Наследование заболеваний человека такие как сфероцитоз, глаукома, муковисцидоз, болезнь Вильсона - Коновалова, система групп крови Кидд

 


Сфероцитоз, муковисцидоз, болезнь Вильсона - Коновалова, система групп крови Кидд


Задание 89.
1) Сфероцитоз - мембранопатия (аномалии оболочки эритроцитов), приводит к преждевременному старению и элиминации. Наследуется как аутосомно - доминантное заболевание, встречается с частотой 1:5000. Определить число гомозиготных особей по рецессивному аллелю.
2) Муковисцидоз - синдром нарушенного всасывания, при котором страдает выделительная функция экзокринных желез и снижено содержание липазы и трипсина. Существует легочная форма муковисцидоза, ее фенокопией является воспаление легких (пневмония). Наследуется по аутосомно-рецессивному типу. Определить генетическую структуру популяции по муковисцидозу в Англии, если известно, что в Англии заболевание встречается с частотой 1:2400.
3) Болезнь Вильсона - Коновалова (прогрессирующий цирроз печени) наследуется по аутосомно-рецессивному типу. В одном из районов Польши это заболевание наблюдалось с частотой 0,01. Определите генетическую структуру указанной популяции.
4) Система групп крови Кидд определяется двумя генами Ikа и Ikb. Ikа -доминантный ген по отношению к Ikb . Лица, несущие его – кидд - положительные. Частота гена Ikа среди некоторой части европейцев равна 0,458. Определить генетическую структуру популяции по системе Кидд.
Решение:

1. Сфероцитоз - мембранопатия (аномалии оболочки эритроцитов) - наследственный аутосомно-доминантный признак

А - ген номалии оболочки эритроцитов;
а - ген нормального развития эритроцита.
Из условия задачи, согласно формуле Харди-Вайнберга, нам известна частота встречаемости генотипов (АА) и (Аа) т.е. р2 + 2pq. Необходимо найти частоту встречаемости генотипa (аa), т.е. q2.
Из формулы p2 + 2pq + q2 = 1 ясно, что число гомозиготных по рецессивному гену особей (аа)

q2 = 1 - (p2 + 2pq). 

Следовательно, p2 + 2pq = 1 : 5000. Тогда q2 (число гомозиготных по рецессивному гену особей) равно

1 - p2 + 2pq = 1 - (1 : 5000) = 1 - 0,0002 или 0,9998 или 99,98%(аа).

Таким образом, число гомозиготных особей по рецессивному аллелю (аа) составляет около 99,98% от общего числа дюдей в популяции или 4999:5000.

Ответ: Число гомозиготных особей по рецессивному аллелю составляет 4999:5000 или 99,98% от общего числа в данной популяции людей.

2. Муковисцидоз — наследственный аутосомно-рецессивный признак

M - ген муковисцидоза;
m - ген отсутствия муковисцидоза (здоровый организм).
В условии задачи дано, что частота муковисцидоза среди людей в Англии составляет 1:2400. Зная частоту встречаемости рецессивных гомозигот (mm), рассчитаем частоту аллеля (m), получим:

q2 = 1/2400 = 0,000417.

Тогда

q(m) = 0,0204.

Согласно первому следствию закона Харди-Вайнберга рассчитаем частоту встречаемости гена (M), получим:

р + q = 1, р = 1 - q = 1 - 0,0204 = 0,9796.

Используя формулу Харди-Вайнберга: р2 + 2рq + q2 = 1, рассчитаем генетическую структуру данной популяции людей, получим:

(0,9796)2(ММ) + 2(0,0204 . 0,9796)(Mm) + (0,0204)2(mm) = 1;
0,9596 или 95,96%(ММ) + 0,03996 или 4,00%(Mm) + 0,000417 или 0,04%(mm) = 1

Выводы:
95,96% населения Англии являются гомозиготами (MM), 4,00% - гетерозиготами(Mm) и 0,04% - гомозиготами(mm) по аутосомно-рецессивному признаку по муковисцидозу.

3. Болезнь Вильсона - Коновалова (прогрессирующий цирроз печени) наследуется по аутосомно-рецессивному типу

С - ген прогрессирующего цирроза печени;
с - ген нормального развития печени.
Для расчета частот особей используем уравнение:

p2  + 2pq + q2  = 1, где 

где p2 – частота гомозиготных особей по доминантному аллелю (генотип СС), 2pq – частота гетерозигот (генотип Сс), q2 – частота гомозиготных особей по рецессивному аллелю (генотип сс).

Тогда

q2  =  0,01 или 1%; 
q = популяция = 0,1.

Из уравнения:

p + q = 1, где 

p – частота доминантного аллеля С, q - частота рецессивного аллеля с. 

Отсюда

р = 1 - q = 1 - 0,1 = 0,9.

Используя формулу Харди-Вайнберга: р2 + 2рq + q2 = 1, рассчитаем генетическую структуру данной популяции людей, получим:

(0,9)2(СС) + 2(0,9 . 0,1)(Сс) + (0,1)2(сс) = 1;
0,81 или 81%(СС) + 0,18 или 18%(Сс) + 0,01 или 1,00%(сс) = 1.

Выводы:
81% населения Польши являются гомозиготами (СС), 18% - гетерозиготами(Сс) и 1% - гомозиготами(сс) по аутосомно-рецессивному признаку по прогрессирующему циррозу печени.
4. Система групп крови Кидд 
I - кидд-положительная кровь (доминантный ген);
Ikb - кидд-отрицательная кровь (рецессивный ген).
Производим математическую запись закона Харди-Вайнберга, получим:

p + q = 1, p2 + 2pq + q2 = 1.

p - частота встречаемости гена I;
q - частота встречаемости гена Ikb;
p2 - частота встречаемости доминантных гомозигот (II);
2pq - частота встречаемости гетерозигот (IIkb);
q2 - частота встречаемости рецессивных гомозигот (IkbIkb).

Таким образом, из условия задачи, согласно формуле Харди-Вайнберга, нам известна частота встречаемости доминантного гена в популяции - р = 0,458 (45,8%). Находим частоту встречаемости рецессивного гена: q = 1- 0,458 = 0,542 (54,2%). Рассчитываем генетическую структуру популяции: частота встречаемости доминантных гомозигот - p2 = (0,458)2(II) = 0,2098 или (20,98%)(II); частота встречаемости гетерозигот - 2pq = 2(0,458 . 0,542)(IIkb) = 0,4964 или (49,65%)(IIkb); частота встречаемости рецессивных гомозигот - q2 = (0,458)2 = 0,2937 (29,37%)(IkbIkb).

Выводы:
Генетическая структура популяции по системе Кидд:
частота встречаемости доминантных гомозигот (II)- p2 = 0,2098 (20,98%);
частота встречаемости гетерозигот - (IIkb) - 2pq = 0,4965 (49,65%);
частота встречаемости рецессивных гомозигот - (IkbIkb) - q2 = 0,2937 (29,37%).


Наследственные формы двух форм глауком у человека


Задача 90.
Глаукома взрослых наследуется несколькими путями. Одна форма определяется доминантным аутосомным геном, другая – рецессивным аутосомным геном несцепленным с предыдущим. Какова вероятность рождения детей с аномалией в семье где один из родителей гетерозиготен по обеим парам патологических генов, а другой нормален в отношении зрения и гомозиготен по обеим парам генов?
Решение:
А - глаукома (1);
а - нормальное зрение;
В - нормальное зрение;
в - глаукома (2).
Так как один из родителей гетерозиготен по обеим парам патологических генов, т.е. он болен глаукомой (1), тогда его генотип имеет вид: АаВв. Другой родитель нормален в отношении зрения и гомозиготен по обеим парам генов, т.е. его генотип - ааВВ. 
Схема скрещивания:
Р: АаВв   х    ааВВ
Г: АВ, Ав,      аВ
   аВ, ав
F1: 1АаВВ - 25%; 1АаВв - 25%; 1ааВВ - 25%; 1аавв - 25%.
Наблюдается 4 типа генотипов, Расщепление по генотипам - 1:1:1:1.
Фенотипы:
АаВВ - нормальное зрение - 25%; 
АаВв - нормальное зрение - 25%; 
ааВВ - глаукома формы (1) - 25%; 
аавв - глаукома формы (2) - 25%.
Фенотипы по наблюдению:
нормальное зрение 50%;
глаукома формы (1) - 25%;
глаукома формы (2) - 25%.
Наблюдается 3 типа фенотипов, Расщепление по фенотипам - 2:1:1.

Выводы:
1) Вероятность рождения детей с аномалией в данной семье составляет 50%, при этом 1/2 часть больных детей будут страдать глаукомой формы (1), а другая - глаукомой формы (2).