D.B. 2009/2010

G E N E T I K A

MENDEL – menih, ki je v samostanskem vrtu eksperimentiral z grahom (imel je različne sorte graha - iste vrste)

- Sorta mora imeti stabilne lastnosti (če prihaja samo do opraševanja iste sorte; torej morajo biti homozigotne)

- Lokus je mesto na kromosomu; na homolognem kromosomu je isti lokus, ni pa nujno enaka informacija, je pa istovrstna (oba kodirata npr. barvo oči, ni pa nujno da oba isto barvo – rjava, modra)

- Homologna kromosoma sta ista kromosoma, ki vsebujeta iste lokuse.

- Alel je konkretno zaporedje DNK na lokusu.- Besedo gen nekateri uporabljajo za lokus, nekateri pa za alel.- Homozigotno stanje – na dveh kromosomih mora biti na istem lokusu ista informacija,

drugače je stanje heterozigotno.- S črko označimo lokus, z njeno velikostjo pa alel.

MONOHIBRIDNO KRIŽANJE:

BB bb

R! B B b b Gamete

B B b b

F1 generacija:

(zigota ima alela Bb)

- vsi potomci bodo zeleni (fenotip - barva)-

genotipi B Bb Bb Bbb Bb Bb

F2 generacija: ¾ zelenih, 1/3 belih (fenotip)

genotipi B bB BB Bbb Bb bb

BB- lokus alelBB, bb – homozigotiBb – heterozigotiB – diminantna lastnostb –recesivna lastnost

D.B. 2009/2010

Fenotip: V prvi filialni generaciji (F1) so vsi potomci obarvani zeleno, torej prevladala je dominantna lastnost (zelena barva). Recesivna lastnost (ki jo kodira alel s recesivno lastnostjo) pa se ni izrazila.

Fenotip: Potem je križal rastlini iz prve filialne generacije in tako dobil drugo filialno generacijo (dobil je zelene in bele potomce, zeleni – izrazila se je dominantna lastnost – dominantni homozigoti, heterozigoti, beli – izrazila se je recesivna lastnost - recesivni homozigoti).

ALELI so genetski zapis za določene encime. Transkripcija poteka na obeh alelih (torej imamo v telesu dve mRNK). Ena mRNK kodira okvarjen, druga pa »zdrav« alel. Po navadi poteka translacija na obeh alelih – nastaneta 2 različna proteina, en deluje drugi pa ne (recesiven ne deluje, ker nima aktivnega centra), zato lastnost ne bo izražena – snov se ne bo proizvedla iz recesivnega, ampak le iz dominantnega. Nekatere mRNA pa se ne morejo prepisati. Dominantni in recesivni niso aleli, ampak lastnosti.

Snov A je brezbarvna; snov B je obarvana.Heterozigot: Bb

Encim B Encim b

Homozigot: BB Encim B Encim B

Encim b ne deluje zato se snov A ne pretvori v snov B.

Količina barvila je neodvisna od količine encima, saj če je manj encima potrebuje encim B le več časa, da sintetizira barvo – oboje je enako rdeče. Fenotip dominantnega homozigota je enak fenotipu heterozigota.

Mejoza pri rastlinah:- Takoj po mejozi ne nastane gameta ampak vmes potečejo še mejotske delitve in zato

se DNK že podvoji in so kromosomi dvokromatidni. (Pri človeku pa po mejozi nastanejo gamete, ki imajo enokromatidne kromosome)

Rekombinacija poteka v 3 fazah:1. Crossing-over v mejozi2. V anafazi mejoze3. Neodvisno razporejanje kromosomov pri nastajanju zigot – ni nujno, da imajo

potomci enako kombinacijo alelov kot so jih imeli starši (vsaka od moških gamet se lahko združi s katerokoli žensko gameto)

D.B. 2009/2010

DIHIBRIDNO KRIŽANJE

Križanje dveh dvojnih (na 2 lokusih) homozigotov → potomci so dvojni heterozigoti.

Genotipi gamet so lahko: RY, Ry, rY, ry R - rumena barva (dominantna), r – zelena barva (recesivna)Y – gladka lupina (dominantno), y – nagubana lupina (recesivna)

Starševska generacija: - Fenotipi:

Gladka, rumena semena (RRYY ali RrYy) Nagubana, zelena semena (rryy)

Prva filialna generacija:- Dobimo dvojne heterozigote - Genotip: RrYy- Fenotip: rumena, gladka semena

Druga filialna generacija:- Razmerje fenotipov je: 9:3:3:1- 9 – gladka, rumena semena- 3 – gladka, zelena semena - 3 – nagubana, rumena semena- 1 – nagubana, zelena semena- Razmerje barv je 3:1- Razmerje nagubanosti/gladkosti: 3:1- Ti dve lastnosti se dedujeta in izražata neodvisno. Za to je zaslužna rekombinacija v

mejozi. - Razvrščanje genotipov – glej tabelo na powerpointu

GENOTIP je stanje alelov na enem ali več lokusih (lahko na celotnem genomu). Rekombinacija v anafazi – razvršča lokuse na različnih kromosomih. Če sta lokusa samo na 1 kromosomu je razvrščanje locusov odvisno od crossing-overja. Razvrščanje, združevanje in izražanje je neodvisno (npr.: barva in nagubanost sta neodvisni lastnosti).

D.B. 2009/2010

TESTNO KRIŽANJE

- Križanje z recesivnim homozigotom: rr- S tem križanjem ugotovimo kakšen je genotip z izraženimi dominantnimi lastnostmi.- Gladko seme – genotip je neznan. (RR, Rr)

Vsi so dominantni. ½ je recesinvih, ½ je dominantnih.

Večinoma je delal eksperimente s semeni, ker jih je veliko (barva, nagubanost), pa tudi s cvetovi, višino rastline.

NEPOPOLNA DOMINANCA

Potomci F1 imajo neko vmesno lastnost (novo), npr: rožnata barva.

Proteini imajo življenjsko dobo in se zato morajo obnavljati. Pri odolinu je življenjska doba proteina krajša in zaradi tega tudi čas ekspresije (lokus za barvo svetov je aktiven maj časa). Delovanje encimov je omejeno in polovična količina encimov (heterozigot) ne more tvoriti dovolj barvila (ni rdeča, ampak roza).

Nepopolna dominanca je možna le če imamo kvalitativne lastnosti (vmesno stanje).

KODOMINANCA

AB0 krvne skupine (multipli aleli – 3 aleli za isto lastnost)

IAIA – homozigot (fenotip: krvna skupina A - mati) IBIB – homozigot (fenotip: krvna skupina B - oče) IAIB – heterozigot (fenotip: krvna skupina AB – potomec; ima oba fenotipa staršev;

heterozigoti imajo nov fenotip, katerega genotip je vsota genotipov staršev)Krvna skupina je odvisna od antigena – glikoprotein. Krvne skupine se razlikujejo samo po sladkornem delu glikoproteina, protein pa je identičen. Razlika ni v genu, ki kodira protein, ampak v alelu, ki kodira encim, ki veže sladkor na protein.

- MN krvne skupine – MN protein je eden izmed glikoproteinov, ki so vezani na eritrocit. - Poznamo tudi Rh proteine; Rh sistem ni kodominanten.- Multipli aleli - na lokusu sta lahko le 2 alela.

r rR Rr RrR Rr Rr

r rR Rr Rrr rr rr

D.B. 2009/2010

Po 2/3 locusih se živa bitja ne razlikujemo.Po 1/3 locusih pa se razlikujemo.

POLIMORFNOST – locus, na katerem je možnih več alelov (večinoma 2, lahko tudi več)NEPOLIMORFNOST – locus, na katerem je lahko samo 1 alel

PLEJOTROPIJA – pojav, ko je lahko isti locus odgovoren za več različnih lastnosti (srpasta enemija, rezistenca na malarijo – to je odvisno od genotipa na locusu, ki določa več lastnosti).

NIVOJI LASTNOSTI

Dedovanje: Lastnost: homozigotAA

heterozigotAa

homozigotaa

Nivoji:

recesivno bolezen zdrav zdrav bolan 1. nivo

Nepopolna dominanca

Encimska aktivnost

Popolna aktivnost encima

Vmesna encimska aktivnost

Encimske aktivnosti skorajda ni

2. nivo

kodominanca Elektroforeza (za določanje

prisotnosti posameznih proteinov)

Delujoči encim potuje najhitreje po elektroforezi(1 lisa zgoraj)

2 lisi (zgoraj in spodaj), ima 2 encima (en hitrejši kot drugi)

Delujoči encim potuje počasi po elektroforezi(1 lisa spodaj)

3. nivo

Gre za locus, ki je odgovoren za več lastnosti - 3 lastnosti na istem locusu; locus se deduje na 3 načine. Recesivno se deduje bolezen in ne alel a.

SRPASTA ENEMIJA EPISTAZA

izražanje Hs izražanje Hz lastnost: homozigotHZHZ

heterozigotHZHS

homozigotHSHS

nivoji

recesivno Dominantno Bolezen: srpasta enemija

zdrav zdrav bolan 1. nivo

kodominantno

kodominantno

Vezava kisika na protein – vrsta proteina, imajo enako vezavno kapaciteto O2

Zdrav protein Zdrav in srpast

protein

Srpast protin 2. nivo

dominantno recesivno Odpornost na malarijo

Ni odporen na malarijo

Odporen na malarijo

Odporen na malarijo

3. nivo

D.B. 2009/2010

Dedne bolezni obstajajo zato, ker prihaja do mutacij (neugodne lastnosti se izničijo). Razlog, ga obstajajo je, da heterozigotom prinašajo te dedne bolezni korist – npr. odpornost na malarijo; boljše je, da si heterozigot kot homozigot.

EPISTAZA

Na eno lastnost vplivata 2 locusa, ne neenakopraven način (en locus je nadrejen drugi pa podrejen – 2 para različnih alelov).

BARVA KOŽUHA PRI MIŠIH:

Snov 1: Snov 2: Snov 3: Deluje encim A Deluje encim B

bela rjava črna

Encim A pretvori belo v rjavo. Encim B pa pretvori rjavo v črno. To je dvostopenjski proces. Dva različna encina (A,B) sta kodirana na različnih locusih in en je lahko okvarjen, drug pa ne.

Alel A (delujoč encim)sAlel a (okvarjen encim, ki se včasih sploh ne prevaja, prepiše)

Križamo 2 dvojna homozigota z genotipoma AABB (fenotip: črna dlaka) in aabb (fenotip: bela dlaka).

Parentalna generacija: AABB aabb(črni) (beli)

Prva filialna generacija: AaBb(dvojni heterozigoti) črni

Druga filialna generacija:

Genotipi:(fenotip)

AB Ab aB ab

AB ABAB (črni) AABb (črni) AaBB (črni) AaBb (črni)Ab AABb (črni) AAbb (rjavi) AaBb (črni) Aabb (rjavi)aB AaBB (črni) AaBb (črni) aaBB (beli) aaBb (beli)ab AaBb (črni ) Aabb (rjavi) aaBb (beli) aabb (beli)

Razmerje fenotipov: 9:3:4

D.B. 2009/2010

Če lastnost za encim A ni izražena, lastnost za encim B pa je, je osebek še vedno bel, saj lastnost za encim A ni izražena in zato se ne more zgoditi dvostopenjski proces.LASTNOST:

- vrsta lastnosti (znak): barva las, kože, dlake, …- stanje lastnosti (lastnost): rjava, bela, črna, …

GENOTIP locus alelFENOTIP lastnost, znak lastnost

ZNAČILNOSTI EPISTAZE:- ena lastnost s tremi stanji- vmesna stopnja ni nujno, da je vmes (npr: barva kožuha ni nujno da je bela-siva-črna;

lahko je bela-rjava-črna); je tako kvantitivno kot kvalitativno drugačna- razmerje 9:3:4

VEČSTOPENJSKE ENCIMSKE POTI:- encimi so povezani preko substrata (en encim tvori substrat in na ta substrat se potem

veže drugi encim)- regulacija genov (produkt enega encima je pomemben za aktivacijo drugega encima)

locus A locus B locus C

prevedena DNK

protein A protein B protein C

Encim A se veže na promotorsko regijo locusa B, zgodi se prepis DNK in nastane protein B

D.B. 2009/2010

POLIGENSKO DEDOVANJE (dedovanje barve kože):- na neko lastnost vpliva več locusov (npr: pri dedovanju barve kože)- na barvo kože vplivajo trije locusi A, B in C- locus A vpliva na gostoto pigmentnih celic v koži- locus B vpliva na velikost pigmentnih celic v koži- locus C vpliva na napoljnjenost pigmentnih celic z barvilom- vmesne lastnosti se izražajo nepopolno dominantno

Gostota Velikost NapolnjenostAA (velika gostota) BB (velike celice) CC (zelo napolnjene)Aa (srednja gostota) Bb (srednje celice) Cc (manj napolnjene)Aa (majhna gostota) Bb (majhne celice) cc (najmanj napolnjene)

- končni fenotip: najtemnejša koža (veliko velikih zelo napolnjenih celice AABBCC) isti odtenek barve kože (veliko velikih manj napolnjenih celic in veliko velikih zelo

napolnjenih celic)

Stopnja 1: AABBCCStopnja 2: AABBCc

AABbCC AaBBCC …

Stopnja 3: AABbCcAaBBCcAABBcc…

Stopnja 4: AABbccAAbbCcaaBbCCAaBbCc…

Stopnja 5: AAbbcc aabbCCaabBcC…

Stopnja 6: aabbcCAabbcc …

Stopnja 7: aabbcc

VEČFAKTORSKE BOLEZNI:- določeno število faktorjev, ki vplivajo na bolezen je genskih in določeno število

okoljskih- osteoporoza: okoljski faktorji (hrana, sončenje), genske faktorje je težko raziskovati

(raziskujejo gene, ki vplivajo na izgradnjo kosti, metabolizem kalcija, receptorje za vitamin D in mutacije)

- tudi rakasta obolenja in srčni-žilne bolezni so več faktorske bolezni

Skupaj je 7 stopenj – to pomeni 7 različnih odtenkov kože (7 različnih fenotipov)Razmerje fenotipov po stopnjah: 1:6:15:20:15:6:1 (to razmerje je značilno za poligenetsko dedovanje).

Na barvo kože velikokrat vpliva tudi okolje.

D.B. 2009/2010

SPOLNO VEZANO DEDOVANJE

MORGAN - delal je poskuse z vinskimi mušicami- opazoval je strukture kromosomov vinskih mušic- vzgojiti je moral čiste linije (moral je samooplojevati mušice)- prednost poskusa je, da je lahko v majhnih posodah gojil na tisoče vinskih mušic- prva razlika, ki jo je opazil je v barvi oči (rdeče in bele oči) – mušico z belimi očmi je križal s samico z rdečimi očmi in dobil je potomce, ki so imeli samo rdeče oči , potem je medsebojno križal osebke prve filialne generacije in v drugi filialni generaciji je dobil osebke z rdečimi in belimi očmi, vsi osebki z belimi očmi so bili moškega spola, rdeče oči pa so imeli tako osebki moškega spola kot ženskega

Druga filialna generacija:

Spol določata kromosoma X in Y (samica XX, samec XY). Samec z belimi očmi je na X kromosomu imel lokus za oči, ki je določal encim za belo barvo (okvarjen encim).

F1 X YX XX

(rdeče oči)XY

(rdeče oči)X XX

(rdeče oči)XY

(rdeče oči)

F2 X YX XX

(rdeče oči)XY

(rdeče oči)X XX

(rdeče oči)XY

(bele oči)

Samica ima en X kromosom z neokvarjenim (delujočim) encimom in en kromosom X z okvarjenim encimom (nedelujoči), vendar ima rdeče oči, ker se lastnost za belo barvo se izraža recesivno. Pri samcu, ki ima samo en X kromosom (če je okvarjen) pa se izrazi bela barva oči in zato ima bele oči.

¼ bele oči (samec)¾ rdeče oči (samici, samec)

X – gen za neokvarjen encim (rdeče oči)X - gen za okvarjen encim (bele oči)

D.B. 2009/2010

Morgan je alele označeval samo z malimi črkami (locuse je označeval z prvo črko besede, ki poimenuje razliko, ki jo je opazil, npr.: prva opazna razlika od rdeče barve oči je bila bela zato je označil locus z w – white, z w+ je označil rdeče oči in z w* je označil druge barve, ki so izrazile).

SPLOŠNI PRINCIPI VEZANEGA DEDOVANJA:- ko je Morgan izgubil čiste linije je izvedel dihibridno Mendlovo križanje- OPAZOVANJE DEDOVANJA 2 LASTNOSTI

opazoval je mušice s sivim trupom, rdečo barvo oči in normalno razvitimi krili in mušice s črnim trupom, rdečimi očmi in zakrnelimi krili

siv trup in normalno razvita krila sta dominantni lastnosti črn trup in zakrnela krila pa recesivni lastnosti

Morganove oznake za alele: c+c+Wg+Wg+ (črni trup, zakrnela krila) ccWgWg (siv trup, normalna krila)Mendlove oznake za alele: ssnn (črn trup, zakrnela krila) SSNN (siv trup, normalna krila)

Da je osebek dvojni homozigot izve s testnim križanje ali pa se znotraj populacije osebki razmnožujejo večkrat (več generacij) in izloča osebke z drugačnimi lastnostmi.

Prva filialna generacija: SN SN

sn SsNs SsNnsn SsNn SsNnPri vseh potomcih so izražene dominantne lastnosti (siva in normalno razvita krila).

Testno križanje s recesivnim homozogotom (teoretično bi moral dobiti 1:1:1:1)Križal je osebka z aleli: SsNn in ssnn

Genotip: SN Sn sN snsn SsNn Ssnn ssNn ssnn

Fenotip: Siv trup, normalna krila

Siv trup, zakrnela krila

Črn trup normalna krila

Črn trup zakrnela krila

Siv trup in zakrnela krila ter črn trup in normalna krila sta rekombinirani lastnosti. Zaradi rekombiniranih lastnosti, razmerje fenotipov ni bilo 1:1:1:1, ampak 42:8:8:42 (16% je bilo rekombiniranih).

c, s – oznaka za barvo trupaWq,n – oznaka za krila

D.B. 2009/2010

Vezane lastnosti se lahko dedujejo tudi posredno vezano:

Locusi ABCD: A↔B↔C→DLocusi A,B in C se dedujejo vezano, A in D pa se ne dedujeta vezano ampak le posredno vezano.

Locuse lahko postavimo v linijo in tako se vezano dedujejo tudi locusi, ki ne ležijo skupaj. B ↔ C 5% + 8% = 13% (13% možnost je da se B in C dedujeta vezano, to so procenti vezave) Procenti vezave so merilo za oddaljenost locusov na kromosomih; procent rekombinacije je enak centrimorganu – centrimorgan enota za oddaljenost locusov na kromosomih)

Npr: 16% = 16 centrimorganov je oddaljenost locusa za barvo oči in vrsto kril

%

50

20

centrimorgani

20 50 65

Locusi so lahko oddaljeni za 100 centrimorganov, procent rekombinacije pa je blizu 50% (teh 50% je frekvenca rekombinacije).

centrimorgan Procenti rekombinacije< 20 1-20 %> 100 50 %

Določanje zaporedij locusov z gensko karto:

Verjetnost rekombinacije med A in C je ali 14% ali 6 %.

Locus Oddaljenost v centrimorganihA 10B

4 C

Do 20% velja aditivnost (procenti se aditivno seštevajo).

Pri 20% rekombinacije sta locusa oddaljena za 20 centrimorganov

A C B C

D.B. 2009/2010

HUMANA GENETIKA

20.000 - 40.000 genov, ki kodirajo proteine1-2% je celične DNK (ostalo so regulatorne enote)Število genov ni merilo za razvitostGen je sekvenca, ki kodira proteine.Človek ima 3 milijarde baznih parov. (npr: 1 protein je lahko zapisan tudi z do 1000 nukleotidnimi pari; ena aminokislina je sestavljena iz 3 nukleotidov)

BOLEZNI:- genske : so bolezni, ki se tičejo genov (če je gen poškodovan pride do bolezni)- »genetske« : vzrok za bolezen leži na enem izmed pojavov, ki ga raziskuje genetika (npr:

Downov sindrom je genetska bolezen ni pa genska)- prirojene : večina genetskih bolezni je prirojenih - rak je genetska bolezen, ki ni prirojena, lahko je tudi genska bolezen- dedne : so genske bolezni (rak ni dedna bolezen, Downov sindrom ni dedna bolezen)- familiarne : so bolezni, ki se pojavljajo v družini, so dedne bolezni, potomci imajo večjo

verjetnost da bodo zboleli

KARIOTIP je sestavljen iz avtosomov (22 parov) in spolnih kromosomov (1par).KAROPGRAM je prikaz genov (pri človeku). Kromosome razvrstimo glede na velikost in mesto centromera .

TRISOMIJE- Downov sindrom: trije kromosomi 21- Edvardov sindrom: trije kromosomi 18- Patau sindrom: Trije kromosomi 13- Trisomija na večini kromosomov ali vseh – osebek umre, zaradi povečane doze

nukleotidov- Tri trisomije (trije kromosomi so trojni) – osebek živi s hudimi posledicami

Dedne bolezni proučujejo z DRUŽINSKIM DEBLOM:- zakonski pari so povezani neposredno, bratje in sestre pa ne- partnerji v bližjem sorodu so povezani z 2 črtama-

Recesivna bolezen: Če sta starša samo prenašalca (so zdravi, heterozigota), ni nujno da bodo tudi potomci bolni.

Dominantno dedovanje: - vsi bolni potomci imajo vsaj enega bolnega starša- bolni starši lahko imajo zdrave otroke, potomci otrok pa nikoli več ne zbolijo

- oznaka za žensko

- oznaka za moškega

- oznaka za bolno žensko- oznaka za bolnega moškega

- oznaka za prenašalce bolezni

D.B. 2009/2010

D.B. 2009/2010

DEDOVANJE RECESIVNIH BOLEZNI VEZANIH NA KROMOSOM X:

Mati je prenašalka bolezni, oče pa je zdrav. Potomci so lahko : zdrava sin in hči, hči prenašalka bolezni in bolan sin.

Oče je bolan mati pa zdrava. Potomci so lahko: vsi sini zdravi, vse hčerke pa prenašalke.

Mati je bolna, oče pa zdrav. Potomci so lahko: vsi bolni sinovi, vse hčerke pa so prenašalke.

Mati je prenašalka, oče pa bolan. Potomci so lahko: sinovi zdravi ali bolni in hčerke bolne ali prenašalke.

Starša: XY XX

Potomci: XY (zdrav) XX (zdrava) XX (prenašalka) XY (bolan)

Starša: XY XX

Potomci: XY (zdrav) XX (prenašalka) XX (prenašalka) XY (zdrav)

Starša: XY XX

Potomci: XY (bolan) XX (prenašalka) XX (prenašalka) XY (bolan)

Starša: XY XX

Potomci: XY (zdrav) XX (prenašalka) XX (bolna) XY (bolan)

D.B. 2009/2010

HEMOFILIJAPoznamo hemofilijo A, B in C: hemofiliji A in B sta vezani na X kromosome (hemofilija A – v angleški kraljevi družini), hemofilija C pa je vezana na avtosome.

PRIMERI DEDNIH BOLEZNI:- avtosomno dominantne (hitro se izločijo iz populacije) - avtosomne recesivne (heterozigoti imajo korist od okvare - plejotropnost)- na X kromosom vezane bolezni- poligene (osteoporoza)

NA MITOHONDRIJSKO DNA VEZANE BOLEZNI:Na potomce se prenašajo samo preko bolnih mater (imajo na mitohondrij vezane bolezni), ker potomci dobijo mitohondrije le od matere od očeta pa ne.

INAKTIVACIJA KROMOSOMA X: - na Y kromosomu je regija, ki določa moški spol- na X kromosomu pa je več pomembnih regij, ki vplivajo tudi na druge lastnosti ne samo

na spol (npr: barva oči, vidni pigment, hemofilija)- pri ženskah se en kromosom X inaktivira (tako ni povečane količine encimov; npr. za

strjevanje krvi), inaktivira se lahko ali materin ali očetov kromosom X

HEMOFILIJAŽenska, ki je prenašalka hemofilije A ima v jetrih, kjer se proizvaja faktror XIII za strjevanje krvi, tako celice , ki lahko tvorijo faktor XIII kot tudi celice, ki ga ne morejo tvoriti. Ženske so zdrave, vendar tvorijo manj faktorja XIII. V jetrih je mozaična sestava, enkrat je inaktiviran kromosom X, ki ga je ženska podedovala od očeta, drugič pa kromosom X, ki ga je ženska podedovala od matere. Do inaktivacije pride zaradi dozacijske kompenzacije, to pomeni, da se kromosom inaktivira, da ženske nebi imele dvakratno dozo proteinov.

BARVA KRZNA PRI MAČKAH

ANHIDROZA EKTODERMALNA DISPLAZIJA - pojavi se pri ženskah- gre za okvaro znojnic (znojnice so na določenih delih okvarjene drugje pa ne, zato se

ženska znoji samo na določenih delih)

Tisti, ki nimajo vsaj enega X kromosoma umrejo. Tisti z več X kromosomi pa preživijo, saj imajo potem več Barrovih telesc.

Polovica spontanih splavov se zgodi zaradi kromosomskih mutacij.

TRIPLOIDIJA – osebek ima 3 kompletne garniture kromosomovStrukturne kromosomske mutacije – kromosomi so večji ali manjši kot običajno.

Inaktiviran kromosom X ali Barrovo telesce

XAktiviran kromosom X

D.B. 2009/2010

KORISTNE DEDNE BOLEZNI:- srpasta anemija – odpornost na malarijo- cistična fibroza – odpornost na kolero- fenilketonurija – toleranca na mikotoksine (tvorijo se fenil ketoni,ki so nevarni v urinu)

POPULACIJSKA GENETIKA

Populacija je skupina osebkov, iste vrste na istem območju ob istem času, ki se med seboj redno razmnožujejo (oplojujejo).

Vrsta je skupina osebkov, ki se potencialno lahko oplojujejo (je teoretična možnost: marjetica v Sloveniji in v ZDA) .

V populaciji proučujemo genotipe in fenotipe. Zato govorimo o pogostosti/frekvenci fenotipov, genotipov in alelov .

HARDY-WEINBERGOVA ENAČBAp – frekvenca prvega alelaq – frekvenca drugega alela

p2 + 2pq +q2 = 1 p+q=1

Frekvenca genotipov: p2 + 2pq + q2 = 1 (BB)2 + 2(Bb) + (bb)2=1

Frekvenca fenotipa:

p2 + 2pq + q2 = 1

frekvenca dominantnega fenotipa Mendlov kvadrat za določanje genotipov (vsi kvadratki so enako veliki):

B bB BB Bbb Bb bb

frekvenca recesivnega fenotipa

Kvadrat v populacijski genetiki, pa nima enako velikih kvadratkov:

B (p)

B (q)

B (p)

BB (pp)

Bb (Pq)

b (q)

Bb(pq)

bb(qq)

p,q - frekvenca

D.B. 2009/2010

KRVNE SKUPINE:p(A)= 0.33q(B)= 0.33r(0)= 0.33(p+q+r)2= p2+pq+pr+q2+pq+qr+r2+pr+gr = p2+q2+r2+2pq+2pr+2qr

p2 q2 r2 2pq 2pr 2qr Frekvenca genotipov

AA BB OO AB BO AO GenotipA B O AB B A Fenotip (krvna skupina)

p q rpqr

Enačba p 2 + 2pq + q 2 = 1 drži, ko je populacija stabilna, konstantna in v ravnovesju ( stabilno okolje na dolgi rok).

Hardy-Weinbergovo ravnotežje:- če je populacija v ravnotežju, potem so frekvence v skladu z enačbo- frekvenca se iz generacije v generacijo ne spreminja (so enake)

Hardy-Weinbergovega ravnotežja pa ni:- velikost populacije (ko je populacija premajhna)- je prisotna selekcija (selekcija se zgodi, ko pride do spremembe okolja, npr. kar na

enkrat zmanjka kalija)- zaradi migracij- zaradi mutacij- zaradi izbirnega parjenja

Tudi v teh primerih enačba velja, vendar se frekvence spreminjajo in niso skozi generacije enake.

MUTACIJEMutacije so redke in naključne. Ne morejo vplivati na frekvenco alelov. Na začetku ima mutacijo na alelu nek organizem, če mutacija povzroči dobre lastnosti potem se po selekciji ohrani in frekvenca tega alela se poveča. Če je frekvenca nekega alela manjša od 1%, potem pravimo, da je to mutacija. Če pa je frekvenca alela večja od 1% potem pravimo, da je alel polimorf za določeno lastnost (polimorfija - na enem locusu je več alelov).

Mutacija je pojav spremembe in sama sprememba.Pri človeku je 2/3 genov nepolimorfnih (razen če se zgodijo mutacije pri določenem človeku); 1/3 pa je polimorfizmov (na locusih je možnih več alelov – multipli aleli, tudi do 10 različnih alelov; lahko je 100 polimorfov na kromosomih).

D.B. 2009/2010

MHC locusi – na vsakem od teh locusov lahko imamo okoli 10 različnih alelov. Pri iskanju tkiv za presaditev, se mora ujemati čim več alelov na čim več locusih. Pri transbuziji pa gledajo le 2 locusa.

Mutacije ne smejo biti tako pogoste, da bi spreminjale frekvence.

SELEKCIJAPrimer: Travnik in kalij Na travniku rasteta rastlini, ki imata različna alela za afiniteto na kalij. Prve rastline imajo visoko afiniteto na kalij (bolj učinkovite, saj zaznajo kalij v sledeh, za vezavo kalija pa porabi 2 ATP). Druge rastline pa imajo majhno afiniteto na kalij (v tleh mora biti veliko kalija, za vezavo kalija pa porabi 1 ATP). K+ K+

2ATP 1 ATP

p = 0.2 q = 0.8

Če se količina kalija zmanjša, se bo frekvenca spremenila. Bolj se bodo razmnoževali organizmi, ki imajo visoko afiniteto na kalij – tiste, ki zaznajo kalij v sledeh.

MIGRACIJAMigracija je pojav, ko se organizmi selijo iz ene populacije v drugi in s tem prenašajo gene. Osebki teh dveh populacij se prej niso parili potem pa se začnejo migracije in medsebojno se razmnožujejo. Osebki, ki migrirajo so naključni in lahko so različni od tistih v drugi populaciji, zato pride do novih kombinacij alelov.

GENSKI SKLAD je vsota vseh alelov pri vseh osebkih na istem locusu. GENSKI SKLAD je vsota vseh genomov pri vseh osebkih v populaciji.

Travnik 1: (veliko kalija) Travnik 2: (malo kalija)

K+ K+ K+ K+ K+ K+

p = 0, q = 1 p = 1, q =0

Na travniku 1 je začelo primanjkovati kalija, ker ni polimorfizma ni selekcije.Veter preko ovire prinese cvetni prah osebkov iz travnika 2 (zgodi se migracija). Zato se začne na travniku 1 povečevati število osebkov, ki za vezavo kalija porabijo 2 ATP. Poruši se Hardy-Weinbergovo

Bolj so uspešni osebki z majhno afiniteto za kalij, porabijo 1 ATP

Bolj so uspešni osebki z visoko afiniteto za kalij, porabijo 2 ATP

cvetni prah

D.B. 2009/2010

ravnotežje, saj se število osebkov, ki porabijo za vezavo 2 ATP povečuje iz generacije v generacijo, to tudi zaradi selekcije saj so ti osebki bolj uspešni, ker primanjkuje kalija.

Če je po migraciji prisotna še selekcija potem je to podobno mutaciji.

Mutacija + selekcija = velike spremembe alelovMigracija + selekcija = velike spremembe alelov

VELIKOST POPULACIJEPopulacija mora biti dovolj velika, da ostane v ravnotežju. Če je populacija zelo majhna, že mala mutacije povzroči velike spremembe.

Primer: Travnik s hrošči (hrošči so haploidni organizmi z nespolnim razmnoževanjem; 2 možna alela, vsak osebek nosi le 1 alel)

Frekvenca alela niha – frekvenca iz generacije v generacijo ni enaka, kar je pri mali populaciji zelo opazno – veliko nihanje. Na dolgi rok je tudi pri mali populaciji sprememba frekvenc majhna. V veliki populaciji pa je nihanje majhno.

p

- razmerje osebkov: (beli:črni) 5:5 - ½ ima 2 potomca, ½ pa nima potomcev (čisto naključno)- ni prisotnih migracij, selekcije, mutacij

- razmerje osebkov: (beli:črni) 4:6- ½ ima 2 potomca, ½ pa nima potomcev (čisto naključno)- ni prisotnih migracij, selekcije, mutacij

- razmerje osebkov: (beli:črni) 0:10- ni prisotnih migracij, selekcije, mutacij

D.B. 2009/2010

Iz določene majhne populacije lahko določeni osebki izginejo. Polimorfnost se v majhnih populacijah manjša.

Primer: Ogrožene živaliOgrožene živali (tjulni, tigri) so bili v preteklosti že skoraj pred izumrtjem, nato pa se je število osebkov v populaciji dvignilo, da več niso pile tik pred izumrtjem. Ker je bila populacije nekaj časa zelo majhna je veljalo OZKO GRLO, zaradi katerega se je zmanjšal polimorfizem. Locusi so postali nepolimorfni in osebki so še vedno ogroženi, saj če se pojavi bolezen bodo lahko vsi osebki umrli, saj so vsi enako občutljivi na bolezen.

Primer ozkega grla je EFEKT USTANOVITELJA. Za efekt ustanovitelja je značilna, da se od normalne populacije odcepi del populacije. Populacija se zmanjša in s tem tudi polimorfnost – kot pri ozkem grlu. Efekt ustanovitelja je značilen tudi za človeka.

Normalna Majhna Ozko grlo Efekt ustanovitelja populacija populacija

IZBIRNO PARJENJENi kot selekcija. Vsi člani populacije imajo enako možnost za enako število potomcev. Poteka izbor med partnerji, saj nima vsak z vsakim potomcev

Primer: Žabe- poznamo alel, ki določa velikost žabe: velike (določen alel), majhne (določen alel) –

alela se dedujeta nepopolno dominantno- večja uspešnost parjenja, če sta žabi isto veliki

Genotip: VV Vv vvFenotip: Velika Srednja MajhnaRazmerje fenotipov:

1 (0.25)

2(0.50)

1(0.25)

F1: 1(0.125)

2(0.25)

1(0.125)

Skupaj razmerje:

0.25+0.1250.375

0.50+0.250.75

0.25+0.1250.375

F2: 10.0625

20.125

10.0625

Skupaj razmerje: 0.4375 0.875 0.4375Frekvenca alelov:

Ves čas je enaka: p=0.5 in q=0.5.

Delež homozigotov je večji kot delež heterozigotov.

D.B. 2009/2010

Izbira poteka po principu podobnega poznamo pa tudi primer principa različnega – pri trobenticah.

Primer: TrobenticeZa trobentice iste vrste sta značilna 2 tipa cvetov; na ta način preprečujejo samooprašitev:

Kaj vpliva na to, da se enaka cvetova ne moreta oprašiti?

1. Anatomski nivo:Cvetni prah se prime na zadnji del čebele, ker so pri prvem tipu cveta prašniki na zgornjem delu cveta, pestič pa je bolj pogreznjen, pri drugem tipu pa je pestič višje, prašniki pa so bolj spodaj. Tako lahko čebela opraši samo različna cvetova, ne pa enakih cvetov.

2. Velikost pelodnih zrn in razbrazdanost pestiča:En tip cvetov ima majhna pelodna zrna, drug tip pa velika. Tisti tip trobentice, ki ima velika pelodna zrna, ima na pestiču majhne brazde. Tip trobentice, ki ima majhna pelodna zrna pa ima na pestiču velike brazde.

3. Biokemijski nivo:Tudi zaradi biokemijske neskladnosti velika pelodna zrna ne morejo oprašiti majhnih brazd pestiča.

D.B. 2009/2010

Primer: KROMOSOMA XX IN XY

p = 0.25 če ni izbirnega parjenjaq = 0.35

Genotip: YY XX XY

Frekvenca fenotipa: p2 = 0.0625 q2 =0.62 2pq = 0.36

Resnična frekvenca fenotipa:

0% 50% 50%

Homozigotov je manj kot heterozigotov – v resničnosti.

Ne nekem otoku so imeli vsi ljudje v populaciji na enem locusu vse alele heterozigotne. Vzroki za to so lahko: mala populacija (zaprta), mala polimorfnost v genetskem skladu (p=0.5, q=0.5). Večja zastopanost heterozigotov: razmnožujejo se osebki z različnimi genotipi, morala je sodelovati selekcija, ki je homozigote eliminirala. Ugotovili so, da so osebki, ki so heterozigoti na tem določenem locusu odporni na bolezni, ki bi jih dobili zaradi uživanja človeškega mesa. Ti locusi tvorijo prionske proteine.