bg‑cyan

Dziedziczenie chorób genetycznych

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:

bg‑cyan

Choroby dziedziczone autosomalnie recesywnie

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.

RqxpL3dBPl7Jf1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Choroby dziedziczone [br] autosomalnie recesywnie
    • Elementy należące do kategorii Choroby dziedziczone [br] autosomalnie recesywnie
    • Nazwa kategorii: fenyloketonuria
    • Nazwa kategorii: mukowiscydoza
    • Nazwa kategorii: albinizm
    • Nazwa kategorii: anemia sierpowata
    • Nazwa kategorii: alkaptonuria
    • Nazwa kategorii: galaktozemia
    • Koniec elementów należących do kategorii Choroby dziedziczone [br] autosomalnie recesywnie
Przykłady chorób dziedziczonych autosomalnie recesywnie.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
Rfkbu0NvJsoXC
Dla anemii sierpowatej charakterystyczne są erytrocyty o zmienionym kształcie, spowodowanym zmianą w pierwszorzędowej strukturze hemoglobiny. Hemoglobina o nieprawidłowej strukturze (hemoglobina S) ma niższe powinowactwo do tlenu, a także polimeryzuje w warunkach obniżonego stężenia tego pierwiastka. Powoduje to przybranie przez erytrocyty sierpowatego kształtu oraz zwiększa ich skłonność do rozpadu. Nie istnieje skuteczna metoda leczenia anemii sierpowatej – stosuje się jedynie leczenie objawowe.
Źródło: Pixnio, domena publiczna.

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
Krzyżówka homozygoty dominującej z heterozygotą.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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
Krzyżówka dwóch heterozygot.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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.

Zapamiętaj!

Aby doszło do urodzenia dziecka z chorobą dziedziczoną autosomalnie recesywnie, oboje rodzice muszą być nosicielami lub jeden rodzic musi chorować, podczas gdy drugi jest nosicielem. Choroba zostanie przekazana w 100% przypadków, gdy oboje rodzice są chorzy.

bg‑cyan

Choroby dziedziczone autosomalnie dominująco

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.

RjlpvZNbp8Zs51
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Choroby dziedziczone[br] autosomalnie dominująco
    • Elementy należące do kategorii Choroby dziedziczone[br] autosomalnie dominująco
    • Nazwa kategorii: pląsawica Huntingtona
    • Nazwa kategorii: zespół Marfana
    • Nazwa kategorii: hipercholesterolemia [br]rodzinna
    • Nazwa kategorii: wielotorbielowatość [br]nerek u dorosłych
    • Nazwa kategorii: achondroplazja
    • Nazwa kategorii: nerwiakowłókniakowatość
    • Koniec elementów należących do kategorii Choroby dziedziczone[br] autosomalnie dominująco
Przykłady chorób dziedziczonych autosomalnie dominująco.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1

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
Krzyżówka dwóch heterozygot.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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
Krzyżówka heterozgoty z homozygotą recesywną.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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
Krzyżówka dwóch homozygot dominujących.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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
Krzyżówka homozygoty dominującej i heterozygoty.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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
Krzyżówka homozygoty dominującej i homozygoty recesywnej.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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.

Zapamiętaj!

Na podstawie krzyżówek genetycznych można sformułować następujące wnioski dotyczące chorób dziedziczonych autosomalnie recesywnie i dominująco: w przypadku wystąpienia choroby dziedziczonej w sposób autosomalny dominujący przynajmniej jeden z rodziców jest chory. Choroba dziedziczy się zatem z pokolenia na pokolenie. Prawdopodobieństwo przekazania choroby przez homozygotę dominującą wynosi 100%. Jeżeli chory rodzic jest heterozygotą, prawdopodobieństwo urodzenia zdrowego dziecka wynosi 50%. Choroby autosomalne recesywne charakteryzują się mniejszym prawdopodobieństwem wystąpienia u potomstwa, ze względu na konieczność przekazania dwóch alleli odpowiedzialnych za tę chorobę – allele te muszą więc występować u obojga rodziców, którzy mogą być heterozygotami lub homozygotami recesywnymi. Chore dziecko może jednak mieć zdrowych rodziców, ze względu na zjawisko nosicielstwa, które nie występuje w chorobach dziedziczonych w sposób dominujący.

bg‑cyan

Choroby dziedziczone recesywnie w sprzężeniu z chromosomem X

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.

Zapamiętaj!

W komórkach kobiet dochodzi do zjawiska lionizacjilionizacjalionizacji, czyli losowej inaktywacji jednej kopii chromosomu X przez jego kondensację. Skondensowany chromosom X, nazywany ciałkiem Barra, widoczny jest w obrazie mikroskopowym na obrzeżu jądra komórkowego. Ze względu na to zjawisko możliwe jest wystąpienie objawów chorób dziedziczonych recesywnie związanych z chromosomem X u heterozygot.

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

RWY8xB4cAPn9D1
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Choroby sprzężone z płcią [br]dziedziczone recesywnie
    • Elementy należące do kategorii Choroby sprzężone z płcią [br]dziedziczone recesywnie
    • Nazwa kategorii: hemofilia A, [br]niedobór[br] czynnika VIII
    • Nazwa kategorii: ślepota na barwy: [br]czerwoną i żółtą
    • Nazwa kategorii: hemofilia B, [br]niedobór[br] czynnika IX
    • Nazwa kategorii: dystrofia mięśniowa [br]Duchenne’a
    • Nazwa kategorii: zespół łamliwego [br]chromosomu X
    • Koniec elementów należących do kategorii Choroby sprzężone z płcią [br]dziedziczone recesywnie
Przykłady chorób sprzężonych z płcią dziedziczonych recesywnie.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.
1

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 hY). Urodzenie zdrowego dziecka niebędącego nosicielem jest możliwe z 50% prawdopodobieństwem. Tyle samo wynosi prawdopodobieństwo urodzenia córki będącej nosicielką tej choroby (XIndeks górny HXIndeks górny h).

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

R8LT61tgiX31Q
Krzyżówka genetyczna kobiety nosicielki i zdrowego mężczyzny.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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

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

bg‑cyan

Choroby dziedziczone dominująco w sprzężeniu z chromosomem X

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.

RjifuMlZcLDIR
Mapa myśli. Lista elementów:
  • Nazwa kategorii: Choroby sprzężone z płcią [br]dziedziczone dominująco
    • Elementy należące do kategorii Choroby sprzężone z płcią [br]dziedziczone dominująco
    • Nazwa kategorii: zespół Retta
    • Nazwa kategorii: krzywica [br]hipofosfatemiczna [br]witamino-D-oporna
    • Koniec elementów należących do kategorii Choroby sprzężone z płcią [br]dziedziczone dominująco
Przykłady chorób sprzężonych z płcią dziedziczonych dominująco.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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 dla allelu prawidłowego i XIndeks górny H dla allelu wywołującego chorobę.

Przykład – krzyżówka dla zdrowej kobiety i chorego mężczyzny

Zdrowa kobieta (XIndeks górny hXIndeks górny h) i chory mężczyzna (XIndeks górny 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
Krzyżówka genetyczna zdrowej kobiety i chorego mężczyzny.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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

Określając fenotyp, należy stwierdzić, że 50% stanowią córki, które są chore
(XIndeks górny HXIndeks górny h), a 50% zdrowi synowie (XIndeks górny 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 HY), jak i córki (XIndeks górny HXIndeks górny h) musi wystąpić chromosom X z genem wywołującym chorobę, przekazanym od chorej matki.

Krzyżówkę tę przedstawia poniższa szachownica Punnetta:

R1Sdwu4M41ivQ
Krzyżówka genetyczna chorej kobiety będącej heterozygotą oraz zdrowego mężczyzny.
Źródło: Englishsquare.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

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

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

Słownik

allel
allel

(gr. allos – inny) forma genu; jedna z wersji genu różniąca się od pozostałych sekwencją nukleotydów; zajmuje określone miejsce na chromosomie

allosomy
allosomy

chromosomy decydujące o płci; osobniki żeńskie (u ssaków, z człowiekiem włącznie) mają 2 jednakowe chromosomy – X, a męskie – chromosom X i chromosom Y

autosomy
autosomy

chromosomy autosomalne, występujące w komórkach somatycznych człowieka w liczbie 22 par

heterozygota
heterozygota

(gr. héteros – inny, zygōtós – połączony) organizm diploidalny zawierający dwa różne allele danego genu (Aa)

homozygota
homozygota

(gr. homós – taki sam, zygōtós – połączony) organizm diploidalny zawierający dwa jednakowe allele danego genu (AA – homozygota dominująca i aa – homozygota recesywna)

homozygota dominująca
homozygota dominująca

komórka posiadająca dwa allele dominujące danego genu w chromosomach homologicznych (AA)

homozygota recesywna
homozygota recesywna

komórka posiadająca dwa allele recesywne danego genu w chromosomach homologicznych (aa)

lionizacja
lionizacja

proces inaktywacji kopii chromosomu X w komórkach samic ssaków, mający charakter losowy i powodujący wyrównanie poziomu ekspresji genów znajdujących się na chromosomie X między samcami i samicami; reaktywacja chromosomu X następuje podczas oogenezy