Genetika 2

• člověk má v každé chromozomové sadě (n) 22 somatických chromozomů – autozomů + 1 pohlavní chromozom – heterochromozom, gonozom
• párový gonozom je označován jako X gonozom
• nepárový chromozom je označován jako Y chromozom
• XX – homogametní, homogametické pohlaví (produkuje pouze 1 typ gamet – vždy X)
• XY – heterogametní, heterogametické pohlaví (produkuje různé gamety – X, Y)

• dva typy chromozomů X a Y (alozom) =) pohlaví gonochoristů je určeno jejich vzájemnou kombinací: savčí typ, ptačí typ a typ Protenor

a) tzv. savčí typ (typ Drosophila) – nejčastější, savci včetně člověka, někteří obojživelníci, krokodýli, želvy, většina hmyzu a u řady dvoudomých rostlin (chmel otáčivý, kopřiva dvoudomá, konopí seté)

• samičí pohlaví: XX (homogametické) =) vajíčka pouze s chromozomem X
• samčí pohlaví: XY (heterogametické) =) spermie buď s chromozomem s X nebo s chromozomem Y v poměru 1:1

<p>b) tzv. ptačí typ (typ Abraxas) – většina plazů, ptáci, některé ryby, motýli, rostliny ojediněle a) samičí pohlaví: XY -&gt; vajíčka X nebo Y b) samčí pohlaví: XX -&gt; spermie jen X</p> Signup and view all the answers

<p>c) typ Protenor – u některých řádů hmyzu (kobylka, vosa, ploštice)</p> <ul> <li>neexistuje chromozom Y a samčí pohlaví je určeno přítomností jednoho chromozomu X</li> </ul> Signup and view all the answers

<p>a) intersex</p> <ul> <li>jedinec má chromozomovou výbavu jednoho pohlaví, ale znaky druhého</li> <li>objevuje se při porodu dvojčat opačného pohlaví: na diferenciaci pohlavních znaků se kromě chromozomů podílí i hormony -&gt; ♂ androgeny se začnou produkovat dříve =) přes krevní oběh může dojít k ovlivnění ♀ pohlaví</li> <li>u skotu známy tzv. býčice – navenek ♂, uvnitř samička ♀</li> <li>u člověka – do 5. týdne embryonálního vývoje je pohlaví nerozlišeno, od 5. týden se u ♂ pohlaví začnou produkovat androgeny, estrogeny se u ♀ pohlaví tvoří od 12. týdne</li> </ul> <p>b) pohlavní mozaika (gynandromorfismus)</p> <ul> <li>jedinec má znaky obou pohlaví, lokalizované v určitých okrscích (známo u Drosophily, motýlů)</li> <li>polovina těla ♂, polovina ♀ (bilaterální gynandromorf) – porucha při meióze nebo při jednom z prvních zygotických dělení (část těla AAXX -&gt; ♀ fenotyp, část těla AAX- -&gt; ♂ fenotyp)</li> </ul> Signup and view all the answers

<p>normální průběh: XY -&gt; X + Y; chybný průběh: XY -&gt; XY + 0; ! obě spermie jsou schopny oplodnit vajíčko! -&gt; oplození: X + XY -&gt; XXY …Klinefelterův syndrom; X + 0 -&gt; X0 … Turnerův syndrom</p> Signup and view all the answers

<p>normální průběh: XX -&gt; X + X; chybný průběh: XX -&gt; XX + 0; oplození: X + XX -&gt; XXX … syndrom tří X; X + 0 -&gt; X0 … Turnerův syndrom; Y + XX -&gt; XXY … Klinefelterův syndrom; Y + 0 -&gt; Y0 ... letální</p> Signup and view all the answers

<ul> <li>monozomie chromozomu X =) X0</li> <li>postižení jedinci jsou ženského pohlaví, ve svých buňkách mají pouze 45 chromozomů (22 párů autozomů a jediný chromozom X, druhý gonozom chybí)</li> <li>ve většině případů sterilní (degenerace vaječníků), absence sekundárních pohlavních znaků, mají malou postavu a trpí vrozenou srdeční vadou a vadami ledvin, IQ průměrné, typický špatný prospěch z matematiky …</li> </ul> Signup and view all the answers

<p>XXY</p> <ul> <li>v karyotypu nacházíme dva gonozomy X a jeden gonozom Y =) celkový počet chromozomů je 47</li> <li>postižení jedinci jsou mužského pohlaví, mají však nápadně malá varlata, zvětšené prsní žlázy a jsou většinou sterilní, mentální retardace malá nebo žádná (prokázán i u vysokoškoláků)</li> </ul> Signup and view all the answers

<ul> <li>trisomie chromozomu X =) XXX</li> <li>vzácně mírná mentální retardace, poruchy plodnosti (ale většina normálně plodných), většinou není diagnostikováno pro minimální fenotypový projev</li> </ul> Signup and view all the answers

<ul> <li>přítomnost nadbytečného chromozomu Y =) XYY</li> <li>fenotyp normální, může být vyšší vzrůst, dříve udávány sklony k agresivitě („kriminální syndrom“), ale to moderní výzkumy nepotvrzují</li> </ul> Signup and view all the answers

<ul> <li>geny leží na gonozomech = pohlavních chromozomech =) jejich dědičnost závisí na pohlaví jedinců</li> <li>gonozomy se nacházejí ve všech buňkách, kromě genů pro tvorbu pohlavních znaků nesou i jiné geny</li> <li>gonozomy se vzájemně liší tvarem, strukturou a také souborem genů</li> <li>rozlišujeme homologní a heterologní části gonozomů ---) dědičnost genů v homologních částech se řídí pravidly autozomální dědičnosti, dědičnost genů v heterologních částech chromozomů je závislá na pohlaví rodičů (při sestavě chromozomů XY chybí druhá párová alela =) projev i recesivní alely ve fenotypu)</li> <li>homologní úsek chromozomů – nepatrný, na koncích jsou pseudoautozomální oblast PAR, zde se párují při meioze, může dojít ke crossing-overu</li> <li>heterologní úsek – nejvýznamnější, projeví se jakákoliv alela (dominantní i recesivní)</li> </ul> Signup and view all the answers

<ul> <li>geny leží v heterologní části chromozomu Y</li> <li>na chromozomu Y popsáno zatím 78 genů, z toho většina na úseku PAR</li> <li>znaky se dědí z otce na syny</li> <li>příklady objevených genů • nadměrné ochlupení ušních boltců – delší chlupy na uších, v Indii • TDF (testis determining faktor) - spínač genů na autozomech pro diferenciaci ♂ pohlaví, pokud chybí =) jedinec XY – vysoká, štíhlá, krásná žena, mužský typ sekundárního ochlupení (až k pupku), nemá menstruaci • geny pro alkoholismus – sporné, probíhají studie, otázka působení vnějšího prostředí</li> </ul> Signup and view all the answers

<ul> <li>geny leží na heterologním úseku chromozomu X</li> <li>mnohem častěji projev u mužů</li> <li>muž předává všem dcerám, žena přenašečka – ½ dcer přenašečky, ½ synů nemocných, nemocná žena – všichni synové nemocní …</li> <li>v tomto typu křížení dcery dědí znak po otci a synové po matce =) dědičnost křížem</li> </ul> Signup and view all the answers

<p>(mutace genu HEMA, porucha tvorby proteinu nutného k vytvoření krevní sraženiny)</p> <ul> <li>XH XH … zdravá žena; XH Xh … přenašečka; Xh Xh …nemocná žena (menstr + porod!); XHY … zdravý muž; XhY … nemocný muž</li> <li>konkrétní situace: a) zdravá žena XH XH x nemocný muž XhY -&gt; všichni synové jsou zdraví, všechny dcery jsou přenašečky (fenotypově se to u nich neprojevuje); b) žena přenašečka XH Xh x nemocný muž XhY -&gt; polovina synů je zdravá a polovina nemocná, polovina dcer je nemocná a polovina jsou přenašečky; c) žena přenašečka XH Xh x zdravý muž XHY -&gt; polovina synů je zdravá a polovina je nemocná, polovina dcer je zdravá a polovina jsou přenašečky</li> </ul> Signup and view all the answers

<p>porucha rozlišování červené a zelené (nebo modré a žluté), obě barvy vnímá jako šedé; XD Xd … přenašečka Xd Xd …. barvoslepá (asi 0,4%) XdY … barvoslepý muž (asi 8%)</p> Signup and view all the answers

<p>anhydrotická ektodermální dysplazie, vážné onemocnění</p> Signup and view all the answers

<p>postupný úbytek svalů vede postupně k jejich úplné atrofii a k neschopnosti chůze =) upoutání na lůžko, kolem 20. roku postižený umírá, není schopen dýchat</p> Signup and view all the answers

<p>chybí kousek dlouhého raménka chromozomu X (ve skutečnosti tam je, ale je nebarvitelný =) chromozom působí, jak by byl přerušen), u mužů – těžké mentální postižení, delší ušní boltce, větší obvod hlavy, opožděný vývoj řeči, u žen – postižení lehčí, někdy se ani nepozná)</p> Signup and view all the answers

<p>geny na autozomech (tedy u obou pohlaví) =) projev různý podle pohlaví a)dědičnost pohlavím podmíněná (sex – limited); b) dědičnost pohlavím ovládaná (sex – controlled); c) dědičnost pohlavím ovlivněná (sex – influenced)</p> Signup and view all the answers

<p>projeví se jen u jednoho pohlaví, např. gen pro kryptorchismus (nesestouplá varlata)</p> Signup and view all the answers

<p>fenotypový projev je ovládán pohlavními hormony – sekundární pohlavní znaky, např. vousy mužů, rozvoj prsních žláz u žen …</p> Signup and view all the answers

<p>fenotypový projev v heterozygotním stavu je ovlivněn pohlavím nositele (pohlavními hormony) =) u jednoho pohlaví se alela chová jako dominantní, u druhého jako recesivní</p> Signup and view all the answers

<p>typy chromozomů podle délky ramének (umístnění centromery): metacentrický – p a q raménko jsou zhruba stejně dlouhé (poměr p/q = 0,5 – 0,45); submetacentrický – q raménko nápadně delší (poměr p/q = 0,45 – 0,25); akrocentrický – p raménko tvoří jen krátký úsek nad centromerou (0,25 – 0,15); telocentrický – p raménko zcela chybí, nad centromerou jen telomera (0,15 a méně), u člověka nejsou</p> Signup and view all the answers

<p>cytogenetika; základní metoda chromozomová analýza, nejčastější materiál - lymfocyty periferní krve; metody barevného proužkování; normální karyotyp somatické buňky člověka se skládá ze 46 chromozomů – 22 homologických párů autozomů a 1 pár gonozomů; chromozomy se podle velikosti a umístnění centromery dělí do 7 skupin A –G, chromozom X patří do skupiny C, chromozom Y do skupiny G; fyziologický karyotyp se označuje takto: žena 46, XX/muž 46, XY; studium lidských chromozomů umožnilo zjistit vztahy mezi změnami ve struktuře a počtu chromozomů a těžkými vývojovými poruchami jejich nositelů -&gt; tyto chorobné stavy s sebou nesou charakteristické soubory příznaků, které se vyskytují společně -&gt; tyto poruchy označujeme jako syndromy</p> Signup and view all the answers

<p>se zabývá studiem struktur, které nesou genetickou informaci -&gt; zjišťuje počet, tvar a strukturu chromozomů a hledá příčiny a následky jejich změn</p> Signup and view all the answers

<p>přinesly přesnější diferenciaci a detailní orientaci v každém chromozomu (metoda G – banding: chromozomy se vystaví účinku trypsinu -&gt; ten denaturuje jejich proteiny -&gt; chromozomy v metafázi se obarví Giemsovým barvivem -&gt; vzniknou z nich světlé a tmavé proužky =) díky nim lze jednotlivé chromozomy přesně určit)</p> Signup and view all the answers

<p>platí obecné zákony genetiky (pro člověka platí stejně jako pro ostatní organismy); lidská genetika má však i řadu specifik (nevýhody): nelze provádět experimenty, nelze provádět selekci, generační doba člověka je dlouhá -&gt; 1 genetik může současně sledovat maximálně 4 generace, malý počet potomků -&gt; uplatnění malého počtu gamet, složitý genotyp -&gt; 50tisíc genů, většina znaků polygenního charakteru -&gt; velký vliv vnějšího prostředí (sociální podmínky, lékařská péče …), lidská společnost se dělí na řadu populací (národy, sekty, společenské vrstvy, …)</p> Signup and view all the answers

<p>a) antropogenetika – dědičnost fyziologických znaků (výška, barva vlasů, očí, krevní skupiny, …) b) lékařská genetika - dědičnost nemocí, vad (většina změn genotypu postihuje více znaků)</p> Signup and view all the answers

<p>studium dědičných chorob, vrozených vývojových vad, poradenství, soudní lékařství (např. sporná otcovství)</p> Signup and view all the answers

<ol> <li>pozorování fenotypových projevů: a) genealogie – sestavování a studium rodokmenů, b) populační genetika – zkoumání určitého reprezentativního vzorku populace, c) gemelilogie (gemelologie) - studium dvojčat, zejména jednovaječných; 2. Studium karyotypu a DNA: celosvětový program HUGO (Humane Genome Organisation) – mapování lidského genomu</li> </ol> Signup and view all the answers

<p>krevní skupiny – autozomální dědičnost, kodominance; levorukost – autozomální, recesivní; hemofilie – X gonozomální, recesivní; daltonismus - X gonozomální, recesivní; krátkoprstost (brachydaktylie) – autozomální, dominantní</p> Signup and view all the answers

<p>inteligence, talent, výška, hmotnost, délka chodidla, množství pigmentu a další kvantitativní znaky</p> Signup and view all the answers

<p>dědí se pouze dispozice k onemocnění, k jejímu projevu musí působit ještě určité faktory prostředí, tzv. expoziční činitelé (potrava, počasí, přítomnost alergenu, psychická zátěž…); k nejčastějším patří: neurózy (zvýšená dráždivost CNS -&gt; poruchy spánku, pomočování, snížení schopnosti soustředění), alergie (senná rýma, ekzémy, astma, …), některé formy hypertenze, některé infekční choroby, vředové choroby; mají polygenní charakter, vyskytují se familiárně (u více členů rodiny), jejich stupeň dědivosti se liší; jejich projevům lze předcházet vyloučením expozičních faktorů</p> Signup and view all the answers

<p>vznikají jako důsledek mutací (nejčastěji genových), projeví se v každém případě, vliv prostředí je minimální – jeho faktory ovlivní jen jejich patogenezi – rozvoj příznaků</p> Signup and view all the answers

<p>z fenotypu nemocného nelze poznat genotyp (dominantní homozygot nebo heterozygot); znak (nemoc) přenášen po více generací, aniž by některou vynechal, obě pohlaví postižena stejně často; zdraví členové rodiny (recesivní homozygoti) mají jen zdravé děti; srůsty prstů, zmnožení prstů (polydaktylie), krátkoprstost (brachydaktylie), chondrodystrofie – trpasličí vzrůst (některé formy), porucha vývoje kostní tkáně, vrozená hluchota (hluchoněmost) – známo mnoho typů (dominantní i recesivní), polypóza tlustého střeva, katarakta – šedý zákal oční čočky</p> Signup and view all the answers

<p>z fenotypu nemocného lze určit genotyp (nemocný je recesivní homozygot); většinou postiženi sourozenci, oba rodiče zdraví (heterozygoti), obě pohlaví postižena stejně často; čím je znak vzácnější, tím častěji se u rodičů nemocného prokáže příbuzenský sňatek; molekulární choroby – chybný gen -&gt; neschopnost tvorby funkční bílkoviny (enzym, hormon) -&gt; ztráta určité metabolické funkce: galaktosémie (neschopnost odbourávat galaktózu -&gt; poškození ledvin, orgánů TS, sleziny, zpomalení psychického vývoje), fenylketonurie (nedochází k přeměně fenylalaninu na tyrosin -&gt; poškození mozku), albinismus (neschopnost syntetizovat melanin), srpkovitá anémie (červené krvinky)</p> Signup and view all the answers

<p>objevuje se v každé generaci, přednostně se vyskytuje u žen …</p> Signup and view all the answers

<p>projevuje se přednostně u mužů, ženy většinou přenašečky, u příbuzenských sňatků se může objevit i nemocná žena (hemofilie, daltonismus)</p> Signup and view all the answers

<p>postiženi pouze muži, předává všem synům, všechny dcery zdravé, př. nadměrné ochlupení ušního boltce</p> Signup and view all the answers

<p>matroklinita – maternální dědičnost … po mateřské linii (mitochondrie, popř. chloroplasty v samčích gametách chybí nebo jsou po vstupu do vajíčka degradovány -&gt; nový jedinec proto získává veškerou mimojadernou genovou výbavu pouze od mateřské gamety); postižená žena předává všem svým dětem, postižený muž má děti zdravé; v současné době bylo popsáno více než 30 chorob podmíněných mutacemi mitochondriálních genů; př. Leberova atrofie optiku – pacienti se rodí zdraví, avšak mezi 12.-30. rokem začínají ztrácet zrak v důsledku postupné atrofie optického nervu -&gt; úplná slepota</p> Signup and view all the answers

<p>upravuje jen fenotyp (úprava stravy, plastická chirurgie, …), vede ke zvýšení životaschopnosti postižených, neovlivňuje genotyp -&gt; zvyšování četnosti nežádoucí alely v genofondu …</p> Signup and view all the answers

<p>snaha o předcházení dědičného zatížení populace, genetické poradenství eugenika – obor usilující o genetické vylepšení lidské populace …</p> Signup and view all the answers

<p>= změny genetické informace vyvolané působením tzv. mutagenních faktorů (mutagenů)</p> Signup and view all the answers

<p>a) fyzikální – radiomutace, vyvolané zářením (ionizující – RTG, gama, UV-záření); b) chemické – chemomutace, vyvolané především látkami organickými (yperit, areny, pesticidy …), ale i anorganickými (těžké kovy, peroxidy…)</p> Signup and view all the answers

<p>a) spontánní –nahodilé, vznikají bez záměrného zásahu člověka, jejich četnost je poměrně nízká, ale vlivem zhoršujícího se ŽP vzrůstá, pravděpodobnost jejich vzniku přímo závisí na rozsahu genomu a délce trvání buněčného cyklu (vysoká u mikroorganismů); b) indukované – záměrně vyvolané člověkem</p> Signup and view all the answers

<p>probíhají na molekulární úrovni (DNA, RNA u virů), -&gt; změna kvality genů (ztráta nukleotidu (1 a více) = delece, zařazení nadbytečného nukleotidu, změna nukleotidu (jiná báze), změna pořadí nukleotidů, zařazení nefunkčního nukleotidu (pozměněná chemická struktura)); mění se při nich kodony -&gt; změna genetické informace -&gt; chyba v proteosyntéze (zařazení jiné aminokyseliny v bílkovině); důsledky těchto mutací jsou rozdílné podle toho, jak funkčně významné molekuly bílkoviny jsou zasaženy; změna většího množství kodonů vede k vyřazení genu z funkce; buňky mají do určité míry schopnost rozpoznat a pomocí reparačních enzymů tyto mutace opravit – reparovat -&gt; menší pravděpodobnost fenotypového projevu; mutantní alely bývají obvykle recesivní (100 mutantních : 1 dominantní),k vytvoření nové, pro organismus výhodné funkce, dochází vzácně</p> Signup and view all the answers

<p>změna struktury chromozomu, geny se nemění, ale mění se jejich pořadí a počet; jsou způsobeny zlomem chromozomu -&gt; úlomky se nespojí v původním pořadí -&gt; delece = ztráta části chromozomu; duplikace = zdvojení části chromozomu; inverze = převrácení úseku chromozomu; translokace = připojení části chromozomu na jiný chromozom; fragmentace = rozpad chromozomu na více částí -&gt; dochází při nich k porušení průběhu meiózy -&gt; gamety jsou nefunkční, zygota je neschopná života</p> Signup and view all the answers

<p>mění se počet chromozomů v buňce: a) znásobení celé sady = euploidie, b) změna počtu jednotlivých chromozomů v sadě = aneuploidie</p> Signup and view all the answers

<p>populace – soubor jedinců stejného biologického druhu, žijících v určitém čase na stejném stanovišti, mohou se vzájemně křížit; populační genetika - poznávání struktury populace a změn či stálosti v průběhu generací; genový fond (genofond) populace – zásoba alel pro všechny formy všech znaků, které se v populaci udržují; genetická struktura populace – určena frekvencemi alel a frekvencemi genotypů; genová frekvence (frekvence alely) - relativní četnost určité alely v rámci všech alel daného genu; genotypová frekvence – relativní četnost určitého genotypu v populaci</p> Signup and view all the answers

<p>autogamie – samooplození – samosprašné rostliny, někteří hermafroditi; Ize sem zařadit příbuzenské křížení – inbreeding; populace pracuje s omezenou genetickou výbavou, vzrůstá počet homozygotů – homozygotizace populace (po 9-10 generacích heterozygoti téměř vymizí) - z homozygotů vznikají čisté linie, zastoupení heterozygotů se v každé generaci zmenší na polovinu; recesivní homozygoti někdy nevýhodní – vytlačováni; využití – šlechtění hosp. plodin a zvířat - inbrední linie; - u člověka mají charakter autogamní populace příbuzenské sňatky</p> Signup and view all the answers

<p>vzájemné křížení různých jedinců – cizosprašné rostliny, většina hermafroditů, gonochoristé</p> Signup and view all the answers

<p>krajní případ alogamické populace - naprosto náhodné, ničím neomezované rozmnožování jedinců; navzájem v rámci populace; ideální panmiktická populace: • náhodné párování gamet, ale nesmí se překrývat generace • stejná plodnost jedinců, nulová selekce • nevznikají mutace • nulová migrace - nikdo nepřichází, neodchází • populace je dostatečně velká; v přírodě neexistuje, přibližují se k tomu velké skupiny gonochoristů</p> Signup and view all the answers

<p>v panmiktické populaci dochází ke konstantnímu rozdělení alelových frekvencí, struktura populace se nemění – alelové i genotypové frekvence jsou stálé – populace je v genetické rovnováze; p – frekvence (poměrné zastoupení) dominantní alely A; q-frekvence recesivní alely a; p2 = AA, 2pq = Aa, q2 = aa : p+ q = 1 (100%) alelové frekvence; z alelové frekvence lze odvodit zastoupení genotypů: pravděpodobnost setkání dvou gamet nesoucích dominantní alelu je p * p = p2 = P (AA), p2 (P) - frekvence dominantních homozygotů, stejně tak q * q = q2 = Q (aa) - frekvence recesivních homozygotů; pravděpodobnost setkání gamet s dominantní a recesivní alelou je (p<em>q) + (q</em>p) = 2pq = H (Aa) - frekvence heterozygotů, P +H+ Q=1(100%), p2+2pq+q2 =1 genotypové frekvence</p> Signup and view all the answers

<p>přírodní výběr - někteří jedinci mají více potomků než jiní, některé genotypy jsou znevýhodněné, uplatňuje se vůči nim selekční tlak; selekce je úspěšnější vůči dominantní alele, recesivní se „schová“ v heterozygotech</p> Signup and view all the answers

<p>změna genetické informace – zdroj dědičné proměnlivosti; nemá v populaci velký význam, četnost mutací malá, většina nevýhodná, výhodná mutace má šanci se udržet, ještě lépe, je-li zmutovaná alela dominantní</p> Signup and view all the answers

<p>imigrace – přísun genetické informace, emigrace – odnos</p> Signup and view all the answers

<p>náhodný posun genetické rovnováhy – způsobeno neúplným předáním z generace na generaci -&gt; narušení panmiktické rovnováhy - např. rozpad populace na několik malých izolovaných částí, ty nenesou kompletní genovou výbavu</p> Signup and view all the answers

<p>v populaci je uchovávána nevýhodná alela, je zachovávána v heterozygotních genotypech - např. srpkovitá anémie</p> Signup and view all the answers

<p>jedna z metod genetického výzkumu, cíl - stanovení typu dědičnosti určitého onemocnění na základě výskytu, četnosti opakování a pohlaví nositelů znaku a odhadnout výskyt znaku v další generaci; základní data a příbuzenské vztahy se zachycují pomocí mezinárodních symbolů v tzv. genealogické schéma neboli rodokmen - zpravidla zachycuje 3 - 4 generace; osoba, kterou analýza začíná, se označuje jako proband a je označena šipkou; členové rodiny stejné generace se zachycují v horizontálních řadách, označených římskými čísly; příslušníky jednotlivých generací označujeme zleva doprava arabskými čísly (sourozenci, pokud to jde, jsou zpravidla zapisováni zleva od nejstaršího)</p> Signup and view all the answers