Зміст статті

СПАДЧИНА,властива всім живим істотам властивість бути схожою на своїх батьків. Однак особини кожного виду, будучи в цілому схожими, все ж таки різні і мають свої, індивідуальні особливості ( ознаки). Але ці ознаки успадковуються – передаються від батьків до дітей. Генетичні основи спадковості є предметом цієї статті.

Носії спадковості ДНК.

Багатоклітинні організми, як будівлі, складені з мільйонів цеглинок – клітин. Основним «будівельним» матеріалом клітини є білки. У кожного типу білка – своя функція: одні входять до складу клітинної оболонки, інші – створюють захисний «чохол» для ДНК, треті передають «інструкції» у тому, як виробляти білки, четверті регулюють роботу клітин та органів, тощо. Кожна молекула білка є ланцюжком з багатьох десятків, навіть сотень ланок – амінокислот; такий ланцюг називають поліпептидний. Складні білки можуть складатися з кількох поліпептидних ланцюгів.

У процесі життєдіяльності білки витрачаються, і тому регулярно відтворюються у клітині. Їхні поліпептидні ланцюги будуються послідовно – ланка за ланкою, і ця послідовність закодованоу ДНК. ДНК – довга дволанцюжкова молекула; складається з окремих ланок – нуклеотидів. Усього є чотири типи нуклеотидів, що позначаються як А (аденін), Г (гуанін), Т (тимін), Ц (цитозин). Трійка нуклеотидів ( триплет) кодує одну амінокислоту згідно з т.зв. генетичному коду. ДНК зберігається в ядрі клітини у вигляді кількох «упаковок». хромосом.

Гени.

Ділянка ДНК, в якій закодований певний поліпептидний ланцюг, називається геном. Скажімо, його фрагмент TЦT ТГГ кодує амінокислотну ланку: серин-триптофан. Основна функція генів – підтримання життєдіяльності організму шляхом виробництва білків у клітині, координація поділу та взаємодії клітин між собою.

Гени в різних індивідів навіть одного виду можуть відрізнятися - у межах, що не порушують їх функцію. Кожен ген може бути представлений однією або більшим числомформ, званих алелями. Всі клітини організму, крім статевих клітин, містять по два алелі кожного гена; такі клітини називають диплоїдними. Якщо два алелі ідентичні, то організм називають гомозиготнимза цим геном; якщо алели різні, то – гетерозиготним.

Алелі еволюційно виникли і виникають як мутації- Збої в передачі ДНК від батьків до дітей. Наприклад, якби у зазначеній вище нуклеотидній послідовності «TЦT ТГГ» третій нуклеотид, Т помилково передався б дитині як Ц, то замість батьківського «серин-триптофан» він би мав фрагмент білка «аланін-триптофан», оскільки триплет TЦЦ кодує амінокислоту аланін . Алелі, що пройшли апробацію відбором ( см. ПОПУЛЯЦІЙНА ГЕНЕТИКА), і утворюють ту спадкову різноманітність, яку ми зараз спостерігаємо, – від кольору шкіри, очей та волосся до фізіологічних та емоційних реакцій.

Хромосоми.

ДНК захищена від зовнішніх впливів «упаковкою» з білків і організована в хромосоми, що знаходяться в ядрі клітини. У хромосомі регулюється активність генів, їх відновлення при радіаційному, хімічному або іншому типі ушкоджень, а також їх реплікація (копіювання) під час клітинних поділів – мітозу та мейозу ( см. КЛІТИНА). Кожен вид рослин та тварин має певну кількість хромосом. У диплоїдних організмів воно парне, дві хромосоми кожної пари називаються гомологічними. Серед них розрізняють статеві (див. нижче) та нестатеві хромосоми, або автосоми. Людина має 46 хромосом: 22 пари аутосом та одну пару статевих хромосом; при цьому одна з хромосом кожної пари приходить від матері, а інша від батька. Число хромосом у різних видівнеоднаково. Наприклад, у класичного генетичного об'єкта – плодової мушки дрозофіли – їх чотири пари. У деяких видів хромосомні набори складаються із сотень пар хромосом; проте кількість хромосом у наборі немає прямого зв'язку ні зі складністю будови організму, ні з його еволюційним становищем.

Крім ядра, ДНК міститься в мітохондріях, а рослин – ще й у хлоропластах. Тому ті гени, які знаходяться в ядерній ДНК, називають ядерними, а позаядерні, відповідно, мітохондріальнимиі хлоропластними. Позаядерні гени контролюють частину енергетичної системи клітин: гени мітохондрій відповідають переважно за синтез ферментів реакцій окислення, а гени хлоропластів – реакцій фотосинтезу. Всі інші численні функції та ознаки організму визначаються генами, що у хромосомах.

Передача генів потомству.

Види підтримують своє існування зміною одних поколінь іншими. При цьому можливі різні форми розмноження: простий поділ, як у одноклітинних організмів, вегетативне відтворення, як у багатьох рослин, статеве розмноження, властиве вищим тваринам та рослинам ( см. РОЗМНАЖЕННЯ). Статеве розмноження здійснюється за допомогою статевих клітин гамет(сперматозоїдів та яйцеклітин). Кожна гамета несе одинарний, або гаплоїднийнабір хромосом, що містить тільки по одному гомологу; у людини це 23 хромосоми. Відповідно, кожна гамета містить лише один аллель кожного гена. Половина гамет, вироблених особиною, несе один аллель, половина – інший. При злитті яйцеклітини зі сперматозоїдом – заплідненні – утворюється одна диплоїдна клітина, звана зиготою. З клітин, які у результаті мітотичних поділів зиготи у процесі індивідуального розвитку (онтогенезі), формується новий організм. Залежно від цього, які алелі несе дана особина, в неї розвиваються ті чи інші ознаки. Зазначимо, що рівноймовірний розподіл алелів за гаметами було відкрито Грегором Менделем у 1865 р. і відоме як Перше правило Менделя.

СПОДІЯННЯ АУТОСОМНИХ ОЗНАКІВ

Розглянемо таку ознаку, як група крові. Є ціла низка типів, чи систем, груп крові. Найбільш відома система AB0, за якою розрізняють чотири основні групи: I, II, III та IV; ці групи позначають також як 0, A, B і AB, оскільки відмінність між ними визначається тим, який білок (антиген) присутня в еритроцитах людини: A або B. Генетично система груп крові AB0 контролюється трьома алелями: один аллель A, контролює синтез антигену A, інший алель, B, - синтез антигену B, а третій аллель 0 , - Неактивний і не викликає утворення антигену. Відповідно до синтезованих антигенів і розрізняють чотири групи крові, але їм відповідають шість генетичних варіантів (генотипів):

Алель 0 проявляється фенотипно, тобто. як ознака організму, тільки тоді, коли він виявляється у гомозиготному стані ( 00 ); цьому відповідає перша група крові, що характеризується відсутністю групових антигенів. У гетерозиготному стані (генотипи A0і B0) він ніяк не впливає на фенотип, що формується, який цілком визначається альтернативним алелем ( Aабо B). Тому фенотипно генотипи A0і AAтотожні: вони характеризуються наявністю антигену A та визначають другу групу крові. Так само тотожні генотипи B0і BB, Які визначають третю групу, тобто. наявність антигену B.

У тому випадку, коли у гетерозиготної особини фенотипно виявляється лише один аллель, кажуть, що цей аллель домінантний; при цьому інший аллель називається рецесивним. Для системи груп крові AB0, алелі Aі Bдомінують над алелем 0 ; останній же рецесивний стосовно них. Якщо обидва алелі проявляються у фенотипі гетерозиготної особини, то кажуть, що вони кодомінантні. Так, алелі Aі Bкодомінантні по відношенню один до одного: у гетерозиготному стані ( AB) вони визначають присутність обох антигенів, A та B, тобто. четверту групу крові.

Механізми рецесивності та домінантності.

Рецесивними часто бувають дефектні алелі, не здатні виробляти відповідний продукт (білок). Тому багато спадкових захворювань, обумовлені браком або відсутністю будь-якого білка або ферменту, передаються як рецесивна ознака: ними страждають тільки гомозиготні особи за дефектним алелем. Домінантні хвороби найчастіше викликаються алелями, що кодують змінені поліпептидні ланцюги. Останні, входячи до складу білка, порушують його просторову структуру та функціональну активність. Домінантним захворюванням схильні особи гетерозиготні за дефектним алелем. У гомозиготному стані домінантні алелі, як правило, летальні.

Розщеплення ознаки у потомстві гетерозигот.

У індивідів, гомозиготних за цим геном, всі гамети несуть один і той же його аллель. Серед гамет, вироблених гетерозиготною особиною, половина несе один аллель, а половина інший. Знак «плюс» у таблиці показує, які гамети виробляються різними індивідами по локусу системи груп крові AB0.

Група крові	I	II	III	IV
Генотип індивіда	00	A0	AA	B0	BB	AB
Продукує- мої гамети	0 A B	+	+ +	+	+		+ +

З цієї таблиці видно, що люди з другою та третьою групами крові продукують різні гамети залежно від того, гомозиготні вони чи гетерозиготні. З таблиці також видно, який генотип очікується у дітей від батьків із тими чи іншими групами крові. Якщо обидва батьки гомозиготні, всі їхні діти будуть однакової групи. Наприклад, батьки з першою групою крові утворюють гамети, що несуть лише аллель. 0 тому у їхніх дітей може бути тільки перша група. Якщо мати має другу, а батько третю групу крові і навіть вони гомозиготны, тобто. їх генотип, відповідно, ААі ВВ, Діти можуть мати тільки четверту групу крові (АВ).

Якщо ж один або обидва батьки гетерозиготні, то спостерігається т.зв. розщепленняознаки у потомстві, що з сформульованого вище Першого правила Менделя і що у тому, що з дітей можуть виникнути ознаки, відсутні у батьків. Так, якби у наведеному вище прикладі мати була гетерозиготна, то вона виробляла б яйцеклітини двох типів - з алелем Aі з алелем 0 . При цьому у неї може народитися дитина з третьою або з четвертою групою крові (генотипу B0або ABвідповідно). Таким чином, при генотипі матері А0та батька ВВдіти що неспроможні мати групу крові матері; їхня група крові буде або такою ж, як у батька, або такою, яка не властива ні батькові, ні матері.

Якщо обидва батьки гетерозиготні, то різноманітність генотипів серед дітей ще вища. Наприклад, якщо батько та мати мають другу групу крові та генотип їх A0, то генотип та група крові їхньої дитини залежить від того, яка саме яйцеклітина дозріла і яким сперматозоїдом вона буде запліднена. Оскільки в даному прикладі кожен із батьків виробляє гамети Aі 0 , то генотип їхньої дитини може бути AA, A0або 00 , а згідно з теорією ймовірностей шанси отримати їх розподіляються як 1:2:1. Оскільки перші два генотипи визначають ту саму групу крові, то за ознакою «група крові» шанси мати дитину з першою чи другою групою крові будуть 1:3 (ці співвідношення в потомстві гетерозиготних батьків були відкриті Менделем). І нарешті, якби мати мала другу, а батько третю групу крові та обидва вони були б гетерозиготними, то з рівною ймовірністю у них могла б народитися дитина з будь-якою групою крові.

Наслідування зчеплених ознак.

На сьогодні складені докладні картигенів для багатьох видів рослин, тварин і людини, з яких можна бачити, які гени на якій хромосомі знаходяться. Знання карти генів дозволяє передбачити поведінку кількох ознак у потомстві. Якщо різні ознаки визначаються генами, розташованими в негомологічних хромосомах, то вони успадковуються незалежно один від одного, оскільки в процесі мейотичного поділу негомологічні хромосоми (а значить і алелі різних генів) розходяться по гамет випадково ( см. генетика). Останнє відоме як Друге правило Менделя. Наприклад, така ознака, як альбінізм, пов'язана з відсутністю меланіну, синтез якого контролюється геном, розташованим в 11-й хромосомі. Отже, ймовірність того, що у подружжя-альбіносів буде дитина-альбінос, не пов'язана з ймовірністю мати певну групу крові системи AB0, оскільки остання визначається геном, який знаходиться в іншій, негомологічній, 9-й хромосомі. Тому, якщо один або обидва батьки мають дефектні алелі, розташовані на різних хромосомах і викликають два різні захворювання, то ймовірність того, що дитина отримає обидва дефектні алелі, буде дорівнювати добутку ймовірностей отримати кожен з цих алелів окремо.

Ситуація інша, якщо обидва гени перебувають у однієї хромосомі, тобто. зчеплені. Наприклад, на 2-й хромосомі людини є ген системи груп крові MN з двома кодомінантними алелями Mі N. Близько до нього знаходиться інший ген, з домінантним алелем Sта рецесивним s, Що визначає систему груп крові Ss Залежно від розташування цих алелей на гомологічних хромосомах, спостерігатиметься різний розподіл генотипів у гаметах та у нащадків від гетерозиготних батьків. Справді, якщо генотип матері MNSs, то її хромосомна структура за цими двома генами може бути одного з двох типів:

У першому випадку продукуються яйцеклітини та , а у другому – і . Нехай батько буде гомозиготним по обох генах і має генотип MMss. Тоді у першому випадку їхні діти можуть мати генотип MMSsі MNss, тоді як у другому випадку можливі генотипи дітей інші: MMssі MNSs.

Рекомбінація зчеплених генів.

У мейозі відбувається подія, звана кросинговером, під час якого гомологічні хромосоми можуть обмінятися своїми ділянками. Наприклад, у розглянутому вище прикладі ділянка обміну може опинитися між генами систем MN і Ss:

Через війну обміну відбувається т.зв. рекомбінаціягенів і виходять кросовернігамети та .

Рекомбінація може статися, а може не відбутися в цьому мейозі. Чим ближче гени розташовуються на хромосомі, тим тісніше їх зчеплення і тим рідше відбувається. Зокрема гени систем MN і Ss так тісно зчеплені, що їх рекомбінація трапляється надзвичайно рідко, і в наближених розрахунках нею можна знехтувати. У загальному випадку ймовірність, або частота, рекомбінація досить значна. Її величина ( R) знаходиться між 0 (повне зчеплення) і 0,5 (несцеплені гени) і є мірою генетичної відстані між генами на хромосомі; проте вона не тотожна фізичній відстані між генами, оскільки кросинговер йде з різною інтенсивністю в різних ділянках однієї і тієї ж хромосоми. Частота кожної з кросоверних гамет дорівнює R/2. Оскільки кросинговер може і не статися (з ймовірністю 1- R), то даний індивід виробляє крім кросоверних ще й некросовернігамети: і . Частота кожної їх серед усіх гамет даного індивіда дорівнює (1– R)/2.

Повернемося до наведеного вище прикладу, де мати має генотип MNSsіз хромосомною структурою.

а батько – генотип MMss.З урахуванням рекомбінації, можливими генотипами їхніх дітей будуть не лише MMSsі MNss, але і MMssі MNSs. Однак їх ймовірності не однакові, як було б у разі відсутності зчеплення, а дорівнюють 1– Rдля перших двох генотипів та Rдля решти двох.

СПОДІЯННЯ ПІДЛОГИ І ЗЧЕПЛЕНИХ З ПІДЛОГОМ ОЗНАКІВ

Спадкування статі.

Підлога особини – це складна ознака, що формується як дією генів, так і умовами розвитку. У людини одна з 23 пар хромосом – статевіхромосоми, що позначаються як Xі Y. Жінки – гомогаметнийпідлогу, тобто. мають дві X-хромосоми, одну – отриману від матері, іншу – від батька. Чоловіки – гетерогаметнийпідлогу, мають одну X- одну Y-хромосому, причому Xпередається від матері, а Y- Від батька. Зауважимо, що гетерогаметна підлога не завжди обов'язково чоловіча; наприклад, у птахів це самки, тоді як самці гомогаметні. Є й інші механізми детермінації статі. Так, у ряду комах Y-хромосома відсутня При цьому одна з підлог розвивається за наявності двох X-хромосом, а інший – за наявності однієї X-хромосоми. У деяких комах підлога визначається співвідношенням числа аутосом і статевих хромосом. У ряду тварин може відбуватися т.зв. перевизначення статі, коли залежно від факторів довкілля зигота розвивається або в самку, або в самця. Розвиток статі рослин має настільки ж різноманітні генетичні механізми, як і тварин.

Відхилення від балансу статевих хромосом, що призводить до патології, подібно до того як і відхилення від нормального числа аутосом також призводить до тяжких хвороб ( см. ВРОДЖЕНІ ПОРОКИ). Однак слід мати на увазі, що формування статі та нормальних статевих ознак – складний фізіологічний процес, до якого залучені гени не лише статевих хромосом, а й аутосом. Гормональні та інші фізіологічні порушення можуть призводити до того, що з «чоловічої» зиготи XYрозвивається зовні майже нормальна жінка, але з певними чоловічими ознаками – за типом волосяного покриву, структурою м'язів, тембром голосу та ін. Можливе і зворотне, коли за наявності генотипу XXіндивід розвивається з вторинними статевими ознаками чоловічої статі. Подібні відхилення зустрічаються у людини, а й в інших видів.

Генетична детермінація статі, що визначається набором статевих хромосом, підтримує рівне відтворення самок і самців. Справді, жіночі яйцеклітини містять лише X-хромосому, оскільки жінки мають генотип XXза статевими хромосомами. Генотип чоловіків – XY, і тому народження дівчинки чи хлопчика у кожному даному випадку визначається тим, чи несе спермій X- або Y-хромосому. Оскільки в процесі мейозу хромосоми мають рівні шанси потрапити в гамету, то половина гамет, вироблених індивідами чоловічої статі, містить X-, а половина – Y-хромосому. Тому половина нащадків очікується однієї статі, а половина іншої.

Слід наголосити, що передбачити заздалегідь народження хлопчика чи дівчинки неможливо, оскільки неможливо передбачити, яка чоловіча статева клітина братиме участь у заплідненні яйцеклітини: несуча X- або Y-хромосому. Тому наявність більшої чи меншої кількості хлопчиків у сім'ї – справа випадку:

Теоретично можлива виборча елімінація сперміїв з X- або Y-хромосомою, що призводить до різних ймовірностей народження хлопчиків чи дівчаток у якихось сім'ях; однак у середньому ця ймовірність залишається близькою до 0,5.

Ознаки зчеплені з X-хромосомою.

Якщо ген знаходиться в статевій хромосомі (його називають зчепленим із підлогою), то прояв його в нащадків слід іншим, ніж аутосомых генів, правилам. Розглянемо гени, що знаходяться в X-хромосомі. Дочка успадковує дві X-хромосоми: одну – від матері, іншу – від батька. Син же має лише одну X-хромосому - від матері; від батька ж він отримує Y-хромосому. Тому батько передає гени, які є в його X-хромосомі, тільки своєї дочки, син їх отримати не може. Оскільки X-хромосома більш «багата» генами порівняно з Y-хромосомою, то цьому сенсі дочка генетично більше схожа з батьком, ніж син; А син більш схожий на матір, ніж на батька.

Один з історично найбільш відомих зчеплених зі статтю ознак у людини - це гемофілія, що призводить до важких кровотеч при найменших порізах і широким гематом при ударах. Вона викликається рецесивним дефектним алелем 0 , що блокує синтез білка, необхідного для згортання крові. Ген цього білка локалізовано в Х-хромосомі. Гетерозиготна жінка. 0 (+ означає нормальний активний аллель, домінантний по відношенню до алелю гемофілії 0 ) не захворює на гемофілію, і її дочки теж, якщо у батька немає цієї патології. Однак її син може отримати аллель 0 , І тоді у нього розвивається гемофілія.

Гемофілією було вражено царевича Олексія, сина імператора Росії Миколи II. Його мати, цариця Олександра Федорівна, була гетерозиготна за цим алелем і успадкувала його від своєї матері Аліси, яка, у свою чергу, отримала його від прабабусі царевича Олексія, англійської королеви Вікторії.

У гетерозиготному стані ген гемофілії не виявляється, і тому жінки в королівських сім'ях Європи не страждали на гемофілію. Однак багато принців – нащадків королеви Вікторії (мутація відбулася, мабуть, саме у неї) отримали цей ген і були вражені гемофілією. Імовірність того, що царевич Олексій міг отримати дефектний алель 0 від матері дорівнювала 1/2; з тією самою ймовірністю міг отримати від неї нормальний алель. Здійснись друга з цих рівноймовірних подій в освіті гамет, і сценарій долі імператорського подружжя виглядав би інакше.

Рецесивні захворювання, викликані генами X-хромосоми, набагато рідше вражають жінок, ніж чоловіків, оскільки у них захворювання проявляється лише при гомозиготності – наявності рецесивного алелю у кожній із двох гомологічних X-хромосом; чоловіки хворіють у всіх випадках, коли їх єдина X-хромосома несе дефектний аллель. Кількісно це випливає із співвідношень Харді - Вайнберга ( см. ПОПУЛЯЦІЙНА ГЕНЕТИКА). Нехай qозначає частоту рецесивного аллеля у популяції, тобто. частку X- хромосом, що несуть цей аллель. Частка чоловіків, що мають даний аллель і схильних до хвороби, що викликається ним, дорівнює q. У той самий час частка хворих жінок дорівнює частоті гомозигот, тобто. q 2 . Отже, кількість чоловіків, хворих на рецесивне зчеплене з X-хромосомою захворюванням, 1/ qбільше, ніж кількість хворих жінок. Наприклад, якщо частота розташована в X-хромосома алеля, що викликає дальтонізм (нездатність розрізняти кольори), дорівнює 0,05 (тобто. дальтонізм є у 5% чоловіків), то число дальтоніків-чоловіків у 20 разів більше, ніж дальтоніків-жінок.

Приклад зчепленого з підлогою кодомінантного наслідування – руде забарвлення домашньої кішки, що визначається алелем у. У гетерозиготному стані активними є обидва алелі (нормальний і у), і тому місцями шерсть кішки має звичайне забарвлення, а місцями руду. Гомозиготні кішки - цілком руді (за винятком можливих білих плям, що викликаються іншим геном, що блокує синтез пігментів). Самці ж не можуть бути частково рудими; вони або неруді, або цілком руді (з можливими білими плямами). Виходячи з тих же міркувань, що і абзацом вище, можна було б зробити висновок, що цілком руді коти зустрічаються набагато частіше, ніж повністю руді гомозиготні кішки: частоти їх у популяції, відповідно, qі q 2 , де q –частота «рудого» алелю y. Однак у випадках кодомінантного успадкування ці міркування не застосовуються. Насправді кішки з наявністю рудого кольору (як повністю, так і частково) зустрічаються набагато частіше, ніж руді коти: їх частота дорівнює сумі частот гомо-і гетерозигот: q 2 + 2q(1- q) = 2q –q 2 . Наприклад, якщо частота «рудого» алелю дорівнює 0,05, то чисто рудих кішок має бути 0,25%, рудих котів – 5%, а кішок із рудими плямами – майже 10%.

Хромосомні перебудови іноді призводять до того, що фрагмент однієї хромосоми відламується і приєднується до іншої хромосоми. Це може статися і зі статевими хромосомами. Так, наприклад, зрідка зустрічаються коти з частково рудим забарвленням; це обумовлено тим, що частина X-хромосоми, що несе аллель y, приєдналися до Y-хромосомі. Через війну з цього локусу успадкування здійснюється як і, як і аутосомних генів, тобто. коти із зазначеним хромосомним порушенням також можуть бути гетерозиготними, а тому частково рудими. Проте поломка хромосом призводить до патологій, у разі – глухоті і безплідності. Це було помічено давно і висловлено у фразі «триколірні глухі коти». Під третім кольором тут розуміються білі плями. Однак на цю патологію страждають і «двокольорові», частково руді без білих плям коти (не плутати рудий колір з коричневим, який викликається іншим, аутосомним, геном і поширений у ряді порід кішок).

Зчеплення із Y-хромосомою.

Відомості про гени, що знаходяться в Y-хромосомі, дуже мізерні. Передбачається, що вона практично не несе генів, що зумовлюють синтез білків, необхідних функціонування клітини. Але вона грає ключову роль розвитку чоловічого фенотипу. Відсутність Y-хромосоми за наявності лише однієї X-хромосоми призводить до т.зв. синдрому Тернера: розвитку жіночого фенотипу з погано розвиненими первинними та вторинними статевими ознаками та іншими відхиленнями від норми. Зустрічаються чоловіки з додатковою Y-хромосомою ( XYY); вони високого зростання, агресивні та нерідко аномальної поведінки. У Y-хромосомі виявлено кілька генів, відповідальних за регуляцію синтезу специфічних ферментів та гормонів, та порушення в них призводять до патологій статевого розвитку. Є ряд морфологічних ознак, які, як вважають, визначаються генами Y-хромосоми; у тому числі – розвиток волосяного покриву вух. Подібні ознаки передаються тільки по чоловічій лінії: від батька до сина.

НАСЛІДЖЕННЯ СКЛАДНИХ ОЗНАКІВ

Ми розглянули правила передачі ознаки потомству у разі, що він визначається одним геном. Вони справедливі всім організмів, проте є лише основою розуміння того, як успадковуються властивості організму. Справа в тому, що багато ознак визначаються двома або більшим числом генів. Алелі кожного з цих генів успадковуються так, як описано вище. Однак характер успадкування ознаки, яку вони визначають, залежить від взаємодії цих алелів і може бути дуже складним.

Розглянемо як приклад забарвлення. Забарвлення вовни у тварин або квітки рослин визначається типом пігменту, його розподілом по волосі, перу або пелюсткам, просторовим розподілом по-різному пігментованих структур і т.д. Всі ці приватні властивості контролюються різними генами, а разом вони всі і визначають те, що ми називаємо забарвленням.

Наприклад, забарвлення такої детально вивченої експериментальної тварини, як миша, детермінується щонайменше п'ятьма генами. Звичайне забарвлення миші – сіре. Однак саме волосся не може бути сірим, пігменту такого кольору немає. Насправді у такої миші синтезується та мігрує у волосся чорний пігмент, але чорна пігментація основи та кінчика волосся переривається жовтим кільцем, у якому знаходиться жовтий пігмент. Таке забарвлення називається «агуті», саме воно і робить мишу «сірою». Жовта смуга контролюється геном агуті, A, алель Aякого контролює утворення жовтої смуги. Рецесивний аллель цього гена, aблокує надходження жовтого пігменту у волосся і обумовлює в гомозиготному стані чорне забарвлення миші. Інший ген, B, контролює синтез пігментів: домінантний аллель Bвикликає утворення чорного, а рецесивний аллель bкоричневий пігмент. В результаті, миша, що має обидва домінантних алелі, Aі B, – це звичайна «сіра миша», а миша aaі з алелем B- Чорна. Проте миша гомозиготна за другим геном, тобто. bb, і з алелем Aмає забарвлення кольору кориці (комбінація коричневого волосся та жовтого кільця агуті). Миша ж гомозиготна по обох генах, aabb, Повністю коричнева. Є ген C, рецесивний алель якого може переривати синтез пігментів, і гомозиготна за цим алелем миша - біла (альбінос). Ген D контролює кількість пігменту у волоссі, так що відмінності, що сприймаються оком, в інтенсивності забарвлення (наприклад, від світло- до темнокоричневого), визначаються різними алелями цього гена. Ген S детермінує розподіл пігментів по тілу і може призводити до плямистого забарвлення. Аналогічні гени описані і в інших ссавців: домашньої кішки, коня, хутрових звірів. Забарвлення оперення у птахів, надкрил у жуків, квітки у рослин теж контролюються багатьма генами; різноманітність поєднань різних алелів і визначає те різнобарв'я, що ми бачимо у природі.

Багато складних ознак мають кількісну природу, тобто. ступінь їхньої виразності буває різною і може бути виміряна. Наприклад, активність ферменту вимірюється швидкістю каталізується їм реакції, тобто. кількістю речовини, що зазнав перетворення в одиницю часу. Цей показник залежить від фізико-хімічних властивостей ферменту, які, у свою чергу, визначаються його просторовою структурою, а зрештою – генами, що контролюють синтез складових поліпептидних ланцюгів. Різні алелі кожного з цих генів можуть по-різному впливати на кінцеву (найважливішу) ознаку – активність ферменту, утворюючи майже безперервний ряд: від слабкої активності до дуже високої. Більш того, вплив цих алелів позначається і на інших, не менш важливих властивостях, таких, наприклад, як стабільність роботи білка при низькій або високій температурі, зниженій або підвищеної кислотності, нестачі або надлишку субстрату. Різна інтенсивність роботи сотень ферментів і білкових гормонів, викликана різницею в алельному складі, веде до відмінностей між особинами в зростанні та розвитку, у здатності засвоювати їжу, переносити нестачу кисню, перепади температури та інші зміни умов середовища.

Цілий ряд ознак, зокрема зростання, розміри тіла, плодючість, опірність інфекціям, також контролюються багатьма генами і виявляють безперервну, кількісну мінливість. У медичній генетиці виділяють т.зв. мультифакторнізахворювання, які нерідко проявляються у формі слабких відхилень від норми та діагностуються як хвороба, коли ці відхилення виявляються значними. Такі захворювання можна як різну вираженість деяких кількісних ознак (чи ознаки), створюють схильність до цього захворювання.

У становленні складних ознак велику роль відіграють умови середовища, в якому розвивається організм. Так, зростання людини в основному зумовлене генетично, але при хорошому харчуванні і хороших умовахжиття люди в середньому вищі, ніж у популяції з такими ж генетичними даними, але що перебуває в найгірших умовах. Схильність до туберкульозу і поліомієліту визначається специфічними генами, але навіть схильні до них люди не хворіють, якщо вони не інфіковані відповідними бактеріями або вірусами. Рівень інтелекту теж успадковується, але внесок середовища у формування подібних відмінностей між людьми настільки великий, що насправді ми повинні більше говорити про соціальні, ніж генетичні відмінності ( см. ІНТЕЛЕКТ).

Література:

Айала Ф., Кайгер Дж. Сучасна генетика, ТТ. 1-3, М., 1988
Фогель Ф., Мотульський А. Генетика людини, ТТ. 1-3, М., 1990



Описано понад 370 хвороб, зчеплених (або, ймовірно, зчеплених) з Х-хромосомою. Тяжкість захворювання залежить від статі. Повні формихвороби проявляються переважно у чоловіків, оскільки вони гемізиготні за генами, локалізованими на Х-хромосомі. Якщо мутація зачіпає рецесивний зчеплений з Х-хромосомою ген (XR-хвороба), гетерозиготні жінки здорові, але є носіями гена (а гомозиготи в більшості випадків летальні). Якщо мутація зачіпає домінантний зчеплений з Х-хромосомою ген (XD-хвороба), то у гетерозиготних жінок хвороба проявляється у легкій формі (а гомозиготи летальні). Найважливіша властивість хвороб, зчеплених з Х-хромосомою, - неможливість їхньої передачі від батька до сина (оскільки син успадковує Y-, а не Х-хромосому батька).

Гени, що викликають Х-зчеплені хвороби, розташовані на Х-хромосомі, тому такі хвороби по-різному проявляються в осіб різної статі. Так як у жінок дві Х-хромосоми, то прояви мутантного гена залежать від багатьох факторів: гетерозиготна або гомозиготна жінка за мутантним геном, домінантна або рецесивна мутація. Додатковий фактор – випадковий характер інактивації однієї Х-хромосоми у клітинах жіночого організму. У чоловіків лише одна Х-хромосома, тому у них мутація найчастіше проявляється повністю, незалежно від того, домінантна це мутація у жінок чи рецесивна.

Таким чином, терміни Х-зчеплений домінантний або Х-зчеплений рецесивний відносяться лише до прояву мутації у жінок. Через інактивацію однієї Х-хромосоми у жінок важко розрізнити домінантні та рецесивні Х-зчеплені хвороби. І при недостатності орнітинкарбамоїлтрансферази, що часто описується як Х-зчеплена домінантна хвороба, і при хворобі Фабрі, що часто описується як Х-зчеплена рецесивна хвороба, у гетерозигот нерідко є ознаки патології. Зважаючи на відсутність чітких визначень ці захворювання слід розглядати просто як Х-зчеплені, без поділу їх на рецесивні та домінантні.

Такий поділ більш придатний для Х-зчеплених захворювань, при яких гетерозиготи зазвичай здорові (наприклад, синдром Гунтера) або мають ті ж симптоми, що і гемізиготні чоловіки (наприклад, Х-зчеплений гіпофосфатемічний рахіт).

Важлива риса Х-зчепленого успадкування – ознака не передається по чоловічій лінії, оскільки син отримує від батька Y-хромосому. Але всі дочки батька, який страждає на Х-зчеплену хворобу, успадкують мутантний аллель, оскільки вони обов'язково отримують від батька цю Х-хромосому.

Х-зчеплене домінантне успадкування показано на прикладі родоводу на рис. 65.21 :

Хворих жінок приблизно вдвічі більше, ніж чоловіків.

Хвора жінка із ймовірністю 50% передає захворювання і синам, і дочкам.

Хворий чоловік передає захворювання лише всім дочкам.

У жінок-гетерозигот хвороба протікає легше, а її ознаки мінливіші, ніж у чоловіків.

Іноді Х-зчеплене домінантне успадкування зустрічається при рідкісних захворюваннях, летальних для плодів чоловічої статі (рис. 65.22):

Захворювання проявляється лише у жінок, гетерозиготних за мутантним геном;

Хвора жінка із ймовірністю 50% передає захворювання дочкам;

У хворих жінок підвищена ймовірність мимовільних абортів, спричинених загибеллю плодів чоловічої статі.

Приклад такого захворювання – нетримання пігменту.

Деякі Х-зчеплені хвороби порушують репродуктивну функцію у жінок, а для чоловіків детальні на стадії внутрішньоутробного розвитку, тому вони виникають в основному або виключно як спорадичні захворювання у жінок внаслідок нової мутації. До таких хвороб відносять синдром Екарді, синдром Гольця та синдром Ретта.

На Х-хромосомі є псевдоаутосомна ділянка, гени якої мають гомологічні копії на Y-хромосомі і успадковуються так само, як і аутосомні.

X-зчеплене рецесивне успадкування(англ. X-linked recessive inheritance ) - один із видів зчепленого зі статтю спадкування. Таке успадкування характерне для ознак, гени яких розташовані на Х-хромосомі і які виявляються лише у гомозиготному чи гемізиготному стані. Такий тип успадкування має низку вроджених спадкових захворювань у людини, ці захворювання пов'язані з дефектом будь-якого з генів, розташованих на статевій Х-хромосомі, і виявляються у разі, якщо немає іншої Х-хромосоми з нормальною копією того ж гена. У літературі зустрічається скорочення XRдля позначення X-зчепленого рецесивного наслідування.

Для Х-зчеплених рецесивних захворювань характерно, що зазвичай ураженими є чоловіки, для рідкісних Х-зчеплених захворювань це справедливо майже завжди. Усі їхні фенотипно здорові дочки є гетерозиготними носіями. Серед синів гетерозиготних матерів співвідношення хворих та здорових дорівнює 1 до 1.

Приватним випадком Х-зчепленого рецесивного наслідування є кріс-кросуспадкування (англ. criss-cross inheritance, також успадкування хрест-навхрест), у результаті ознаки батьків виявляються в дочок, а ознаки матерів - в синів. Назву такому типу успадкування дав один із авторів хромосомної теорії успадкування Томас Хант Морган. Він уперше описав такий тип успадкування для ознаки кольору очей у дрозофіли у 1911 році. Кріс-крос успадкування спостерігається тоді, коли мати є гомозиготою за рецесивною ознакою, локалізованою в Х-хромосомі, а у батька в єдиній Х-хромосомі є домінантний алель цього гена. Виявлення такого виду спадкування при аналізі розщеплення є одним із доказів локалізації відповідного гена на Х-хромосомі.

Особливості успадкування рецесивних ознак, зчеплених зі статтю, у людини

У людини, як у всіх ссавців, чоловіча стать гетерогаметна (XY), а жіноча стать гомогаметна (XX). Це означає, що у чоловіків лише одна Х- та одна Y-хромосома, а у жінок є дві Х-хромосоми. У Х-хромосомах та Y-хромосомах є невеликі гомологічні ділянки (псевдоаутосомні регіони). Спадкування ознак, гени яких розташовані в цих областях, аналогічне до успадкування аутосомних генів, і в цій статті воно не розглядається.

Ознаки, зчеплені з Х-хромосомою, можуть бути рецесивними та домінантними. Рецесивні ознаки не виявляються у гетерозиготних особин у присутності домінантної ознаки. Так як у чоловіків є лише одна Х-хромосома, чоловіки не можуть бути гетерозиготними за тими генами, що знаходяться в Х-хромосомі. З цієї причини у чоловіків можливі лише два стани X-зчепленої рецесивної ознаки:

• за наявності в єдиній Х-хромосомі алелю, що детермінує ознаку або розлад, у чоловіка проявляється така ознака або розлад, а всі його дочки отримують від нього цей аллель разом з Х-хромосомою (сини отримають Y-хромосому);
• якщо такого алелі в єдиній в Х-хромосомі немає, то у чоловіка ця ознака або розлад не проявляється і потомству не передається.

Так як у жінок дві Х-хромосоми, то для Х-зчеплених рецесивних ознак у них можливі три стани:

• аллель, визначальний ця ознака чи розлад, відсутня обох Х-хромосомах - ознака чи розлад не проявляється і потомству не передається;
• аллель, що визначає ознаку або розлад, присутній тільки в одній Х-хромосомі - ознака або розлад зазвичай не проявляється, а при наслідуванні приблизно 50% нащадків отримують від неї цей аллель разом з Х-хромосомою (інші 50% нащадків отримають іншу Х-хромосому) ;
• аллель, визначальний ознака чи розлад, є у обох Х-хромосомах - ознака чи розлад проявляється і потомству передається у 100 % випадків.

Деякі розлади, що успадковуються за X-зчепленим рецесивним типом, можуть бути настільки важкими, що призводять до внутрішньоутробної загибелі плода. У цьому випадку серед членів сім'ї та серед їхніх предків може не бути жодного відомого хворого.

Жінки, які мають лише одну копію мутації, називаються носіями. Зазвичай така мутація не виявляється у фенотипі, тобто не виявляється. Окремі захворювання з Х-зчепленим рецесивним наслідуванням все ж таки мають деякі клінічні прояви у жінок-носіїв внаслідок механізму дозової компенсації, завдяки якому в соматичних клітинах випадково інактивується одна з Х-хромосом, і в одних клітинах організму експресується один Х-аллель, а в інших - Інший.

Деякі X-зчеплені рецесивні захворювання людини

Поширені

X-зчеплені рецесивні захворювання, що часто зустрічаються:

• Спадкове порушення колірного зору (дальтонізм). Різним ступенем слабкістю червоно-зеленого сприйняття в Північній Європі страждають приблизно 8% чоловіків та 0,5% жінок.
• X-зчеплений іхтіоз. На шкірі пацієнтів з'являються сухі ділянки, що огрубують, внаслідок надмірного накопичення сульфованих стероїдів. Зустрічається у 1 із 2000-6000 чоловіків.
• М'язова дистрофія Дюшенна. Захворювання, що супроводжується дегенерацією м'язової тканини, що призводить до смерті в молодому віці. Зустрічається у 1 із 3600 новонароджених чоловічої статі.
• Гемофілія A (класична гемофілія). Захворювання, пов'язане з недостатністю VIII фактора зсідання крові, зустрічається в одного з 4000-5000 чоловіків.
• Гемофілія B. Захворювання, пов'язане з недостатністю IX фактора зсідання крові, зустрічається в одного з 20 000-25 000 чоловіків.
• М'язова дистрофія Беккера. Захворювання аналогічне м'язовій дистрофії Дюшенна, але протікає дещо м'якше. Зустрічається у 3-6 із 100 000 новонароджених чоловічої статі.
• Синдром Кабукі – множинні вроджені дефекти (пороки серця, дефіцит росту, втрата слуху, аномалії сечовивідних шляхів) та розумова відсталість. Поширеність 1:32000.
• Синдром нечутливості до андрогенів (синдром Морріса) - індивід із завершеним синдромом має жіночу зовнішність, розвинені груди і піхву, незважаючи на каріотип 46XY і яєчка, що не опустилися. Частота народження від 1:20 400 до 1:130000 новонароджених з каріотипом 46,XY.

Рідкісні

• Хвороба Брутона (вроджена агаммаглобулінемія). Первинний гуморальний імунодефіцит. Зустрічається серед хлопчиків із частотою 1:100 000 - 1:250 000.
• Синдром Віскотта-Олдріча - вроджений імунодефіцит та тромбоцитопенія. Поширеність: 4 випадки на 1000000 новонароджених чоловічої статі.
• Синдром Лоу (окулоцереброренальний синдром) – скелетні аномалії, різноманітні ниркові порушення, глаукома та катаракта з раннього дитинства. Зустрічається із частотою 1:500 000 новонароджених чоловічої статі.
• Синдром Аллана-Херндона-Дадлі - рідкісний синдром, що зустрічається лише у чоловіків, при якому порушено постнатальний розвиток головного мозку. Синдром викликаний мутацією в гені MCT8, що кодує білок, що транспортує тиреоїдний гормон. Вперше описаний у 1944 році.

Дана брошура містить інформацію про те, що таке Х-зчеплене успадкування та яким чином успадковуються Х-зчеплені захворювання.

Що таке гени та хромосоми?

Наше тіло складається з мільйонів клітин. Більшість клітин містять повний набір генів. Людина має тисячі генів. Гени можна порівняти з інструкціями, які використовуються для контролю зростання та узгодженої роботи всього організму. Гени відповідають за безліч ознак нашого організму, наприклад, за колір очей, групу крові чи ріст.

Малюнок 1: Гени, хромосоми та ДНК

Гени розташовані на ниткоподібних структурах, які називаються хромосомами. У нормі, у більшості клітин організму міститься 46 хромосом. Хромосоми передаються нам від батьків – 23 від мами, та 23 від тата, тому ми часто схожі на своїх батьків. Таким чином, у нас два набори по 23 хромосоми, або 23 пари хромосом. Так як на хромосомах розташовані гени, ми успадковуємо дві копії кожного гена, по одній копії від кожного з батьків. Хромосоми (отже, і гени) складаються з хімічної сполуки, яка називається ДНК.

Малюнок 2: 23 пари хромосом, розподілені за розміром; хромосома під номером 1 – найбільша. Дві останні хромосоми – статеві.

Хромосоми (див. малюнок 2), пронумеровані від 1 до 22, однакові у чоловіків та жінок. Такі хромосоми називають аутосом. Хромосоми 23 пари різні у жінок і чоловіків, і їх називають статевими хромосомами. Є 2 варіанти статевих хромосом: Х-хромосома та Y-хромосома. У нормі у жінок є дві Х-хромосоми (ХХ), одна з них передається від матері, інша - від батька. У нормі у чоловіків присутні одна X-хромосома та одна Y-хромосома (XY), при цьому Х-хромосома передається від матері, а Y-хромосома – від батька. Так, на Малюнку 2 зображені хромосоми чоловіка, так як остання, 23-а пара представлена ​​поєднанням XY.

Іноді в одній копії гена виникає зміна (мутація), що порушує нормальну роботу гена. Така мутація може призвести до розвитку генетичного (спадкового) захворювання, оскільки змінений ген не передає необхідну інформацію організму. Х-зчеплені захворювання обумовлені змінами в генах Х-хромосоми.

Що таке Х-зчеплене успадкування?

Х-хромосома містить багато генів, які дуже важливі для зростання і розвитку організму. Y-хромосома набагато менша за розміром і містить менше генів. Як відомо, у жінок дві Х-хромосоми (ХХ), тому якщо одна копія гена на Х-хромосомі змінена, то нормальна копія на другій Х-хромосомі може компенсувати функцію зміненої. У цьому випадку жінка, як правило, є здоровою носієм Х-зчепленого захворювання. Носієм називають людину, у якої відсутні ознаки захворювання, але є змінена копія гена. У деяких випадках у жінок можуть бути помірно виражені прояви захворювання.

У чоловіків присутні одна Х та одна Y хромосоми, тому у разі коли одна копія гена на Х-хромосомі змінена, нормальна копія гена для компенсації функції відсутня. Це означає, що такий чоловік буде хворим. Захворювання, які успадковуються вищеописаним чином, називаються Х-зчепленими рецесивними. Прикладами таких захворювань є гемофілія, м'язова дистрофія Дюшенна та синдром фрагільної Х-хромосоми.

Х-зчеплене домінантне успадкування

Більшість Х-зчеплених захворювань є рецесивними, однак у поодиноких випадках Х-зчеплені захворювання успадковуються як домінантні. Це означає, що якщо у жінки буде одна змінена та одна нормальна копії гена, то цього буде достатньо, щоб захворювання виявилося. Якщо чоловік успадкував змінену копію гена Х-хромосоми, то у нього виявиться захворювання, оскільки у чоловіків лише одна Х-хромосома. У хворих жінок ймовірність народження хворої дитини становить 50% (1 із 2), і вона однакова для дочок та синів. У хворого чоловіка всі дочки будуть хворі, а всі сини будуть здорові.

Як успадковуються Х-зчеплені захворювання?

Якщо у жінки-носійниці син, то вона може йому передати або Х-хромосому із нормальною копією гена, або Х-хромосому із зміненою копією гена. Таким чином, кожен син має шанс 50% (1 з 2) успадкувати змінену копію гена та захворіти. У той же час існує такий же шанс - 50% (1 з 2), що син успадкує нормальну копію гена, і в цьому випадку він не матиме захворювання. Ця ймовірність однакова кожному за сина (Рис. 3).

Якщо у жінки-носійки дочка, вона передасть або Х-хромосому з нормальною копією гена, або Х-хромосому зі зміненою копією. Таким чином, кожна дочка має шанс 50% (1 із 2) успадкувати змінену копію гена, у цьому випадку вона буде носієм, як і її мати. З іншого боку, існує такий самий шанс - 50% (1 з 2), що дочка успадкує нормальну копію гена, і в цьому випадку вона буде здорова і не буде носієм (Рис. 3).

Малюнок 3: як Х-зчеплені рецесивні захворювання передаються від жінок-носіїв

Рисунок 4: як Х-зчеплені рецесивні захворювання передаються від хворих чоловіків

Якщо у чоловіка, хворого на Х-зчеплене захворювання, дочка, то він завжди передасть їй змінену копію гена. Це пов'язано з тим, що чоловіки мають лише одну Х-хромосому, і вони завжди передають її своїм дочкам. Таким чином, усі його дочки будуть носіями (Мал. 4). Як правило, дочки здорові, але мають ризик народження хворих синів.

Якщо у чоловіка, хворого на Х-зчеплене захворювання, син, то він ніколи не передасть йому змінену копію гена. Це пов'язано з тим, що чоловіки завжди передають своїм синам Y-хромосому (якщо вони передають Х-хромосому, у них буде дочка). Таким чином, всі сини чоловіка, хворого на Х-зчеплене захворювання, будуть здорові (Рис. 4).

Що відбувається в тому випадку, якщо пацієнт є першим у сім'ї, у кого виявлено дане захворювання?

Іноді дитина з Х-зчепленим генетичним захворюванням може бути першою у сім'ї, у кого виявлено дане захворювання. Це може пояснюватися тим, що в сперматозоїді або яйцеклітині, з яких розвинувся ця дитина, відбулася нова мутація (зміна) у гені. У цьому випадку жоден із батьків дитини не буде носієм захворювання. Імовірність народження у цих батьків іншої дитини з таким самим захворюванням дуже мала. Однак, хвора дитина, у якої з'явився змінений ген, у майбутньому може передати її своїм дітям.

Тест на визначення носійства та пренатальна діагностика (тест під час вагітності)

Для людей, які мають сімейний анамнез Х-зчепленого рецесивного спадкового захворювання, існує кілька можливостей для обстеження. Аналіз на виявлення носійства може бути проведений у жінок з метою визначення, чи є носіями мутацій (змін) у певному гені Х-хромосоми. Ця інформація може бути корисною при плануванні вагітності. Для деяких Х-зчеплених захворювань можливе проведення пренатальної діагностики (тобто діагностики під час вагітності) для визначення, чи успадкував дитина захворювання (детальнішу інформацію представлено в брошурах «Біопсія ворсин хоріону» та «Амніоцентез»).

Інші члени сім'ї

Якщо хтось у Вашій родині хворий на Х-зчеплене захворювання або є носієм, можливо, Ви захочете обговорити це з іншими членами Вашої родини. Це надасть можливість жінкам у Вашій родині, за бажання пройти обстеження (спеціальний аналіз крові) для визначення, чи є вони носіями захворювання. Ця інформація також може бути важливою для родичів при діагностиці захворювання. Це може бути особливо важливим для тих родичів, у яких є або будуть діти.

Деяким людям може бути важко обговорювати своє генетичне захворювання з іншими членами сім'ї. Вони можуть боятися завдати занепокоєння членам сім'ї. У деяких сім'ях люди через це відчувають складнощі у спілкуванні та втрачають взаєморозуміння з родичами.

Лікарі-генетики зазвичай мають великий досвід у вирішенні подібних сімейних ситуацій і можуть допомогти Вам в обговоренні проблеми з іншими членами сім'ї.

Що важливо пам'ятати

• Жінки-носійки Х-зчепленого захворювання мають можливість 50% передати своїм дітям змінену копію гена. Якщо змінену копію від матері успадковує син, він буде хворий. Якщо змінену копію від матері успадковує дочка, вона буде носієм захворювання, як і її мати.
• Чоловік із Х-зчепленим рецесивним захворюванням завжди передає змінену копію гена своєї доньки, і вона буде носієм. Однак, якщо це Х-зчеплене домінантне захворювання, його дочка буде хвора. Чоловік ніколи не передає змінену копію гена своєму синові.
• Змінений ген не можна виправити – він залишається зміненим на все життя.
• Змінений ген не заразний, наприклад його носій може бути донором крові.
• Люди часто відчувають почуття провини у зв'язку з тим, що в їх сім'ї є генетичне захворювання. Важливо пам'ятати, що це не є чиєюсь провиною чи наслідком чиїхось дій.

Більшість тварин є роздільностатевими організмами. Підлогу можна розглядати як сукупність ознак і структур, що забезпечують спосіб відтворення потомства та передачу спадкової інформації. Підлога найчастіше визначається в момент запліднення, тобто у визначенні статі головну рольграє каріотип зиготи. Каріотип кожного організму містить хромосоми, однакові в обох статей, - аутосоми, і хромосоми, за якими жіноча і чоловіча стать відрізняються один від одного, - статеві хромосоми. У людини «жіночими» статевими хромосомами є дві Х-хромосоми. При утворенні гамет кожна яйцеклітина отримує одну з Х-хромосом. Підлога, у якої утворюються гамети одного типу, що несуть Х-хромосому, називається гомогаметним. У людини жіноча стать є гомогаметною. "Чоловічі" статеві хромосоми у людини - Х-хромосома і Y-хромосома. При утворенні гамет половина сперматозоїдів отримує Х-хромосому, інша половина - Y-хромосому. Підлога, у якої утворюються гамети різного типуназивається гетерогаметним. У людини чоловіча стать — гетерогаметна. Якщо утворюється зигота, що несе дві Х-хромосоми, то з неї формуватиметься жіночий організм, якщо Х-хромосому та Y-хромосому - чоловічий.

У тварин можна виділити такі чотири типи хромосомного визначення статі.

1. Жіноча стать — гомогаметен (ХХ), чоловіча — гетерогаметен (ХY) (ссавці, зокрема, людина, дрозофіла).

   Генетична схема хромосомного визначення статі у людини:

   Р	♀46, XX	×	♂46, XY
   Типи гамет	23, X		23, X 23, Y
   F	46, XX жіночі особини, 50%		46, XY чоловічі особини, 50%

   Генетична схема хромосомного визначення статі у дрозофіли:

   Р	♀8, XX	×	♂8, XY
   Типи гамет	4, X		4, X 4, Y
   F	8, XX жіночі особини, 50%		8, XY чоловічі особини, 50%

2. Жіноча стать - гомогаметен (ХХ), чоловічий - гетерогаметен (Х0) (прямокрилі).

   Генетична схема хромосомного визначення підлоги у пустельної сарани:

   Р	♀24, XX	×	♂23, X0
   Типи гамет	12, X		12, X 11, 0
   F	24, XX жіночі особини, 50%		23, X0 чоловічі особини, 50%

3. Жіноча стать - гетерогаметен (ХY), чоловічий - гомогаметен (ХХ) (птиці, плазуни).

   Генетична схема хромосомного визначення статі у голуба:

   Р	♀80, XY	×	♂80, XX
   Типи гамет	40, X 40, Y		40, X
   F	80, XY жіночі особини, 50%		80, XX чоловічі особини, 50%

4. Жіноча стать - гетерогаметен (Х0), чоловічий - гомогаметен (ХХ) (деякі види комах).

   Генетична схема хромосомного визначення статі у молі:

   Р	♀61, X0	×	♂62, XX
   Типи гамет	31, X 30, Y		31, X
   F	61, X0 жіночі особини, 50%		62, XX чоловічі особини, 50%

Наслідування ознак, зчеплених зі статтю

Встановлено, що в статевих хромосомах знаходяться гени, які відповідають не тільки за розвиток статевих, а й за формування нестатевих ознак (згортання крові, колір зубної емалі, чутливість до червоного та зеленого кольору тощо). Спадкування нестатевих ознак, гени яких локалізовані в Х - або Y -хромосомах, називають успадкуванням, зчепленим із підлогою.

Вивченням спадкування генів, локалізованих у статевих хромосомах, займався Т. Морган.

У дрозофіли червоний колір очей домінує над білим. Реципрокне схрещування- два схрещування, які характеризуються взаємно протилежним поєднанням аналізованої ознаки та статі у форм, що беруть участь у цьому схрещуванні. Наприклад, якщо у першому схрещуванні самка мала домінантну ознаку, а самець – рецесивну, то у другому схрещуванні самка повинна мати рецесивну ознаку, а самець – домінантну. Проводячи реципрокне схрещування, Т. Морган отримав такі результати. При схрещуванні червонооких самок з білоокими самцями в першому поколінні все потомство виявлялося червонооким. Якщо схрестити між собою гібридів F 1 , то у другому поколінні всі самки виявляються червоноокими, а серед самців - половина білооких і половина червонооких. Якщо ж схрестити між собою білооких самок і червонооких самців, то в першому поколінні всі самки виявляються червоноокими, а самці білоокими. У F 2 половина самок і самців - червоноокі, половина - білоокі.

Пояснити отримані результати розщеплення по фарбуванню очей Т. Морган зміг, тільки припустивши, що ген, що відповідає за забарвлення очей, локалізований в Х -хромосомі (Х А - червоний колір очей, Х а - білий колір очей), а Y -хромосома таких генів не містить.

Р	♀X A X A червоноокі	×	♂X a Y білоокі
Типи гамет	X A		X a Y
F 1	X A X a ♀ червоноокі 50%		X А Y ♂ червоноокі 50%

Р	♀X A X a червоноокі	×	♂X A Y червоноокі
Типи гамет	X A X a		X A Y
F 2	X A X A X A X a ♀ червоноокі 50%		X А Y ♂ червоноокі 25%	X a Y ♂ білоокі 25%

Р	♀X a X a білоокі	×	♂X A Y червоноокі
Типи гамет	X a		X A Y
F 1	X A X a ♀ червоноокі 50%		X a Y ♂ білоокі 50%

Р	♀X A X a червоноокі		×	♂X a Y білоокі
Типи гамет	X A X a			X a Y
F 2	X A X A ♀ червоноокі 25%	X a X a ♀ білоокі 25%		X А Y ♂ червоноокі 25%	X a Y ♂ білоокі 25%

Схема статевих хромосом людини та зчеплених з ними генів:
1 - Х-хромосома; 2 - Y-хромосома.

У людей чоловік отримує Х-хромосому від матері, Y-хромосому - від батька. Жінка отримує одну Х-хромосому від матері, іншу Х-хромосому від батька. Х-хромосома – середня субметацентрична, Y-хромосома – дрібна акроцентрична; Х-хромосома і Y-хромосома мають як різні розміри, будова, а й здебільшого несуть різні набори генів. Залежно від генного складу в статевих хромосомах людини можна виділити такі ділянки: 1) негомологічний ділянку Х-хромосоми (з генами, що є тільки в Х-хромосомі); 2) гомологічна ділянка Х-хромосоми та Y-хромосоми (з генами, що є як у Х-хромосомі, так і в Y-хромосомі); 3) негомологічний ділянку Y-хромосоми (з генами, що є тільки в Y-хромосомі). Залежно від локалізації гена своєю чергою виділяють такі типи успадкування.

Тип наслідування	Локалізація генів	Приклади
Х-зчеплений рецесивний		Гемофілія, різні форми колірної сліпоти (протанопія, дейтеронопія), відсутність потових залоз, деякі форми м'язової дистрофії та ін.
Х-зчеплений домінантний	Негомологічна ділянка Х-хромосоми	Коричневий колір зубної емалі, вітамін D стійкий рахіт та ін.
Х-Y -зчеплений (частково зчеплений із підлогою)	Гомологічна ділянка Х- та Y-хромосом	Синдром Альпорта, загальна колірна сліпота
Y-зчеплений	Негомологічна ділянка Y-хромосоми	Перетинчастість пальців ніг, гіпертрихоз краю вушної раковини

Більшість генів, зчеплених з Х-хромосомою, відсутні в Y-хромосомі, тому ці гени (навіть рецесивні) будуть проявлятися фенотипно, оскільки вони представлені в генотипі в однині. Такі гени отримали назву гемізиготних. Х-хромосома людини містить ряд генів, рецесивні алелі яких визначають розвиток важких аномалій (гемофілія, дальтонізм та ін.). Ці аномалії частіше зустрічаються у чоловіків (оскільки вони гемізиготні), хоча носієм генів, що зумовлюють ці аномалії, частіше буває жінка. Наприклад, якщо Х А - нормальна згортання крові, Х а - гемофілія і якщо жінка є носієм гена гемофілії, то у фенотипно здорових батьків може народитися син-гемофілік:

Р	♀X A X a «Взаємодія генів»