Генетические нарушения, вызванные изменениями в одном гене («Менделевские нарушения»), являются самыми простыми для анализа и наиболее хорошо поняты. Если экспрессия признака требует только одной копии гена (1 аллель), этот признак считается доминирующим. Если экспрессия признака требует 2 копии гена (2 аллели), то признак считается рецессивным. Единственным исключением являются Х-сцепленные заболевания. Так как мужчины обычно не имеют парных аллелей, чтобы компенсировать влияние большинства аллелей на Х-хромосоме, аллель X-хромосомы экспрессируется у мужчин, даже если признак является рецессивным. Также существуют другие исключения, такие как митохондриальные нарушения. Митохондриальные гены, как правило, наследуются только из яйцеклетки матери. Белки, задействованные в структуре и функциях митохондрий, кодируются как митохондриальными, так и ядерными генами. (См. также Обзор генетики (Overview of Genetics)).
Описан ряд специфичных заболеваний единичного гена.
Примеры наследственных заболеваний с менделеевской наследственностью
Ген | Доминантный | Рецессивный |
|---|---|---|
Не сцепленный с Х-хромосомой | ||
Х-сцепленный | Дальтонизм |
Аутосомно-доминантные
Только одна аутосомная аллель гена необходима для выражения аутосомного доминантного признака; это значит, что поражаются как гетерозиготы, так и гомозиготы аномального гена. Типичное происхождение аутосомного доминантного признака показано на рисунке Аутосомальное доминантное наследование (Autosomal dominant inheritance).
В общем, здесь применимы следующие правила:
У больного человека – больной родитель.
Гетерозиготный больной родитель и здоровый родитель имеют, в среднем, одинаковое количество больных и здоровых детей; это значит, что риск развития заболевания составляет 50% для каждого ребенка.
Здоровые дети больного родителя не передают черту своим потомкам.
Мужчины и женщины подвержены одинаковому риску развития болезни.
Аутосомно-доминантное наследование
Аутосомно-рецессивные
Для экспрессии аутосомно-рецессивного признака необходимы две копии аномальной аллели. Пример родословной показан на рисунке Аутосомное рецессивное наследование.
Применяются следующие правила наследования:
Гетерозиготы не поражены, но несут аномальный ген.
Мужчины и женщины подвержены одинаковому риску развития болезни.
Если у здоровых (фенотипически нормальных) родителей рождается пораженный ребенок, то оба родителя являются гетерозиготами. В среднем четверть их детей поражена, половина - гетерозиготы, а четвертая часть не поражена и не является носителем (генотипически нормальна). Таким образом, среди детей шанс оказаться непораженным (то есть либо быть носителем, либо быть генотипически нормальным) составляет три четверти, а среди непораженных детей шанс оказаться носителем составляет две трети.
Все дети пораженного родителя и родителя, не являющегося носителем, являются непораженными гетерозиготами.
В среднем 1/2 детей больного человека и один гетерозиготный носитель заболевают, а 1/2 являются гетерозиготными.
Все дети двоих больных родителей заболеют.
У здорового (фенотипически нормального) человека со здоровыми родителями, но больными братьями и сестрами имеется 66%-ная вероятность быть носителем аномального гена.
Аутосомно-рецессивное наследование
Родственники скорее других унаследуют ту же мутантную аллель, по этой причине браки между близкими родственниками (единокровность) увеличивают вероятность появления больных детей. У пары родитель-ребенок или брат-сестра риск родить больного ребенка увеличивается, потому что большая часть их генетического материала одна и та же. В некоторых популяциях процент гетерозигот (носителей) высок из-за эффекта основателя (т.е. группа начиналась с небольшого числа членов, один из которых был носителем) или потому, что носители имеют селективное преимущество (например, гетерозиготность по серповидно-клеточному признаку защищает от малярии).
Если признак приводит к дефекту конкретного белка (например, фермента), гетерозиготы обычно имеют уменьшенное количество этого белка. Если мутация известна, то молекулярно-генетические методы позволяют идентифицировать гетерозиготных фенотипически нормальных людей (например, большую часть времени выявлять больных муковисцидозом).
Сцепленные с X-хромосомой доминантные
Сцепленные с Х-хромосомой доминантные признаки содержатся в Х-хромосоме. Большинство из них очень редки. Как правило, мужчины более подвержены серьезно; некоторые Х-сцепленные доминантные расстройства часто смертельным у мужчин. Женщины-носители только одной аномальной аллели также заболевают, но менее тяжело. Типичный пример родословной изображен на рисунке Х-сцепленное доминантное наследование.
Применяются следующие правила наследования:
Больной мужчина передает черту всем своим дочерям, но не сыновьям.
Гетерозиготные женщины передают этот признак половине своих детей, независимо от пола.
Гомозиготные женщины передают этот признак всем своим детям.
Гетерозиготные женщины также подвержены этому заболеванию, хотя и в менее тяжелой форме.
Так как женщины могут быть гетерозиготными или гомозиготными, они имеют больше признаков, чем мужчины. Различий между полами еще больше, если заболевание является смертельным для мужчин.
Сцепленное с Х-хромосомой доминантное наследование
Наследование доминанты, сцепленной с Х-хромосомой, может с трудом отличаться от аутосомного доминантного наследования, если изучать только модели наследования. Для этого необходимы большие родословные с условием повышенного внимания к детям больных родителей, т.к. передача черты от мужчины к мужчине исключает сцепление с Х-хромосомой (мужчины передают своим сыновьям только У-хромосомы).
Сцепленные с Х-хромосомой рецессивные
Сцепленные с Х-хромосомой рецессивные признаки содержатся в Х-хромосоме. Таким образом, практически все пострадавшие люди являются мужчинами, потому что большинство женщин имеют одну задействованную нормальную копию гена (т.е., они являются гетерозиготными). Типичный пример родословной изображен на рисунке Х-сцепленного рецессивного наследования.
Применяются следующие правила наследования:
Почти все больные являются представителями мужского пола.
Гетерозиготные женщины обычно не поражены (фенотипически нормальны), но, будучи носительницами, передают аномальный ген половине своих детей.
Половина сыновей женщины-носителя подвержены болезни, а половина дочерей являются носителями.
Больной мужчина никогда не передает этот признак своим сыновьям.
Все дочери больного мужчины являются носителями признака.
Ни одна из дочерей женщины-носителя и отца, не являющегося носителем, не поражена вирусом, но половина из них являются носителями.
Сцепленное с Х-хромосомой рецессивное наследование
Иногда женщины, которые являются гетерозиготными по Х-сцепленным мутациям, показывают некоторую экспрессию, но они редко болеют так сильно, как больные мужчины.
