§ 26. Наследственные болезни, сцепленные с полом

Определения и обозначения

Сцепленное с полом наследование — передача признаков, гены которых расположены в половых хромосомах. Это понятие помогает понять, почему один и тот же аллель может проявляться у мужчин и женщин по-разному. Для расчётов нужно отмечать не только вариант гена, но и хромосому, на которой он находится.

Х-сцепленный рецессивный признак — признак, ген которого находится в X-хромосоме и проявляется при отсутствии доминантного аллеля. Рецессивный аллель обозначают маленькой буквой, а нормальный доминантный вариант — той же большой буквой. Такая запись показывает, когда признак проявится и какие варианты могут передать родители.

Гемофилия — наследственное заболевание, при котором нарушается свёртывание крови; часто она наследуется как Х-сцепленный рецессивный признак. При таком типе наследования важно установить, какая X-хромосома досталась ребёнку от матери. Это позволяет оценить вероятность болезни, но не означает, что любая гемофилия обязательно имеет такой механизм.

Дальтонизм — нарушение цветового зрения, некоторые формы которого наследуются как Х-сцепленный рецессивный признак. Человек может не различать некоторые цвета или оттенки, а типичный механизм передачи похож на наследование гемофилии. Слово «некоторые» важно: не всякое нарушение цветового зрения связано с X-хромосомой.

Как это устроено

Половые хромосомы различаются у мужчин и женщин: обычно женщины имеют XX, а мужчины — XY. Поэтому набор генов в этих хромосомах неодинаков: у мужчины нет второй X-хромосомы, которая могла бы нести другой вариант многих генов. Это различие и создаёт особые закономерности наследования признаков, связанных с X-хромосомой.

У мужчин многие гены X-хромосомы представлены в единственном экземпляре. Если такой аллель рецессивен и вызывает болезнь, ему нечем быть замаскированным, поэтому признак проявляется. У женщины соответствующий ген обычно есть в обеих X-хромосомах, и доминантный нормальный аллель часто препятствует проявлению рецессивного.

Женщина с одним рецессивным аллелем в X-хромосоме обычно не болеет, но может быть носительницей. Носительство означает, что аллель присутствует в генотипе и может попасть в яйцеклетку, хотя заболевание не проявляется. Если ребёнок получит эту X-хромосому, результат будет зависеть от его пола и от второй половой хромосомы.

Отец передаёт сыну Y-хромосому, а дочери — X-хромосому. Значит, отец не передаёт сыну Х-сцепленный аллель напрямую: сыновья получают свою X-хромосому от матери. Дочери получают отцовскую X-хромосому, поэтому наследуют находящиеся в ней аллели, хотя для проявления рецессивного признака важна также материнская X-хромосома.

Вероятность болезни находят по генотипам родителей и возможным сочетаниям их половых клеток, или гамет. Гамета несёт одну половую хромосому, поэтому при оплодотворении складываются хромосомы отца и матери. После составления вариантов нужно отдельно подсчитать долю больных среди сыновей и среди всех детей: эти вероятности не всегда одинаковы.

Примеры признаков и заболеваний, сцепленных с полом

Таблица показывает типичные примеры, а не утверждает, что все случаи этих заболеваний имеют один механизм. При решении задачи сначала установи, какой вариант гена дан и где он расположен. Затем проследи передачу X- и Y-хромосом отдельно для дочерей и сыновей.

Разбор задач

Носительница гемофилии и здоровый мужчина

Женщина — носительница Х-сцепленного рецессивного аллеля гемофилии, мужчина здоров. Обозначим нормальный аллель как Xᴴ, а аллель гемофилии — Xʰ; генотипы родителей: XᴴXʰ и XᴴY. Найдём долю сыновей с гемофилией, не смешивая её с вероятностью среди всех детей.

1. Яйцеклетка женщины может нести Xᴴ или Xʰ, причём оба варианта равновероятны. Сперматозоид мужчины несёт Xᴴ или Y. Поэтому возможны четыре сочетания с одинаковой вероятностью: XᴴXᴴ, XᴴXʰ, XᴴY и XʰY.

2. Сочетания XX соответствуют дочерям, а XY — сыновьям. Из двух вариантов сыновей один имеет генотип XᴴY, другой — XʰY. Во втором случае рецессивный аллель проявляется, потому что второй X-хромосомы у сына нет.

Ответ: половина сыновей, то есть 50%, может иметь гемофилию. Среди всех детей вероятность рождения сына с гемофилией равна ¼, или 25%, если вероятность рождения мальчика и девочки считать одинаковой. Дочери в этой задаче не болеют, но половина из них может быть носительницами.

Здоровые родители и сын с гемофилией

Здоровые по свёртыванию крови мужчина и женщина имеют сына с гемофилией. При обычном Х-сцепленном рецессивном наследовании сын получил Y-хромосому от отца, а X-хромосому с аллелем болезни — от матери. Поэтому отец может быть здоров без этого аллеля, а мать должна быть носительницей.

1. Обозначим нормальный аллель через Xᴴ, а аллель гемофилии через Xʰ. Здоровый мужчина имеет генотип XᴴY: если бы его единственная X-хромосома несла Xʰ, болезнь проявилась бы. Сын получил от него Y, а не X.

2. Сын с гемофилией имеет генотип XʰY. Его Xʰ пришла от матери, а значит, у неё есть аллель болезни. Поскольку сама женщина здорова, при обычном рецессивном наследовании её второй аллель нормальный.

Ответ: генотип матери — XᴴXʰ, она носительница. Яйцеклетка с Xʰ и сперматозоид с Y образовали сына XʰY. В реальной семье наследование может требовать медицинской оценки, но для школьной задачи применяется указанная схема.

Мужчина-дальтоник и женщина без аллеля дальтонизма

Мужчина с дальтонизмом и женщина без дальтонизма, не являющаяся носительницей, планируют детей. Обозначим нормальный аллель цветового зрения как Xᴰ, а рецессивный аллель дальтонизма — Xᵈ. Генотипы родителей: XᵈY и XᴰXᴰ.

1. Все яйцеклетки женщины несут Xᴰ. Сперматозоиды мужчины несут либо Xᵈ, либо Y. Если оплодотворение произошло сперматозоидом с Xᵈ, родится дочь XᴰXᵈ.

2. Дочери получат от отца Xᵈ, а от матери — Xᴰ. Они будут здоровыми носительницами рецессивного аллеля. Если сперматозоид несёт Y, родится сын XᴰY.

Ответ: все дочери будут без дальтонизма, но носительницами; все сыновья будут без дальтонизма и не получат отцовский Xᵈ. При равной вероятности рождения детей каждого пола среди всех детей половина составит дочери-носительницы, а половина — здоровые сыновья.

Типичные ошибки

• Ошибка — считать, что Х-сцепленное заболевание обязательно проявится у каждой женщины с таким аллелем. Её допускают, путая наличие аллеля с проявлением признака; при рецессивном наследовании второй, доминантный аллель обычно маскирует его действие. Проверь себя: запиши оба аллеля женщины, а не только один.

• Ошибка — считать, что отец передаёт сыну X-хромосому. Так думают, не разделяя хромосомы, которые ребёнок получает от каждого родителя; сын получает от отца Y, а X — от матери. Проверка проста: сочетание XY у сына показывает, откуда пришла каждая хромосома.

• Ошибка — вычислять вероятность болезни только по числу возможных генотипов, не разделяя дочерей и сыновей. Она возникает, когда все сочетания считают одинаковыми случаями, не выяснив, какие из них соответствуют мальчикам. Сначала сгруппируй результаты по полу, а затем считай долю в нужной группе или среди всех детей.

• Ошибка — путать носительство рецессивного аллеля с заболеванием и не различать генотип и проявление признака. Генотип описывает варианты аллелей, а проявление — наблюдаемый признак; они не всегда совпадают. Проверь, есть ли у женщины второй нормальный аллель и какой генотип имеет ребёнок.

Связь с другими темами

Для изучения этой темы нужны понятия «ген», «аллель», «доминантный» и «рецессивный» признак, а также правила записи генотипов. Понадобится знание о том, как образуются гаметы и как при оплодотворении соединяются хромосомы родителей. Эти умения применяют в генетике человека и при анализе родословных, чтобы оценивать вероятность наследования признаков, а не делать вывод только по одному случаю.

Что запомнить

• Гены признаков, сцепленных с полом, расположены в половых хромосомах.
• У мужчин рецессивный аллель в X-хромосоме часто проявляется, поскольку второго X-аллеля нет.
• Женщина может быть носительницей Х-сцепленного рецессивного аллеля и не иметь заболевания.
• Отец передаёт X-хромосому дочерям, а Y-хромосому — сыновьям.
• Для расчёта вероятностей наследования нужно учитывать генотипы обоих родителей и пол ребёнка.
• Гемофилия и некоторые формы дальтонизма — примеры Х-сцепленных рецессивных признаков.