а»

Робертсонівська транслокація — центричне сполучення між собою дов­гих плечей акроцентричних хромосом. Саме так виникає транслокаційний синдром хвороби Дауна (транслокація зайвої хромосоми 21 на одну з хромо­сом групи Ц або в).

Із хромосомними мутаціями по­в’язані хромосомні хвороби людини. Для прикладу:

• синдром котячого крику — делеція короткого плеча хромосоми 5: числен­ні вади розвитку поєднуються з неправильним формуванням гортані, унаслідок чого плач дитини нагадує крик кішки;

• синдром Орбелі — делеція довгого плеча хромосоми 13: мікроцефалія, широка спинка носа, виступаюча верхня щелепа, птоз (опущення повіки).

Генні мутації — зміни хімічної структури гена на молекулярному рівні ДНК. Якщо змінюється лише окремий нуклеотид ДНК, то мутації називають точковими. Генні мутації не помітні під мікроскопом і виявляються за появою в потомстві змі­неної ознаки, яку контролює мутантний ген. Мутації цього типу виникають най­частіше. Вони зумовлюють появу нових алелів, збільшують генофонд популяцій і мають значення для еволюції. Генофонд — сукупність генів усіх особин популяції.

Різновиди генних мутацій (трансверсія, транзиція, інверсія, делеція, дуплікація) розглянуті у розділі «Біохімічні основи спадковості». В усіх випадках вони зміню­ють послідовність нуклеотидів ДНК. Ці зміни транскрибуються на молекулу іРНК і часто призводять до утворення зміненого поліпептиду.

Мутації, що супроводжуються замінами основ, призводять до появи міссенс- і нонсенс-мутацій. Міссенс-мутація — заміна нуклеотиду в кодувальній системі гена, що спричиняє заміну амінокислоти в молекулі білка. Нонсенс-мутація — заміна нуклеотиду в кодувальній частині гена, що призводить до утворення стоп-кодону.

Генні мутації спричинюють багато генних хвороб людини. Ці хвороби назива­ють молекулярними. До них належать: гемофілія, дальтонізм, альбінізм, фенілкетон- урія, алкаптонурія, галактоземія.

Здатність мутувати (мутабільність) — характерна ознака гена. Мутувати може будь-який ген, у будь-який момент, у багатьох напрямах і з невстановлених при­чин. У цьому відношенні спонтанні (природні) мутації носять випадковий харак­тер. Середня частота спонтанних мутацій окремих генів у вищих організмів низька і становить 10 ' —10^_6 на один локус за одне покоління. Але генів у геномі багато,

тому загальне число мутацій велике. Якщо припустити, що середня частота мутацій у людини становить 10⁵, то кожна людина є носієм від 1 до 10 мутацій, яких не було в жодного з її батьків.

Різні гени того самого організму змінюються з неоднаковою частотою, але для цього гена середня частота мутацій є більш чи менш постійною. Мутація в людини, яка призводить до ахондроплазії, трапляється в 5—13 гаметах на мільйон, м’язової дистрофії — у 8—11, мікроцефалії — у 27.

На частоту мутацій впливають різні фактори. Імовірність народження дитини з ахондроплазією в подружжя старшого віку вища, ніж у молодих. Деякі гени Х-хро- мосоми мутують у чоловічому організмі частіше, ніж у жіночому. Вплив природно­го фону радіації поступово нагромаджується впродовж життя людини і збільшує частоту мутацій.

Фенотиповий прояв мутацій

Здебільшого генні мутації мають рецесивний характер і тому не проявляються у гетерозигот. У переважній більшості мутації шкідливі, бо порушують чітко збалан­совану систему біохімічних перетворень. Домінантні мутації проявляються зразу у гомо- і гетерозиготного організму, здебільшого такі особини нежиттєздатні і гинуть на ранніх стадіях онтогенезу.

Низка генних мутацій призводить до виникнення генних (молекулярних) хвороб, значна частка яких належить до ензимопатій — спадкових захворювань обміну ре­човин. Інші здатні проявлятись у різноманітних порушеннях морфофункціональної та фізіологічної організації (рис. 5.3).

Головні клінічні симптоми автосомно-рецесивного синдрому Вернера — ката­ракта, підшкірна кальцифікація, передчасне сивіння, передчасний атеросклероз, зміни шкіри, цукровий діабет, підвищена частота злоякісних пухлин, хромосомна нестабільність, передчасне старіння.

Автосомно-домінантними мутаціями зумовлені анірідія — відсутність райдужки (рис. 5.4), синдром Аперта (рис. 5.5).

Рис. 5.3. Американка японського походження із син­дромом Вернера в юності й у віці 48 років

Рис. 5.4. Анірілія Рис. 5.5. Синдром Аперта

Синдром Аперта — комплексний синдром, що супроводжується синдактилією, деформацією голови, наявністю додаткових вроджених вад розвитку і збільшенням вірогідності ранньої смерті.

Геномні мутації фенотипово проявляються у формі низки синдромів, що роз­глядатимуться у розділі «Спадковість і патологія».

Загальними фенотиповими ознаками хромосомних аберацій є низькі зріст і маса тіла при народженні, вповільнення розвитку, розумова відсталість, мікроце­фалія, вади мозку, великих судин, сечової і статевої систем. Так, хромосомна абе­рація 15р+ зумовлює розумову відсталість і тяжкі фізичні вади розвитку сибсів

Рис. 5.6. Брат і сестра з хромо­сомною аберацією 15р+

Правила запису нормальних і аномальних каріотипів людини

Для прогнозу потомства важливо з’ясувати вид мутації, що досягається дослідженням каріо­типу хворого і його батьків. Медику потрібно зна­ти правила запису нормальних і аномальних каріо­типів людини.

На самому початку генетичної формули каріо­типу вказують загальне число хромосом, потім записують склад статевих хромосом. Наприклад: 46, XX — каріотип здорової жінки;

46. ХУ — каріотип здорового чоловіка;

47. ХХУ — каріотип чоловіка із синдромом Клайнфелтера;

45, ХО — каріотип жінки із синдромом Шере- шевського—Тернера.

Додаткову автосому позначають відповідним номером і знаком «+»; втрату цілої хромосоми позначають через «—»:

47, ХУ, +21 — чоловічий каріотип з додатковою хромосомою 21 (хвороба Дауна);

45, ХУ, —21 — чоловічий каріотип з моносомією хромосоми 21.

Хромосомні плечі позначають через «р» (коротке плече) і «я» (довге плече). Де- лецію позначають знаком «—», а приєднання зайвого хромосомного матеріалу — знаком «+». Для прикладу:

(5р—) — делеція короткого плеча хромосоми 5 (синдром котячого крику);

(13_Ч-) — делеція довгого плеча хромосоми 13 (синдром Орбелі).

Транслокацію позначають через «1» з розшифруванням у дужках: 45, XX, 1 (14+21) — жінка-носій збалансованої транслокації 14/21.

Мозаїцизм позначають через дріб: 45, ХО/46, XX — жінка-мозаїк за синдромом Шерешевського—Тернера.

Генетична небезпека забруднення навколишнього середовища мутагенними чинниками

На сьогодні стан атмосферного повітря, води і грунту в багатьох регіонах Украї­ни незадовільний. Установлено, що більшість забруднювальних речовин здатна ін­дукувати генні мутації в дослідах на тест-штамах сальмонел. У ряді випадків гено­токсичною виявилася вода, призначена для пиття. Нині в Україні зросла кількість осіб з генетичними порушеннями в результаті спільної дії хімічних і фізичних му­тагенів. Збільшився генетичний вантаж у популяціях (кількість осіб з патологічни­ми рецесивними генами в гетерозиготному стані). Обтяжена спадковість стала сут­тєвим чинником, що негативно впливає на здоров’я населення. Порушення спад­кового матеріалу соматичних клітин може призвести до різкого збільшення ракових захворювань, передчасного старіння, ослаблення захисних сил організму. Усе це зменшує народжуваність населення і призводить до біологічного регресу. Ушкод­ження спадкового матеріалу статевих клітин може спричинити поступове вирод­ження і навіть загибель окремих популяцій.

Демографічна ситуація і стан здоров’я населення в Україні вимагають прийнят­тя негайних заходів на рівні держави щодо захисту генофонду населення. Прези­дент своїм Указом схвалив Цільову комплексну програму генетичного моніторингу (генетичного стеження, генетичного контролю) в Україні. Один з найважливіших підрозділів цієї програми — створення державної служби генетичного моніторингу. Мета генетичного моніторингу — аналіз мутагенного стану довкілля, спостережен­ня за мутагенними змінами в популяціях людей.

Незадовільна екологічна ситуація, яка склалася в Україні, особливо посилилася у зв’язку з катастрофою на Чорнобильській АЕС. Унаслідок найбільшої ядерної катастрофи сучасності відчуття шоку, страху поширилося по всьому світу. В Ук­раїні під вплив наслідків цієї аварії потрапило 3 млн 427 тис. осіб, у тому числі 1 млн 260 тис. дітей. У персоналу атомної станції і пожежників, які гасили графіт, шо горів, спостерігалася променева хвороба. У перші тижні після вибуху найбільшу небезпеку становив радіоактивний йод (переважно йод-131), який нагромаджував­ся в щитоподібній залозі. У багатьох людей, особливо дітей, щитоподібна залоза зазнала впливу високих доз радіації. Період напіврозпаду йоду-131 становить 8 діб, тому його дія була нетривалою. До довгоживучих радіонуклідів належить цезій-137, період напіврозпаду якого становить близько 30 років. Більш як 36 тис. гектарів території України забруднено радіонуклідами зі щільністю за цезієм-137 понад 1 кюрі на квадратний кілометр. Особливостями формування доз опромінення на­селення, яке проживає на забруднених територіях, є довгострокова дія радіонук­лідів і внутрішнє опромінення внаслідок довготривалих процесів розпаду цезію, стронцію, плутонію. Зростає питома вага споживання радіонуклідів із «брудною» їжею. До групи найбільшого ризику належать діти, матері яких у різні терміни ва­гітності перебували в зоні катастрофи, оскільки ембріон і плід дуже чутливі як до радіації, так і до психофізіологічних чинників, зумовлених стресом.

Основними захворюваннями, які визнаються як такі, що пов’язані з наслідками аварії на Чорнобильській АЕС, переважно є онкологічні, патологія системи крово­обігу і нервової системи.

Найнебезпечнішими забруднювальними чинниками є мутагени, або мутагенні фактори, які зумовлюють мутації. Розрізняють фізичні, хімічні та біологічні мутаге­ни. Багато з них є канцерогенами, тобто здатні спричинити злоякісні пухлини.

До фізичних мутагенів належать усі види іонізаційного випромінювання (гамма- і рентгенівські промені, електрони, позитрони, протони, нейтрони), ультрафіоле­тове випромінювання, висока і низька температура.

Найбільш небезпечним є іонізаційне випромінювання (іонізаційна радіація). Усі його види мають високу проникність і характеризуються біологічною дією. Проникаючи через тканини людського організму, вони передають свою енергію атомам цих тканин, зумовлюючи їх збудження та іонізацію. Особливо чутливими є проліфераційні тканини — лімфоїдні і кровотворні. Іонізаційне випромінюван­ня діє на всі компоненти клітини, але особливо вразливими є хромосоми ядра. У молекулах ДНК виникають розриви, з’являються хромосомні аберації, точкові мутації. Індукція мутацій відбувається в разі дії будь-яких доз, а зі збільшенням дози пропорційно зростає число мутацій. Генетичний ефект малих доз сумується. Будь-яке застосування іонізаційного випромінювання потребує дотримання пра­вил радіаційної безпеки і протипроменевого захисту пацієнтів і медичного персо­налу.

Ультрафіолетові промені не зумовлюють іонізації, а лише збуджують електронні оболонки атомів, що збільшує їхню реакційну здатність і може призвести до мута­цій. Найбільшу мутагенну активність мають ультрафіолетові промені з довжиною хвилі близько 260 нм, оскільки ДНК поглинає саме цю частину спектра.

До хімічних мутагенів належать різноманітні хімічні речовини, які використо­вують у сільському господарстві (засоби захисту — гербіциди, пестициди), меди­цині (цитостатичні та антимітотичні засоби), промисловості (бензол, важкі метали — кадмій, ртуть, свинець, нікель), у тому числі харчовій (харчові добавки), у побуті (лаки, фарби). З метою профілактики мутагенезу кожну хімічну сполуку, яку перед­бачають застосовувати, випробовують на мутагенність.

Найсильніші мутагени (супермутагени) — це етиленамін, діетилсульфат, нітро- зоетилсечовина, нітрозометилсечовина, пероксид водню, іприт.

Друга група містить речовини, які подібні за будовою до азотистих основ нук­леїнових кислот і діють на них: 5-бромурацил, 5-фтордезоксиуридин, 5-бромдезок- сиуридин.

До третьої групи належать акридини та їхні похідні: акридиновий жовтий, етидій броміду.

У четверту групу входять азотиста кислота, формальдегід, гідроксиламін.

До біологічних мутагенів належать віруси, живі вакцини, токсини деяких ор­ганізмів, особливо цвілевих грибів.

Комутагени — фактори, які посилюють дію мутагенних факторів (токсини гель­мінтів).

Антимутагени — речовини, які знижують частоту мутацій. Вони нейтралізують мутаген до його реакції з молекулою ДНК або усувають ушкодження ДНК, зумов­лені мутагеном. Антимутагенну дію мають вітаміни, глутамін, серотонін, резерпін, а також деякі фізичні фактори (денне світло).

Комбінативна мінливість

Комбінативна мінливість — спадкова мінливість, яка пов’язана з появою в кож­ному наступному поколінні однієї і тієї ж батьківської пари нових ознак та їх поєд­нань. Ця форма мінливості зумовлена новими поєднаннями алелів у генотипах потомства порівняно з генотипами батьків. Закономірно виникає при статевому розмноженні. Є кілька механізмів її виникнення:

• кросинговер у профазі першого мейотичного поділу, що призводить до пере- комбінування генів і появи нових генетичних поєднань;

• незалежне розходження негомологічних хромосом в анафазі першого мейо­тичного поділу, що зумовлює всі можливі комбінації генів у гаметах гетерозиготно­го організму;

• випадкове поєднання гамет при заплідненні;

• явище неповного домінування, наслідком якого є поява у гетерозиготних форм проміжної ознаки.

Такі механізми забезпечують різноманітні комбінації генів і ознак, що їх конт­ролюють ці гени. Самі гени при цьому не змінюються.

Комбінативна мінливість надзвичайно поширена в природі. Вона збільшує спадкову різноманітність популяцій і має значення для еволюції. Проте первинним і єдиним джерелом нових спадкових змін є мутації.

Задача 1. Для розвитку завитки потрібен домінантний ген А, а для розвитку слухо­вого нерва — домінантний ген В. З якою формою мінливості пов’язане народження дітей з нормальним слухом від глухих батьків, якщо в одного з них недорозвинена за­витка, а в іншого — слуховий нерв?

Розв'язання.

Позначимо, відповідно до умови, алельні пари генів:

А — ген розвиненої завитки;

а — ген недорозвиненої завитки;

В — ген розвиненого слухового нерва;

в — ген недорозвиненого слухового нерва.

Можливими генотипами глухих батьків можуть бути ААвв і ааВВ. Відповідно, ди­тина з нормальним слухом матиме генотип АаВв, виникнення якого пов’язане з пев­ного комбінацією гамет, унаслідок чого вона безпосередньо не успадковує ознаки ні батька, ні матері.

Відповідь. Народження дітей пов’язане з комбінативною мінливістю.

Задача 2. Людина, яка під час ембріонального періоду онтогенезу зазнала гама- опромінення, народилася з великими пігментними плямами на шкірі. Чи успадковува­тимуть таку ваду майбутні діти цієї людини?

Розв’язання.

Пігментні плями зумовлені мутаціями у клітинах шкіри, що виникають під час ембріогенезу. Оскільки ці клітини є соматичними, то причиною пігментних плям є соматичний мутагенез.

Відповідь. Діти цієї людини не успадкують її вади, бо соматичні мутації не успад­ковуються.

Задача 3. У жінки, яка хворіла на токсоплазмоз (хвороба, спричинена одноклітин­ним паразитом класу споровиків), народилася дівчинка із вродженими вадами розвит­ку органа зору. Під час цитогенетичного дослідження встановлено нормальний каріо­тип дитини. Який вид мінливості має місце у цьому випадку?

Розв’язання.

Токсини, що виділяє в організм людини токсоплазма, є тератогенами, тобто фак­торами, які порушують процеси ембріогенезу і спричинюють вроджені вади, не зміню­ючи при цьому спадкової природи організму, що і підтверджено цитогенетичним до­слідженням.

Відповідь. У цьому випадку має місце модифікаційна мінливість.

Задача 4. Дві сестри, однояйцеві близнята з І групою крові, вийшли заміж за братів — однояйцевих близнят з IV групою крові. В обох родинах народилися доньки. Які в них можливі групи крові і яким видом мінливості вони зумовлені? Чи будуть подібні ці дівчата, як однояйцеві близнята?

Розв’язання.

Відомо, що генотипи однояйцевих близнят однакові: генотип І групи крові — іі, а IV групи — І^АІ^В. Складемо генетичну схему, яка відповідатиме обом шлюбам:

Р $ і і X ' I^а і"

Гамети і I^а, і^в

Р, Г і І^в і

II група III група

Відповідь. У доньок можливі II і III групи крові, що є свідченням комбінативної мінливості, оскільки у батьків ці групи крові відсутні. Дівчатка не будуть подібні як однояйцеві близнята, оскільки у них різні батьки, а відомо, що навіть у однієї і тієї ж шлюбної пари діти можуть проявляти лише часткову схожість через генетичну унікаль­ність і неповторність кожної гамети (наслідок кросинговеру).

Задача 5. В одній із хромосом сперматозоїда ліквідатора аварії на Чорнобильській АЕС є нестача. Плід, який одержав цю хромосому, стає аномальним. Яку назву має патологія, що може виникнути у новонародженого?

Розв’язання.

Нестача належить до хромосомних аберацій. Успадкування хромосомної аберації зумовлює спадкову хворобу. Спадкові хвороби, пов’язані із хромосомними та геномни- ми мутаціями, називають хромосомними.

Відповідь. Патологію, успадковану дитиною, називають хромосомною хворобою.

Задача 6. Здорова жінка, яка на останньому місяці вагітності перебувала в зоні з підвищеним радіаційним фоном, народила хлопчика, в усіх соматичних клітинах якого проявляється трисомія 21. Чи пов’язана ця мутація із впливом підвищеного радіацій­ного фону? Яка хвороба нею зумовлена і який механізм її виникнення у цієї дитини? Чи належить ця хвороба до спадкових?

Розв’язання.

Мутація не може бути зумовлена підвищеним радіаційним фоном, бо він діяв лише наприкінці ембріогенезу і міг спричинити тільки хромосомний мозаїцизм, а не наяв­ність мутації у всіх клітинах. Мутація, зумовлена трисомією 21, призводить до захво­рювання, яке відоме в клінічній практиці як синдром Дауна. Хвороба належить до спадкових, оскільки спричинена порушенням структури генетичного апарату.

Відповідь. Мутація не пов’язана із впливом підвищеного радіаційного фону. У ди­тини виникла спадкова хвороба — синдром Дауна.

Цікаво знати

• У 1920 р. в Індії були знайдені дві дівчинки — Камала й Амала, які кілька років прожи­ли серед вовків. Старшій із них — Камалі — на вигляд було 8 років, Амала була молод­шою. Проте дівчатка не вміли робити навіть того, що вміє робити 2-річна дитина, яка виросла серед людей. За шість наступних років Камала й Амала навчилися лише пити воду з горнятка та вивчили 30 слів. Для порівняння можна сказати, що словниковий запас 6-річної дитини становить приблизно 3500 слів. У цих дівчаток, які виросли се­ред вовків, не було можливості стати справжніми людьми.

• На початку 1 880 р. німецький пастор К. Вітте читав лекцію викладачам гімназії, в якій доводив, що здібності людини є результатом її виховання у перші 5—6 років. Його ж слухачі вважали, що здібності передаються спадковим шляхом. Тоді Вітте вигукнув: «Якщо Бог подарує мені сина, то я, як і вирішив, зроблю з нього видатну людину». Невдовзі у Вітте справді народився син. Уважне ставлення до нього з боку батьків та цілеспрямоване керування його розвитком дали чудові результати. У 7 років хлопчик вільно володів чотирма мовами, у 9 вступив до Лейпцігського університету, у 1 3 став доктором філософії, у 16 років — доктором права, а у 1 8 — професором Гейдельбер­зького університету.

• У 1932 р. подружжя англійських лікарів Келлог того самого дня, коли в їхній сім'ї на­родився син, взяли на виховання новонароджене маля шимпанзе. їхньою метою було з'ясування можливостей розвитку рис людського фенотипу у людиноподібних мавп в оточенні інших людей, а заодно пошук відповіді на фундаментальну проблему генети­ки: що домінує у розвитку фенотипу — спадковість чи середовище?

Пройшов час... У дитини почали розвиватися прямоходіння, мовлення, пов'язане з ним абстрактне мислення, тобто формувалися суто людські ознаки і властивості. Нічо­го подібного не відбувалося з малям шимпанзе. Отже, народжений з генотипом мавпи шансів стати людиною практично не має.

• В одній із притч про царя Соломона розповідається, що одного разу до царя зверну­лася молода мати і запитала, з якого віку їй слід виховувати 1 -річну дитину. На це мудрий Соломон відповів, що жінка запізнилася принаймні на один рік. Тобто він мав на увазі, що починати виховання дитини слід від самісінького її народження. Так вва­жали в давнину.

• Про норму реакції зросту людини:

— абсолютною рекордсменкою за зростом вважають Маріану Вехде, зріст якої, за даними Британської енциклопедії, становив 255 см. Нині, за повідомленнями амери­канців, найвищою жінкою у світі є китаянка, яка вже у 16 років мала зріст 2 м 40 см і масу тіла 147 кг. У розмові з журналістами дівчина сказала, що її найзаповітніша мрія — досхочу наїстися;

• славетний французький природознавець Жорж Луї Лекперк Бюфарон (1707— 1788) описав 37-річну карлицю, зріст якої 42 см, а фізіолог Берг — 45-сантиметрову жінку. У 1 981 р. гонконгівський журнал «Ейшауїк» повідомив, що на острові Ява в Ін­донезії живе найменша у світі дівчина Карсі, зріс якої ледь сягає 51 см;

• Алан Чанна, зріст якої дорівнює 2 м 47 см, — найвища людина у світі. Домініканець Нельсон де ла Роса має зріст 71 см і масу тіла менше 7 кг. Його тричі виганяли зі шко­ли, адже його зовнішність, на думку вчителів, відволікала увагу учнів. Обоє вони є рекордсменами відомої книги Гіннеса і зустрілися особисто вперше на японському те­лебаченні.

Контрольні завдання до розділу 5

Питання для само контролю та обговорення

1. Що таке модифікаційна мінливість і які її ознаки?

2. Які особливості модифікацій якісно їх відрізняють від мутацій?

3. Яка роль модифікаційної'мінливості у виникненні патології?

4. Що таке фенокопії? До якого типу мінливості вони належать?

5. Наведіть приклади ознак людини, що мають нульову норму реакції. Що це означає?

6. У чому суть мутаційної мінливості? Які її особливості?

7. За якими критеріями класифікують мутації?

8. Які відомі генні мутації? До яких наслідків вони призводять?

9. Які механізми виникнення хромосомних мутацій?

10. Яка роль геномних мутацій у виникненні патології?

11. Які особливості фенотипового прояву мутацій?

12. Які правила запису нормальних і аномальних каріотипів людини?

13. Що таке комбінативна мінливість і які причини її виникнення?

14. Які загальні тенденції розвитку екологічної ситуації в Україні?

15. Які екологічні та медико-генетичні наслідки аварії на Чорнобильській АЕС?

Контрольно-навчальні завдання

Тести

1. Модифікаційна мінливість пов’язана зі змі­ною:

1. Гена.

Б. Геному.

2. Генотипу.

Г. Фенотипу.

Ґ. Каріотипу.

2. Виберіть тип шлюбу, що призведе до ви­никнення комбінативної мінливості:

1. і і х I^а і^в.

Б. і і х I^а I^а.

2. I^а I^а х I^а I^а.

Г. і і х і і.

Ґ [В р_х рр

3. Мутації, які спричинюють зміну числа хро­мосом в окремій гомологічній парі, назива­ють:

1. Генними.

Б. Хромосомними.

2. Поліплоїдією.

Г. Гаплоїдією.

Г. Гетеропло'ідією.

4. Мутації:

А. Виникають раптово.

Б. Не спричинюють змін генотипу.

В. Носять масовий, груповий характер. Г. Не успадковуються потомками.

Ґ. Завжди мають пристосувальний ха­рактер.

5. Організм-трисомік має набір хромосом:

1. 2п.

Б. 2п + 2.

2. Зп.

Г. 2п + 1.

Г. 2п - 1.

6. Єдиною життєздатною моносомією у люди­ни є:

1. Моносомія X.

Б. Моносомія 21.

2. Моносомія У.

Г. Моносомія 18.

Ґ. Моносомія 13.

7. Джерело комбінативної мінливості в ор­ганізмі:

1. Зміни в структурі генів.

Б. Різні поєднання гамет під час заплід­нення.

2. Розходження хромосом у мітозі.

Г. Зміни у структурі хромосом.

Ґ. Зміна числа хромосом в окремих го­мологічних парах.

8. Характерна особливість фенокопій:

1. Передаються наступним поколін­ням.

Б. Зовнішньо нагадують мутації.

2. Є наслідком змін у структурі окремих генів.

Г. Зумовлюються змінами числа хромо­сом каріотипу.

Ґ. Не виникають на ранніх стадіях емб­ріогенезу.

9. За походженням мутації бувають:

1. Морфологічні.

Б. Напівлетальні.

2. Цитоплазматичні.

Г. Спонтанні.

Ґ. Генні.

10. Напівлетальні мутації:

1. Зумовлюють загибель організму в пе­ріод від народження до настання стате­вого дозрівання.

Б. Не сумісні з життям.

2. Проявляють летальну дію за певних умов.

Г. Виникають індукованим шляхом.

Г. Виникають у соматичних клітинах.

11 Транслокація — це:

1. Втрата ділянки хромосоми.

Б. Подвоєння ділянки хромосоми.

2. Повернення ділянки хромосоми на 180°.

Г. Зменшення числа хромосом.

Ґ. Переміщення ділянки хромосоми в інше місце.

12. Поліплоїдія — це:

1. Збільшення числа хромосом у каріо­типі на величину, кратну гаплоїдному набору.

Б. Збільшення числа хромосом у каріо­типі на одну.

2. Збільшення числа хромосом у гомо­логічній парі.

Г. Зміна числа хромосом у каріотипі на величину, не кратну гаплоїдному набо­РУ­Г. Зміна числа хромосом у гомологічній парі.

13. До хімічних мутагенів слід віднести:

1. Радіоактивне випромінювання.

Б. Сполуки важких металів.

2. Продукти життєдіяльності цвілевих грибів.

Г. Рентгенівські промені.

Г. Токсини вірусів.

14. До комутагенів належать:

1. Денне світло.

Б. Вітаміни.

2. Живі вакцини.

Г. Токсини гельмінтів.

Г. Харчові добавки.

15. Супермутагеном є:

1. Етиленамін.

Б. Пестициди.

2. Ультрафіолетові промені.

Г. Радіоактивні промені.

Г. Бензол.

16. У перші тижні після вибуху на Чорно­бильській АЕС найбільшу небезпеку стано­вив:

1. Цезій-137.

Б. Уран-238.

2. Йод-131.

Г. Плутоній-239.

Г. Уран-235.

17. Гетероплоїдія (анеуплоїдія) може виник­нути, коли:

1. Збільшується число хромосом у каріотипі на величину, кратну гаплоїд­ному набору.

Б. Зменшується число хромосом у каріо­типі на величину, кратну гаплоїдному набору.

2. Збільшується число хромосом у каріотипі на одну.

Г. Відбувається міжхромосомна транс- локація.

Ґ. Відбувається внутрішньохромосомна транслокація.

18. Діапазон модифікаційної мінливості обме­жений:

1. Нормою реакції.

Б. Фенотипом.

2. Взаємодією алельних генів.

Г. Взаємодією неалельних генів.

Ґ. Варіантою.

19. Прикладом фенокопії може бути:

1. Народження глухої, але з нормаль­ним генотипом дитини у здорової жін­ки, яка під час вагітності хворіла на чер­вону висипку.

Б. Дальтонізм у дитини, батьки якої дальтоніки.

2. Гіпертонічна хвороба в дорослого чо­ловіка, який має здорових батьків.

Г. Фенілкетонурія в дитини, батьки якої фенотипово здорові.

Г. Альбінізм у дитини, мати якої альбі­нос, а батько має нормальну пігмента­цію шкіри.

20. До ознаки, що має найширшу норму реак­цій у людини, належить:

1. Групова належність крові.

Б. Кількість пальців на кінцівках.

2. Забарвлення райдужки.

Г. Колір волосся.

Ґ. Зріст.

Задачі та вправи

1. На відміну від нормального алельного гена, в якому закодовано інформацію про фермент, що окиснює амінокислоту фенілаланін, ген фенілкетонурії містить інфор­мацію про неактивний білок. Указати назву мутації і можливу причину втрати ак­тивності ферменту.

2. Чи може народитися дитина зі спадковою хворобою, якщо в обох її батьків цієї хво­роби немає, а можливість нових мутацій виключається?

3. Перша дитина неповноцінна внаслідок «п’яного зачаття», друга — через вживання матір’ю алкоголю до вагітності, третя — через вживання батьком алкоголю. Указати в кожному випадку можливі чинники, що зумовлюють неповноцінність дитини: ха­рактерну форму мінливості й тип мутації.

4. У новонародженого спостерігають прояви алкогольного синдрому плода. До якого виду мінливості належить захворювання дитини? Чи можна очікувати розвиток ал­когольного синдрому у представників наступних поколінь?

5. Скласти варіаційний ряд, побудувати варіаційну криву й обчислити середнє значен­ня маси тіла 30 новонароджених (у кілограмах) для такої вибірки: 3,1; 2,8; 2,7; 3,0; 3,2; 3,3; 3,4; 3,8; 3,0; 3,3; 2,9; 3,2; 3,4; 2,9; 3,4; 4,0; 4,5; 3,0; 3,6; 3,1; 3,4; 3,5; 3,6; 3,2; 3,5; 3,4; 3,2; 3,3; 3,1; 4,8.

6. У чоловіків можливим є збільшення кількості статевих хромосом: ХХУ, ХУУ, ХХХХУ, ХУУУУ, у жінок — XXX, ХХХХ, ХХХХХ. Пояснити механізм збільшення кількості хромосом. До якого виду мутацій належать ці зміни?

7. Мати і батько здорові. Методом амніоцентезу виявлено, що плід має 45 (Х0) хромо­сом. Який вид мутацій у плода?

8. При обстеженні дитини з хворобою Дауна виявили, що каріотип містить 46 хромо­сом, але в 15-й парі одна хромосома довша за звичайну. Визначити вид мутації.

9. У хромосомі має місце послідовність розташування генів: АВСЕБМИК. Після мута­ції хромосома набула такого вигляду: ЕБМІЧК. Які зміни відбулися? При яких хво­робах відбуваються такі зміни хромосом?

10. У соматичних клітинах хлопчика 69 хромосом. Визначити вид мутації. Пояснити механізм її виникнення.

Олімпіада для допитливих

1. У родинах А і В народилися хлопчики з додатковою У-хромосомою в соматичних клітинах. Чи однаковий ризик повторного народження такої дитини у цих родинах, якщо вік чоловіка і дружини подружжя А — 24 роки, а подружжя В — 45 років, при­чому дружина працює з пестицидами?

2. У здорових батьків народилися хлопчики-близнята, надзвичайно схожі один на од­ного. Через рік в одного з них з’явилася автосомно-рецесивна хвороба. Сімейний лікар прогнозував 100 % вірогідність того, що друге близня також захворіє на цю хворобу. Після того як визначення груп крові показало, що хворий хлопчик має IV групу крові, а друга дитина — І групу, прогноз лікаря щодо можливості появи у неї хвороби став менш трагічним. Чому саме?

3. Жінка, яка в І триместр вагітності опинилася в зоні з високим радіаційним фоном, народила однояйцевих хлопчиків-близнят, в одного з яких виявили шестипалість (полідактилію), а у другого — деформацію черепа. Обидві ознаки є домінантними, однак у батьків їх не було. Чим можна пояснити наявність нових ознак у новонарод­жених? Чому в однояйцевих близнят нові ознаки різні? Яка вірогідність успадкування нових ознак потомками близнят?

4. У здорових батьків народився хворий на фенілкетонурію хлопчик, однак завдяки спеціальній дієті він нормально розвивався. З якими формами мінливості пов’язані виникнення хвороби, нормалізація фенотипу дитини і можливість народження здоро­вих дітей від шлюбу гетерозиготної за геном фенілкетонурїї жінки з цим хлопцем, коли він стане дорослим?

5. Олена й Ольга — однояйцеві близнята. Ліда — їхня рідна сестра, старша на один рік. Через сімейні обставини Ольга завжди жила в Криму, а Олена і Ліда — в Архангельску (Росія). В Олени, Ольги і Ліди ступінь пігментації шкіри становить відповідно 2, 4 і З бали; зріст — 160, 161 і 170 см; маса тіла — 60, 65, 70 кг. Олена має І групу крові, а Ліда — IV. В Олени і Ліди вміст гемоглобіну в крові майже однаковий, а в Ольги ін­ший.

Указати, яку групу крові має Ольга. З якими формами мінливості пов’язані у сестер розбіжності в групі крові, масі тіла, зрості, вмісті гемоглобіну, пігментації шкіри? Яка ознака є найвужчою та найширшою нормою реакції?

Відповіді на тести

1Г, 2А, ЗҐ, 4А, 5Г, 6А, 7Б, 8Б, 9Г, 10А, 11Ґ, 12А, 13Б, 14Г, 15А, 16В, 17В, 18А, 19А, 20Ґ.

Відповіді на задачі та вправи

1. Генна мутація. Змінилася структура гена, що призвело до зміни закодованого в ньо­му білка-ферменту.

2. Може, якщо обоє батьків гетерозиготні за тим самим рецесивним геном, який зумо­влює спадкову хворобу, або один з них має домінантний ген з неповною пенетрант- ністю.

3. Для всіх трьох дітей характерна мутаційна мінливість, основою виникнення якої є генеративні мутації.

4. Алкогольний синдром належить до модифікаційної мінливості. Не успадковується.

5. М = 3,3 кг.

6. Унаслідок порушення розходження статевих хромосом при гаметогенезі у батьків. Геномні мутації.

7. Геномна мутація. Моносомія X.

8. Хромосомна мутація. Транслокація 21 хромосоми на 15.

9. Делеція. Синдром котячого крику.

10. Поліплоїдія (Зп). Порушення мейозу. В одного з батьків у статеву клітину потрапив диплоідний набір хромосом.

Відповіді на олімпіадні завдання

1. Ризик майже однаковий, тому що У-хромосому хлопчик одержує від батька, а час­тота порушень при сперматогенезі мало залежить від віку чоловіка.

2. Хлопчики-близнята різнояйцеві, а вірогідність народження у гетерозиготних батьків гомозиготної дитини, яка буде хворою, становить 25 %.

3. Наявність нових ознак у новонароджених можна пояснити виникненням у ембріонів соматичних мутацій. В однояйцевих близнят нові ознаки різні тому, що мутації за­вжди випадкові. Вірогідність успадкування нових ознак потомками близнят відсут­ня, оскільки мутації соматичні.

4. Виникнення хвороби зумовлене мутаційною мінливістю, бо ген фенілкетонурії ви­ник унаслідок мутації. Нормалізація фенотипу дитини пов’язана з модифікаційною мінливістю, бо генотип хлопчика не змінився. Можливість народження здорових дітей від шлюбу гетерозиготної за геном фенілкетонурії жінки з цим хлопцем зумо­влюватиметься комбінативною мінливістю, бо за геном фенілкетонурії батьки гете­розиготні, а їхній син — гомозиготний.

5. Ольга має І групу крові. Розбіжності в групі крові у сестер пов’язані з комбінатив­ною мінливістю; розбіжності в масі тіла, зрості, вмісті гемоглобіну, пігментації шкі­ри — з модифікаційною; ознака з найвужчою нормою реакції — група крові, з найширшою — вміст гемоглобіну.

РОЗДІЛ 6

ОСНОВИ ГЕНЕТИКИ ЛЮДИНИ. МЕДИКО-ГЕНЕТИЧНЕ КОНСУЛЬТУВАННЯ

Чому це актуально?

• Останнім часом в Україні майже на ЗО % зросли перинатальна і дитяча смерт­ність, інвалідність унаслідок спадкової патології. У структурі загальної смерт­ності дітей віком до 5 років генетичні причини смерті становлять 48—60 %, тоб­то це кожна друга померла дитина. Велику частку цих захворювань можна по­передити шляхом кваліфікованого використання методів клінічної генетики, роль якої стає дедалі значнішою і важливішою.

• Зниження частоти спадкових захворювань і вроджених вад розвитку неможли­ве без відчутного вдосконалення медико-генетичної допомоги населенню, по­ширення мережі медико-генетичних консультацій, які потребують високої про­фесійної підготовки молодшого медичного персоналу молодшої ланки.

Особливості ЛЮДИНИ як об'єкта генетичних досліджень

Людина — специфічний об’єкт генетичного аналізу. Гібридологічний метод, який є основним методом вивчення спадковості рослин і тварин, для неї неприй­нятний. Спадковість людини має свої особливості:

• для людини неможливе експериментальне схрещування з наперед заданою метою, як це має місце у рослин і тварин;

• у людини порівняно тривалий інтервал між поколіннями;

• родини людей мають порівняно незначну кількість дітей;

• у людини відносно пізно настає статева зрілість;

• людина має велику кількість хромосом, а отже, і велику кількість груп зчеп­лення і порівняно значну кількість алелів.

Тому для вивчення нормальної і патологічної спадковості людини застосовують такі методи генетики людини, як генеалогічний, близнюковий, цитогенетичний, біохімічний, дерматогліфічний, популяційно-статистичний, молекулярно-генетичні.

Генеалогічний метод

Генеалогічний метод — метод родоводів (від грец. Genealogia — родовід) — грун­тується на простежуванні хвороби (ознаки) в сім’ї чи роді із зазначенням родинних зв’язків між членами родоводу. Метод запропонував наприкінці XIX ст. Ф. Галь- тон. У медичній генетиці цей метод часто називають клініко-генеалогічним, оскільки патологічні ознаки в сім’ї вивчають за допомогою клінічного обстеження.

Генеалогічний метод належить до найбільш універсальних методів генетики лю­дини. Він є найдоступнішим для повсякденної практичної роботи, досить інформа­тивним і слугує основою медико-генетичного консультування. Метод має два ета­пи: складання родоводу і генеалогічний аналіз.

Методика складання родоводу потребує великої підготовчої роботи зі збирання необхідної інформації про хворого та про членів його сім’ї, підтвердженої лікарськи­ми обстеженнями. Для достовірності результатів аналізу слід охопити не менше 3—4 поколінь. Особу, з якої починають збирання даних про сім’ю і складання ро­доводу, називають пробандом. Найчастіше це хворий або носій досліджуваної озна­ки, але не обов’язково. Дітей однієї батьківської пари називають сибсами (брати- сестри). Сім’єю у вузькому розумінні називають батьківську пару та їхніх дітей. Ширше коло кровних родичів краще називати терміном «рід».

Для складання родовідних схем використовують символи, які запропонував у 1931 р. Г. Юст. На сьогодні найпоширенішими з них є такі:

а

О

д

с5Ь

Мають

досліджувану

ознаку

Дитина з каліцтвами

Гетерозиготні носії рецесивного гена (^) І хвороби

Батьки

6 □ сЬ^ді™

Дизиготні

(різнояйцеві) близнята

Монозиготні (однояйцеві) близнята

Шлюб без дітей

/\ Помер до 1 року Народжені мертвими

При складанні родоводу керуються такими правилами:

• пробанда на схемі родоводу позначають стрілкою;

• особи одного покоління займають окремий рядок або коло;

• покоління позначають зліва римською цифрою; найстарше покоління розташо­вують зверху родоводу і позначають цифрою І, а наймолодше — внизу родоводу;

• усіх членів одного покоління розміщують у порядку народження (зліва напра­во) по горизонталі і позначають арабськими цифрами.

У родовід включають усіх членів сім’ї: здорових, хворих, мертвонароджених і викиднів, дефективних та розумово неповноцінних. Що більше достовірних відо­мостей про здоров’я родичів пробанда, то інформативнішим буде генеалогічний аналіз. При посиланні на будь-якого члена сім’ї вказують спершу номер покоління, а потім члена сім’ї у тому ж поколінні, наприклад: 11-3.

До схеми родоводу обов’язково додається систематизований опис відомостей про пробанда та його родичів {легенда). У легенді мають знайти відображення такі дані:

• результати клінічного і позаклінічного обстеження пробанда;

• відомості про особистий огляд родичів пробанда;

• зіставлення результатів особистого огляду пробанда з даними опитування його родичів;

• письмові відомості про родичів, які проживають в іншій місцевості.

Аналіз родоводу дає можливість з’ясувати:

1. Характер ознаки (спадкова чи неспадкова). На спадкову природу ознаки (або хвороби) вказує те, що вона зустрічається в родоводі кілька разів. Однак слід виклю­чити можливість фенокопій. Наприклад, якщо один і той же шкідливий фактор діяв на жінку під час усіх вагітностей, то в неї можуть народитися діти з однакови­ми аномаліями. Інший приклад: одні і ті самі професійні шкідливі фактори можуть спричинити схожі захворювання у членів однієї сім’ї.

2. Тип успадкування, який може бути:

• автосомно-домінантний — домінантний ген хвороби локалізується в автосомах;

• автосомно-рецесивний — рецесивний ген хвороби локалізується в автосомах;

• Х-зчеплений домінантний — домінантний ген хвороби локалізується в Х-хро- мосомі;

• Х-зчеплений рецесивний — рецесивний ген хвороби локалізується в Х-хромо- сомі;

• У-зчеплений — ген хвороби локалізується в У-хромосомі, причому несуттєвим є його характер (домінантний чи рецесивний), оскільки чоловіча стать людини є гемізиготною.

Названі типи успадкування властиві ознакам, які визначаються одним геном (моногенне успадкування) й узгоджуються із законами Менделя.

3. Зиготність пробанда (гомозигота чи гетерозигота) за досліджуваною озна­кою.

4. Вірогідність ризику прояву спадкової ознаки в нащадків.

За наявності родоводу, що включає максимальну кількість родичів, можна та­кож встановити пенетрантність гена, проаналізувати зчеплення генів і проводити картування хромосом, вивчати інтенсивність мутаційного процесу і механізми взає­модії генів.

При автосомно-домінантному типі успадкування родоводи характеризуються та­кими ознаками:

• наявність хворих у всіх поколіннях (хвороба успадковується за вертикаллю родоводу);

• при великій кількості сибсів хвороба виявляється і по горизонталі;

• особи чоловічої і жіночої статі хворіють однаково часто;

• один або обоє батьків хворої дитини — хворі;

• батьки незалежно від статі однаковою мірою передають ознаку дітям;

• вірогідність народження хворої дитини в сім’ї, де один із батьків хворий ге­терозиготний, а інший здоровий (Аа х аа), становить 50 %.

Варто враховувати, що при автосомно-домінантному успадкуванні ознака може бути відсутня в одному поколінні. Це трапляється, коли захворювання проявляють­ся не відразу, а в певному віці, як, наприклад, хорея Гентінгтона, — 38—40 років. У випадку смерті в більш ранньому віці ніяких даних про можливу хворобу цього члена сім’ї не буде, але залишається ймовірність хвороби в нащадків. Існують стер­ті форми захворювань при малій експресивності мутантного гена, можливе пригні­чення останнього якимось епістатичним геном.

Особливості успадкування полідактилії як автосомно-домінантної ознаки ілюс­трує родовід, представлений на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Родовід при автосомно-домінантному типі успадкування (полідактилія)

Аномалія визначається в кожному поколінні. Від шлюбу, де один з батьків має аномалію, а інший здоровий, народжуються діти з аномалією. Це є першою озна­кою домінантного успадкування. Друга його ознака полягає в тому, що від шлюбу здорових батьків (шлюб 7—8 у І поколінні) народжуються діти лише з нормальни­ми пальцями. Якщо ген полідактилії позначити А, ген нормальної кисті — а, то можна зробити висновок, що всі члени родоводу з полідактилією — гетерозиготи і мають генотип Аа. Оскільки в аналізованому родоводі всі особи з полідактилією вступали в шлюб зі здоровими жінками або чоловіками, ці шлюби є прикладом менделівського аналітичного схрещування Аа х аа. При підрахунку всіх осіб з полі­дактилією та з нормальною будовою кисті від таких шлюбів видно, що розщеплен­ня за фенотипом близьке до 1:1. Наведений родовід підтверджує можливість засто­сування законів Г. Менделя до людини.

При автосомно-рецесивному типі успадкування рецесивний ген (а) може про­явити себе лише в гомозиготному стані (аа); у гетерозиготних осіб (Аа) він не ви­являється, тому таких осіб називають носіями.

Основні ознаки цього типу успадкування:

• відносно невелика кількість хворих у родоводі;

• наявність хворих за горизонталлю родоводу; хворіють сибси — рідні, дво­юрідні, а не батьки й діти, як при автосомно-домінантному типі успадкування;

• чоловіки і жінки успадковують хворобу однаково часто;

• батьки хворої дитини частіше фенотипово здорові, але є гетерозиготними носіями рецесивного мутантного гена; вірогідність народження хворої дитини (аа) у такій сім’ї (Аа х Аа) — 25 %;

• вірогідність народження хворих дітей зростає в родинних шлюбах.

I

II

III 1 2 3 4 5 6

Рис. 6.2. Родовід при автосомно-рецесивному типі успадкування (фенілкетонурія)

Аналіз родоводу засвідчує, що внаслідок близькородинного шлюбу двоюрідних сибсів-гетерозигот, які є носіями редесивного гена фенілкетонурії, у III поколінні у їхніх дітей (1,4) спостерігається фенотиповий прояв захворювання.

Родоводи при Х-зчепленому домінантному типі успадкування мають свої харак­терні ознаки.

У хворого батька (Х^АУ) усі дочки будуть хворі, оскільки вони отримають бать­ківську Х-хромосому з домінантним геном; усі сини народяться здоровими, оскіль­ки успадкують материнську Х-хромосому:

в X^аY хворий

X^а, Y

Якщо мати гомозиготна за аномальним геном (Х^АХ^А), вона передасть ознаку (хворобу) усім дочкам і всім синам:

Гамети

F,

? х^Ах^А

хвора

гомозигота

X^а

Х^АХ^а, хвора дочка

Xа y хворий син

Якщо мати гетерозиготна, вона передасть ознаку (хворобу) половині своїх до­чок (Х^АХ^а) і половині синів (Х^АУ). Вірогідність народження здорових дітей — 50 % незалежно від статі:

Гамети

Г,

9 ХаХа хвора гетерозигота

X^а, X^а

Х^АХ^а, Х^АУ, хворі

Х^аХ^а, X^а У здорові

Х-зчеплене домінантне успадкування ознак або хвороб аналізувати складно. Відрізнити його від автосомно-домінантного типу можна за наявності родоводів, що включають кілька поколінь і велику кількість нащадків.

Для родоводу при Х-зчепленому рецесивному типі успадкування характерним є те, що хворіють переважно особи чоловічої статі; відсутнє передавання ознаки (хвороби) від батька до сина.

Жінка-носій (Х^АХ^а) передає хворобу половині своїх синів; усі дочки — здорові, але половина з них — носії:

Р

Гамети

Г,

9 х^Ах^а

гетерозигота, носій X^а, X^а

носій

Х^АХ^а

Х^АХ^А

здорові дочки

X З Х^АУ

здоровий

X^а, У

X^а У X^а У

здоровий син хворий син

З Х^аУ

хворий

X^а, У

Xа у здоровий син

р ? х^ах^а

здорова

Гамети X^а

Г, Х^АХ^а

здорова дочка — носій

Якщо мати є хворою гомозиготою (Х^аХ^а) за цим геном, усі сини будуть хворі (Х^аУ), а всі дочки — носії (Х^АХ^а):

р 5 х^ах^а х х^ау

хвора здоровий

Гамети X^а X^а, У

Г, Х^АХ^а X^а У

здорова дочка — носій хворий син

У родоводах із Х-зчепленим рецесивним типом успадкування переважають хворі особи чоловічої статі (рис. 6.3).

При У-зчепленому типі успадкування ознака (хвороба), ген якої локалізований в У-хромосомі, успадковується винятково по чоловічій лінії з покоління в поколін­ня — від батька до всіх його синів, бо лише синам батько передає У-хромосому (голандричне успадкування) (рис. 6.4).

Рис. 6.3. Родовід при Х-зчепленому рецесивному типі успадкування (дальтонізм). Генотипи: ІІІ-З-ХОУ; ІІМ-Х-’Х“; IV-1- Х“У; ІУ-2 і З- Х^ЙХ<'

Рис. 6.4. Родовід при У-зчепленому типі успадкування (гіпертрихоз вушних раковин).

Ознака передається винятково по чоловічій лінії

Певною специфікою вирізняються захворювання, пов’язані з мітохондріальним успадкуванням.

Кожна мітохондрія має власну ДНК кільцевої форми. У цій хромосомі (М-хро- мосома) міститься 16 569 пар нуклеотидів. Генетичний код мітохондріальних ДНК вирізняється такими особливостями:

• окремі триплети кодують інші амінокислоти;

• неоднакові нуклеотидні послідовності формують стоп-кодони;

• частіше в третій позиції стоїть аденін або цитозин;

• нуклеотидна послідовність характеризується економною організацією: у ній немає некодувальних ділянок або міститься незначна їх кількість.

Генні мутації в мітохондріальній ДНК виявлені при спадковій атрофії зорового не­рва Лебера, мітохондріальних міопатіях, прогресивних міокардіопатіях, атаксії, сліпоті.

Оскільки мітохондрії передаються з цитоплазмою яйцеклітин, так як спермато­зоїди цитоплазму майже не містять, то для мітохондріального успадкування харак­терні такі ознаки (рис. 6.5):

• хвороба передається тільки від матері, причому однаковою мірою як синам, так і дочкам;

• хворіють і дівчатка, і хлопчики;

• від хворого батька всі діти, незалежно від статі, народжуються лише здоровими.

1

3. 1

IV

Розв’язання.

У наведеному родоводі наявні ознаки автосомно-рецесивного типу успадкування:

• хвороба спостерігається з однаковою частотою в осіб чоловічої і жіночої статі (3:3);

• хворих порівняно мало;

• у батьків хвороба відсутня (1-1,2), а в дітей проявляється (ІІ-З).

При автосомно-рецесивному типі успадкування ген хвороби — рецесивний, а ген здоров’я — домінантний, тобто для нашого випадку матимемо:

А — ген здоров’я; а — ген хвороби;

АА — генотип здорових людей; Аа — генотип фенотипово здорових людей (носіїв); аа — генотип хворих людей.

У членів родоводу будуть такі генотипи: аа - у 1-4; 11-2,3; 111-3,5; IV-1;

АА-уІ-3; ІІ-1;

Аа - у 1-1,2; 11-4,5; ІН-1,2,4.

III

б)

І

З 4

а

3 4 5

IV

■ ■

Розв’язання.

Наведений родовід ілюструє Х-зчеплене рецесивне успадкування, на що вказують такі особливості:

• ознака з різною частотою спостерігається в осіб чоловічої і жіночої статі;

• хворіють переважно представники жіночої статі (7:1);

• хворобу матері успадковують усі її сини.

Отже, ген хвороби рецесивний і локалізується в Х-хромосомі. Його наявність при­йнято позначати символом X. Генотипи осіб жіночої статі у родоводі теоретично мо­жуть бути такими:

• XX — здорова;

• XX — здорова жінка-носій;

• X X — хвора.

Відповідно в осіб чоловічої статі матимемо:

• ХУ — здоровий;

• ХУ — хворий.

Розподіл цих генотипів між членами родоводу зробимо на родовідній схемі (у ви­падках можливості кількох варіантів, наприклад у ІІ1-4, наведемо найбільш вірогідні генотипи):

о

ХУ

'0

XX

2 ©З

наявний виражений вертикальний характер її успадкування (хвороба батьків успадковується більшістю дітей, а у випадку Н-3,4,5 — усіма дітьми);

відносно велика кількість хворих людей.

Отже, у нашому випадку ген хвороби — домінантний, а ген здоров’я — рецесивний. Хворі люди матимуть гомозиготний домінантний генотип або гетерозиготний (АА або Аа), а здорові — гомозиготний рецесивний генотип (аа). Відповідні генотипи подамо на генеалогічній схемі. У випадку ІІІ-З з однаковою вірогідністю можливі два генотипи:

АА

АА х Аа;