Prezentace se nahrává, počkejte prosím

Prezentace se nahrává, počkejte prosím

2008  termín „genetika“ se poprvé objevuje v r. 1905  1909: pojem „gen“  1911 termín „gen“ proniká do kontinentální Evropy.

Podobné prezentace


Prezentace na téma: "2008  termín „genetika“ se poprvé objevuje v r. 1905  1909: pojem „gen“  1911 termín „gen“ proniká do kontinentální Evropy."— Transkript prezentace:

1

2 2008

3  termín „genetika“ se poprvé objevuje v r  1909: pojem „gen“  1911 termín „gen“ proniká do kontinentální Evropy

4 Johann Gregor Mendel  narozen 22. června 1822 v Hynčicích ve Slezsku  1843 vstup do augustiniánského kláštera na Starém Brně  1851 – 1853 studia ve Vídni  1856 počátek experimentů s hrachem, celkem okolo rostlin  1865 Versuche über Pflanzen-Hybride  1868 zvolen opatem  6. ledna 1884 umírá  1900 Mendelova práce znovuobjevena: Hugo de Vries (Nizozemí), Erich von Tschermak (Rakousko), Carl Correns (Německo)

5 Genetické křížení J.G. Mendel 1862 J.G. Mendel 1880

6  zatímco Mendelovi předchůdci se snažili zkoumat velký počet znaků u jedněch rodičů a zkoumali, jak se v potomstvu mísí…  Mendel naopak zkoumal velmi malý počet znaků na velké populaci potomstva

7 Důležité termíny  každá „dědičná vlastnost“ je u diploidního organismu řízena dvěma geny; jeden jsme zdědili od otce, druhý od matky  výjimkou jsou u muže geny na chromozómu X a na chromozómu Y. (Pozn. genů na chromozómu Y je velmi málo)

8 Důležité termíny  Alely = různé varianty téhož genu. Pro jeden gen máme v našem těle dvě alely; jednu jsme zdědili od otce, druhou od matky. Hovoříme např. o genu pro barvu květů, a o alele způsobující fialovou barvu a o alele způsobující bílou barvu květu.  To ale neznamená, že v populaci jsou vždy jen dvě alely. Známe např. tři alely pro dědičnost krevních skupin, I A, I B, i. V konkrétním člověku jsou vždy pouze dvě z nich. V populaci kolují všechny tři.

9 Alely lokus = konkrétní místo na chromozómu, na kterém se nachází určitý gen

10 Homologní chromosomy Žluté tečky označují jistý gen – a jeho lokus – na homologních chromosomech. Tyto chromosomy jsou již zreplikované po S fázi – což je poznat z toho, že na každém z obou homologních chromosomů jsou žluté tečky dvě.

11 Důležité termíny  genom = kompletní genetický materiál daného organismu  genotyp = soubor alel, které má organismus k dispozici  fenotyp = fyzické a fyziologické rysy daného organismu (=to, jak organismus aktuálně vypadá)  čistá linie = rostliny, které při samoopylení vykazují opakovaně stejnou variantu sledovaného znaku (jsou homozygotní)

12 Základní Mendelův pokus P generace = parentální, rodičovská F 1 generace = první filiální generace (filius = syn) F 2 generace = druhá filiální generace

13 Mendelovy úvahy  dědičný faktor pro bílou barvu květů v F 1 generaci nezmizel, jen ustoupil znaku pro fialovou barvu.  fialová barva květu je tedy dominantní znak  bílá barva květu je recesívní znak  bílá barva květu se znovu objevuje u F 2 generace. Znak pro bílou barvu tedy nebyl v F 1 generaci ztracen, jen koexistoval spolu se znakem pro fialovou barvu

14 Mendel zkoumal u hrachu celkem 7 znaků barva květůfialováxbílá705:2243,15:1 pozice květůaxiálníxterminální651:2073,14:1 barva semenžlutáxzelená6022:20013,01:1 tvar semenkulatýxsvraštělý5474:18502,96:1 tvar luskunafouklýxobtažený882:2992,95:1 barva luskůzelenáxžlutá428:1522,82:1 výška stonkuvysokýxnízký787:2772,84:1

15

16 „Mendelovy zákony“ (Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)  Alternativní verze genů (odlišné alely) odpovídají za rozdílnosti ve zděděných rysech  gen pro barvu květů existuje ve dvou verzích, jeden odpovídá za fialovou barvu, druhý za bílou barvu. tyto alternativní verze genu se nazývají alely

17 „Mendelovy zákony“ (Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)  pro každou „dědičnou vlastnost“ má organismus dvě alely, jednu získanou od otce, druhou od matky  diploidní organismus má páry homologních chromozómů, jeden chromozóm z každého páru pochází od otce, druhý od matky. Genový lokus je tak v diploidní buňce přítomen dvakrát. Tyto homologní loci mohou obsahovat stejné alely, jako např. u čistých linií P generace hrachu z Mendelova pokusu, nebo se mohou lišit, jako v F 1 generaci z tohoto pokusu

18

19 „Mendelovy zákony“ (Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)  Pokud se obě alely liší, pak jedna, zvaná dominantní alela, se plně vyjádří ve vzhledu organismu, druhá, zvaná recesívní alela, nebude mít žádný pozorovatelný efekt na vzhledu organismu  v Mendelově pokusu mají rostliny v F1 generaci fialové květy, přestože je v každé z nich krom alely pro fialovou barvu květu i alela pro bílou barvu květu

20 „Mendelovy zákony“ (Mendel žádné zákony nikdy neformuloval)  Dvě alely pro každou dědičnou vlastnost segregují (oddělují se od sebe) během vzniku gamet  vajíčko i spermie obsahují pouze polovinu genetického materiálu, přítomného v somatické diploidní buňce. Homologní chromozómy se od sebe v průběhu meiózy oddělují. Pokud jsou obě alely na homologních chromozomech stejné, pak ve všech gametách se bude nacházet tatáž alela pro daný znak. Pokud se budou alely lišit, pak polovina gamet bude obsahovat dominantní alelu a polovina gamet recesívní alelu. Tento „zákon“ se nazývá „zákon o segregaci alel“

21 Zákon o segregaci alel Čisté linie obsahují totožné alely, PP nebo pp. Gameta obsahuje jen jednu alelu pro barvu květu, buď P nebo p. Spojením rodičovských gamet vznikne hybrid s kombinací Pp. Protože P alela je dominantní, budou mít všichni hybridi z F1 generace fialové květy. Nyní necháme hybridy z F1 zkřížit mezi sebou. V F2 generaci získáme ¾ potomků fialových a ¼ bílých.

22 Fenotypový a genotypový štěpný poměr  Fenotypový štěpný poměr pro F 2 generaci je 3:1 (tři fialové : jeden bílý)  Genotypový štěpný poměr pro F 2 generaci je 1:2:1 (1PP:2Pp:1pp)

23 Genotypový a fenotypový štěpný poměr v F 2 generaci

24 Užitečné termíny  homozygot = organismus, který má pro daný znak obě alely identické (např. PP nebo pp). Pokud má organismus obě alely dominantní pro sledovaný znak, užíváme termín dominantní homozygot (PP), pokud jsou obě alely recesívní, užíváme termín recesívní homozygot  heterozygot = organismus, který má obě alely pro sledovaný znak odlišné (Pp)

25 Analytické zpětné křížení (testcross)  pokud máme hrách s fialovými květy, nevíme, zda se jedná o homozygota (PP) nebo o heterozygota (Pp)  pomůžeme si křížením této rostliny s bělokvětým hrachem  jednalo-li se o heterozygota (Pp), potom polovina potomstva bude fialová a polovina bílá  jednalo-li se o dominantního homozygota, pak bude potomstvo uniformě fialové  křížení organismu s neznámým genotypem s recesívním homozygotem nazýváme analytické zpětné křížení. Je užitečné zejména u živočichů, kde nelze provést samoopylení

26 Analytické zpětné křížení = u živočichů = křížení s recesívním rodičem

27 Monohybridismus a dihybridismus  Doposud jsme sledovali pouze jediný znak - fialovou nebo bílou barvu květů. Hovoříme o monohybridismu  co kdybychom si všímali zároveň dvou znaků? Mendel v jedné variantě pokusu sledoval zároveň barvu semen (žlutá x zelená) a tvar semen (kulatý x svraštělý). Hovoříme zde o dihybridismu.

28 Dihybridismus s dominancí  Y - žlutá barva semen (yellow)  y - zelená barva semen  R - kulatá semena (round)  r - svraštělá semena  Fenotypový štěpný poměr: 9:3:3:1  Genotypový štěpný poměr:  1:2:1:2:4:2:1:2:1  tyto výsledky jsou známy jako „zákon o nezávislé kombinovatelnosti alel“ Pokud bychom zkoumali tyto znaky odděleně, dostali bychom obvyklý poměr 3:1 (resp.1:2:1)

29 Dihybridismus s dominancí

30 „Mendelovy zákony“  Zákon o uniformitě F1 (1. filiální = první generace potomků) generace.  Zákon o náhodné segregaci genů do gamet. Při křížení 2 heterozygotů může být potomkovi předána každá ze dvou alel (dominantní i recesivní) se stejnou pravděpodobností.  Zákon o nezávislé kombinovatelnosti alel. Při zkoumání 2 alel současně dochází k téže pravidelné segregaci. Máme-li 2 polyhybridy AaBb může každý tvořit 4 různé gamety (AB, Ab, aB, ab).

31 Rozšíření Mendelových výzkumů  Mendel díky své genialitě (nebo štěstí či spíše dokonalé znalosti hrachu) si vybral 7 znaků, u nichž je kompletní dominance - fialová či bílá, nula nebo jednička  každý z těchto sedmi znaků je kódován jen jedním genem, pro který existují jen dvě alely (s výjimkou postavení květu - tento znak kódují dva geny)  vztah mezi genotypem a fenotypem je v přírodě málokdy tak jednoduchý...

32 Nekompletní dominance  U tohoto typu dědičnosti vypadá hybrid z F 1 jako průměr obou rodičů  zde u hledíku má hybrid méně červeného pigmentu než dominantní rodič  v F 2 generaci je genotypový i fenotypový štěpný poměr totožný: 1:2:1

33 Neúplná dominance

34 Kodominance  Zde ovlivní dvě alely heterozygota fenotyp  nejedná se ale o neúplnou dominanci, heterozygot má svou zvláštní kombinaci, kde se uplatní vedle sebe obě alely  příkladem je dědičnost krevních skupin M,N a MN.  Jedná se o určité molekuly na povrchu erytrocytů. Jedinci MM budou mít jeden typ molekuly, zatímco lidé NN budou mít druhý. Heterozygoti MN budou mít na povrchu erytrocytů oba typy těchto molekul  MN není průměrem mezi M a N - vyjádří se jen obě alely nezávisle na sobě.

35 Problémy ve vztahu dominance- recesivita  Tay-Sachsova nemoc je autozomální dědičná choroba, postihující recesívní homozygoty. Mozkové buňky takovéhoto dítěte nejsou schopny metabolizovat jeden typ mozkových lipidů, zvaný gangliosidy, protože enzym, který tuto reakci katalyzuje nefunguje správně. Lipidy se tak hromadí v buňkách, znemožňují jim pracovat a výsledkem je smrt dítěte.  Nemoc postihuje pouze děti, které zdědily obě alely pro Tay-Sachsovu nemoc.

36 Problémy ve vztahu dominance- recesivita  Na úrovni organismu se tedy alela chová jako recesívní a je možno hovořit o úplné dominanci  na biochemické úrovni se však jedná a neúplnou dominanci - v buňkách heterozygotů je snížená hladina funkčního enzymu. I tato snížená hladina enzymu však „utáhne“ všechny potřebné reakce, proto jsou heterozygoti zdrávi  na molekulární úrovni se ale jedná o kodominanci - v buňkách je syntetizován jak funkční, tak nefunkční varianta enzymu v poměru 1:1, vyjadřují se tak obě alely.

37 Problémy ve vztahu dominance- recesivita  Dominance rovněž neznamená, že by dominantní alela nějak přímo potlačovala recesívní alelu; rozdíly mezi oběma alelami jsou v nukleotidových sekvencích daného genu  v příkladu semen hrachu kulatá x svraštělá je kulatost dominantní nad svraštělostí  dominantní alela kóduje enzym, který je schopen přeměnit cukr na škrob; recesívní alela kóduje nefunkční formu tohoto enzymu

38 Problémy ve vztahu dominance- recesivita  U recesívního homozygota se tedy cukr nemůže přeměnit na škrob. Jak se semeno vyvíjí, vysoká koncentrace cukru způsobuje, že osmotickými silami do semena vniká voda.  Když je semeno dospělé, vysouší se a svraskává  je-li přítomna dominantní alela, cukr je proměněn na škrob a dospělé semeno zůstává kulaté.  Jedna varianta zdravé alely stačí, aby se cukr přeměnil na škrob, heterozygoti jsou proto rovněž kulatí

39 Problémy ve vztahu dominance- recesivita  Vztah dominace - recesivita rovněž neznamená, že by dominantích alel bylo v populaci nutně více  v USA se rodí jedno dítě z 400, které má navíc prst u nohy či ruky  tato alela pro polydaktylii je dominantní.  399 z 400 dětí jsou proto recesívní homozygoti

40 Problémy ve vztahu dominance-recesivita shrnutí Vztah dominance-recesivita: 1. jde od úplné dominance přes různé formy neúplné dominace až ke kodominanci 2. Vyjadřuje mechanismus, jakým jsou specifické alely vyjádřeny ve fenotypu, nikoli to, že by se alely potlačovaly na úrovni DNA 3. Nemá nic společného s frekvencí výskytu alel v populaci

41 Možné porušení Mendelových zákonů? Do popředí se dostává mRNA  Gen Kit způsobuje u černých myší skvrnité ocásky a bílé tlapky  Dominantní homozygoti AA jsou celí černí  Recesívní homozygoti aa umírají  Heterozygoti Aa jsou skvrnití

42 Možné porušení Mendelových zákonů?  Pokud zkřížíme dva heterozygoty Aa a vznikne kombinace AA, mělo by teoreticky jít o zcela černou myš  Myš je ale skvrnitá  Jediné možné vysvětlení je, že by spolu s dominantní alelou šla do gamety i již připravená mRNA získaná přepsáním recesivní alely Možná jsme na stopě fundamentálnímu pravidlu, které je možná v živé přírodě včetně člověka značně rozšířeno

43 Vícealelové systémy  Většina genů je v populaci zastoupena ve více než dvou alelách  příkladem jsou alely pro dědičnost krevních skupin I A, I B a i  alely I A a I B odpovídají za přítomnost dvou cukrů - A substance a B substance na povrchu erytrocytů  člověk může mít na erytrocytech přítomnu jednu z nich (A nebo B), obě (AB), nebo žádnou (O)

44 Dědičnost krevních skupin  Existují tedy 4 typy fenotypů, A,B,AB,O  protože každá osoba má dvě alely, je možných 6 genotypů (I A I A, I B I B,I A I B,I A i, I B i, ii)  recesívní homozygoti mají skupinu 0, protože žádná substance není na povrchu erytrocytů přítomna  I A a I B jsou k sobě kodominantní  I A a I B jsou ve vztahu k alele i dominantní

45 Dědičnost krevních skupin

46  Znalost krevních skupin je kritickým faktorem pro transfúzi krve. Imunitní systém příjemce reaguje na jakoukoli cizorodou látku  pokud má krev donora substanci, která je příjemci cizí, nastane imunitní reakce vedoucí ke krevním sraženinám ústící ve smrt příjemce

47 Pleiotropie  Doposud jsme se zabývali případy, kdy jeden gen má jeden účinek na fenotyp organismu. Většina genů se ovšem projeví na fenotypu vícero způsoby  jev, kdy jeden gen ovlivní organismus mnoha způsoby se nazývá pleiotropie  typickým případem u člověka je gen způsobující srpkovitou anémii

48 Srpkovitá anémie – případ pleiotropie

49 Sickle cell disease  The disease results from an altered hemoglobin, in which the aminoacid valin substitutes for glutamic acid at position 6 in the β- globin chain.

50

51

52 Epistáze  = gen na jednom lokusu ovlivní expresi jiného genu na jiném lokusu (epistáze = řecky „zastavení“)  Příklad: u myší je černá barva srsti dominantní nad hnědou barvou srsti  B … alela pro černou barvu  b …. alela pro hnědou barvu  jiný gen, zvaný epistatický, rozhoduje o tom, zda barvivo bude „umístěno“ do srsti.  Nazvěme tento gen písmenem C.  bude-li přítomna alela C, pak bude srst podle situace hnědá či černá  bude-li mít myš genotyp cc, pak se neuloží do srsti žádné barvivo a myš bude bílá

53 Epistáze Fenotypový štěpný poměr je 9:3:4

54 Komplementace Fenotypový štěpný poměr je 9:7 Hrachor (Lathyrus odoratus). Křížením dvou bělokvětých rostlin vznikají červenokvěté i bělokvěté rostliny. Pro tvorbu červeného anthokyanu je nutná přítomnost jak alely C, tak alely R. Alela C řídí tvorbu enzymu, kterým vzniká bezbarvý prekurzor anthokyanu, alela R řídí tvorbu enzymu, který mění tento prekurzor na anthokyan.

55 Polygenní dědičnost  mnoho znaků, jako je např. tělesná výška člověka, odstín barvy kůže, inteligence apod. není v populaci diskrétních (fialové květy x bílé), ale plynule se mění  hovoříme o dědičnosti kvantitativních znaků  polygenní dědičnost je jev, kdy mnoho genů ovlivňuje jeden znak (jedná se o opak pleiotropie, kdy jeden gen ovlivňuje mnoho znaků)

56 Polygenní dědičnost odstín barvy kůže u člověka  řekněme, že u člověka je odstín barvy kůže kódován minimálně třemi geny (ve skutečnosti více)  nazvěme tyto geny A,B,C  každé velké písmeno tak přidává výslednému znaku jednu „jednotku“  osoba AABBCC bude mít velmi tmavou kůži, zatímco osoba aabbcc bude mít velmi světlou kůži  protože se jedná o kumulativní efekt, osoby AaBbCc a AABbcc budou mít tutéž barvu kůže

57 Polygenní dědičnost odstín barvy kůže u člověka Výsledná křivka je typická tzv. Gaussova křivka. Její konečný spojitý tvar je ovlivněn environmentálními faktory, jako je slunění apod.

58 Gaussova křivka

59

60 Nature versus Nurture environmentální dopad na fenotyp  u člověka ovlivňuje výživa tělesnou výšku, opalování barvu kůže, posilování svalovou hmotu atd.  i u jednovaječných dvojčat existují rozdíly díky odlišnému vlivu prostředí  bonsaje, větší výnosy na pohnojených polích  genotyp tedy není něco pevně daného, spíše se jedná o mantinely.

61 Nature versus Nurture environmentální dopad na fenotyp  inteligence = geny + trénink, studium  barva kůže = geny + opalování  tělesná výška = geny + výživa  alkoholismus = geny + prostředí  filosofie – u člověka je třeba ještě započítat vliv svobody

62 Nature versus Nurture environmentální dopad na fenotyp  norma reakce = mnoho různých fenotypů, které mohou vzniknout z jediného genotypu  genotyp je klaviatura, na kterou může prostředí zahrát mnoho různých skladeb  schizofrenie = geneticky podmíněná, ale zpravidla je pro vypuknutí zapotřebí environmentální stimul, stres (příprava na maturitu apod.)

63 Nature versus Nurture environmentální dopad na fenotyp  v některých případech prostředí nehraje žádnou roli a norma reakce je nulová: dědičnost krevních skupin, fialová/bílá barva květu hrachu, srpkovitá anémie atd.  norma reakce bývá nejširší pro polygenní znaky, jak jsme viděli u barvy kůže.  tyto znaky nazýváme multifaktoriální, neboť za ně odpovídá mnoho faktorů, a to genetických i faktory prostředí

64 Nature versus Nurture environmentální dopad na fenotyp Norma reakce. Barva květu záleží u této rostliny na kyselosti půdy

65 Nature versus Nurture environmentální dopad na fenotyp Plicník lékařský (Pulmonaria officinalis) má květy nejprve červené, později modré, při odkvétání až do fialova

66 Mendelovská dědičnost u lidí  Nevýhoda člověka  příliš dlouhá generační doba (stejná jako u výzkumníka)  málo dětí  bylo by neetické jej křížit  provádí se analýza rodokmenů  Příklad: alela W způsobuje „widow´s peak“, alela F volný ušní lalůček

67 Analýza rodokmenů

68 Recesívně děděné choroby  mnohem častější než dominantně děděné choroby  heterozygoti jsou zdrávi, jsou zváni přenašeči  postižený člověk se většinou narodí zdravým rodičům (Aa x Aa)  u člověka od velmi lehkých (albinismus) po závažné (cystická fibrosa, fenylketonurie, Tay-Sachsova nemoc, srpkovitá anémie, různé thalassemie atd.)  jsou v lidstvu nerovnoměrně rozloženy (Tay- Sachsova nemoc – aškenázští židé v USA, srpkovitá anémie – Afroameričané)

69 Recesívně děděné choroby  každý z nás jsme heterozygotní pro asi 30 genetických chorob  odtud zřejmě ve všech známých kulturách zákaz incestu a sňatků uvnitř rodiny  tyto tabu se možná zrodily z empirických pozorování  dnes známo asi genetických chorob

70 Cystická fibrosa  nejčastější dědičná choroba v USA  1: 2500 bílých obyvatel  každý 25 člověk je přenašeč (4%)  zdravá alela kóduje membránový přenašeč pro chloridové ionty  recesívní homozygoti mají tyto kanály nefunkční, výsledkem je mimořádně vysoká koncentrace extracelulárního Cl -  výsledkem je hlen přítomen v pankreatu, plicích, trávicí soustavě a dalších orgánech.

71 Cystická fibrosa  baktérie i buňky imunitního systému jsou v tomto hlenu zachyceny, což dále zhoršuje stav pacienta  neléčena způsobuje smrt před dosažením pátého roku věku  při léčbě a denních dávkách antibiotik přežívá polovina pacientů 20 let.

72 Tay-Sachsova nemoc  je způsobena nefunkčním enzymem, který není schopen rozložit jisté lipidy v mozku  symptomy obvykle několik měsíců po narození; dítě má bolestivé křeče, slepne, nastává degenerace motorických i mentálních schopností  smrt nastává do několika let po narození  u aškenázů – židů – (cca Německo) je poměr 1:3600, což je 100x víc než u sefardských židů (cca Španělsko)

73 Srpkovitá anémie  1:400 u Afroameričanů  každý desátý Afroameričan je přenašeč  u nemocných jsou třeba pravidelné transfúze, léčba zatím neexistuje  heterozygoti jsou zdrávi, ale pokud se vyskytují delší dobu v místech s menším parciálním tlakem kyslíku, mohou mít problémy  balancovaný polymorfismus:  dominantní homozygot zemře na malárii  recesívní homozygot zemře na anémii  heterozygot přežije

74 Fenylketonurie (PKU)  1: až 1:  neschopnost odbourat fenylalanin  neléčena způsobuje u dětí mentální retardace (někdy je IQ kolem 50, jindy téměř 100)  léčba neexistuje, jen dieta bez fenylalaninu

75 Dominantně děděné choroby  mnohem vzácnější – neexistují přenašeči, kdo škodlivou alelu má, je nemocný  achondroplasie, familiální hypercholesterolemie, Huntingtonova nemoc

76 Achondroplasie  = trpasličí vzrůst  výskyt 1:10000…  … z čehož vyplývá že 99,9% populace jsou recesívní homozygoti

77 Achondroplasie

78 Huntington´s disease auosomálně dominantní dědičnost

79 Huntingtonova choroba  = degenerativní neuropsychiatrická nemoc, zasahující basální ganglia, ovšem postihující rovněž široké oblasti celého nervového systému  dědičnost je autosomálně dominantní:  P: Aa x aa  F 1 : Aa Aa aa aa  1 : 1  = každé dítě, které má jednoho postiženého rodiče má 50% risk, že je nositelem HD alely

80 Huntingtonova choroba  Symptomy se objevují obvykle mezi 35 a 50 rokem života... ...ačkoli nemoc může propuknout kdykoli mezi dětstvím a pokročilým věkem  smrt nastává v průměru 15 let po objevení se prvních příznaků  jedná se o tzv. late-onset disease, symptomy se objevují obvykle ve věku, kdy již postižená osoba má vlastní děti

81 Huntingtonova choroba  byl objeven gen způsobující Huntingtonovu chorobu. Nachází se na p raménku chromozómu 4.  gen byl isolován  gen je defektní kvůli abnormálně velkému počtu repeticí CAG  jakou funkci v organismu má zdravý gen, není známo

82 Huntington´s Disease  Objev HD genu v roce 1993 vyústil v dostupnost přímého genetického testování pro osoby v riziku choroby nebo pro osoby již nemocné pro potvrzení diagnózy. Z krevního vzorku se analyzuje DNA a zjistí se počet repetic CAG v HD lokusu  terapie v současnosti neexistuje  žádost o provedení testu je většinou založena na úmyslu založit rodinu a plánování rodičovství či na plánu pro další vlastní život.

83 Huntington´s Disease  Zdraví jedinci mají obvykle 28 nebo méně repeticí CAG  jedinci postižení Huntingtovou chorobou mají obvykle 40 nebo víc repeticí CAG  malé procento osob má však počet repeticí mezi 30 až 40, tedy v zóně, kdy nelze přesně určit, zda nemoc propukne či ne.  Nestabilní trinukleotidová repetice se může prodloužit při přenosu z rodiče na dítě

84 Huntingtonova choroba Note: Dr. Michael McCormack cituje případ, kdy měla pacientka o jednu repetici více než její matka. Pacientka byla symptomatická již ve 40 letech, zatímco její matka byla v 70 roce věku ještě bez symptomů. Po nástupu nemoci se u někoho stav rapidně zhoršuje, zatímco jindy nemoc progreduje pomaleji.

85 Huntingtonova choroba klinické rysy  Emoční, kognitivní a motorické poruchy  nejčastější emoční poruchy: deprese, iritabilita, apatie, výbuchy agrese, impulzivnost, sociální odtažitost  kognitivní poruchy: ztráta rychlosti a pružnosti uvažování. Na pracovišti pacient není schopen udržet tempo práce.

86 Huntington´s Disease clinical features  Motorické poruchy: vědomé a nevědomé, involuntární pohyby, zejména chorea. Pacienti mají zprvu zhoršenou manuální zručnost, špatně artikulovanou řeč, potíže s polykáním, později se stávají rigidní a neschopní vykonat jakýkoli voluntární pohyb. Pacienti, kteří se dožijí tohoto stadia jsou upoutáni na lůžko a nejsou schopni se podílet na péči o sebe

87 Huntington´s Disease  Genetický test odhalí přítomnost HD alely, ale nikoli nástup nemoci  USA:  v současnosti asi nemocných; dalších jsou v riziku onemocnění  1: je nemocných

88 Huntington´s Disease Varlam Shalamov ( )

89 Huntingtonova choroba etické problémy  Nancy Wexler

90 Huntington´s Disease ethical issues Informational self – determination právo vědět právo nevědět v případě HD jen asi 10% osob chce vědět...

91 Testování heterozygotů  dnes možno u stále většího počtu chorob  cystický fibrosa  srpkovitá anémie  Tay – Sachsova nemoc  etické a sociální dopady: pojišťovny a zaměstnavatelé (přenašeči jsou naprosto zdrávi)

92 Fetální testování  amniocentéza  14 – 16 týden těhotenství  pro karyotyp ale buňky musíme nechat několik týdnů růst  cca 1% riziko krvácení či potratu  chorionické klky  8 – 10 týden těhotenství  buňky rostou rychle  cca 1% riziko krvácení či potratu  dnes buňky plodu z krve matky - neinvazívní  ultrazvuk – neinvazívní  fetoskopie - neinvazívní

93 Amniocentéza a testování chorionických klků

94 Testování novorozenců  běžně na fenylketonurii (PKU)

95 Spojení mendelismu a chování chromosomů  se zlepšováním parametrů mikroskopů byla objevena  mitóza 1875  meióza 1890  v roce 1900 v souvislosti se znovuobjevením Mendelových zákonů se začaly tyto zákony dávat do souvislosti s mitózou a meiózou  kolem roku 1902 vzniká chromosomální teorie dědičnosti (Walter Sutton a Theodor Boveri)

96 Chromozomální teorie dědičnosti = snaha spojit cytologii s Mendelovou dědičností

97 Thomas Hunt Morgan  užívá Drosophila melanogaster  mnoho potomků (cca stovky)  laciný chov  krátká generační doba (14 dní)  relativně snadné pozorování (lupa)  jen 4 páry chromozómů (2n = 8)  Morgan po roce experimentování získal drosophilu s bílýma očima

98 Drosophila melanogaster Sameček Samička

99 Drosophila melanogaster

100  3 páry autozomů a jeden pár gonozomů  chromosomové určení pohlaví stejné jako člověk:  sameček XY  samička XX

101 Thomas Hunt Morgan (1866 – 1945) „To breed or not to breed. That´s the question.“

102 Dědičnost vázaná na pohlaví klasický Morganův pokus Drosophila má totéž chromosomální určení pohlaví jako člověk: XY … sameček XX … samička Na první pohled probíhá pokus přesně podle Mendela – v F2 máme poměr 3:1 Překvapivé ovšem je, že bílé oči mají vždy pouze samečci!

103 Morganovy závěry  gen způsobující bílou barvu očí musí mít lokus na X chromosomu  protože alela pro bílou barvu očí je recesívní, budou mít samičky bílé oči pouze v recesívně homozygotní konstelaci  sameček má pouze jeden chromosom X, tedy stačí, aby právě tato jedna (a jediná) alela kódovala bílou barvu

104 Vazba genů  genů je v organismu mnohem víc než chromosomů – na jednom chromosomu je tedy velké množství genů  jsou-li lokusy dvou genů těsně vedle sebe na jednom chromosomu, je malá pravděpodobnost, že se crossing-over „trefí“ právě mezi ně  výsledkem je fakt, že se tyto geny dostanou do gamety zpravidla spolu

105 Vazba genů  v jedné variantě pokusu křížil Morgan mezi sebou drosophily s černým/normálním tělem a se zakrnělými/normálními křídly  b + šedé, normální tělo  b černé tělo (b = black)  vg + normální křídla  vgzakrnělá křídla (vg = vestigial)

106 Vazba genů  Morgan křížil divoké, normální drosophily b + b + vg + vg + s černými drosophilami se zakrnělýmí křídly bbvgvg  b + b + vg + vg + x bbvgvg  F1: b + b vg + vg - vzhledově normální, divoká drosophila (šedé tělo, normální křídla)  nyní provedl Morgan klasické zpětné křížení: samičky z F1 zkřížil se samečky z P generace bbvgvg

107 Vazba genů  z tohoto křížení (b + b vg + vg x bbvgvg) by mělo podle Mendelových zákonů vzniknout potomstvo v poměru 1:1:1:1 tedy:  ¼ šedých s normálními křídly  ¼ černých se zakrnělými křídly  ¼ šedých se zakrnělými křídly  ¼ černých s normálními křídly  avšak…

108 Vazba genů

109 Vazba genů křížení b + b vg + vg x bbvgvg  skutečné výsledky byly zřetelně odlišné:  bylo velké množství divokých typů (šedé/normální křídla) a  dvojitých mutantů (černí/zakrnělá křídla)

110 Vazba genů  Morgan uzavřel, že gen pro barvu těla a gen pro zakrnělost křídel musí ležet na stejném chromosomu a při crossing-overu jdou většinou společně…  …ovšem jen většinou - rekombinantní fenotypy přece jenom vznikly

111 Nezávislá segregace chromosomů a crossing-over produkují genetické rekombinanty  kdybychom křížili v podobném pokusu, jaký učinil Morgan žlutý a kulatý hrášek s genotypem YyRr se zeleným a svraštělým yyrr YyRr x yyrr  vyšel by nám skutečný poměr ve shodě s předpovězeným 1:1:1:1  hrášky žluté a kulaté spolu se zelenými svraštělými bychom označili jako parentální typ  a hrášky žluté a svraštělé spolu se zelenými kulatými bychom označili jako rekombinanty

112 Nezávislá segregace chromosomů a crossing-over produkují genetické rekombinanty  protože by v našem pokusu byla polovina (50%) parentálních typů a polovina (50%) rekombinantů, hovořili bychom o 50% frekvenci rekombinace  celá situace je způsobena tím, že gen pro žlutá/zelená semena a gen pro kulatá/svraštělá semena leží na odlišných chromosomech  což má za následek fakt, že při metafázi meiosy I se chromosomy s těmito geny dostávají zcela náhodně do dceřinných buněk

113

114 Vazba genů  geny na jednom chromosomu ovšem nesegregují zcela náhodně – čím jsou blíže u sebe, tím je menší pravděpodobnost, že se mezi ně „trefí“ crossing-over

115 Vazba genů  kdyby ležely geny v Morganově pokusu opravdu těsně vedle sebe, vznikla by kombinace 1:1:0:0  v Morganově pokusu bylo přibližně 17% rekombinantů – ačkoli zde vazba je, není zcela kompletní  frekvence rekombinace = Rekombinanti/všichni x 100

116

117 Vazba genů

118 Z rekombinačních frekvencí lze zhotovit genetickou mapu  genetická mapa = lineární sekvence genů na chromosomu (Alfred Sturtevant)  Sturtevant si uvědomil, že frekvence rekombinace – v našem případě 17% - vypovídá cosi o vzdálenosti mezi dvěma geny na chromosomu  předpokládal, že crossing-overy se trefují se stejnou pravděpodobností do všech míst chromosomu…  … čím jsou gny na chromosomu od sebe dál, tím je crossing-over mezi nimi pravděpodobnější

119 Z rekombinačních frekvencí lze zhotovit genetickou mapu  A.Sturtevant zkoumal tři geny: nám známý b, rovněž známý vg a gen cn (cinnabar = rumělka)  drosophila s genem cn má světlejší oči než divoký typ  Výsledky:  cn a b = 9%  cn a vg = 9,5%  b a vg = 17%

120 Z rekombinačních frekvencí lze zhotovit genetickou mapu  jediná možnost je umístit gen cn mezi geny b a vg  1% = 1 centimorgan

121 Genetická mapa  některé geny jsou na jednom chromosomu od sebe natolik vzdáleny, že efekt vazby mezi nimi není pozorovatelný  takové geny mají maximální hodnotu – 50% - frekvence rekombinace (=volná vazba)  např. v Mendlových pokusech je barva semene a barva květu na stejném chromosomu 1, ale tak daleko od sebe, že se jedná o volnou vazbu  pouze pro jednu dvojici ze sedmi Mendelových znaků objevili genetici vazbu: výška rostliny a tvar lusku: pro tuto dvojici Mendel dihybridní F2 nedělal (F1 ano)

122 Genetická mapa  u Drosophily byly zjištěny celkem 4 skupiny genů tvořících vazbu, což odpovídá čtyřem chromosomům drosophily  crossing overy se ale „netrefují“ do všech míst na chromosomu se stejnou frekvencí…  …genetická mapa tak sice ukazuje seřazení chromosomů, ale není schopna stanovit abslotní vzdálenost mezi chromosomy

123 Genetická mapa  i když vzdálenost mezi dvěma geny není natolik velká, aby je „rozpojila“ a vznikla volná vazba, přece může být natolik značná, že vznikne pravděpodobnost nikoli jen jednoho, ale dvou crossing-overů mezi oběma lokusy  druhý crossing-over (d.c.o.) tak zruší účinek prvního  mnohonásobný crossing-over odpovídá za matematické nepřesnosti na obrázku:

124 Genetická mapa  A. Sturtevant objevil celkem čtyři vazbové skupiny genů u drosophily, což odpovídá počtu 4 chromosomů (2n=8)  každý chromosom má lineární sekvenci lokusů pro konkrétní geny  genetická mapa ovšem nedává absolutní velikost chromosomu: crossing-overy se netrefují ze stejnou pravděpodobností do všech míst chromosomu

125 Genetická mapa Zjednodušená genetuická mapa chromosomu II. Barvu očí ovlivňuje mnoho genů

126 Cytogenetická mapa  cytogenetická mapa se snaží najít geny v souvislosti s různě obarvenými místy na chromosomech  cílem je určit přesnou sekvenci všech nukleotidů na chromosomu, délku genů jakož i vzdálenost mezi jednotlivými geny v párech bazí

127 Pohlavní chromosomy  člověk: polovina spermií je 22X a polovina spermií 22Y; všechny oocyty jsou 22X  anatomicky je pohlaví embrya odlišitelné ve stáří cca dvou měsíců – před tím jsou pohlavní orgány rudimentární – záleží na hormonech, zda vznikne chlapec nebo dívka  lidské embryo se vyvíjí původně ženským směrem (VIZ syndrom testikulární feminizace – bude probráíno později)

128 Pohlavní chromosom y člověka

129 Pohlavní chromosomy  zda se embryo bude vyvíjet mužským nebo ženským směrem záleží na přítomnosti či nepřítomnosti chromosomu Y  v roce 1990 byl identifikován gen určující vývoj varlat – byl pojmenován SRY  SRY = Sex determining Region of Y  pokud gen SRY chybí, gonády se vyvíjejí ženským směrem  gen SRY působí pouze jako spouštěč mnoha dalších procesů – SRY kóduje protein, který kóduje mnoho dalších genů

130 Pohlavní chromosomy  v současnosti byly identifikovány další geny na chromosomu Y, nutné pro normální vývoj muže  pokud jsou tyto geny poškozeny, narodí se chlapec XY, ale nebude schopen tvořit životaschopné spermie

131 Chromozomální určení pohlaví alozom = nepárový pohlavní chromosom heterogametické pohlaví = to, které má alozom (např. muž) homogametické pohlaví = to, které má pár totožných pohlavních chromosomů

132 Geny vázané na pohlaví  geny na pohlavních chromosomech budou vykazovat tentýž vzorec dědičnosti jako běloocí samečkové Morganových drosophil  muži budou předávat tyto geny (=na chromosomu X) na všechny své dcery avšak na žádného syna  matky budou tyto geny předávat svým synům i dcerám

133 Geny vázané na pohlaví

134  na chromosomu Y je obecně málo genů – a to jen ty, které určují pohlaví – většina genů vázaných na pohlaví bude na chromosomu X  u žen budou recesívně děděné choroby velmi vzácné, protože by musely být recesívně homozygotní  muži XY mají naopak jen jeden lokus na chromosomu X – termíny homozygotní či heterozygotní pro ně postrádají smyslu: někdy se říká že jsou hemizygotní

135 Genetické nemoci vázané na pohlaví  Duchenne muscular dystrofy: každý muž v USA; málokdy přežívají 20 rok věku; progresívní oslabení svalů a ztráta koordinace; nemoc je způsobena špatným proteinem zvaným dystrofin, který je klíčový pro správnou práci svalů; gen pro dystrofin leží na chromosomu X  hemofilie – absence jednoho nebo více proteinů nutných pro srážlivost krve

136 Královna Viktorie ( )  spontánní mutace buď u otce či u matky královny Viktorie způsobila, že královna se stala přenašečkou  prvním hemofilikem byl Leopold, syn královny Viktorie  Leopold přežil a stal se otcem dcery- přenašečky, která alelu předala jednomu ze svých synů.  Viktorie měla ovšem rovněž i dcery- přenašečky a skrze ně se alela dostala na královské dvory v Prusku, Rusku a Španělsku

137 Královna Viktorie

138 X inaktivace u savčích samiček  ačkoli mají všechny samičky savců dva X chromosomy, jeden z nich bývá inaktivován během embryonálního vývoje  výsledkem je, že dospělé buňky muže i ženy mají pouze jeden aktivní X chromosom  inaktivní X chromosom u žen kondensuje v kompaktní objekt v jádře, zvaný Barrovo tělísko (Barr body)  většina genů na Barrově tělísku nejsou exprimovány (=nepřepisují se do mRNA a netvoří se z nich bílkoviny), ačkoli nějaké zůstávají aktivní (a jsou aktivní v buňkách, ze kterých vzniknou gamety)

139 Barrovo tělísko  který z obou X chromosomů se v raném embryu stane Barrovým tělískem, je věcí náhody  výsledkem je, že ženy se stávají mozaikou dvou typů somatických buněk: těch s aktivním X chromosomem od matky a s aktivním X chromosomem od otce  ve chvíli, kdy je jeden z X chromosomů inaktivován, všechny buňky, které z této buňky vzniknou mitózou, budou mít inaktivován stejný X chromosom

140 Barrovo tělísko  je-li tedy žena heterozygot pro gen ležící na X chromosomu, zhruba polovina jejích buněk bude exprimovat jednu alelu, zatímco druhá polovina jejích buněk bude exprimovat druhou alelu  jev je krásně pozorovatelný na tříbarevných kočkách  u žen je známa mutace, díky které nevznikají potní žlázy – žena pak má potní žlázy mozaikovitě jen na přibližně polovině těla

141 Barrovo tělísko

142 Tři generace žen vykazující nemoc zvanou anhidrotická ektodermální dysplasie (absence potních žláz); všechny ženy jsou pro daný gen umístěný na X chromosomu heterozygotní. Oblasti bez potních žláz jsou vyznačeny zeleně. Rozsah a umístění oblastí bez potních žláz u jednotlivých žen je věcí náhody.

143 Barrovo tělísko  inaktivace chromosomu X spočívá v metylaci (=přidání –CH 3 skupiny) cytosinů na jeho DNA  ale co rozhoduje o tom, který z z obou X chromosomů se stane Barrovým tělískem?  byl objeven gen, aktivní pouze na Barrově tělísku, který se nazývá XIST (X-inactive specific transcript). Jeho produktem je RNA, jejíž mnohé kopie pokrývají celý chromosom  jaký je ale vztah mezi metylací a XIST genem? - a co rozhoduje o tom, který z obou X chromosomů bude mít aktivní XIST a stane se tak Barrovým tělískem?  odpověď není známa

144 Změny v počtu chromosomů ústí v genetické choroby  nondisjunkce = jev, kdy se při meiose I. homologické chromosomy nerozdělí správně; nebo se nerozdělí správně sesterské chromatidy při meiose II.  v těchto případech získá jedna gameta jednu kopii chromosomu navíc, zatímco druhá nemá žádnou kopii daného chromosomu

145 Změny v počtu chromosomů ústí v genetické choroby

146  aneuploidie = stav, kdy se gameta s abnormálním počtem chromosomů spojí s normální gametou. Výsledkem je abnosrmální počet chromosomů v organismu  trisomický organismus = buňky mají jeden chromosom navíc (2n+1)  monosomický organismus = buňkám jeden chromosom chybí (2n-1)  pokud organismus vývoj přežije, ve všech svých buňkách bude mít abnormální počet chromosomů

147 Aneuploidie a polyploidie  někdy může nastat podobná chyba i při mitóze. Pokud k nondisjunkci došlo v rané embryonální fázi, řada buněk organismu bude zasažena, což může vést k závažným poruchám  některé organismy mají více než dvě sady chromosomů. tento stav je zván polyploidie  triploidní (3n) zygota může vzniknout např. tak, že v oocytu je abnormální diploidní stav chromosomů  tetraploidie (4n) může vzniknout např. tak, že po první mitóze zygoty nenásleduje cytokineze.

148 Polyploidie  polyploidie je relativně častá u rostlin; spontánní polyploidie je u rostlin zřejmě důležitou chvílí pro náhlý vznik nového druhu  řada hospodářských druhů rostlin (pšenice, kukuřice) jsou polyploidní rostliny  u živočichů je polyploidie velmi vzácná, i když je známa u některých ryb a obojživelníků

149 Polyploidie u savců  v Chile byl identifikován zatím první savčí kandidát na polyploidii, hlodavec viskača Tympanoctomys barrerae, který je zřejmě tetraploidní

150 Změny ve struktuře chromosomů delece, duplikace, inverze, translokace  delece – z chromosomu je ztracena část neobsahující centromeru. Takovýto chromosom postrádá pochopitelně mnohé geny. Tento fragment ale nemusí být zcela ztracen, pokud se mu zdaří se připojit k sesterské chromatidě při meiose, vzniká  duplikace  inverze – stav, kdy se fragment sice připojí k sesterské chromatidě, ale v opačné orientaci

151 Změny ve struktuře chromosomů delece, duplikace, inverze, translokace  translokace – fragment je připojen k nehomologickému chromosomu  delece a duplikace se objevují zejména během meiosy při crossing-overu, kdy se části nesesterských chromatid nesprávě připojují  pokud má diploidní embryo značné delece či duplikace, zpravidla nepřežije. Rovněž při reciproční translokaci, kdy jsou segmenty nehomologických chromosomů vyměněné navzájem, je sice zachován stav 2n, ale rovněž zpravidla nepřežije. K tomu, aby geny se mohly řádně přepisovat, je totiž nutné, aby byly geny zařazeny ve správné konstelaci u správných promotorů

152 Změny ve struktuře chromosomů delece, duplikace, inverze, translokace

153 Chroroby u lidí způsobené chromosomálními alteracemi  většina aneuploidií je neslučitelná se životem, že buď se embryo ani neimplantuje do endometria dělohy, nebo je spontánně potraceno později  některé aneuploidie ale jsou slučitelné se životem. Takoví jedinci mají sadu symptomů (sada symptomů = syndrom), který charakterizuje daný typ aneuploidie

154 Downův syndrom trisomie 21. chromosomu  v USA 1:700 narozených dětí  typické rysy tváře („mongolismus“)  malá postava  srdeční defekty  poruchy sluchu  náchylnost k respiračním onemocněním  mentální retardace  náchylní k leukémii a Alzheimerově nemoci  smrt ve středním věku, i dříve  většina sexuálně podvyvinutá či sterilní

155 Downův syndrom trisomie 21. chromosomu V některých případech mají lidé s Downovým syndromem obvyklých 46 chromosomů. Výzkum karyotypu však prozradí, že část nebo i celý třetí 21 chromosom je navíc translokován na jiném chromosomu

156 Downův syndrom trisomie 21. chromosomu  Downův syndrom je závislý na věku matky

157 Downův syndrom trisomie 21. chromosomu  těhotenství žen nad 35 let je považováno vůči Downovu syndromu za rizikové  závislost věku matky na Downovu syndromu dítěte doposud nebyla vysvětlena  většina případů je způsobená nondisjunkcí při meiose I. – monosomie je zřejmě letální.  současné výzkumy předpokládají abnormality závislé na věku při napojování mikrotubulů na kinetochory při meiose I.  trisomie ostatních chromosomů rovněž závisí na věku matky, i když plody s jinými trisomiemi nepřežívají dlouho

158 Nondisjunkce chromosomu X  nondisjunkce pohlavních chromosomů bývá slučitelná se životem, protože Y chromosom nese jen málo genů a protože všechny nadbytečné kopie X chromosomů jsou uloženy jako Barrova tělíska

159 Klinefelterův syndrom XXY muži  1:2 000  testes jsou malé a muž je sterilní  často zvětšená prsa a další ženské znaky  inteligence je o něco nižší než průměrná

160 Nondisjunkce pohlavních chromosomů  muži XYY mají tendenci mít vyšší postavu – náchylnost ke zločinům nebyla potvrzena  ženy XXX se vyskytují v poměru 1:1000, jsou zdravé a nelze je rozlišit od normálních s výjimkou karyotypu, jejich IQ je však v průměru nižší než u XX žen a je kolem 85. Dva bratři. Vpravo XYY

161 Turnerův syndrom X0 ženy  1:5 000 – jediná známá monosomie u člověka slučitelná se životem  sterilní, pohlavní orgány nevyvinuté; pokud je jim podáván estrogen, vyvinou normální sekundární pohlavní znaky  většina má normální inteligenci

162 „Cri du chat“ syndrom  delece v chromosomu 5  mentální retardace  malá hlava s neobvyklými rysy  zvláštní typ pláče (cri du chat)  zpravidla umírají v dětském věku

163 Genomický imprinting  doposud jsme předpokládali, že každá alela bude mít na organismus stejný efekt, ať již původně pochází z otce nebo z matky…  …což většinou můžeme předpokládat bezpečně  když jsme například křížili hrášek s fialovými květy s hráškem s bílými květy, bylo jedno, zda fialová alela je ve vajíčku nebo v pylové buňce  v současnosti však genetici objevili několik znaků u člověka, včetně některých chorob, u kterých překvapivě záleží na tom, zda je alela zděděna od otce či od matky

164 Genomický imprinting

165  Prader-Wiliho syndrom – mentální retardace, obezita, krátká postava, neobvykle malé ruce a nohy  Angelmanův syndrom – spontánní, nekontrolovatelný smích, prudké pohyby, a další motorické a mentální symptomy  obě choroby mají zřejmě tutéž příčinu: deleci části chromosomu 15

166 Genomický imprinting  pokud zdědí dítě abnormální chromosom 15 od tatínka, výsledkem bude Prader-Wiliho syndrom  pokud dítě zdědí abnormální chromosom 15 od maminky, výsledkem bude Angelmanův syndrom  zdá se, že geny oblasti s delecí by se v normální situaci chovaly jinak pokud by byly zděděné od matky a jinak od otce

167 Genomický imprinting

168  Prader-Wiliho/Angelmanova hádanka může být vysvětlena jevem popsaným jako genomický imprinting  zdá se, že alela na jednom chromosomu je nějak umlčena, zatímco druhá na homologickém chromosomu se může přepisovat  alely stejného genu mají tedy na potomka různý vliv, podle toho, zda se do zygoty dostaly z vajíčka nebo ze spermie

169 Genomický imprinting  v potomkovi se v buňkách, které tvoří gamety genomický imprint „vymaže“  a utvoří se znovu podle toho, zda se jedná o muže nebo o ženu  imprinting zřejmě spočívá v metylaci (přidání skupiny –CH 3 ) cytosinů na imprintované alele, která se nepřepisuje a je inaktivní  někdy ale metylace naopak aktivuje gen!  dnes známo asi 20 imprintovaných genů, odhaduje se, že jich budou stovky

170 Genomický imprinting  většina imprintovaných genů jsou mimořádně důležité při embryonálním vývoji  experimentálně vytvořené myši, které měly dva homologické chromosomy od otce či dva homologické chromosomy od matky vždy umíraly před narozením  androgenot = embryo s 2n, obě sady jsou od otce  gynogenot = embryo s 2n, obě sady jsou od matky  normální vývoj tedy zřejmě předpokládá, aby byla v buňce přítomna přesně jedna kopie aktivního genu: ne dvě a ne žádná

171 Syndrom fragilního X chromosomu  konec X chromosomu visí na tenkém vláknu DNA  chlapci 1:500  dívky 1:2 500  mentální retardace  velký počet repetic CGG (normální 6 – 54, nemocní nad 200)  syndrom je častější, pokud je abnormální chromosom zděděný od matky…  …to by odpovídalo pozorování, že syndrom je častější u chlapců: pokud muž zdědí X chromosom, musí to být od matky

172 Geny mimo jádro  malé kruhové DNA se nacházejí v mitochondriích a plastidech  tyto cytoplasmatické geny nevykazují mendelovskou dědičnost  u rostlin přijímá zygota téměř vždy všechny plastidy z vajíčka a žádný z pylové buňky  savci dědí mitochondrie po mateřské linii – ze spermie se zpravidla nedostane žádná mitochondrie do jádra

173 Panašování u rostlin Euonymus fortunei. Dvoubarevná mosaika na listech je způsobena přítomností dvou typů chloroplastové DNA, jedné normální a jedné způsobující bílé zbarvení. Výsledkem jsou různě zbarvené listy, nebo méně často, celé rostliny

174 Geny mimo jádro  mitochondriální DNA může způsobit řadu nemocí u lidí – kóduje např. části enzymu ATP-syntázy  chyby v mitDNA tedy vyústí v menší množství vyrobeného ATP  choroby se tedy projeví nejčastěji v orgánech, které jsou závislé na přísunu energie: svaly a nervová soustava  mitochondriální myopathie se např. projevuje slabostí, neschopností snášet fyzickou zátěž a oslabováním svalů

175 Geny mimo jádro  chyby v mitDNA přispívají alespoň částečně k některým případům cukrovky, srdečního infarktu a Alzheimerově nemoci

176


Stáhnout ppt "2008  termín „genetika“ se poprvé objevuje v r. 1905  1909: pojem „gen“  1911 termín „gen“ proniká do kontinentální Evropy."

Podobné prezentace


Reklamy Google