Основы классической генетики

Наталья Володина

Mendel

1. Mendel systematized the study of the traits, or characters, in the garden pea

There’s Gregor

2. Although he published his work around the time of Darwin, the work was largely lost

3. Mendel’s work1. Creates a simple way of

predicting the outcome of matings

1. A genotype can be determined knowing the phenotypes of the plants

2. Predicted the existence of meiosis

Mendel’s laws I

• 1st law (segregation) based on the observation that characteristics disappear and reappear in peas– Two members of a gene pair segregate from each other

during the formation of gametes such that half the gametes carry one member and the other half carry the other member

– Offspring from parental genotypes of R/r X R/r receive one of the two alleles from each parent.

• The “dominant allele” R determines the phenotype

• The ratio of dominant (R) to recessive (r) phenotypes would be 3:1

Mendelian Genetics

R/r X R/r

S/S S/s s/S s/s

¼ ½ ¼

S/s X S/s

R/R R/r r/R r/r

R/R = ¼ R/r = ½ r/r = ¼

The probability that an offspring will have a certain genotype is predictable knowing parental genotypes

Segregation occurs here in Meiosis I

in both parents

Meiosis

I

II

R/r;S/s X R/r;S/s

R/R R/r r/r

¼ ½ ¼

R/- r/r

3 : 1

S/S S/s s/s

¼ ½ ¼

S/- s/s

3 : 1

R/-;S/- R/-;s/s r/r;S/- r/r;s/s

9 : 3 : 3 : 1Phenotypic ratios

Mendel’s laws II

• 2nd law (independent assortment) based on experiments that showed different characteristics behaved independently

• Different gene pairs assort independently– One characteristic with 3:1 ratio when seen with another

characteristic with a 3:1 ratio yielded a 9:3:3:1 ratio– In the previous example, the four types of possible

phenotypes would be R S, R s, r S and r s (3:1 X 3:1 = 9:3:3:1)

1 Chromosomal Basis of Heredity• A gene is a unit

of heredity• Genes are

carried on DNA• DNA is

contained within chromosomes as chromatin

Genes on the same chromosome are inherited together, but not

always the frequency of recombination was related to the distance between the

genes on a chromosome,

Chromosomes replicate during cell division

The chromosome complement

Chromosome analysis

Cri Du Chat results from loss of a small piece of chromosome 5

Gene Map

Chromosome pairs

Sex chromosomes

• These determine the sex of an individual– Two X chromosomes make a female

– One X and one Y a male

• Установление наследственного характера Установление наследственного характера признака признака

• Выяснение типа передачи НБВыяснение типа передачи НБ• Анализ пенетрантности и экспрессивности Анализ пенетрантности и экспрессивности

признакапризнака• Сцепление признака с генетическими и Сцепление признака с генетическими и

молекулярными маркерамимолекулярными маркерами• Медико-генетическое консультированиеМедико-генетическое консультирование

Пробанд - больной или его родственник, Пробанд - больной или его родственник,

с которого начинается составление с которого начинается составление родословной.родословной.

Аутосомно-доминантный Аутосомно-доминантный ((ахондроплазия, ахондроплазия, синдром Марфана, нейрофиброматоз, синдром Марфана, нейрофиброматоз, миотоническая дистрофия, хорея Гентингтона)миотоническая дистрофия, хорея Гентингтона) – популяционная частота - 0,5-1,0%– популяционная частота - 0,5-1,0%

• Прослеживается в родословных только по вертикалиПрослеживается в родословных только по вертикали• Соотношение больных и здоровых детей 1:1Соотношение больных и здоровых детей 1:1• Здоровые дети от больных родителей имеют здоровое Здоровые дети от больных родителей имеют здоровое

потомствопотомство• Соотношение больных мальчиков и девочек одинаковоСоотношение больных мальчиков и девочек одинаково• Пациенты независимо от пола одинаково часто Пациенты независимо от пола одинаково часто

передаютпередают болезньболезнь• У гомозигот болезнь нередко летальнаУ гомозигот болезнь нередко летальна• Болезнь - часто результат спонтанных мутаций Болезнь - часто результат спонтанных мутаций

Аутосомно-рецессивный Аутосомно-рецессивный ((муковисцидоз, ФКУ, муковисцидоз, ФКУ, СМА, СМА,

АГС, мукополисахаридозы) - АГС, мукополисахаридозы) - популяционная популяционная частота - частота - 0,25% 0,25%

• Родители клинически здоровыРодители клинически здоровы• Соотношение больных и здоровых детей 1:3Соотношение больных и здоровых детей 1:3• Если больны оба супруга – дети всегда больныеЕсли больны оба супруга – дети всегда больные• Оба пола поражаются одинаково частоОба пола поражаются одинаково часто• Не исключено кровное родство супруговНе исключено кровное родство супругов• В браке больного и носителя рождается 50% больных,В браке больного и носителя рождается 50% больных, больного и здорового –рождаются только здоровыебольного и здорового –рождаются только здоровые

Доминантное наследованиеДоминантное наследование ((болезнь Ретта, болезнь Ретта, витамин витамин DD резистентный рахит) резистентный рахит)

• Поражаются мальчики в 2 раза чаще, чем Поражаются мальчики в 2 раза чаще, чем девочкидевочки

• Женщины болеют менее тяжело, передают Женщины болеют менее тяжело, передают болезнь 50% сыновьям и 50% дочерямболезнь 50% сыновьям и 50% дочерям

• Больные мужчины передают болезнь всем Больные мужчины передают болезнь всем дочерямдочерям

Х-сцепленные заболеванияХ-сцепленные заболевания- популяционная частота 0,25%- популяционная частота 0,25%

Рецессивное наследованиеРецессивное наследование ((миодистрофия миодистрофия Дюшенна, гемофилии, синдромы Мартина-Дюшенна, гемофилии, синдромы Мартина-Белла, Леш-Нихана, Хантера) Белла, Леш-Нихана, Хантера)

Болеют только мальчики,Болеют только мальчики,2/3 случаев наследуются от матерей-2/3 случаев наследуются от матерей-

носительниц, 1/3 - спонтанныхносительниц, 1/3 - спонтанныхСестры больных братьев в 50% - носители Сестры больных братьев в 50% - носители

мутациимутацииЗдоровые мужчины не передают заболеваниеЗдоровые мужчины не передают заболевание

Y-Y-сцепленныесцепленные ((нарушения сперматогенеза, нарушения сперматогенеза, рост тела, конечностей, зубоврост тела, конечностей, зубов))

Митохондриальные болезниМитохондриальные болезни ( (атрофия атрофия зрительного нерва Лебера, кардиомиопатии, зрительного нерва Лебера, кардиомиопатии, миоклоническая эпилипсия, митохондриальная миоклоническая эпилипсия, митохондриальная миопатия, прогрессирующая офтальмоплегиямиопатия, прогрессирующая офтальмоплегия))

• Болезнь передается только по материнской Болезнь передается только по материнской линиилинии

• Болеют мальчики и девочкиБолеют мальчики и девочки• Больные мужчины не передают болезнь Больные мужчины не передают болезнь

потомствупотомству