Серповидная анемия у человека наследуется как не полностью

Генетика серповидноклеточной анемии. Наследование

HbS был первым обнаруженным аномальным гемоглобином с высоким клиническим значением. Он возникает вследствие замены единственного нуклеотида, которая изменяет кодон шестой аминокислоты В-глобина глутаминовой кислоты на валин (GAG -> GTG: Glu6Val).

Гомозиготность по данной мутации — причина серповидноклеточной анемии, серьезного заболевания, часто встречающегося в некоторых частях света. Болезнь имеет характерное географическое распределение, чаще всего встречается в Экваториальной Африке и реже всего в Средиземноморье, Индии и странах, в которые мигрировали люди из этих регионов. С этой, обычно фатальной в раннем детстве болезнью рождаются около 1 из 600 афроамериканцев, хотя все более частым становится более долгое выживание.

Серповидноклеточная анемия — тяжелое аутосомно-рецессивное гемолитическое заболевание, характеризующееся тенденцией эритроцитов принимать выраженно аномальную форму (серпа) в условиях низкого насыщения кислородом. Гетерозиготы, про которых говорят, что они имеют «признак» серповидноклеточно-сти, обычно клинически здоровы, но их эритроциты в условиях очень низкого давления кислорода in vitro принимают форму серпа.

Случаи, когда бы это могло происходить in vivo, редки, хотя гетерозиготы имеют риск инфаркта селезенки, особенно при полетах на большой высоте в самолетах с низким давлением в кабине. Гетерозиготное состояние наблюдают приблизительно у 8% афроамериканцев, но в областях, где частота гена высокая (например, в Западной Центральной Африке), вплоть до 25% новорожденных — гетерозиготы.

Молекулярная патология HbS – серповидноклеточной анемии

Около 50 лет тому назад Ингрэм обнаружил, что аномалия HbS связана с заменой одной из 146 аминокислот в В-цепи молекулы гемоглобина. Все клинические проявления наличия HbS — последствия этого единственного изменения в гене В-глобина. Это было первой демонстрацией того, что мутация в структурном гене может вызывать замену аминокислоты в соответствующем белке. Поскольку аномалия HbS локализуется в В-цепи, формула HbS может быть записана как а2b2s или, более точно, а2Ab2s.

серповидноклеточная анемия

Гетерозиготы имеют смесь двух типов гемоглобинов (НbА и HbS), обозначаемых а2Аb2А, а2Аbs, а также гибридный тетрамер гемоглобина, обозначаемый как a2AbA,bs.

Серповидноклеточность и ее последствия

Молекулы гемоглобина, содержащие мутантные субъединицы b-глобина, нормальны по их способности выполнять их главную функцию связывания кислорода (если они не полимеризованы, как указано далее), но в ненасыщенной кислородом крови они растворимы в пять раз меньше по сравнению с нормальным гемоглобином. Относительная нерастворимость дезоксигемоглобина S является физической основой феномена серповидноклеточности.

В условиях низкой кислородной напряженности молекулы HbS собираются в форме полимеров, формирующих стержни или волокна, искажающие форму эритроцитов. Эти уродливые эритроциты деформируются хуже, чем в норме, и, в отличие от нормальных красных кровяных клеток, не могут сжиматься, проходя через капилляры, тем самым блокируя ток крови и вызывая локальную ишемию.

Происхождение мутаций гемоглобина S

У большинства лиц африканского происхождения нормальный ген b-глобина содержится в пределах фрагмента рестрикции размером в 7,6 килобазы ДНК. В то же время в определенных частях Африки, например в Гане и почти у 70% афроамериканцев, аллель серповидноклеточного глобина часто обнаруживают во фрагменте размером в 13 килобаз. Частая ассоциация серповидноклеточного глобина с 13-килобазовым фрагментом — поразительный пример неравновесного сцепления.

В других частях Африки (например, в Кении) мутация серповидноклеточности обычно связана с фрагментом размером в 7,6 килобазы. Эти находки позволяют утверждать, что мутация серповидноклеточности возникла в Западной Африке в хромосоме, которая содержала ген р-глобина во фрагменте длиной 13 килобаз, и что подобная мутация, по крайней мере, один раз, независимо произошла где-то еще. Защита от малярии, обеспечиваемая данной мутацией у гетерозигот, обеспечила ее высокую частоту в областях, пораженных малярией.

– Также рекомендуем “Генетика гемоглобинов HbС, Hammersmith. Наследование”

Оглавление темы “Генетика гемоглобинопатий”:

Варианты патологического гемоглобина. Гемоглобинопатии
Генетика серповидноклеточной анемии. Наследование
Генетика гемоглобинов HbС, Hammersmith. Наследование
Генетика гемоглобинов Hyde Park, Kempsey. Наследование
Генетика альфа-талассемии. Наследование
Генетика бета-талассемии. Наследование
Генетика сложных талассемий. Наследование
Профилактика талассемии. Скрининг
Болезни из-за мутации белков. Примеры
Генетическая гетерогенность: аллельная, локусная, гены-модификаторы

Источник

Решение задач по генетике на серповидноклеточную анемию

Задача 125.
Серповидно-клеточная анемия наследуется как рецессивный аутосомный ген. Его доминантный аллель, отвечающий за формирование нормального гемоглобина, является неполностью доминантным. Заболевание у гомозиготных особей приводит к ранней смерти, гетерозиготные особи жизнеспособны и устойчивы к малярии, гомозиготы по доминантному аллелю-здоровы. В брак вступают мужчина и женщина, устойчивые к малярии. Каких детей ожидать от F1?
Решение:
HbА – ген нормального гемоглобина;
HbS – ген серповидно-клеточной анеми;
HbSHbS – особь погибает от анемии;
HbAHbS – особи жизнеспособны и устойчивы к малярии;
HbАHbА – особи здоровы.

Схема скрещивания

Р: HbAHbS х HbAHbS
Г: HbA, HbS HbA, HbS
F1: 1HbAHbA – 25%; 2HbAHbS – 50%; HbSHbS – 25%.
Наблюдается 3 типа генотипа. Расщепление по генотипу – (1:2:1).
Фенотип:
HbAHbA- здоровый организм – 25%;
HbAHbS – устойчивый к маляри организм – 50%;
HbSHbS – особь погибает от анемии.
Наблюдается 3 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – (1:2:1).

Выводы:
1) доминантная аллель нормального гемоглобина наследуется по типу неполного доминирования, так как расщепление и по генотипу и по фенотипу одинаково – (1:2:1);
2) в данном браке вероятность рождения здоровых детей составляет 25%, детей устойчивых к малярии – 50%, 25% детей рано умирают от анемии.
3) Cерповидно-клеточная анемия наследуется как рецессивный аутосомный ген.

Наследование групп крови

Задача 126.
Отец семейства имеет кровь 3 группы резус-положительную (у его матери кровь 1 группы резус-отрицательная). Его жена имеет резус-отрицательную кровь 1 группы. Какие возможны варианты по группам крови и по резус-фактору у потомства?
Решение:
У человека ген «резус положительный» является доминантным по отношению к гену «резус отрицательный».
Rh(+) – резус-положительность;
rh(-) – резус-отрицательность.
За наследование групп крови у человека отвечают три гена: I0 – ген I-й группы крови; IA – ген II-й группы крови; IB – ген III-й группы крови. Наличие двух каких-либо аллелей в генотипе человека отвечает за группу крови, причем аллель I0 является рецессивной по отношению к IA и IB. Возможные генотипы групп крови у человека:
I0I0 – I-я группа крови;
IAI0 – II-я группа крови;
IAIA – II-я группа крови;
IBI0 – III-я группа крови;
IBIB – III-я группа крови;
IAIB – IV-я группа крови.

Так как у отца, имеющего кровь 3-я группа резус-положительная, а его мать имела кровь 1-я группа резус-отрицательная, то генотип отца – гетерозигота по обоим признакам – IBI0Rh+rh-. Генотип матери, имеющей кровь 1-я группа резус-отрицательная, является гомозиготой по призаку 1-я группа крови (I0I0) и гетерозигота по резус-положительности, имет генотип – I0I0rh-+rh-.

Схема скрещивания

Р: I0I0rh-+rh- х IBI0Rh(+)rh(-)
Г: I0rh(-) IBRh(+), I0Rh(+), IBrh(-), I0rh(-)
F1:
IBI0Rh(+)rh(-) – 25%; I0I0Rh(+)rh(-) – 25%; IBI0rh(-)rh(-) – 25%; I0I0rh(-)rh(-) – 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1:1:1.
Фенотип:
IBI0Rh(+)rh(-) – III-я группа крови резус-положительная – 25%;
I0I0Rh(+)rh(-) – I-я группа крови резус-положительная – 25%;
IBI0rh(-)rh(-) – III-я группа крови резус-отрицательная – 25%;
I0I0rh(-)rh(-) – I-я группа крови резус-отрицательная – 25%.
Наблюдается 4 типа фенотипа. Расщепление по фенотипу – 1:1:1:1.

Выводы:
1) по группам крови у половины детей будет 3-я группа и у второй половины – 1-я группа;
2) по резус-фактору у половины детей будет резус-положительная и у второй половины – резус-отрицательная кровь.

Задача 127.
Мать с 4 группы крови имеет детей со 2, 3 и 4 группами крови. Каков генотип и фенотип отца?
Решение:
За наследование групп крови у человека отвечают три гена: I0 – ген I-й группы крови; IA – ген II-й группы крови; IB – ген III-й группы крови. Наличие двух каких-либо аллелей в генотипе человека отвечает за группу крови, причем аллель I0 является рецессивной по отношению к IA и IB. Возможные генотипы групп крови у человека:
I0I0 – I-я группа крови;
IAI0 – II-я группа крови;
IAIA – II-я группа крови;
IBI0 – III-я группа крови;
IBIB – III-я группа крови;
IAIB – IV-я группа крови.

Так как у матери с IIV-й группой крови родились дети со II-й, III-й и IIV-й группами крови, то это возможно только тогда если отец имеет III-ю группу крови с генотипом – (IBI0). Организм отца с таким генотипом вырабатывает гаметы двух видов, IB и I0.
IBI0 – III-я группа крови

Схема скрещивания:
Р: IАIВ х IВI0
Г: IА, IВ IB, I0
F1: IAIВ – 25%; IАI0 – 25%; IВIВ – 25%; IВI0 – 25%.
Наблюдается 4 типа генотипа. Расщепление по генотипу – 1:1:1:1.
Фенотипы:
IAIВ – IIV-я группа крови – 25%;
IAI0 – II-я группа крови – 25%;
IВIВ – III-я группа крови – 25%;
IBI0 – III-я группа крови – 25%.

II-я группа крови – 25%;
III-я группа крови – 50%;
IIV-я группа крови – 25%.

Таким образом, вероятность рождения детей в этом браке со II-й группой крови составляет 25,0% с III-й – 50%, с IIV-й – 25%, а вероятность рождения детей с I-й группой крови составляет 0,0%.

Источник