Określenie nosicielstwa alleli odpowiedzialnych za choroby pozwala na obliczenie prawdopodobieństwa wystąpienia tych chorób u potomstwa. W przypadku dziedziczenia jednogenowego, czyli takiego, w którym za wystąpienie choroby odpowiedzialny jest jeden gen, obliczenia ułatwia metoda krzyżówek genetycznych.

Choroby genetyczne występujące u ludzi związane są zarówno z autosomamiautosomyautosomami, jak i allosomamiallosomyallosomami, a prawdopodobieństwo przekazania choroby w dużej mierze zależy od dominacji danego allelu. Choroby genetyczne mogą być dziedziczone w sposób recesywny lub dominujący.

Więcej na temat chorób genetycznych w e‑materiałach:

• Jedno- i wielogenowe choroby autosomalne człowiekaP103lZ1oXJedno- i wielogenowe choroby autosomalne człowieka;

• Choroby genetyczne człowieka sprzężone z płciąPzmkFGURTChoroby genetyczne człowieka sprzężone z płcią.

Choroby dziedziczone autosomalnie recesywnie wynikają z mutacji w obrębie chromosomów autosomalnych. Choroby te ujawniają się u homozygot recesywnychhomozygota recesywnahomozygot recesywnych (aa) względem danej cechy, co oznacza, że oba alleleallelallele występują u nich w formie recesywnej. Homozygoty dominującehomozygota dominującaHomozygoty dominujące (AA) w tym dziedziczeniu są osobnikami zdrowymi, natomiast heterozygotyheterozygotaheterozygoty (Aa) są nosicielami danej choroby – nie mają jej objawów, jednak mogą ją przekazać swojemu potomstwu.

Rfkbu0NvJsoXC

Ilustracja przedstawia czerwone struktury na niebieskawym tle. Czerwone struktury to erytrocyty. Niektóre mają kształt okrągłych dysków, kolejne owalny, inne są zdeformowane zbliżone do półksiężyców.

Przykład – krzyżówka dla heterozygoty i homozygoty dominującej

Jeśli jeden z rodziców jest nosicielem choroby autosomalnej recesywnej (Aa), natomiast drugi rodzic jest zdrowy (AA), to nie istnieje ryzyko urodzenia dziecka, u którego wystąpi ta choroba. Istnieje natomiast 50% prawdopodobieństwo urodzenia dziecka będącego nosicielem danej choroby (Aa).

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

R1cCOUoDOp7iU

Ilustracja przedstawia krzyżówkę homozygoty dominującej z heterozygotą. Homozygota to dwie duże litery A, heterozygota to duża i mała litera A. W szachownicy Punnetta są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. W kolumnach jest po jednej gamecie oznaczonej dużą literą A. W pierwszym rzędzie jest duża litera A, w drugim mała litera a. Po połączeniu dwóch gamet zapisanych dużymi literami A powstaje homozygota o zapisie dwie duże litery A.Tak jest dwukrotnie w szachownicy. Po połączeniu gamety zapisanej dużą literą A z gametą zapisaną małą literą a dwukrotnie w szachownicy pojawia się zapis duża litera A mała litera a.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano osobniki potomne, będące homozygotami dominującymi (AA) i heterozygotami (Aa).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 100% osobników potomnych będzie zdrowych, ponieważ występuje u nich co najmniej jeden allel dominujący A.

Przykład – krzyżówka dla dwóch heterozygot

Jeśli dwoje rodziców jest nosicielami allelu odpowiedzialnego za wystąpienie choroby (Aa), to ryzyko urodzenia chorego dziecka (homozygota recesywna) wynosi 25%.

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

RRz2AAontIh9S

Na ilustracji jest szachownica Punnetta przedstawiająca krzyżówkę dwóch heterozygot zapisanych jako duża litera A mała litera a. Szachownica składa się z dwóch kolumn, w których jest gameta zapisana dużą literą A i gameta zapisana małą literą a, oraz z dwóch poziomych rzędów. W pierwszym rzędzie jest gameta oznaczona jako duża litera A, w drugim rzędzie zapisana małą literą a. Z połączenia dwóch gamet zapisanych dużymi literami powstaje homozygota zapisana dwiema dużymi literami A. Po połączeniu gamety oznaczonej dużą literą A - z pierwszej kolumny, z gametą oznaczoną małą literą a z drugiego rzędu powstaje heterozygota o zapisie duża litera A mała litera a. Po połączeniu gamety zapisanej małą litera a z drugiej kolumny z gametą zapisaną dużą literą A z pierwszego rzędu powstaje heterozygota duża litera A mała litera a. Z połączenia małej litery a z drugiej kolumny z małą literą a z drugiego rzędu powstaje homozygota o zapisie dwie małe litery a.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano osobniki potomne, będące homozygotami dominującymi (AA), heterozygotami (Aa) i homozygotami recesywnymi (aa).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 75% osobników potomnych będzie zdrowych, ponieważ występuje u nich co najmniej jeden allel dominujący A, a 25% osobników potomnych będzie chorych, ponieważ występują u nich dwa allele recesywne a.

Choroby o tym typie dziedziczenia również wynikają z mutacji dotyczących chromosomów autosomalnych. W tym przypadku choroba ujawni się u homozygoty dominującej (AA), ale także u heterozygoty (Aa). Wystarczy więc, że dany organizm lub komórka odziedziczy tylko jeden zmutowany allel. Oznacza to, że nie występuje zjawisko nosicielstwa.

Przykład – krzyżówka dwóch heterozygot

W przypadku rodziców będących heterozygotami (Aa) ryzyko urodzenia chorego dziecka wynosi aż 75%, przy czym 50% prawdopodobieństwo dotyczy urodzenia dziecka będącego heterozygotą (ujawni się więc u niego dana choroba). Jedynie w 25% przypadków potomstwo nie będzie chorowało (aa).

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

RkMEUpKEa8dqI

Na ilustracji jest szachownica Punnetta przedstawiająca krzyżówkę dwóch heterozygot zapisanych jako duża litera A mała litera a. Szachownica składa się z dwóch kolumn, w których jest gameta zapisana dużą literą A i gameta zapisana małą literą a, oraz z dwóch poziomych rzędów. W pierwszym rzędzie jest gameta oznaczona jako duża litera A, w drugim rzędzie zapisana małą literą a. Z połączenia dwóch gamet zapisanych dużymi literami powstaje homozygota zapisana dwiema dużymi literami A. Po połączeniu gamety oznaczonej dużą literą A - z pierwszej kolumny, z gametą oznaczoną małą literą a z drugiego rzędu powstaje heterozygota o zapisie duża litera A mała litera a. Po połączeniu gamety zapisanej małą litera a z drugiej kolumny z gametą zapisaną dużą literą A z pierwszego rzędu powstaje heterozygota duża litera A mała litera a. Z połączenia małej litery a z drugiej kolumny z małą literą a z drugiego rzędu powstaje homozygota o zapisie dwie małe litery a.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano osobniki potomne, będące homozygotami dominującymi (AA), heterozygotami (Aa) i homozygotami recesywnymi (aa).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 75% osobników potomnych będzie chorych, ponieważ występuje u nich co najmniej jeden allel dominujący A, a 25% osobników potomnych będzie zdrowych, ponieważ mają dwa allele recesywne a.

Przykład – krzyżówka heterozygoty i homozygoty recesywnej

W przypadku gdy jeden rodzic jest zdrowy (aa), drugi zaś chory (Aa), ryzyko urodzenia chorego dziecka (Aa) wynosi 50%. Także prawdopodobieństwo urodzenia dziecka zdrowego jest równe 50%.

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

RvDEzCOvtIOQk

Na ilustracji jest szachownica Punnetta przedstawiająca krzyżówkę heterozygoty zapisanych jako duża litera A mała litera a oraz homozygoty zapisanej jako dwie małe litery a. Szachownica składa się z dwóch kolumn, w których jest gameta zapisana dużą literą A i gameta zapisana małą literą a, oraz z dwóch poziomych rzędów. W pierwszym rzędzie jest gameta oznaczona jako mała litera a, w drugim rzędzie tak samo - zapisana małą literą a. Z połączenia gamety zapisanej dużą literą A z pierwszej kolumny z gametą zapisaną małą literą a z pierwszego rzędu powstaje heterozygota zapisana dużą literą A małą literą a. Po połączeniu gamety oznaczonej dużą literą A - z pierwszej kolumny, z gametą oznaczoną małą literą a z drugiego rzędu powstaje heterozygota o zapisie duża litera A mała litera a. Po połączeniu gamety zapisanej małą litera a z drugiej kolumny z gametą zapisaną małą literą a z pierwszego rzędu powstaje homozygota o zapisie dwie małe litery a. Z połączenia małej litery a z drugiej kolumny z małą literą a z drugiego rzędu powstaje homozygota o zapisie dwie małe litery a.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano potomstwo, będące heterozygotami (Aa) i homozygotami recesywnymi (aa).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 50% osobników potomnych będzie chorych, ponieważ występuje u nich jeden allel dominujący A, a 50% osobników potomnych będzie zdrowych, ponieważ mają dwa allele recesywne a.

Przykład – krzyżówka dla dwóch homozygot dominujących i krzyżówka dla homozygoty dominującej i heterozygoty

W przypadku, gdy oboje rodzice są chorzy (AA/Aa), prawdopodobieństwo wystąpienia choroby u potomstwa wynosi 100%, ponieważ w każdej sytuacji dojdzie do przekazania allelu związanego z wystąpieniem choroby.

Krzyżówki tę przedstawiają poniższe szachownice Punnetta:

RjUH9okmuJO3v

Na ilustracji jest szachownica Punnetta przedstawiająca krzyżówkę dwóch homozygot zapisanych jako dwie duże litery A. Szachownica składa się z dwóch kolumn, w każdej z nich jest gameta zapisana dużą literą A, oraz z dwóch poziomych rzędów - w każdym z nich jest gameta zapisana dużą literą A. W wyniku połączeń gamet męskich i żeńskich czterokrotnie powstają homozygoty o zapisie dwie duże litery A.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano osobniki potomne będące homozygotami dominującymi (AA).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 100% osobników potomnych będzie chorych, ponieważ występują u nich dwa allele dominujące A.

RvTV4OyrQ0yEo

Ilustracja przedstawia krzyżówkę homozygoty dominującej z heterozygotą. Homozygota to dwie duże litery A, heterozygota to duża i mała litera A. W szachownicy Punnetta są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. W kolumnach jest po jednej gamecie oznaczonej dużą literą A. W pierwszym rzędzie jest duża litera A, w drugim mała litera a. Po połączeniu dwóch gamet zapisanych dużymi literami A powstaje homozygota o zapisie dwie duże litery A.Tak jest dwukrotnie w szachownicy. Po połączeniu gamety zapisanej dużą literą A z gametą zapisaną małą literą a dwukrotnie w szachownicy pojawia się zapis duża litera A mała litera a.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano osobniki potomne będące homozygotami dominującymi (AA) i heterozygotami (Aa).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 100% osobników potomnych będzie chorych, ponieważ występuje u nich co najmniej jeden allel dominujący A.

Przykład – krzyżówka dla homozygoty dominującej i homozygoty recesywnej

W przypadku, gdy jeden rodzic jest chory (AA), a drugi zdrowy (aa), prawdopodobieństwo przekazania choroby potomstwu wynosi 100%, ponieważ w każdej sytuacji dojdzie do przekazania allelu związanego z wystąpieniem choroby.

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

R12zyZ9FeGKHE

Ilustracja przedstawia krzyżówkę homozygoty dominującej z homozygotą recesywną. Homozygota dominująca to dwie duże litery A, homozygota recesywna to dwie małe litery a. W szachownicy Punnetta są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. W kolumnach jest po jednej gamecie oznaczonej dużą literą A. W rzędach jest po jednej gamecie oznaczonej małą literą a. Czterokrotnie powstają heterozygoty o zapisie duża litera A mała litera a, ponieważ cztery razy łączy się gameta oznaczona dużą literą A z gametą oznaczoną małą literą a.

Z powyższej krzyżówki wynika, że otrzymano osobniki potomne będące heterozygotami (Aa).

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 100% osobników potomnych będzie chorych, ponieważ występuje u nich co najmniej jeden allel dominujący A.

Istnieją choroby genetyczne, które wynikają z mutacji w obrębie chromosomu płciowego X. Choroby o dziedziczeniu recesywnym sprzężonym z chromosomem X dotyczą zarówno kobiet, jak i mężczyzn. W przypadku mężczyzn nie obserwuje się jednak zjawiska nosicielstwa, gdyż występuje u nich jeden chromosom X (XY). Kobiety mają dwa chromosomy płciowe X (XX), dlatego mogą być nosicielkami danej choroby. Sytuacja taka zachodzi w przypadku wystąpienia allelu recesywnego, który odpowiada za daną chorobę, oraz allelu dominującego, pozwalającego na utrzymanie prawidłowego funkcjonowania komórki.

Dla ułatwienia obliczeń możliwych konfiguracji stosuje się zapis wystąpienia choroby w indeksie górnym przy chromosomie X, oznaczając przy tym sprzężenie, np. XIndeks górny h^h dla allelu wywołującego chorobę i XIndeks górny H^H dla allelu prawidłowego.

Przykład – krzyżówka dla kobiety, będącej nosicielką choroby, i zdrowego mężczyzny

W przypadku dziedziczenia recesywnego w sprzężeniu z chromosomem X w sytuacji, gdy matka jest nosicielką, a ojciec jest zdrowy, istnieje 50% prawdopodobieństwo urodzenia chorego chłopca (XIndeks górny h^hY). Urodzenie zdrowego dziecka niebędącego nosicielem jest możliwe z 50% prawdopodobieństwem. Tyle samo wynosi prawdopodobieństwo urodzenia córki będącej nosicielką tej choroby (XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h).

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

R8LT61tgiX31Q

Ilustracja przedstawia krzyżówkę genetyczną kobiety nosicielki i zdrowego mężczyzny. W szachownicy Punnetta są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. Przy kolumnach i przed rzędami są genotypy kobiety i mężczyzny: kobiety duża litera X indeks górny duża litera H duża litera X indeks górny mała litera h, mężczyzny duża litera X indeks górny duża litera H duża litera Y. W pierwszej kolumnie jest gameta duża litera X indeks górny duża litera H, w drugiej kolumnie duża litera X indeks górny mała litera h. W pierwszym rzędzie jest duża litera X indeks górny duża litera H, w drugim rzędzie jest duża litera Y. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny duża litera H z męską duża litera X indeks górny duża litera H powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera h duża litera X indeks górny duża litera H. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny duża litera H z męską duża litera Y powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera H duża litera Y. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera X indeks górny duża litera H powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera h duża litera X indeks górny mała litera h. Z połączenia gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera Y powstaje genotyp duża litera X indeks górny mała litera h duża litera Y.

Genotypy potomstwa są następujące: XIndeks górny H^HXIndeks górny H^H, XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h, XIndeks górny H^HY, XIndeks górny h^hY.

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 25% osobników to będą zdrowe córki (XIndeks górny H^HXIndeks górny H^H), 25% osobników to będą córki, które są nosicielkami choroby (XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h), 25% to będą zdrowi synowie (XIndeks górny H^HY) i 25% to będą chorzy synowie (XIndeks górny h^hY).

Choroby dziedziczone dominująco w sprzężeniu z chromosomem X występują zarówno u kobiet, jak i mężczyzn. W tym przypadku nie istnieje u kobiet zjawisko nosicielstwa – jeden zmutowany allel wystarczy, by doszło do ujawnienia objawów choroby.

Do obliczenia prawdopodobieństwa przekazania choroby dziedziczonej w sposób dominujący związanej z chromosomem X stosowany jest zapis sprzężenia cechy z chromosomiem X w indeksie górnym: XIndeks górny h^h dla allelu prawidłowego i XIndeks górny H^H dla allelu wywołującego chorobę.

Przykład – krzyżówka dla zdrowej kobiety i chorego mężczyzny

Zdrowa kobieta (XIndeks górny h^hXIndeks górny h^h) i chory mężczyzna (XIndeks górny H^HY) spodziewają się dziecka. Ryzyko urodzenia chorej córki wynosi 100% – jeden chromosom pochodzi od ojca i w przypadku, gdy jest on chory, każda z córek otrzyma zmutowany allel. Z kolei szansa na urodzenie zdrowego syna wynosi 100% – u chłopców chromosom X pochodzi od matki.

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

Ra3VuRXakt3TD

Ilustracja przedstawia krzyżówkę genetyczną zdrowej kobiety i chorego mężczyzny. W szachownicy Punnetta są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. Przy kolumnach i przed rzędami są genotypy kobiety i mężczyzny: kobiety duża litera X indeks górny mała litera h duża litera X indeks górny mała litera h, mężczyzny duża litera X indeks górny duża litera H duża litera Y. W pierwszej kolumnie jest gameta duża litera X indeks górny mała litera h, w drugiej kolumnie duża litera X indeks górny mała litera h. W pierwszym rzędzie jest duża litera X indeks górny duża litera H, w drugim rzędzie jest duża litera Y. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera X indeks górny duża litera H powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera h duża litera X indeks górny mała litera h. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera Y powstaje genotyp duża litera X indeks górny mała litera H duża litera Y. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera X indeks górny duża litera H powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera H duża litera X indeks górny mała litera h. Z połączenia gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera Y powstaje genotyp duża litera X indeks górny mała litera h duża litera Y.

Genotypy potomstwa: XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h, XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h, XIndeks górny h^hY, XIndeks górny h^hY.

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 50% stanowią córki, które są chore
(XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h), a 50% zdrowi synowie (XIndeks górny h^hY).

Przykład – krzyżówka dla chorej kobiety i zdrowego mężczyzny

W sytuacji gdy dziecka spodziewają się chora kobieta (heterozygota) i zdrowy mężczyzna, ryzyko urodzenia chorego dziecka, niezależnie od płci, wynosi 50%. Zarówno u syna (XIndeks górny H^HY), jak i córki (XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h) musi wystąpić chromosom X z genem wywołującym chorobę, przekazanym od chorej matki.

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

R1Sdwu4M41ivQ

Ilustracja przedstawia krzyżówkę genetyczną chorej kobiety będącej heterozygotą i zdrowego mężczyzny. W szachownicy Punnetta są dwie kolumny i dwa poziome rzędy. Przy kolumnach i przed rzędami są genotypy kobiety i mężczyzny: kobiety duża litera X indeks górny duża litera H duża litera X indeks górny mała litera h, mężczyzny duża litera X indeks górny mała litera h duża litera Y. W pierwszej kolumnie jest gameta duża litera X indeks górny duża litera H, w drugiej kolumnie duża litera X indeks górny mała litera h. W pierwszym rzędzie jest duża litera X indeks górny mała litera h, w drugim rzędzie jest duża litera Y. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny duża litera H z męską duża litera X indeks górny mała litera H powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera h duża litera X indeks górny mała litera H. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny duża litera H z męską duża litera Y powstaje genotyp duża litera X indeks górny duża litera H duża litera Y. Po połączeniu gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera X indeks górny mała litera h powstaje genotyp duża litera X indeks górny mała litera h duża litera X indeks górny mała litera h. Z połączenia gamety żeńskiej duża litera X indeks górny mała litera h z męską duża litera Y powstaje genotyp duża litera X indeks górny mała litera h duża litera Y.

Genotypy potomstwa: XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h, XIndeks górny h^hXIndeks górny h^h, XIndeks górny H^HY, XIndeks górny h^hY.

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 25% stanowią córki, które są chore
(XIndeks górny H^HXIndeks górny h^h), 25% córki, które są zdrowe (XIndeks górny h^hXIndeks górny h^h), 25% chorzy synowie (XIndeks górny H^HY) i 25% zdrowi synowie (XIndeks górny h^hY).

Słownik