07dědičnost

Download Report

Transcript 07dědičnost

Dědičnost
základní zákonitosti
dědičnost

šlechtitelství
přenos znaků z rodičů na potomky
→ ? výběr znaků, princip dědičnosti ?

přenos znaků krví (→ čistokrevnost)
 vliv prostředí – Lamarck (1809) – teorie evoluce:
prostředí ovlivňuje vlastnosti organismů, které jsou

pak předávány potomkům
→ Darwin (1859): přírodní výběr (variabilita
potomků je podmínkou selekce)
dědičnost

kvantitativní znaky
dají se změřit (metrické) – výška, váha, …
 dány velkým počtem genů (g. malého účinku - minorgeny)
→ polygenní systém → aditivita, velký počet různých
kombinací (genotypů), „spojité“ projevy (Gaussova křivka,
statistika – průměr, směrodatná odchylka)
 fenotyp většinou ovlivněn vnějším prostředím → multifakt.


kvalitativní znaky



nedají se změřit – barva, tvar, …
dány malým počtem genů (g. velkého účinku - majorgeny)
často monogenní (1 gen – 1 znak)
dědičnost

Johann Gregor Mendel
(1822 – 1884)

křížení hrachu
snadno se pěstuje i kříží
 hodně semen
 hodně odrůd s geneticky podmíněnými znaky


1865 – Mendelovy zákony dědičnosti
uznán až po své smrti
(1900 – Hugo de Vries, Carl Correns, Erich von Tschermak)


každý znak je podmíněn párem vloh (alel)
dědičnost

chromozomy v párech → gen ve 2 alelách




stejné alely → homozygot (domin. AA / reces. aa)
různé alely → heterozygot (Aa)





dominantní (A) nebo recesivní (a)
(více alel → indexy, různá písmena)
úplná domimance (červená)
neúplná dominance (odstíny růžové)
intermedialita (přesně růžová – půl na půl)
kodominance (červeno bílé)
gamety – jen 1 chromozom → jen 1 alela – stejný
poměr gamet, stejná pravděpodobnost spojení
gamet při oplození
dědičnost



autozomální dědičnost – znaky kódované
na autozomech (nezáleží na pohlaví)
gonozomální dědičnost – znaky kódované
na gonozomech (záleží na pohlaví)
křížení = hybridizace


rodiče = parentální generace (P)
potomci = filiální generace (F)

P → F1 → F2 → …
dědičnost
P: AA x AA
gam: A
A
 F1: AA

P: Aa x AA
gam: A,a A
 F1: AA, Aa

P: aa x aa
gam: a
a
 F1: aa

P: Aa x aa
gam: A,a a
 F1: Aa, aa

P: AA x aa
gam: A
a
 F1: Aa

P: Aa x Aa
gam: A,a A,a
 F1: AA, Aa, aa

Johann Gregor Mendel


autozomálně dědičné kvalitativní znaky
barva květu (monogenní znak):
červená, nebo bílá
potomci vždy červená
→ 1. Mendelův zákon o uniformitě
(stejnorodosti) F1 generace
 P: AA x aa
gam: A a
 F1: Aa (úplná dominance)
 kombinační čtverec

Johann Gregor Mendel

barva květu : červená, nebo bílá
F1 (P): Aa x Aa
gam: A,a
A,a
 F2: AA, Aa, aa
 kombinační čtverec
→ genotypový štěpný poměr: 1:2:1
→ fenotypový štěpný poměr: 3:1 (úplná dominance)
→ 2. Mendelův zákon o náhodné segregaci (štěpení)
alel a jejich štěpných poměrech v F2 generaci

dědičnost
P: AA x AA
gam: A
A
 F1: AA
gšp: 1
fšp: 1

P: Aa x AA
gam: A,a
A
 F1: AA, Aa
gšp: 1:1
fšp: 1

P: aa x aa
gam: a
a
 F1: aa
gšp: 1
fšp: 1

P: Aa x aa
gam: A,a
a
 F1: Aa, aa
gšp: 1:1
fšp: 1:1

P: AA x aa
gam: A
a
 F1: Aa
gšp: 1
fšp: 1

P: Aa x Aa
gam: A,a
A,a
 F1: AA, Aa, aa
gšp: 1:2:1
fšp: 3:1 (1:2:1)

Johann Gregor Mendel

barva a tvar hrachových semen
2 monogenní znaky s úplnou dominancí:
žlutá (G), nebo zelená (g), kulatá (R), svraštělá (r)
 P: GGRR x ggrr (dvojnásobní homozygoti)
 F1: GgRr (dihybridi)
gšp: 1:2:1:2:4:2:1:2:1
fšp: 9:3:3:1
→ 3. Mendelův zákon o
volné kombinovatelnosti alel

Johann Gregor Mendel

1. Každý znak je kontrolován dvěma faktory.

2. Faktory pro odlišné znaky se dědí na sobě nezávisle.

3. Faktory se nemísí; jsou buď dominantní nebo recesivní.
Jedinci F1 generace jsou všichni stejní – znak odpovídá
dominantnímu faktoru.

4. Distribuce faktorů v samčí a samičí pohlavní buňce se řídí
základními statistickými zákony, které umožňují předvídat
zastoupení znaků u potomstva.

5. Výsledky křížení jsou stejné, když dominantní charakter
náleží samčímu pohlaví a recesivní samičímu a naopak.
krevní skupiny

znak podmíněný třemi alelami





IA, IB (dominantní) a i0 (recesivní)
skupina
skupina
skupina
skupina
A: IA IA, nebo IA i0 (úplná dominance)
B: IB IB, nebo IB i0 (úplná dominance)
AB: IA IB (kodominance)
0: i0 i0 (recesivní homozygot)
krevní skupiny



Může mít 0 + B potomka 0?
Jaké potomky mohou mít A + B?
Mohou být rodiče potomků 0 a AB homozygoti?
F2
CR
Cr
cR
cr
CR
CCRR m.-f. CCRr m.-f. CcRR m.-f. CcRr m.-f.
Cr
CCRr m.-f.
genové interakce
CCrr bílá
CcRr m.-f.
Ccrr bílá
cR
CcRR m.-f.
CcRr neplatí
m.-f. ccRR
 Mendelovy
zákony
vždybílá
ccRr bílá
kombinovatelnost
cr(štěpné
CcRr poměry,
m.-f.
Ccrr
bílá
ccRr bílá

alel)
ccrr bílá
monogenní znaky vzácné → g. interakce

komplementarita: barva květů u hrachoru – 2 geny
C → enzym pro bezbarvý prekurzor barviva
 R → enzym pro změnu prekurzoru na modrofi. antokyan
 červená barva květu: je třeba C i R alela
 bílá barva květu: recesivní homozygot alespoň v 1 genu
→ fšp: 9:7 místo 9:3:3:1

genové interakce

epistáze


jedna alela potlačuje projev druhé
recesivní epistáze

krevní skupiny: Bombay efekt



alely IA, IB a i0 určují jen konec proteinu, alela H kóduje
sestavení celé molekuly → hh: nic se nesestaví bez ohledu na
přítomnost IA nebo IB
fšp: 9:3:4
dominantní epistáze
dominantní alela určí fenotyp bez ohledu na druhý gen
 fšp: 12:3:1

gamety
A1A2
A1a2
a1A2
a1a2
A1A2
A1A1A2A2
A1A1A2a2
A1a1A2A2
A1a1A2a2
genové
interakce
a1A2
A1a1A2A2
A1a1A2a2 a1a1A2A2
A1a1a2a2
A1a2
a1a2
gamety

A1A2
A1A2
duplicita
A1A1A2A2
A1a2

a1A2

a1a2

A1A1A2a2
A1a1A2a2
A1a1a2a2
A1a1A2a2
a1a1A2a2
A1a2
a1A2
a1a2
A1A1A2a2
A1a1A2A2
A1a1A2a2
a1a1A2a2
a1a1a2a2
1A1A1A2a2
znak – více
genů (stejná
nebo A1a1a2a2
podobná fce)
A1A1a2a2
A1a1A2a2
evoluční
genů –a1a1A2A2
duplikacea1a1A2a2
A1a1A2A2původ
A1a1A2a2
A1a1A2a2
A1a1a2a2
a1a1A2a2
a1a1a2a2
nekumulativní
s dominancí
gamety
A1A2
 k projevu
stačí

A1A1a2a2
A1a2
a1A2
jediná
dominantní
alela – fšp:a1a2
15:1
A1A2
A1A1A2A2
A1A1A2a2
kumulativní
s dominancí
A1a1A2A2
A1a1A2a2
A1A1a2a2
A1a1A2a2
A1a1a2a2
3 stupněA1A1A2a2
projevu: dominantní
alela
v obou genech,
a1A2
A1a1A2A2
a1a1A2A2
dominantní
alela jenA1a1A2a2
v jedno genu,
žádná d. a1a1A2a2
alela
a1a2
A1a1A2a2
A1a1a2a2
a1a1A2a2
a1a1a2a2
 fšp: 9:6:1
A1a2


kumulativní bez dominance

intenzita projevu podle počtu d. alel – fšp: 1:4:6:4:1
zdroj
vazba genů


geny ležící na jednom chromozomu → alely se
při meióze rozcházejí společně → neplatí
náhodná segregace ani volná kombinovatelnost
fáze cis


na ch. alela obou genů
dominantní nebo recesivní
fáze trans

na ch. alela jednoho genu
dominantní a druhého recesivní
vazba genů

zpětné křížení (backcross)
F1 a P: AaBb x aabb
B: 1AaBb : 1Aabb : 1aaBb : 1aabb


těsná cis vazba → jen
AaBb a aabb
těsná trans vazba → jen
Aabb a aaBb
vazba genů

síla vazby





podle crossing–overu
vznikají rekombinované alely
B: AaBb, aaBb, Aabb, aabb
čím dál od sebe, tím pravděpodobnější c.-o., tím
více rekombinovaných alel, tím menší síla vazby
Thomas Hunt Morgan

Morganovo číslo
vazba genů
Morganovo číslo = pravděpodobnost rekombinace
p = 100 * rekombinantní / (rekomb. + nerekomb.) [cM]
 p € <0;50>
 p = 0 → úplná vazba, p = 50 → volná kombinovatel.
 určuje genetickou vzdálenost, ne fyzikální
 příklad:

křížení AaBb s aabb
→ pot.: 80 AaBb, 20 Aabb, 20 aaBb, 80 aabb → trans vazba
p = 100 * (20 + 20)/(80 + 20 + 20 + 80) = 20 cM



Batesovo číslo: c = rekombinantní/nerekombinantní
Lod skóre: ∑ z = log (p existence vazby/p neexistence)
vazba genů
Morganovy zákony:




Geny jsou lokalizovány na chromozomech a jsou na
nich uspořádány lineárně.
Geny jednoho chromozomu tvoří vazbovou skupinu.
Organizmus má tolik vazbových skupin, kolik má
párů homologních chromozomů.
Mezi geny homologních párů chromozomů může
proběhnout výměna genetického materiálu
(crossing-over), jejichž frekvence je přímo úměrná
vzdálenosti genů.
heritabilita (dědivost)
= míra dědičného určení znaku
 koeficient heritability h2 = vG / vP = geneticky
podmíněná variabilita / fenotypová variabilita
 gemelogické výzkumy (dvojčata)

dvojvaječná (dizygotní)


jednovaječná (monozygotní




2 vajíčka a 2 spermie – 50 % shodných alel, ♂ i ♀
úplné oddělení blastomer po 1. dělení při rýhování vajíčka
100 % shodných alel → rozdíly jen vlivem prostředí
H = (KMZ – KDZ) / (100 – KDZ)
K = konkordance = % párů se shodou u obou jedinců
dvojčata

dvojvaječná x jednovaj.

siamská (1811 –Siam)
dědičnost IQ





polygenní
všechny geny dosud nejsou známy
různé složky IQ → určení výše ?!?
Mensa
vysoká heritabilita (60 – 80 %)
→ malý vliv výchovy a vzdělání
dědičnost – výzkumy


modelové organismy
genové inženýrství




viry jako vektory genů (transdukce)
transgenoze živočichů
genová terapie – retroviry ( x patogenní účinky,
polygennost chorob, životaschopnost cílových buněk)
člověk



! etika, dlouhá generační doba, málo potomků,
odlišný vliv prostředí
pozorování, karyotyp, sekvenace
genealogický výzkum


rodokmeny (proband)
sledování konkrétního znaku
dědičnost

autozomální
znaky kódované na autozomech
→ nezáleží na pohlaví potomka
 dominantně – projeví se u všech
(achondroplázie, polydaktylie, Huntingtonova
choroba)
 recesivně – projeví se jen u rec. homozygotů
(fenylketonurie, albinismus, cystická fibróza,
srpkovitá anémie)

dědičnost

gonozomální (X-chromozomová)


znaky kódované na gonozomech
homogametické pohlaví (XX)


dědičnost jako autozomální
heterogametické pohlaví (XY)
homologní části – dědičnost jako autozomální
 heterologní čáti – vždy se projeví, Y: málo genů
(holandrická d., SRY), X: vlastnosti vázané na pohlaví


typ Drosophila (savčí), Abraxas (ptačí), Protenor
dědičnost

gonozomálně dominantní


křivice rezistentní vůči léčbě vitaminem D
gonozomálně recesivní




ženy přenašečky, postižení jen muži
hemofilie – porucha srážlivého faktoru, 2 typy
daltonismus – rozlišení zelené a červené
fragilní X – zmnožené repetice na X
chromozomu → mentální retardace,
hyperaktivita, charakteristický vzhled
(protažený obličej, zvětšené ušní b.,
prominující brada, zvětšená varlata )
dědičnost

pohlavně ovládané znaky



kódovány na autozomech, ale záleží na pohlaví
sekundární pohlavní znaky
předčasná plešatost (muži: PP / Pp, ženy: PP)