Повна версія

Головна arrow Медицина arrow Генетика людини

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Успадкування ознак і стать

Каріотип людини містить 22 пари аутосом та одну пару статевих хромосом. Набори аутосом у чоловіків та жінок за формою однакові, а пари статевих хромосом різняться. У жінок — це дві Х-хромосоми, у чоловіків — Х-хромосома та У-хромосома. Х-хромосома не відрізняється від аутосом середніх розмірів (№ 5, 6). Чоловіча статева У-хромосома морфологічно подібна до найдрібніших хромосом (№ 21, 22, рис. 2.7, 3.7).

Статеві хромосоми наявні у кожній соматичній клітині людини. У процесі утворення гамет під час мейозу гомологічні статеві хромосоми розходяться у різні статеві клітини. Отже, кожна яйцеклітина, крім 22 ауто-сом, несе одну статеву хромосому X, а її гаплоїдний набір налічує 23 хромосоми. Усі сперматозоони також мають гаплоїдний набір хромосом, із яких 22 аутосоми, а одна статева. Одна половина сперматозоонів містить Х-хромосому, інша — У-хромосому.

Стать людини визначається у момент запліднення, коли хромосомні набори гамет об'єднуються. Зигота містить 22 пари аутосом і одну пару статевих хромосом. Якщо яйцеклітину запліднив сперматозоон із Х-хромосомою, то в зиготі буде пара статевих хромосом XX, і з неї розвинеться дівчинка. Коли запліднення здійснив сперматозоон із У-хромосомою, то набір статевих хромосом у зиготі — ХУ, і з неї розвинеться чоловічий організм. Отже, стать майбутньої дитини визначає різногаметний за статевими хромосомами чоловік. Співвідношення статей при народженні приблизно відповідає співвідношенню 1 : 1 (табл. 4.1).

Таблиця 4.1. Генетичне визначення статі у людини

Жіночі гамети

X

X

Чоловічі гамети

X

XX

XX

У

ХУ

ХУ

Проте насправді співвідношення статей серед новонароджених (відоме як вторинне співвідношення статей на відміну від первинного співвідношення при заплідненні) трохи зсунуто у бік хлопчиків (102—106 хлопчиків на 100 дівчаток). Первинне співвідношення статей точно невідоме, але є деякі дані, що воно також мінливе. Виявилося, що первинне і вторинне співвідношення статей залежить від тривалості періоду між статевим актом і овуляцією, частоти статевих актів, загальних умов, враховуючи навіть стан війни чи миру у суспільстві.

Навіть за штучного запліднення частка хлопчиків серед новонароджених істотно вища, ніж дівчаток.

Стать майбутньої дитини визначається не лише комбінацією статевих хромосом. Велику роль у цьому процесі у людини відіграє гормональна регуляція, що здійснюється під дією статевих гормонів, синтезованих статевими залозами.

Людина за своєю природою двостатева. Зачатки статевої системи однакові у зародків обох статей. Якщо У-хромосома відсутня або її активність пригнічена, то зачатки статевих органів розвиваються за жіночим типом. їх розвиток не потребує спеціальних регуляторних механізмів і є самочинним.

Нормальні особини чоловічої статі розвиваються тільки тоді, коли всі статеві чоловічі гормони, що діють на зачатки зовнішніх і внутрішніх статевих органів, функціонують у певний час і у визначеному місці.

Описано приблизно 20 різноманітних дефектів генів, які за нормального чоловічого каріотипу (ХУ) спричинюють порушення формування зовнішніх і внутрішніх статевих ознак. Унаслідок цього розвивається гермафродитний організм. Ці генні мутації пов'язані з порушенням синтезу статевих гормонів, чутливості рецепторів до них тощо.

Успадкування ознак, зчеплених зі статтю

Статеві хромосоми X та У частково гомологічні, бо мають спільні гомологічні ділянки, в яких локалізовані алельні гени. Проте вони різняться за формою, розмірами та генетичним наповненням, адже, крім гомологічних ділянок, X- та У-хромосоми містять велику кількість неалельних генів. У Х-хромосомі розташовані гени, яких немає в У-хромосомі, а певні гени У-хромосоми відсутні в Х-хромосомі.

Отже, у статевих хромосомах чоловіків деякі гени не мають відповідного алеля в гомологічній хромосомі. У такому разі ознаку визначають не пара алельних генів, як звичайну менделюючу ознаку, а тільки один алель. Такий стан гена називають гемізиготним, а ознаки, розвиток яких обумовлений одиночним алелем, розташованим в одній з альтернативних статевих хромосом, — зчепленими зі статтю. Такі ознаки розвиваються переважно в особин однієї статі і по-різному успадковуються у чоловіків та жінок.

Ознаки, зчеплені з Х-хромосомою, можуть бути домінантними та рецесивними.

Х-зчеплений домінантний тип успадкування.

За таким типом успадковуються переважно хвороби — гіпофосфатемічний рахіт, "заяча губа", фолікулярний гіперкератоз (надмірне зроговіння епідермісу шкіри), осередкова гіпоплазія (недорозвиненість органу або його частини), плямиста хондродисплазія (аномалії перетворення хрящової тканини на кісткову), темна емаль зубів та ін.

Такі ознаки виявляються у гемозиготних чоловіків і гетерозиготних жінок. Проте сини ураженого батька і здорової матері не є носіями патологічних ознак, здорові також їхні діти. Однак усі дочки ураженого батька будуть уражені. Від уражених матерів хвороба передається дітям незалежно від статі з частотою 1:1 подібно до аутосомно-домінантного типу успадкування. Якщо уражені індивіди мають нормальну репродуктивну здатність, то в популяції хворі жінки трапляються приблизно у два рази частіше, ніж хворі чоловіки.

Характерним прикладом Х-зчепленого домінантного успадкування може бути недостатній вміст фосфору в крові (гіпофосфатемія), що часто спричинює гіпофосфатемічний рахіт. У родоводі на рис. 4.6 усі дочки уражених чоловіків, одружених на здорових жінках, хворіли на гіпофосфатемію або рахіт, а всі їх сини були здоровими. Уражені матері мали як хворих, так і здорових синів і дочок приблизно порівну.

У чоловіків симптоми захворювання, як правило, гостріші, ніж у жінок, бо у них дія аномального домінантного алеля частково компенсується гомологічним нормальним але лем у парній X-хромосомі.

Х-зчеплений рецесивний тип успадкування.

Рецесивними ознаками, які визначаються генами Х-хромосоми, теж є переважно хвороби — гемофілія, дальтонізм (нездатність розрізняти червоний і зелений кольори), атрофія зорового нерва, міопатія Дюшена (ушкодження скелетних м'язів) та ін.

Родовід сім'ї з гіпофосфатемічним рахітом

Рис. 4.6. Родовід сім'ї з гіпофосфатемічним рахітом

Успадкування, зчеплене з Х-хромосомою, можна розглянути на прикладі рецесивного гена гемофілії. У чоловіка ген гемофілії, локалізований у Х-хромосомі, не має але ля в У-хромосомі, тобто перебуває у гемізиготному стані і, як правило, виявляється. Щоб краще розібратися у генетичному механізмі успадкування цієї хвороби, застосовують відповідні позначення: Н — ген нормальної здатності крові скипатися, Ь — ген гемофілії, ХЯУ — чоловік здоровий, ХЛУ — чоловік, хворий на гемофілію;

У жінок гемофілія може виявитися тільки в гомозиготному стані: ХНХН — жінка здорова, ХЯХЛ — гетерозиготна здорова жінка, але є носієм гена гемофілії, ХЛХЛ — жінка, хвора на гемофілію.

Захворювання вражає чоловіків. Усі їх здорові дочки є гетерозиготними носіями гена гемофілії, оскільки одержали від батька Х-хромосому з аномальним геном.

Серед синів гетерозиготних матерів (ХнХк) співвідношення хворих і здорових становить 1:1, оскільки гамети Хн та ХЛ утворюються з однаковою вірогідністю.

Найвідомішим прикладом Х-зчепленого рецесивного успадкування стало успадкування класичної гемофілії типу А серед нащадків англійської королеви Вікторії (рис. 4.7). Королева Вікторія була гетерозиготною за геном гемофілії і передала його сину-гемофіліку та трьом дочкам. Один із нащадків королеви — царевич Олексій (син останнього російського царя Миколи II і внучки королеви Вікторії Аліси, яка була носієм гена гемофілії) також був уражений цією хворобою. Представлений родовід, як і слід очікувати за рецесивного Х-зчепленого успадкування засвідчує, що хворіють на гемофілію лише чоловіки. Проте у сім'ях, у родоводах яких були близькоспоріднені шлюби, іноді гемофілія середнього ступеня проявляється і у жінок.

Успадкування ознак, зчеплених з У-хромосомою.

Крім того, що присутність у геномі людини У-хромосоми чітко визначає чоловічу стать, ця хромосома містить принаймні кілька десятків генів, у т. ч. тих генів, які детермінують розвиток сім'яників, оволосіння середніх фаланг пальців, наявність волосся на зовнішньому краю вушних раковин (гіпертрихоз), контролюють інтенсивність росту і деякі інші ознаки. Ознака, ген якої локалізований в У-хромосомі, передається від батька всім синам, і лише синам (рис. 4.8.). Патологічні мутації, що зумовлюють порушення будови та функцій сім'яників, не успадковуються у зв'язку із стерильністю їх носіїв.

Родовід з Х-зчепленою гемофілією А в царських сім'ях Європи

Рис. 4.7. Родовід з Х-зчепленою гемофілією А в царських сім'ях Європи

Родовід із У-зчепленим типом успадкування ознаки (оволосіння середніх фаланг пальців)

Рис. 4.8. Родовід із У-зчепленим типом успадкування ознаки (оволосіння середніх фаланг пальців)

Гомологічні зони X- та У-хромосом містять алельні гени, які з однаковою вірогідністю наявні в особин обох статей. До ознак, що визначаються цими генами, належать нездатність розрізняти кольори та пігментна ксеродерма (злоякісне ураження шкіри сонячними променями). Обидві патології рецесивні.

Ознаки, зумовлені алельними генами, розташованими в X- та У-хромосомах, успадковуються за класичними правилами Менделя.

Мітохондріальна, або цитоплазматична спадковість.

Мітохондріальний геном — це кільцева подвійна молекула ДНК, яка містить до 17 тис. пар основ, що приблизно у 10 тис. разів менше, ніж у хромосомі середнього розміру.

Визначено понад 10 мутацій мітохондріальних генів, які спричинюють різні захворювання, симптомами котрих є тяжкі ураження ЦНС, органів зору, серця та м'язів. Найпоширенішими патологіями є атрофія зорового нерва Лебера, хвороба Лея та ін., які об'єднують у групу мітохондріальних енцефаломіопатій.

Оскільки мітохондрії дитина успадковує від матері з цитоплазмою овоцитів, усі діти хворої жінки успадкують патологію незалежно від їх статі. Уражені дівчата народжуватимуть тільки хворих дітей, тоді як у хворих чоловіків усі діти будуть позбавлені цієї хвороби (рис. 4.9).

Родовід з мітохондріальним типом успадкування патологічної ознаки (атрофія зорового нерва Лебера)

Рис. 4.9. Родовід з мітохондріальним типом успадкування патологічної ознаки (атрофія зорового нерва Лебера)

Наявність у людини явища зчеплення ознак зі статтю надає надзвичайно важливу інформацію для медико-генетичного консультування. З високою вірогідністю можна передбачити генотипи та фенотипи синів та дочок подружжя, якщо батько, мати, або обоє мають ознаки, зчеплені зі статевою хромосомою або мітохондріальним геномом.

 
<<   ЗМІСТ   >>