Irena Svobodová Gymnázium Na Zatlance Genetika organismů Irena Svobodová Gymnázium Na Zatlance

Rozmnožování organismů Nepohlavní nový jedinec vzniká z diploidních somatických buněk je geneticky identický s mateřským jedincem Pohlavní nový jedinec vzniká spojením chromozomových sad obou rodičovských jedinců není shodný s žádným z rodičů

Křížení = hybridizace Základní metoda genetiky organismů Záměrné pohlavní rozmnožování dvou vybraných jedinců, při němž sledujeme výskyt určitého znaku u všech jejich potomků Podle počtu sledovaných znaků rozlišujeme: monohybridizace (jeden znak) dihybridizace (dva znaky) Cíl – genetický výzkum nebo šlechtitelský záměr

Pojmy a symbolika Homozygotní genotyp má jedinec, který zdědil od obou rodičů stejnou alelu téhož genu (značíme např. AA, aa, BB, bb) Heterozygotní genotyp má jedinec se dvěma různými alelami téhož genu (např. Aa, Bb) Rodičovská generace = parentální generace (P) Přímí potomci = první filiální generace (F1) Další generace = druhá filiální generace (F2, popř. F3,..)

Dědičnost kvalitativních znaků Kvalitativní znak - obvykle monogenní (podmíněn jedním genem) Diploidní organismy mají vždy dvě alely od jednoho genu Při vzniku gamet (při meióze) probíhá segregace párových chromozomů, takže do každé gamety se dostane jedna alela od každého genu – otcovská nebo mateřská

Vzájemný vztah mezi alelami Úplná dominance a recesivita v heterozygotním genotypu se projeví pouze dominantní alela, nikoli recesivní př. alela A určuje červenou barvu květu, alela a bílou, jedinec s genotypem Aa bude červený AA aa Aa

Vzájemný vztah mezi alelami Neúplná dominance a recesivita na vytvoření znaku se podílí obě alely, zpravidla nestejnou měrou jedinec s heterozygotním genotypem se odlišuje od obou homozygotů zvláštním případem – intermediarita (obě se projeví stejnou měrou př. alela A určuje červenou barvu květu, alela a bílou, jedinec s genotypem Aa bude růžový AA aa Aa

Vzájemný vztah mezi alelami Kodominance v heterozygotním genotypu se projeví obě alely vedle sebe, aniž by se vzájemně potlačovaly př. krevní skupiny systému AB0 AA aa Aa

Krevní skupiny systému AB0 Gen, který je určuje, se vyskytuje ve třech alelách: IA , IB , i Alela IA určuje přítomnost antigenu A na červ. krvinkách Alela IB určuje přítomnost antigenu B na červ. krvinkách Alela i nenese žádnou informaci Alely IA , IB jsou vzájemně kodominantní a vůči alele i jsou úplně dominantní

Krevní skupiny systému AB0 Krevní skupina Možné genotypy A IA IA, IAi B IBIB IBi ii AB IA IB

Systém AB0 v ČR Skupina Antigen Protilátka A anti-B 42 % B anti-A 18 % Frekvence v naší populaci A anti-B 42 % B anti-A 18 % --- anti-A, anti-B 32 % AB A, B 8 %

Autosomální dědičnost Dědičnost znaků, jejichž geny jsou umístěny na autozomech Dominantní dědičnost = dědičnost genů s úplnou dominancí Dědičnost neúplně dominantní (intermediární) = dědičnost genů s neúplnou dominancí

Dominantní dědičnost Monohybridní křížení (sledujeme jeden gen) a) křížení dvou stejných homozygotů Rodiče P: AA x AA gamety: A A A A Potomci F1: AA AA AA AA

Dominantní dědičnost b) křížení dvou různých homozygotů Rodiče P: AA x aa gamety: A A a a Potomci F1: Aa Aa Aa Aa Při křížení dominantního a recesivního heterozygota je potomstvo uniformní. 1. Mendelův zákon

Dominantní dědičnost c) křížení dvou heterozygotů Rodiče P: Aa x Aa gamety: A a A a Potomci F1: AA Aa Aa aa aa Potomstvo se štěpí v poměru 3 : 1 ve fenotypu. Genotypový štěpný poměr AA : Aa : aa je 1 : 2 : 1

Dominantní dědičnost d) křížení homozygota s heterozygotem Rodiče P: Aa x aa gamety: A a a a Potomci F1: Aa Aa aa aa aa aa aa Potomstvo se štěpí na obě rodičovské formy v poměru 1 : 1. Toto tzv. zpětné křížení se užívá ke zjištění genotypu u jedince s dominantní formou znaku.

Kombinační čtverec A a A AA Aa a Aa aa aa Užívá se ke zjištění všech možných kombinací v jejich vzájemném poměru Pozor! Štěpný poměr je poměr statistický, tj uplatní se jen při dostatečném počtu potomků. Typy gamet vytvářené prvním rodičem   gamety A a gamety Typy gamet vytvářené druhým rodičem A AA Aa a Aa aa aa Možné genotypy

Dědičnost neúplně dominantní Monohybridní křížení křížení dvou různých homozygotů Rodiče P: AA x aa AA aa gamety: A A a a Potomci F1: Aa Aa Aa Aa

Dědičnost neúplně dominantní křížení dvou heterozygotů Rodiče P: Aa x Aa   gamety A a gamety AA Aa A a Aa aa Potomstvo se štěpí na tři fenotypové formy v poměru 1 : 2 : 1.

Modrooký muž, jehož oba rodiče měli oči hnědé, se oženil s dívkou, která má hnědé oči a jejíž otec byl modrooký, zatímco matka hnědooká. Jejich zatím jediné dítě má oči hnědé.Jaké jsou genotypy dítěte, rodičů i všech prarodičů, víme-li, že tmavá (hnědá) barva očí je dominantní nad modrou barvou?

Dominantní dědičnost Dihybridní křížení (sledujeme dva geny) A a B b Rodiče P: gamety: AB AB

Dominantní dědičnost A a B b Dihybridní křížení (sledujeme dva geny) a) křížení dvou homozygotů Rodiče P: AABB x aabb gamety: AB AB ab ab Potomci F1: AaBb AaBb AaBb AaBb

Kombinace alel různých chromozomových párů v gametách dihybrida Každý pár alel se chová samostatně a dochází k segregaci nezávisle na jiném páru alel → volná kombinace alel Diploidní buňka Gamety AB Ab aB ab

Dominantní dědičnost Dihybridní křížení (sledujeme dva geny) A a B b Rodiče P: gamety: AB Ab aB ab

F2 generace Šlechtitelské novinky AB Ab aB ab AABB AABb AaBB AaBb AABb gamety  AB Ab aB ab AABB AABb AaBB AaBb AABb AAbb AaBb Aabb AaBB AaBb aaBB aaBb AaBb Aabb aaBb aabb Fenotypový štěpný poměr 9 : 3 : 3 : 1 Počet fenotypových kombinací 2n n – počet hybridizovaných genů Počet genotypových kombinací 3n

Vazba genů Všechny geny, umístěné na jednom chromozomu tvoří vazbovou skupinu A a A a Počet vazbových skupin = počtu chromozomových párů B b b B Při tvorbě gamet – alely jsou přenášené společně Nové kombinace – jen jako důsledek rekombinačního procesu AB ab Ab aB

Vazba genů Vznik rekombinovaných gamet – malá pravděpodobnost Čím jsou geny od sebe vzdálenější, tím je vyšší pravděpodobnost, že dojde k náhodnému zlomu mezi nimi Čím jsou blíže, tím se pravděpodobnost snižuje Podle četnosti gamet s rekombinovanou sestavou můžeme usuzovat na sílu vazby Podle síly vazby pak lze zpětně sestavit chromozomovou mapu

Síla vazby Batesonovo číslo c1 udává, kolikrát častěji jsou v souboru zastoupeny gamety s původními genotypy proti rekombinovaným Morganovo číslo p2 určuje poměr zastoupení rekombinovaných gamet k celému gametickému souboru

Mendelovy zákony dědičnosti 1) O uniformitě první filiální generace a identitě recipročních křížení Při křížení dominantního a recesivního homozygota jsou jedinci 1.filiální generace jednotní (uniformní) Reciproční křížení mají stejný výsledek (nezáleží, který znak předává otec a který matka). 2) Při vzájemném křížení heterozygotů vzniká potomstvo genotypově různorodé, přičemž poměrné zastoupení homozygotů a heterozygotů je pravidelné a stálé. 3) O volné kombinovatelnosti alel různých alelových párů Při zrání gamet se kombinují alely jednotlivých genů vzájemně nezávisle, tj. podle pravidel počtu pravděpodobnosti.

Použitá literatura a www stránky J. Šmarda Genetika pro gymnázia, Nakladatelsví Fortuna 2005 http://www.emunix.emich.edu/~rwinning/genetics