Пенетрантность и экспрессивность Фенотипическое проявление гена может

Пенетрантность и экспрессивность

Фенотипическое проявление гена может варьировать по степени выраженности признака ( как часто? и как сильно? ) ? ? Н. В. Тимофеев-Ресовский ввел в 1927 г. два понятия: ПЕНЕТРАНТНОСТЬ И ЭКСПРЕССИВНОСТЬ процент степень реализации гена фенотипической в признак выраженности гена

• ПЕНЕТРАНТНОСТЬ – показатель реализации гена в признак: 100% пенетрантность- ген всегда реализуется в признак, не зависимо от среды. Неполная пенетрантность может быть обусловлена внешними факторами или взаимодействием генов (эпистаз): • у детей, получавших специальное питание (фенилаланин-4 -гидроксилазу), нет проявлений фенилкетонурии • Группы крови А /В/AB не проявляются, если в генотипе есть две рец. аллели hh

Наследование, сцепленное с полом Признаки, наследуемые через половые X- и Y- хромосомы, получили название сцепленных с полом • Гемофилия • Дальтонизм • Цветовая АУТОСОМЫ слепота Гены Y-хромосомы: • SRY-Sex-determining Region Y chromosome • Гипертрихоз ПОЛОВЫЕ ХРОМОСОМЫ • Перепонки между пальцами • Гены, определяющие сперматогенез y x

Ген, ответственный за развитие такого признака, как гипертрихоз, — один из немногих рецессивных генов, локализованных в Y-хромосоме . Если мужчина с гипертрихозом женится на женщине, у которой, естественно, гипертрихоза нет, то какова пенетрантность гипертрихоза: мальчиков? девочек?

Врожденное отсутствие зубов предположительно наследуется как доминантный, сцепленный с Х- хромосомой признак (XA). Какое потомство следует ожидать от брака здоровой женщины и больного мужчины? Р X X x X Y а F 1 X X ; X Y А Все девочки больны как отец, а мальчики будут здоровы как мать а а А а

пенетрантность гена Хо/ ХО тельце Барра Гетерохроматизация полового хроматина-Х

Хорея Хантингтона (Huntington) наследуется как аутосомно-доминантное заболевание с пенетрантностью 80%. Определите вероятность рождения больного ребёнка в семье, где один родитель гетерозиготен по гену хореи, а второй этого гена не имеет. Р: Аа х аа F 1: Аа : аа По фенотипу: 80%* 1/2 Аа=40% Подагра обусловлена ДОМИНАНТНЫМ аутосомным аллелем. По некоторым данным (В. П. Эфроимсон, 1968) пенетрантность этого аллеля в гетерозиготном состоянии у мужчин составляет 20%, а у женщин она равна нулю. Какова вероятность заболевания ребенка подагрой в семье у гетерозиготных родителей?

пределы изменчивости ЭКСПРЕССИВНОСТЬ- степень проявления аллеля данного гена в фенотипе различных особей СИНДАКТИЛИЯ ПОЛИДАКТИЛИЯ Полная Частичная

Также как и пенетрантность, ЭКСПРЕССИВНОСТЬ (степень выраженности признака) может зависеть от среды и генов-модификаторов 31 о. С 16 -18 о. С на 9 день развития 16 -18 14 о. С То= 26 -28 о. С (на 4 - 5 день развития)

ЭКСПРЕССИВНОСТЬ (от средовых условий) Температурная детерминация пола у черепах у ящериц

Модификационная изменчивость Норма реакции

-МОДИФИКАЦИОННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ это эволюционно закрепленные реакции организма на изменения условий внешней среды при неизменном генотипе

Характеристики модификационной изменчивости: • обратимость — изменения исчезают при смене специфических условий окружающей среды, спровоцировавших их • групповой характер • изменения в фенотипе не наследуются, наследуется норма реакции генотипа • статистическая закономерность вариационных рядов • затрагивает фенотип, при этом не затрагивая сам генотип.

Когда сила внешнего фактора велика, то возникают необратимые изменения, которые называют МОРФОЗЫ Морфозы не наследуются ПРИМЕР МОРФОЗОВ – ТЕРАТОЗЫ (нарушению развития, уродства) Факторы, влияющие на развитие зародыша и приводящие к тератозам, - тератогены

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ТЕРАТОГЕНОВ • ФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ – излучение, повышение температуры • ХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ – дефицит йода, витаминов (особенно фолиевой кислоты), диабет у матери, алкоголь, талидомид, ретиноевая кислота и другие • БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ – краснуха, герпес, сифилис, цитомегаловирус, токсоплазмоз и др. • Метаболические нарушения и вредные привычки у беременной.

Химические факторы Талидомидовая трагедия • Талидомид — седативное снотворное лекарственное средство, получившее широкую известность из-за своей тератогенности. За 1956 -1962 г. г. родилось 8000 /12 000 детей с врождёнными уродствами. В настоящее время талидомид применяется для лечения проказы, а также множественной миеломы и других тяжёлых онкозаболеваний. Две формы талидомида L- и D D- изомер встраивается в ДНК - CG-богатых регионах транскрипционных промоторов и препятствует нормальному процессу транскрипции ДНК, необходимому для деления клеток и развития зародыша.

Химические факторы Ретиноевая кислота (третиноин) — используется в при лечение акне, себореи, угрей. Регулирует транскрипцию многих важных генов (в том числе гомеозисных, т. е. ключевых генов онтогенеза). При приеме ее препаратов регуляция транскрипции у зародыша нарушается. N Pat нарушено формирование 1 и 2 жаберных дуг Недоразвитие наружного уха (микротия) или ее отсутствие (анотия)

Биологические факторы Личинки трематоды Ribeiroia ondatrae N Pat

Токсоплазмоз плода Биологические факторы Тканевые цисты в мозге

Изучение соотносительной роли генотипа и внешней среды в формировании фенотипа ведется двумя методами: (1) методом эксперимента (2) близнецовым методом

Метод эксперимента Гималайский кролик – генотип ahah Гималайская окраска холод при 20 о. С Нельзя получить другие варианта окраски –пределы изменчивости ограничены

частота Норма реакции – пределы изменения признака под действием внешней среды. Норма реакции определяется генотипом • Норма реакции бывает ШИРОКОЙ – у количественных признаков (рост, вес, количество лейкоцитов, интеллект IQ) • УЗКОЙ – для качественных признаков (пол, группа крови) V — варианты признака, Мо — мода, или наиболее часто встречаемое значение признака, lim — пределы модификационной изменчивости признака при неизменном генотипе (норма реакции)

У человека для изучения соотносительной роли генотипа и среды используют близнецовый метод предложен Ф. Гальтоном (1876) Фрэнсис Гальтон (1822 -1911)

Близнецовые данные оказываются полезными для количественной оценки степени генетической детерминированности отдельных признаков Это единственный метод, выявляющий соотносительную роль (удельный вес) генетических (наследственных) и средовых факторов в формировании признака

Принцип близнецового метода прост и заключается в сравнении моно- и дизиготных близнецов Монозиготные (гомозиготные) близнецы (однояйцевые) Дизиготные (гетерозиготные) близнецы (разнояйцевые) имеют 100% общих генов, т. е. выявляемые между ними РАЗЛИЧИЯ НЕ СВЯЗАНЫ С НАСЛЕДСТВЕННЫМ фактором имеют ОБЩИЕ СРЕДОВЫЕ ФАКТОРЫ, следовательно, степень их различия определяется степенью НЕСХОДСТВА генотипов.

Для определения доли наследственной обусловленности признака рассчитывается коэффициент наследуемости (Н) Н > 0, 7 (70%) - наследственные факторы Н = Кmz - Кdz 100% - Кdz решающие; Н =0, 3— 0, 7 (30— 70%) -на проявление признака влияют как наследственные, так и внешнесредовые факторы; Н < 0, 3 (30%) – решающие в проявлении признака факторы внешней среды К - КОНКОРДАНТНОСТЬ - показатель идентичности (совпадения) какого -либо признака у близнецов Кmz – показатель конкордантности в % у монозиготных близнецов Кdz – показатель конкордантности в % у дизиготных близнецов

Определите коэффициент наследуемости (Н) Признак Кmz Кdz Н Заболеваемость корью 97, 4% 95, 7% 1, 7/4, 3 0, 395 Цвет глаз 99, 5% 28% 0, 99 Определите, что является ведущим фактором в развитии туберкулёза: генотип, среда или этот признак формируется с наследственной предрасположенностью, если по данным близнецового метода дискордантность признака у монозиготных близнецов равна 48, 2%, а у дизиготных ― 79, 4%. Н=0, 39

специальный раздел медицинской генетики «ПОПУЛЯЦИОННАЯ ГЕНЕТИКА» изучает распространенность наследственной патологии в зависимости от демографической, этнической и других особенностей популяции, а также различий факторов внешней среды популяционный подход необходим, т. к. распространенность наследственных заболеваний не одинакова по разным регионам мира: *)распространенность триасомии по 21 Хр - варьирует от 5 до 25 на 1000 новорожденных *)частота фенилкетонурии: в России 1: 7900 новорожденных, в Австрии - 1 : 12 000, в Финляндии - 1: 43 000, в Японии 1: 100 000

Соотношение генотипов в ряду поколений отражает закон Харди-Вайнберга Харди Годфрей (математик) Вайнберг Вильгельм (врач) Сформулировали закон постоянства частот аллелей и генотипов в идеальной популяции (1908 г. )

соотношение генотипов АА, Аа, аа в идеальной популяции описывается уравнением: p 2 + 2 pq + q 2 = 1, где р- частота встречаемости аллеля А, q -частота встречаемости аллеля а, р+q=1 ИДЕАЛЬНАЯ ПОПУЛЯЦИЯ: 1. 2. 3. 4. 5. Численность популяции ∞велика Осуществляется панмиксия Нет мутаций Нет обмена генами с другими популяциями Особи с разными генотипами одинаково плодовиты и жизнеспособны (нет естественного отбора)

Пример задачи на определение генетической структуры популяции или частоты отдельный аллелей и генотипов: Альбинизм общий наследуется как аутосомный рецессивный признак. Пенетрантность заболевания 1 : 20 000. Вычислите частоту этого признака в скрытом виде. Решение: q=0, 7*10 -2=0, 007 p=1 -0, 007= 0, 993 частота гетерозигот 2 pq=2* 0, 993*0, 007=0, 014 (14 человек из 1000 – носители гена альбинизма)

Фенилкетонурия (ФКУ) наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Необходимо рассчитать частоту гетерозигот по фенилкетонурии в детской популяции России. Известно, что частота ФКУ в России в среднем 1: 10 000 Решение: q 2 = 0, 0001 значит q=10 -2 p=1 -0, 01= 0, 99 частота гетерозигот 2 pq=2* 0, 99*0, 01=0, 0198 (~0, 02) (1 человек из 50 – носитель гена ФКУ)

Врожденный вывих бедра наследуется доминантно. Средняя пенетрантность составляет 25%. Заболевание встречаются с частотой 6: 10000. Определите число гомозиготных особей в популяции по рецессивному признаку. Решение: фенотипическое проявление вывиха бедра выявляется у 6 на 10000 (генотипы АА и Аа ), но это - 25% от общего числа людей, имеющих этот аллель Следовательно, людей с генотипами АА и Аа 24 : 10000 или 0, 0024 часть. Тогда людей с генотипом аа будет 1 – 0, 0024 = 0, 9976 часть или 9976 человек из 10000.