אילנות משפחה 2
Download
Report
Transcript אילנות משפחה 2
אילנות משפחה
נושאים נלמדים:
סמלים מוסכמים ,ניתוח אילנות משפחה ,הסתברות בני משפחה לרשת תכונות,
שימוש באילנות משפחה באפיון רפואי ,ייעוץ גנטי
יכולת לזהות צורות הורשה בסיסיות (רציסיבי ודומיננטי ,אוטוסומלי/אחוז במין),
הבנת היכולת לקבוע הסתברות למחלה אצל הצאצאים)
עקרונות התורשה המנדלית תקפים לגבי אורגניזמים ובכללם האדם.
לגנטיקה באדם יש היבטיים ייחודיים מאחר ולא ניתן לערוך הכלאות
באנשים לצרכי מחקר.
הידע מצטבר משני מקורות עיקריים:
.1איסוף נתונים על משפחות ואוכלוסיות ועיבודם -בניית שושלות
יוחסין ובחינת התכונה הרצוייה.
.2חקר תאים בתרבית.
Symbols used in a human pedigree analysis
סמלים מוסכמים
פרט חולה
בעץ המשפחה ניתן להבחין בין
4סוגי תורשה כללים:
א .אוטוזומלית (שלא בתאחיזה
לכרומוסום )Xרצסיבי
ב .אוטוזומלית דומיננטי.
ג .בתאחיזה לכרומוזום – Xרצסיבי.
ד .בתאחיזה לכרומוזום – Xדומיננטי.
הטרוזיגוט לגן אוטוסומלי
נשא של גן אחוז במין
ורציסיבי
מוות
תאומים לא
זהים
תאומים
זהים
נישואי קרובים
הפרעות אוטוזומליות רציסיביות
הפנוטיפ המושפע במצב של פגם אוטוזומלי רציסיבי נקבע ע"י אלל רציסיבי ,והאלל הלא פגוע
יהיה דומיננטי.
לדוגמא במחלה )phenylketonuria (PKU
תאור המחלה :פגם גנטי בו הגוף לא יכול לעבד את החומצה האמינית פנילאלנין ולכן
יש הצטברות של פנילאלנין בדמו של החולה וגורמת לנזק למערכת העצבים ולבסוף
לפיגור שכלי קשה .פרט חולה מקבל דיאטה המכילה חלבונים נטולי פנילאלנין.
המחלה מורשת ע"י עקרונות מנדליים פשוטים:
- Pאלל דומיננטי לא נשא
– pאלל רציסיבי פגום
הפרטים PP Ppבריאים
הפרטים ppחולים
קווים מנחים לתורשה אוטוסומאלית רציסיבית באילן היוחסין:
לרוב המחלה מופיעה בצאצאים של הורים לא חולים.השושלת מכילה פרטים חולים זכרים או נקבות (אין תאחיזהלכרומוסומי מין).
כאשר מדובר באילן יוחסין בו גם נשים גם גברים ניתן להניח כי
מדובר בהורשה מנדלית פשוטה ולא אחוזה במין
אילן היוחסין הבא מציג הורשה מסוג כזה:
מאילן היוחסין ניתן להסיק שההורים הלא חולים הינם
הטרוזיגוטים A/aלכל אחד מהם חייב להיות האלל a
מאחר ויש להם צאצאים הומוזיגוטים רציסיביים.
• הגנוטיפ של הצאצאים החולים יהיה aa
• הגנוטיפ של הצאצאים הלא חולים יכול להיות Aaאו AA
מכאן שניתן לתאר את אילן היוחסין בדרך הבאה:
פרטים חולים (שחור)
הינם זכר או נקבה
ובנוסף הם צאצאים
להורים בריאים
מדוע אין יחסים מנדלים בין הצאצאים?
נדיר למצוא יחסים מנדלים בתורשה בבני אדם מאחר ומספר הצאצאים נמוך יחסית.
היחסים הפנוטיפים שהתקבלו באילן המשפחתי הם 1:1
אם להורים היו 20צאצאים שונים היינו מקבלים 15צאצאים לא חולים לעומת 5חולים
כלומר את היחס המנדלי 1:3אולם כאשר מספר הצאצאים נמוך כל יחס הינו אפשרי.
יחס 1:1בין פרטים חולים
ובריאים
יחס 3:1בין צמחי האפונה
דוגמאות נוספות להפרעות אוטוזומאליות רציסיביות:
סיסטיק פיברוזיס ()CF
האלל הרציסיבי התגלה בשנת 1989ונקבע רצף הגן.
פנוטיפ :הפרשה מוגברת של ריר בריאות .המחלה יכולה לגרום למוות עקב זיהום בדרכי הנשימה
העליונים .ניתן לטפל בפיזיוטרפיה (למניעת הצטברות המוקוסה) וטיפול אנטיביוטי בדלקת ריאות.
הפגם הוא בחלבון המעביר יוני כלור דרך ממברנת התא וכתוצאה לשינוי במאזן המלחים בתא
המביא לשינוי בריריות הריאות.
מתבצעות בדיקות גנטיות טרום הריון
לבקנות (אלביניזם)
• פגיעה בכמות הייצור הסטנדרטית של פיגמנטים בשם
מלנין ()melanin
• הפרט החולה בעל פנוטיפ של שיער לבן וצבע
עיניים אדום
סיכום -הפרעות אוטוזומליות רצסיביות
הפנוטיפ הנגוע נקבע ע"י אלל רצסיבי
הפנוטיפ הנורמלי נקבע ע"י אלל דומיננטי
• אנשים הסובלים מההפרעה נושאים שני אללים
רצסיביים לתכונה ()aa
דוגמה נורמלי Aהפרעה a
דפוסי זיהוי באילן יוחסין:
א .ההפרעה תופיע בשושלת של הורה ללא ההפרעה
ב .צאצאים נגועים הם נשים וגברים
לא ניתן לראות יחסים מנדליים במשפחות מאחר
וגודל המדגם קטן מידי
הפרעות אוטוזומלית דומיננטית
•
בהפרעות מסוג זה האלל הנורמלי הוא רציסיבי והאלל הפגוע הוא הדומיננטי.
איך יתכן שהפרעה נדירה היא דומיננטית ?
• דומיננטיות/רציסיביות מעידה על חוזק האלל ולא על שכיחות הופעתו
דוגמא pseudo-achondroplasia :סוג של גמדות
- d /dפרט נורמאלי
D /dאו – D /Dפרטים חולים (גמדות)
קווים מנחים לתורשה אוטוסומאלית דומיננטית באילן היוחסין:
• הופעת התכונה בכל דור מאחר והאלל האבנורמלי הדומיננטי מגיע
מאחד ההורים.
• הורים פגועים מעבירים את הפנוטיפ לבניהם ובנותיהם (לא אחוז במין)
http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2250/Week_One/brachyda.jpg
שושלת יוחסין אופיינית להפרעה אוטוזומלית דומיננטית
• יחסים מנדליים אינם נצפים
• כמו בהפרעה רציסיבית פרטים בעלי הופעה נדירה של אלל Aיהיו הטרוזיגוטיים
לעומת פרטים בעלי הומוזיגוטיות דומיננטית AAכך שרוב האנשים הפגועים הינם
הטרוזיגוטים Aa
• עקרונית כל ההכלאות הקשורות להופעת ההפרעה האוטוסומאלית הדומיננטית
יהיו בין A/a X a/a
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=iga.figgrp.237
מחלת הנטינגטון ()Huntington disease
•
•
•
•
•
מחלה דומיננטית אוטוסומלית
הנקבעת ע"י אלל יחיד
הפנוטיפ :דגנרציה עצבית המובילה
למוות מוקדם
מופיעה בגיל יחסית מאוחר לאחר
שלאדם יש צאצאים משלו.
לילד של הורה נשא לאלל אבנורמלי
יש סיכוי של 50%להורשה של
האלל וכפועל יוצא של המחלה.
קיים אבחון גנטי טרום הריון.
הגיל הממוצע להופעת מחלת ההנטיגטון
סיכום – הפרעות אוטוזומליות דומיננטיות
•הפנוטיפ הנגוע נקבע ע"י אלל דומיננטי ,הפנוטיפ הנורמלי נקבע ע"י אלל רצסיבי
• אנשים הסובלים מההפרעה נושאים לפחות אלל אחד
דומיננטי לתכונה ()Aa , AA
דוגמה :נורמלי aהפרעה A
• שושלות של הפרעות אוטוזומליות דומיננטיות מציגות פרטים זכרים ונקבות בכל דור
•אם גם האם וגם האב נגועים ,הם יעבירו את התכונה לבניהם
ובנותיהם
• לא ניתן לראות יחסים מנדליים במשפחות מאחר וגודל המדגם קטן מידי
הפרעות רציסיביות בתאחיזה לכרומוסום X
X-linked recessive disorders.
קווים מנחים באילן היוחסין:
)1קיימים יותר פרטים זכרים המראים את הפנוטיפ
נקבה תראה את הפנוטים רק אם תהיה הכלאה בין אב ואם הנושאים שניהם את האלל
לעומת זאת זכר יראה את הפנוטים כאשר רק האם נשאית לאלל הרציסיבי
XAXa x XAY
Xa
XAXa x XaY
הורה אחד
נשא לאלל
הרציסיבי
Xa
XA
XA
XA
XAXa
XAXA
Xa
XaXa
XAXa
Y
XaY
XAY
Y
XaY
XAY
שני ההורים
נשאים לאלל
הרציסיבי
)2הצאצאים של זכר פגוע לא יהיו פגועים
כל הבנות של זכר פגוע יהיו נשאיות של האלל הרציסיבי – האלל ההטרוזיגוטי ממסך
את ההפרעה
חצי מהצאצאים הזכרים של הבנות הללו יהיו פגועים
)3אף אחד מהצאצאים הזכרים אינו מעביר את
ההפרעה לצאצאיו הזכרים – אין מעבר מזכר
לזכר עקב המצאות כרומוסום Yולכן זכר לא
מקבל את כרומוסום Xמאביו אלא מאימו בהכרח
דוגמאות להפרעות רציסיביות
בתאחיזה לכרומוסום X
• red-green colorblindnessעיוורון צבעים
• תסמונת אלפורט
• המופיליה
עיוורון צבעים ()red-green
פרט בעל הפרעה זו אינו יכול להבדיל בין הצבע
האדום לצבע הירוק
ראיית צבעים מבוססת על שלושה תאי קנים
( )consברשתית היכולים להבחין בין צבע ירוק/
אדום /כחול
המיקום הגנטי של תאי הקנים האדום והירוק
ממוקמים על כרומוסום הX -
יש יותר זכרים בעלי הפרעה זו
תסמונת אלפורט ( (Alport
syndrome
•ביטוי קליני של מספר פגמים
גנטיים הגורמים למחלה קשה
לאובדן תפקודי כליות באופן הולך
ומתגבר עם השנים עד לאי ספיקת
כליות
•הביטוי הראשוני הוא המטוריה
(דם בשתן) קיימות גם פגיעות
בשמיעה וראייה
הורשת תסמונת אלפורט בתאחיזה לכרומוזום Xצורת הורשה זו קיימת בכ 85%-מהלוקים בתסמונת אלפורט.
בתרשים הימני -צאצאים של אישה נשאית ושל גבר בריא:
בנות :מחציתן יורשות מאימן גן לקוי על כרומוזום Xומאביהן גן בריא ,ולכן הן נשאיות ,ואילו מחציתן יורשות גניםבריאים הן מאימן והן מאביהן ,ולכן הן בריאות.
בנים :מחציתם יורשים מאימם גן לקוי על כרומוזום Xולכן הם חולים ,ומחציתם יורשים מאימם גן בריא ,ולכן הםבריאים.
בתרשים השמאלי -צאצאים של אישה בריאה ושל גבר חולה:
כל הבנות יורשות מאביהן גן לקוי על כרומוזום Xומאימן גן בריא ,ולכן כולן נשאיות.-כל הבנים יורשים מאימם גן בריא על כרומוזום X,ולכן כולם בריאים.
הערה :ביתר ה 15%-מהלוקים בתסמונת אלפורט -התורשה איננה בתאחיזה לכרומוזום Xובמשפחות כאלה נשים
וגברים חולים באופן שווה .
המופיליה
•
•
•
•
פנוטיפ :העדר מנגנון קרישת דם
הסוג הנפוץ של המופיליה נגרם עקב חוסר ב( Factor VIII-גורם קרישה).
המקרים המפורסמים של שושלות המופיליה הם של שושלת המלוכה הבריטית.
בעבר זו הייתה מחלה קטלנית כיום יש טיפול ע"י מתן הגורם החסר
הסיכון לכך שבניה של אישה הנושאת את הגן הפגום
יסבלו מהמופיליה הוא .50%באופן דומה ,בנותיה של
אישה זו הן בעלות סיכון של 50%להיות נשאיות
המופיליה.
http://www.novonordisk.co.il/documents/article_page/document/patients_congenital_hemophilia.asp
הפרעות דומיננטיות בתאחיזה לכרומוסום X
X-linked dominant disorders
אפיונים
• זכרים פגועים מעבירים את ההפרעה לכל בנותיהם אך לא לבנים
• לנשים הטרוזיגוטיות ולגברים לא נשאים יהיו 50%
צאצאים זכרים או נקבות בעלי ההפרעה
אינאקטיבציה של כרומוסום Xבאדם
•
•
•
תופעה שיכולה להתרחש רק בנקבות.
אחד משני כרומוסומי המין Xיעבור
השתקה (אינאקטיבציה).
אינאקטיבציה מתרחשת באפן אקראי אך
אם תא נכנס למצב זה הוא נשאר בו.
• זכר הנושא אלל – dחסר בלוטות זעה
• נקבה הטרוזיגוטית בעלת אללים D/dהיא
בעלת פנוטיפ "פסיפס" ( )mosaicבאיזורים
מסויימים בגופה
anhidrotic ectodermal dysplasia
• השתקת כרומוסום ה X -מתבטלת בתאי
המין ולכן שני כרומוסומי Xעוברים בביציות
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=iga.figgrp.257
תכונות בתאחיזה לכרומוזום Y
• גנים הממוקמים באיזור המשתנה של כרומוסום Y
• גנים שאב מוריש לבנו מאחר ורק לזכרים יש את כרומוזום Y
)testis determining factor( TDF
גן האחראי ליצירת האשכים ,זוהה באיזור המשתנה של כרומוזום Y
מלבד גן זה ,לא הוכח בצורה החלטית פנוטיפ אנושי אחר הקשור לכרומוזום Y
שולי אוזניים שעירות
נבחן כמועמד להוכחת תורשה בכרומוזום Yבמשפחות הודיות
נפסל מאחר ובחלק מהמשפחות האב הוריש את הפנוטיפ רק לחלק מבניו
)Y chromosome (small
X10,000
Human autosomal polymorphisms
פולימורפיזם אוטוסומאלי באדם
פולימורפיזם –קיום מגוון פנוטיפים לאותו הגן
כלומר מגוון של אללים עבור אותו הגן.
דוגמאות באדם :צבע עיניים חום /כחול ,צבע שיער
• קיים קושי בניתוח שושלות בעלות תכונות של פולימורפיזם בהשוואה לתסמונות נדירות
מאחר והמופעים הינם שכיחים
היכולת לטעום את החומר - PTC phenylthiocarbamideפולימורפיזם
טעם מריר או חסר טעם
Pedigree for the ability to taste the chemical PTC.
הורים -טועמי PTC
צאצאים -לא טועמים
אלל לטעם מריר
דומיננטי
אלל לחוסר טעם
רציסיבי
כמעט כל בני
השושולת
נשאים לגן
הרציסיבי
(הומוזיגוט /
הטרוזיגוט)
השוני מתכונה
רציסיבית נדירה -שני
האללים הינם שכיחים
ולכן הגן הרציסיבי
נמצא כמעט אצל כולם
לבן – טועם
שחור – לא טועם
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=iga.figgrp.261
שאלות לדוגמא:
)1מה ההסתברות לבן עיוור צבעים במשפחה שבה האב עיוור צבעים
והאם הומוזיגוטית לאלל לראיית צבעים תקינה ?
פתרון
התכונה לעיוורון צבעים הינה רציסיבית אחוזה בכרומוסום Xנציין אותה באות Rלא
סובל מעיוורון צבעים r /עיוור צבעים
XrY
XR
כל הצאצאים יהיו בעלי ראייה תקינה
XRXr Xr
Y
XRY
X
XRXR
XR
XRXr
XRY
)2לבקנות מורשת כתכונה רציסיבית .בשושלת שלפניך מציינים
הסימונים המלאים פרטים לבקנים
א .רשום גנוטיפים של כל הפרטים בשושלת.
אם קיימות שתי אפשרויות רשום את שתיהן
I
2
ב .לפרט 3מדור IIניתן לרשום שני גנוטיפים
חלופיים .מהי ההסתברות לכ"א מהם?
1
ג .מה ההסתברות שבן נוסף שיולד לזוג מדור
Iיהיה לבקן?
II
5
4
3
2
1
III
1
פתרון
א .הגנוטיפים האפשריים של הפרטים השונים
בשושלת:
מדובר בתורשה אוטוסומלית רציסיבית
A/a
2
ההורים בדור Iשניהם נשאים של
התכונה בהכרח מאחר ויש להם צאצאים
לבקנים
הצאצאים החולים בדור השני יהיו בעלי גנוטיפ
הומוזיגוטי רציסיבי
פרטים 2ו 3 -מהדור השני יכולים להיות
הומוזיגוטים דומיננטים או הטרוזיגוטים
מאחר והם אינם לבקנים אך הוריהם
נשאים
פרט 1מהדור השני היא הומוזיגוטית
דומיננטית מאחר ובעלה לבקן והבן
שלה לא לבקן
פרט 1מהדור השלישי יהיה הטרוזיגוט
מאחר ואביו חולה ואימו הומוזיגוטית דומיננטית
A/a
I
1
II
5
a/a
4
3
A/a
A/A
A/a
A/A
2
a/a
1
A/A
III
1
A/a
המשך פתרון
ב .לפרט 3מדור IIניתן לרשום שני גנוטיפים חלופיים .מהי ההסתברות לכ"א מהם?
A/a
I
A/a
2
1
A/a X A/a
a
A
A
A/a
A/A
a
a/a
A/a
II
5
4
3
2
1
A/a
A/A
III
1
לכן סה"כ ישנם שלושה צאצאים בעלי אללים דומיננטים-
ההסתברות להופעת גנוטיפ AAהיא 1/3
ההסתברות להופעת גנוטיפ Aaהיא 1/3 +1/3 = 2/3
ג .מה ההסתברות שבן נוסף שיולד לזוג מדור Iיהיה לבקן? לבקן הוא aaכלומר ,ההסתברות היא 1/4