Historie genetiky počátky genetiky ještě před naším letopočtem PYTHAGORAS ( př. n. l.) - sicilský matematik - dědičnost lidských vlastností řečtí filosofové: EMPEDOKLES ( př. n. l.) - podobnost dětí rodičům DEMOKRITOS (460 – 370 př. n. l.) a HIPPOKRATES (450 – 377 př. n. l.) - pangeneze – semeno tvoří obě pohlaví tím, že se míchá směs tělesných šťáv ARISTOTELES ( př. n. l.) - semeno tvořeno z nejhodnotnější substance v těle (přebytku krve) zdroj:

William HARVEY ( ) -osobní lékař anglického krále Karla I. a profesor na univerzitě v Londýně -embryo vzniká jen z oplozených vajíček Rudolf Jacob CAMERARIUS ( ) -studiem jedno- a dvoudomých rostlin zjistil, že semena se nevyvinou pokud není na pestík nanesen pyl (kritizován za bezbožnost a nemravnost) Carl von LINNÉ ( ) -rozřešení pohlavnosti rostlin -tyčinky a pestíky jsou pohlavními orgány

Gregor Johann Mendel ( – ) - zakladatel genetiky - v roce 1865 publikoval své výsledky a závěry z pokusů (ve své době však nevzbudily žádnou pozornost) - počátek rozvoje genetiky od roku 1900, kdy byla pro svět znovu objevena Mendelova práce o rostlinných hybridech zdroj: astro4.ast.vill.edu více informací v části Mendelistická genetika

Charles Robert Darwin ( – ) - britský přírodovědec zdroj: Dědičnost vykládá pomocí hypotézy pangeneze. Podle této hypotézy jednotlivé buňky vylučují tzv. gemmule, které volně kolují v organismu. Shromažďují se pak v pohlavních orgánech, a tak se podílejí na utváření nového jedince.

Hugo DE VRIES ( – ) - profesor university v Amsterodamu Carl CORRENS ( – ) - profesor university v Tübingenu Erich VON TSCHERMACK-SEYSENEGG ( – ) - profesor Vysoké školy zemědělské ve Vídni zdroj: zdroj: zdroj: - znovu objevení Mendelovy práce o rostlinných hybridech - formulace tzv. Mendelových pravidel H. De Vries C. Correns E. Tschemack-Seysenegg

Avery et al. (1944) Journal of Experimental Medicine „Studie on the chemical nature of the substance inducing transformation of pneumococcal types“ -americky fyzik a lékař (imunochemie) -první molekulární biolog -spolu s MacLeodem a McCarthym -nositelem genetické informace je DNA Oswald T. Avery ( ) zdroj: sciencesque.wordpress.com

Francis Harry Compton Crick ( – ) James Dewey Watson ( ) 1953 – vytvořili prostorový model DNA James D. Watson and Francis H. Crick : Molecular structure of Nucleic Acids Nature 171, 737–738 (1953) 1962 – Nobelova cena za fyziologii a medicínu zdroj: bioweb.wku.edu Crick Watson zdroj:

Kary B. Mullis ( ) patentování PCR (polymerázové řetězové reakce) - U.S. patent 4,683,195 July 1987 a U.S. patent 4,683,202 July – Nobelova cena za chemii zdroj: zdroj:

1. komerčně využívaný GMO (geneticky modifikovaný organizmus) na světě rajče „Flavr Savr“ (1993) vyvinula: firma Calgene povolena: FDA (U.S. Food and Drug Administation) v roce 1992 nesoucí v antisence orientaci transgenu pro polygalakturonázu Vlastnosti: - pomalejší dozrávání - odolnost proti otlakům Dnes se již nepěstuje! Proč? Nepřineslo požadovaný ekonomický efekt!

1. komerčně využívaný GMO (geneticky modifikovaný organizmus) v ČR Bt kukuřice (MON 810) vyvinula: firma Monsanto povolena ve světě: 1995 povolena v ČR: 2004 dnes (2006) registrováno 19 odrůd GMO kukuřice Vlastnosti: - odolnost vůči zavíječi kukuřičnému - založeno na syntéze tzv. delta toxinu z Bacilus thuringiensis rostlinou - dříve používán B. thuringiensis jako bioinsekticid Výměra: 2005 – 270 ha 2006 – 1290 ha ? ha zdroj: neGMO GMO

1. klonovaný savec ovce „Dolly“ (1996) vytvořil: Ian Wilmut a kolektiv (PPL Theraputics a Roslin Institute, Skotsko) - použita buňka 6 let staré ovce 1998 – myš 2000 – opice 2002 – kočka 2003 – kůň zdroj: Ian Wilmut (1944) zdroj:

1. osekvenovaný genom genom Haemophilus influenzae (1.83 x 10 6 bp, 1709 genů) genom kvasinky Saccharomyces cerevisiae (1.4 x 10 7, 6241 genů) (první eukaryotický organismus) genom huseníčku (1.25 x 10 8, genů) - genom octomilky (1.80 x 10 8, genů) genom člověka (2.9 x 10 9, – genů) (projekt HUGO startoval v roce 1990) Současnost: - stovky mikroorganismů - desítky zvířat - rostliny (huseníček, rýže, topol + řasa Chlamydomonas)

Úvod do genetiky Schéma genetických pojmů a jejich vztahů

Klasifikace genetiky Podle genetických objektů - mikroorganizmů - rostlin - zvířat - člověka Podle genetického materiálu - molekulární - buněčná - organizmů - populací Podle pracovních metod a cílů studia - obecná (klasická) - lékařská a veterinární - rezistence - imunogenetika - evoluční aj. Podle hodnocených znaků - kvalitativních znaků - kvantitativních znaků

Metody studia genetiky Hybridologická analýza – sledování výskytu a projevu znaků rodičů a potomstev ze záměrného křížení Cytogenetické metody – studium chromozomů Molekulární biochemické a imunologické analýzy – zahrnují metody amplifikace DNA, sekvenování, klonování, transgenoze a další. Metody biometrické – využívají metod matematiky a statistiky např. při studiu genetické struktury populací apod.

Genetické objekty Požadavky na genetické objekty: -krátký generační cyklus a vysoký počet potomstva -nenáročné požadavky na kultivaci, pěstování -malý počet pokud možno velkých chromozomů -dostatečný počet vzájemně odlišitelných znaků octomilka obecná (Drosophila melanogaster)huseníček rolní (Arabidopsis thaliana) zdroj: veda.cz zdroj: old.mendelu.cz Caenorhabditis elegans zdroj: expasy.org

Octomilka obecná je malá (cca 2,5 mm) snadný růst v laboratoři má krátkou životní cyklus (cca 2 týdny) a vysokou produktivitu (samičky mohou naklást 500 vajíček v 10 dnech) Délka životního cyklu (vajíčko-dospělec) ovlivněna teplotou: 12 o C50 dní 28 o C7 dní 30 o C11 dní larvy mají ve slinných žlázách polytenní chromozomy (tzv. obří chromozómy) má jen 4 páry chromozomů: 3 autosomálních a 1 pohlavních chromozomů genom byl sekvenován v roce 2000 genom octomilky (1.80 x 10 8, genů) zdroj: media.rozhlas.cz

Huseníček rolní samosprašná rostlina možnost pěstování v podmínkách in vitro několik tisíc semen z jedné rostliny 5 párů chromozomů genom osekvenován v roce 2000 genom huseníčku (1.25 x 10 8, genů, kóduje různých proteinů) popsáno a identifikováno velké množství mutací (cca 1 000) používán pro testování látek na mutagenitu, tzn. schopnost vyvolat mutaci zdroj: