Dědičnost mnohobuněčných organismů a člověka

DĚDIČNOST MNOHOBUNĚČNÝCH ORGANISMŮ A ČLOVĚKA

MENDELOVY ZÁKONY (autozomální dědičnost):

1. zákon uniformity (zákon o uniformitě F1 generace): pokud se kříží dva homozygoti, vznikají potomci genotypově i fenotypově jednotní; pokud jde o dva různé homozygoty (AA, aa), jsou potomci vždy heterozygotní (Aa).
2. zákon segregace (zákon o náhodné segregaci genů do gamet, štěpné poměry F2 generace): při křížení dvou heterozygotů může být potomkovi předána každá ze dvou alel (dominantní i recesivní) se stejnou pravděpodobností, tedy 25% homozygot dominantní (AA), 50% heterozygot (Aa) a 25% homozygot recesivní (aa). Takže genotypový poměr 1 : 2 : 1 a fenotypový poměr 3 : 1.
3. zákon nezávislého výběru (zákon o nezávislém kombinování alel): při zkoumání dvou alel současně dochází taky k segregaci. Když jsou 2 rodiče AaBb, tvoří gamety AB, Ab, aB, ab a vzájemným křížením vzniká 16 kombinací, které se ale někdy opakují, takže celkově je 9 různých genotypů a 4 fenotypové projevy. Genotyp 1:2:1:2:4:2:1:2:1 a fenotyp 9:3:3:1.

 

Autozomálně dominantní = je 50% šance, že bude potomek postižen chorobou.
Autozomálně recesivní = 25% šance na postižení, 50% šance přenašeči, 25% zdravý jedinec 

________________________________________

GONOZOMÁLNÍ DĚDIČNOST  je taková, kdy jsou dědičné znaky uložené na gonozomech - pohlavních chromozomech. Kromě pohlaví se ale dědí i choroby.

• Savčí = samec XY, samice XX; je nejčastější - savci, plazi, obojživelníci, většina hmyzu
• Ptačí = samec XX, samice XY; vyskytuje se u ptáků, motýlů a některých ryb

Gonozomální dědičnost se podle způsobu dědění dělí na:

• Holandrická dědičnost je z otce na syna je vázaná na chromozom Y.
• Přímá dědičnost = otec >> syn, matka >> dcera
• Dědičnost křížem = otec >> dcera, matka >> syn

Gonozomální dědičnost se dělí na:

• Dědičnost vázaná na pohlaví = geny jsou na gonozomech 
• Dědičnost pohlavím ovládaná = geny jsou na autozomech obou pohlaví, ale znak se projevuje jen u jednoho (např. vousy)
• Dědičnost pohlavím ovlivněná = geny jsou na autozomech obou pohlaví a znak se projeví u obou pohlaví (např. plešatost, u žen PP, u mužů PP i Pp, oba jsou v pohodě v případě pp)

Chromozomové určení pohlaví je biologickým mechanismem, který podmiňuje stejnou pravděpodobnost pro vznik jedinců obojího pohlaví v následných generacích potomků. 

________________________________________

CHOROBY GENETICKY PODMÍNĚNÉ:

• Gonozomální dědičnost recesivní:
  • Hemofilie = porucha srážlivosti krve
  • Daltonismus = porucha barevného vnímání. Porucha vnímání červené (protanopie) a zelené (deuteranopie) barvy je vázána na chromozom X. Vzácná porucha modré barvy (tritanopie), která je dána mutací chromozomu 7. 
• Autozomální dědičnost dominantní; vývojové vady prstů:
  • Syndaktylie = spojení prstů, může být buď spojení kůže, nebo i kostí.
  • Polydaktylie = nadbytečné prsty
  • Oligodaktylie = absence určitého počtu prstů
  • Brachydaktylie = abnormálně krátké prsty
  • Arachnodaktylie = abnormálně tenké prsty

 

Proband = osoba s nějakou chorobou, od které se sestavuje rodokmen, je v něm označena šipkou.

Normální stav: gen (DNA) → mRNA se standardní sekvencí → funkční protein → normální funkce/znak
Patologický stav: mutovaný gen (DNA) → mRNA s nestandardní sekvencí → nefunkční protein → poškozená funkce/znak → choroba

________________________________________

LATERALITA = preferování jedné strany (praváctví, leváctví). Každá hemisféra ovládá opačnou stranu. 

Pravorukost je dědičná autozomálně dominantně a levorukost autozomálně recesivně, je to ale složitější než udělat ten čtverec podle Mendleových zákonů.

________________________________________

BARVU OČÍ určuje množství pigmentu. Na dědičnosti barvy očí se podílí více genů. Hnědé oči jsou dominantní nad zelenými a ty jsou dominantní nad modrými: hnědě > zelené > modré. Dva nejdůležitější geny jsou OCA2 a HERC2; Bb (B hnědá, b modrá) a Gb (G zelená a b modrá). 

________________________________________

HERITABILITA (proměnlivost) udává, jak velká část proměnlivosti znaku je zapříčiněna genetickými faktory, označuje se h². Hodnoty můžou být od 0 do 1. Když je hodnota 0, je variace závislá zcela na prostředí. Když je hodnota 1, je variace závislá zcela na genetické informaci.

H² = Vg / Vp
Vg = variabilita genotypu
Vp = variabilita fenotypu

________________________________________

DRUHY POPULACÍ:

Panmiktická populace je velmi rozsáhlá a musí v ní být zaručena stejná pravděpodobnost zkřížení jakýchkoliv dvou jedinců.

Alogamická populace je taková, kde jedinec vznikne splynutím dvou gamet od různých jedinců druhu.

Autogamická populace je taková, kde dochází k autogamii = samooplození. Každý jedinec (hermafrodit) tedy produkuje samčí i samičí gamety. Jelikož homozygotní jedinci mohou mít jen homozygotní potomky a heterozygot produkuje heterozygoty jen v 50% případů, homozygotů přibývá a heterozygotů ubývá (ale nezmizí úplně).

Inbreeding = křížení mezi příbuznými jedinci

________________________________________

HARDYHO-WEINBERGŮV ZÁKON = umožňuje vypočíst genotyp panmiktické populace. Musí být ale splněny podmínky: populace musí být panmiktická a velmi početná, nedochází k migraci, k mutacím a k selekci (výběr partnera).

p + q = 1 (p = dominantní alela, q = recesivní alela)
p² + 2pq + q² = 1 (p² = homozygot dominantní, q² = homozygot recesivní, 2pq = 2 heterozygoti)

(je to jak čtverec pro křížení dvou heterozygotů - vznikne AA, aa a dva Aa)

________________________________________ 

Geny monogenní = geny velkého účinku; na tvorbě znaků se podílí málo genů (často jen jeden); znak kvalitativní
Geny polygenní = geny malého účinku; na tvorbě znaků se podílí více genů, nezanedbatelný je i vliv prostředí; znak kvantitativní

Znak kvalitativní = neměřitelné, tvoří několik variant; např krevní skupina
Znak kvantitativní = měřitelné, tvoří plynulou řadu variant; např. výška

________________________________________ 

Genetický drift = náhodný drift (posun) ve frekvenci nějaké alely v malých populacích; může dojít k úplnému vymizení alely nebo její fixaci.

Mutační tlak = může docházet ke vzniku zcela nových alel, nebo přeměně dominantní na recesivní a naopak, neděje se to ale moc často.

Selekční tlak = selekce neboli přírodní výběr má velký vliv; pokud alela zvýhodňuje jedince vůči ostatním, bude se objevovat více v dalších generacích a naopak, pokud je znevýhodňuje, bude ubývat (tzv. negativní selekce). 

Migrace = obohacení genofondu o nové alely (ale může jít i o ochuzení).

________________________________________ 

VÝZKUMY:

Výzkum gamelilogický = výzkum dvojčat; jestli jsou dvojvaječná, nebo jednovaječná; vliv prostředí
Výzkum genealogický = výzkum rodokmenu
Výzkum cytogenetický = výzkum chromozomů

Eugenika se zabývá vylepšováním genofondu populace díky snižování frekvence nežádoucích alel.
Eufenika se zabývá vylepšováním fenotypu postižených jedinců.

________________________________________ 

GENOVÉ INŽENÝRSTVÍ  (genové manipulace) = je možné tvořit zcela nové molekuly DNA, konstruovat molekuly DNA in vitro (in vitro = mimo lidské tělo; in vivo = v živém organizmu) z fragmentů DNA zcela odlišných druhů, klonování DNA. Je možné vytvářet novou generaci vakcín, genově upravené bakterie vytvářejícá lidské hormony, z bakterií s rekombinovanou DNA lze získávat aminokyseliny a enzymy.

Klonováním DNA se můžou získat vzácné buněčné proteiny ve velkém množství; lze si vybrat jednu konkrétní sekvenci z milionu dalších a vytvořit nekonečné množství jejích kopií. Fragmenty DNA (plazmidy, virové genomy) se mohou spojit in vitro (a dát vznik molekule DNA, která se v přírodě nevyskytuje) a ta se potom vloží do dělící se hostitelské buňky (bakterie) a potom dochází při každém dělení k replikaci.

Hybridizace DNA či RNA = vzájemné párování jednořetězcových molekul různých DNA či RNA.

Restrikční endonukleázy (restriktázy) štěpí esterové vazby dsDNA (dvouvláknová DNA).

________________________________________ 

PRENATÁLNÍ VYŠETŘENÍ  by se mělo udělat, jestliže se v rodině vyskytuje nějaká dědičná choroba či vývojové vady, těhotná je nad 35 let, nebo byl na ultrazvuku abnormální nález.

K cytogenetickému vyšetření je potřeba získání vzorku invazivní metodou, jejíž účelem je vyšetření karyotypu ještě nenarozeného jedince s cílem vyloučit u plodu chromozomové aberace a geneticky podmíněné choroby.

• aminocentéza (AMC) = odběr plodové vody pomocí jehly přes břišní dutinu pod kontrolou ultrazvukem
• odběr choriových klků (CVS) = odběr je podobný aminocentéze, ale je možné jej provést dříve než aminocentéza, takže je možnost časnější diagnózy
• kordocentéza (CC) = punkce pupečníku 

________________________________________  

Downův syndrom = trisomie 21. chromozomu (jeden chromozom navíc, takže má 47 chromozomů, 22 párů a 1 trojici). Charakteristický je vzhled, mentální retardace a vrozené vady srdce.

Klinefelterův syndrom = 47,XXY; nadpočetnost chromozomu X u muže (může jich být i víc než jeden), gonozomální numerická aberace. Porucha růstu vousů, růst prsů, malý penis, vysoké tělo a dlouhé končetiny.

Syndrom kočičího kříku = syndrom Cri du chat = delece krátkého raménka chromzomu 5 (5p), strukturní chromozomová aberace. Název je podle charakteristických zvukových projevů novorozence, jejichž křik a pláč připomíná mňoukání kočky (nedostatečné vyvinutí hrtanu); charakteristické jsou deformace obličeje, vrozené vady vnitřních orgánů, psychomotorická retardace

Turnerův syndrom = 45,X; vrozené srdeční vady, charakteristický vzhled krku, poruchy gonád, skeletu