Генетика человека. Наследственные заболевания — тренажёр для 9 класса

Раздел 1 — Определение

Генетика человека — это раздел генетики, изучающий закономерности наследственности и изменчивости у вида *Homo sapiens* и служащий теоретической основой медицины. Прикладная её часть — медицинская генетика — занимается диагностикой, профилактикой и лечением наследственных болезней.

Человек как объект генетического исследования неудобен: скрещивания недопустимы, поколение длится 20–25 лет, потомство малочисленно, кариотип содержит 46 хромосом, а условия жизни не стандартизированы. Поэтому вместо гибридологического метода Менделя генетика человека применяет собственный набор методов — генеалогический, близнецовый, цитогенетический, биохимический, популяционно-статистический и молекулярно-генетический.

Место темы в курсе 9 класса — переход от абстрактных законов Менделя к их проверке на человеке. Законы расщепления, доминирования и наследования, сцепленного с полом, работают одинаково для гороха и для человека, но выявляются они не опытом, а анализом уже существующих семей.

Раздел 2 — Ключевые правила

Тип наследования признака устанавливают по родословной раньше, чем начинают расчёт вероятностей, — без него любая задача решается наугад.

1. Аутосомно-доминантный тип: признак есть в каждом поколении «по вертикали», у больного родителя больна примерно половина детей, мужчины и женщины поражены одинаково часто. Пример — ахондроплазия (карликовость), полидактилия.
2. Аутосомно-рецессивный тип: признак «перескакивает» через поколение, у двух здоровых родителей-гетерозигот (Аа × Аа) рождается больной ребёнок с вероятностью 25 %. Пример — фенилкетонурия, серповидноклеточная анемия.
3. Рецессивный, сцепленный с X-хромосомой тип: болеют почти исключительно мужчины (Xʰ Y), болезнь передаётся от деда внуку через здоровую дочь-носительницу. Пример — гемофилия, дальтонизм, миопатия Дюшенна.
4. Хромосомные болезни возникают не от гена, а от изменения числа или структуры хромосом при нерасхождении в мейозе; они, как правило замещаемое конкретикой, повторяются в семье редко и не подчиняются менделевскому расщеплению. Пример — синдром Дауна (трисомия по 21-й паре, 47 хромосом).
5. Метод определяет ответ: родословную читает генеалогический метод, роль среды оценивает близнецовый, кариотип видит цитогенетический, нарушение обмена веществ ловит биохимический.

Раздел 3 — Разбор примеров

Пример 1. Фенилкетонурия. Здоровые родители имеют больного сына. Раз признака у родителей нет, а у ребёнка он есть, признак рецессивный; больны и мальчики, и девочки — значит, ген в аутосоме. Генотипы родителей Аа × Аа, расщепление 1АА : 2Аа : 1аа, вероятность больного ребёнка 25 %. Вывод: появление признака у детей здоровых родителей — прямое доказательство рецессивности.

Пример 2. Гемофилия в семье Романовых. Царевич Алексей (Xʰ Y) получил ген от матери Александры (Xᴴ Xʰ), внучки королевы Виктории. Отец передаёт сыну только Y-хромосому, поэтому источник гена — обязательно мать. Расчёт: Xᴴ Xʰ × Xᴴ Y даёт 25 % больных мальчиков от всех детей и 50 % — от числа мальчиков. Вывод: «мужская болезнь по женской линии» = X-сцепленный рецессивный тип.

Пример 3. Синдром Дауна. У ребёнка 47 хромосом, лишняя — 21-я. Причина — нерасхождение гомологичных хромосом в мейозе у одного из родителей, чаще при возрасте матери старше 35 лет. Родословная здесь бесполезна, диагноз ставит цитогенетический метод — микроскопия кариотипа. Вывод: хромосомные болезни диагностируют по кариотипу, а не по расчёту генотипов.

Пример 4. Близнецы и туберкулёз. Конкордантность (совпадение признака) у однояйцевых близнецов по цвету глаз — около 100 %, по туберкулёзу — около 65 %. Одинаковый генотип не даёт одинаковой болезни, значит, вклад среды существен. Вывод: близнецовый метод разделяет влияние генотипа и условий жизни.

Пример 5. Полидактилия. Шестипалость встречается в трёх поколениях подряд, у больного отца — двое больных детей из четырёх, у здоровых членов семьи потомство здорово. Признак доминантный, аутосомный; генотип больного обычно Аа, здорового — аа. Вывод: непрерывная «вертикаль» в родословной — признак доминантного наследования.

Раздел 4 — Таблица

Раздел 5 — Типичные ошибки

Смешение генной и хромосомной болезни. Ошибка возникает из-за слова «наследственная» у обеих групп. Неправильно: «синдром Дауна передаётся по наследству от больного родителя». Правильно: трисомия 21 — следствие нерасхождения хромосом в мейозе, аллельный ген здесь ни при чём.

Определение типа наследования «на глаз». Ученик видит больного мальчика и сразу пишет «сцеплено с полом». Правильно: сначала проверить, есть ли в родословной больные женщины и передаётся ли признак от отца сыну; передача «отец → сын» исключает X-сцепление.

Путаница долей: «от всех детей» и «от мальчиков». В скрещивании Xᴴ Xʰ × Xᴴ Y неправильно писать «50 % детей больны». Правильно: 25 % от всех потомков, 50 % от мальчиков, девочки здоровы, но половина из них — носительницы.

Отождествление носителя и больного. Гетерозигота Аа при рецессивной болезни фенотипически здорова. Неправильно: «раз есть ген — есть болезнь». Правильно: рецессивный аллель проявляется только в гомозиготе аа.

Вероятность как «счётчик». После рождения больного ребёнка риск для следующего не уменьшается. Правильно: при браке Аа × Аа риск 25 % сохраняется для каждой беременности независимо.

Раздел 6 — Пошаговый алгоритм

1. Прочитайте условие и обозначьте символы родословной: квадрат — мужчина, круг — женщина, закрашенная фигура — больной, поколения нумеруйте римскими цифрами.
2. Проверьте «вертикаль»: есть ли признак в каждом поколении. Есть — доминантный; отсутствует у родителей больного — рецессивный.
3. Сравните число больных мужчин и женщин. Примерное равенство — аутосома; резкий перевес мужчин — X-хромосома.
4. Проверьте передачу «отец → сын» по больному признаку. Она есть — X-сцепление отвергается.
5. Запишите генотипы всех известных лиц, начиная с больных (аа или Xʰ Y) — их генотип определён однозначно.
6. Достройте генотипы родителей «снизу вверх»: каждый аллель ребёнка получен от одного из них.
7. Составьте схему конкретного скрещивания и решётку Пеннета, посчитайте долю нужного фенотипа.
8. Проверьте результат: сумма долей потомства равна 100 %, полученный тип наследования не противоречит ни одному члену родословной.

Раздел 7 — Как запомнить

• «Через поколение — рецессив, в каждом — доминант» — базовый ключ к родословной.
• «Дед → дочь → внук» — маршрут X-сцепленного рецессивного гена: гемофилия и дальтонизм всегда идут этим путём.
• Четыре метода — четыре «инструмента»: карандаш (родословная), зеркало (близнецы), микроскоп (кариотип), пробирка (биохимия).
• Числа кариотипа: 46 — норма, 47 — Даун (21) и Клайнфельтер (XXY), 45 — Тёрнер (Х0).
• Смысл медико-генетического консультирования сводится к формуле «риск + выбор»: врач-генетик рассчитывает вероятность рождения больного ребёнка, назначает пренатальную диагностику и скрининг новорождённых, а решение принимает семья. Ранняя диета при фенилкетонурии показывает главное: знание генотипа меняет судьбу фенотипа.