Genetické mutace člověka a choroby

 

Otázka: Genetické mutace člověka a choroby

Předmět: Biologie, Genetika

Přidal(a): Miska123

 

Určení pohlaví

• Savčí typ (Drosophila): nejčastější – savci, plazi, obojživelníci, většina hmyzu a dvoudomých rostlin. Samičí pohlaví XX, samčí XY -˃ o pohlaví rozhoduje spermie
• Ptačí typ (Abraxas): u ptáků, motýlů a některých ryb, Samice XY, samec XX

 

Kvantitativní znaky

• Major geny – alely mají velký účinek na organismus – kvalitativní znaky
• Minor geny = polygeny– alely kódují jen část genetické variability celkového znaku – jednotlivé alely mají malý účinek na organismus

   

Polygenní systém

• aktivní alela: zvyšuje nebo snižuje fenotypový účinek o určitou jednotku
• neutrální alela: neovlivňuje hodnotu znaku, pouze podíl na základní hodnotě naku
• znaky měřitelné – tvoří plynulou řadu variant, možno vyjádřit Gaussovou křivkou (např. výška jedince – lze změřit a vyjádřit v cm)
• geny malého účinku – na tvorbě znaku se podílí více genů – polygenní typ dědičnosti
• uplatňuje se vliv vnějšího prostředí
• pro přenos alel opět platí pravidla monohybridismu

   

Fenotypová proměnlivostí

• dána dědičně + prostředím
  • podíl dědičné složky na celkové proměnlivosti = dědivost (heritabilita)
    • od 0 (vůbec se neprojevuje) do 1 (úplně se projevuje)
    • koeficient dědivosti h²

 

Genetika člověka

• Základními principy dědičnosti se člověk neliší od ostatních organismů s pohlavním rozmnožováním
• Překážky ve výzkumu: Nelze dělat experimenty
  • Délka života pozorovatele je stejná jako délka života sledovaného objektu
  • Člověk si aktivně vytváří své životní prostředí, faktory nejsou statisticky náhodné
• Použitelné metody:
  • Genealogie – zabývá se rodovými vztahy, sestavování rodokmenů
  • Studiu dvojčat
  • Cytogenetické studietypy dědičnosti:
• Mají – li rodiče se znakem dítě se bez znaku jde o dědičnost: dominantní
• Mají – li rodiče bez znaku dítě se znakem jde o dědičnost: recesivní

 

Genové interakce

• vzájemné spolupůsobení genových alel
• reciproká interakce
  • alely 2+ alelových párů se podílejí na vzniku řady forem odpovídajícího znaku a každá kombinace těchto alel má samostatný fenotypový projev
  • Př. U slepic podmiňují dominantní alely R hřeben růžicovitý a P hřeben hráškovitý. Jsou-li přítomny v genomu obě společně, je hřeben ořechovitý. Jedinci dvojnásobně recesivní mají hřeben jednoduchý.
• Dominantní epistaze
  • dominantní alela 1. (nadřazeného, epistatického) alelového páru potlačuje projev dominantní alely 2. (podřízeného, hypostatického) genu, ať již je tento gen v homozygotní nebo v heterozygotní konstituci
• Recesivní epistaze
  • ecesivně homozygotní konstituce epistatického genu nadřazena nad jakoukoliv konstitucí druhého (hypostatického) genu

Zbarvení vlasů

• znak velmi komplikovaný – zatím bylo identifikováno jen velmi malé množství genů
• závisí na typu a hustotě pigmentu ve vlasovém vlákně
• eumelanin = tmavé barvivo – černé/hnědé vlasy -˃ nízká hustota -˃ blond
  • gen na chr 15, 19, dominantně epistatický vůči dalším dvěma genům
• pheomelanin = červeno-žluté barvivo – zrzavé vlasy
  • gen na chr 4 dominantně epistatický vůči albinotickému – žádný pigment
• šedé vlasy – rozkladné produkty pigmentu

Zbarvení očí

• BEY – hnědá, na chr 15
• GEY – zelená, na chr 19
• BEY> GEY = B dominantně epistatická nad G
• B -˃ hnědé oči
• bbG -˃ zelené
• bbgg -˃ modré

Dědičnost inteligence

• inteligence: myslet abstraktně, analyzovat, zdůvodňovat, plánovat a řešit problémy za použití zkušeností získaných v průběhu života
• není to zatím vyzkoumané – spory – částečně ano
• dědičná inteligence udává jakýsi maximální potenciál – který díky prostředí může, ale také rozhodně nemusí být naplněn
• větší IQ -˃ větší spotřeba glukózy v mozku
• Flynnův efekt – IQ se neustále ve všech zemích zvyšuje

Epigenetika

• studuje změny v genové expresi (a tedy obvykle i ve fenotypu), které nejsou způsobeny změnou nukleotidové sekvence DNA
  • jak se geny mění následkem chováním organismů
• např nedostatečná výživa těhotných -˃ potomci v dospělosti více nemocí – cukrovka, mrtvice a onemocnění srdce
• Mechanizmy: metylace = přidání metylové skupiny – vypíná geny
• Změny modifikace chromatinu (DNA s histony) – dokáže uvolnit geny pro transkripci – nemění se sekvence

 

Eugenetika

• byla vyčleněna jako specifická disciplína -˃ zlepšování genotypu populace díky snižování frekvence nežádoucích alel
• velmi problematické z etického i právního hlediska
• Francis Galton (bratranec Darwina) – 1822–1911- lidé by mohli být vylepšeni selektivním množením jako ostatní druhy
• V USA v mnoha státech eugenické zákony o manželství – zákazy sňatků slabomyslných epileptiků, sterilizace – 70 l. 20. st. zrušeno
• Nacistické Německo – 400 000 lidí sterilizováno, eutanazie postižených až holokaust

 

Dědičné choroby

• Podle podílu dědičnosti:
  • choroby vznikající na základě vrozené dispozice (náchylnosti)- alergie, hypertenze, neurózy
  • choroby, jejichž příčinou je specifická genetická mutace = vlastní dědičné choroby

Autozomálně recesivně dědičné

• Fenylketonurie – porucha metabolismu aminokyseliny fenylalaninu
• Galaktosemie: chybí enzym pro trávení galaktosy
• Cystická fibrosa: mutace CFTR genu, díky které je kódován vadný protein. Postihuje žlázy s vnitřní sekrecí (pankreas, játra), plicích se navíc tvoří vazký hlen (asi 1: 2500)
• srpková anémie: chudokrevnost, změna tvaru červených krvinek

Autozomálně dominantně dědičné

• Syndaktylie, polydaktylie: srůst, resp znásobení několika prstových článků
• Arachnodaktylie: nepřirozeně dlouhé a tenké prsty
• Huntingtnova choroba: Onemocnění je způsobeno zmnožením CAG tripletů (36x a více), degenerace nervové soustavy, demence, poruchy pohybu, potíže s mluvením, projevuje se nejčastěji po čtyřicítce
• Achondroplasie: porucha růstových chrupavek – krátké končetiny, délka trupu je normální
• porfyrie: porucha funkce enzymů řídících syntézu hemu v červených krvinkách

Gonozomálně recesivně dědičné

• Hemofilie
• Daltonismus
• svalová dystrofie: recesivně dědičné, postupné ochabování svalstva

 

Vrozené vývojové vady

• defekty orgánů- * během prenatálního vývoje, cca 3 % novorozenců
• Způsobeny teratogeny

 

Mutace

• změny v genetické informaci, často negativní vliv
• somatické – postihují část těla, gametické – postihují celý organismus (v rámci pohlavních buněk, mutace v zygotě)
• mohou být spontánní nebo vnější vlivy -> způsobují mutageny

 

genové mutace: na části DNA

• delece: ztráta 1 a více dusíkaté báze (A, C, G, T) -> čtecí rámec se posune -> jiné aminokyseliny
• adice: přidá se 1 a více -> opět jiný čtecí rámec
• repetice: triplet se opakuje
• Dynamické mutace – speciální typ mutací, expanze repetitivních sekvencí – Huntingtonova choroba
• hemofilie, cystická fibroza, albinismus, porfyrie, fenylketonurie, srpková anemie, svalová dystrofie, daltonismus

chromozomové mutace:

• delece: ztratí se část chromozomu, některé jsou více náchylné
  • chromozom -> syndrom Cri du chat = kočičího křiku – postižený hrtan, nemůže mluvit, mentální retardace, tělesné postižení
  • chromozom – záleží, zda postižený chromozom je od otce nebo od matky
    • matka: Anqelmanův syndrom = smějící se loutky: smějí se, nedá se s nimi komunikovat, nic se nenaučí
    • otec: mentálně v pořádku, skolny k tloustnutí, velká chut k jídlu, Prader-Willy syndrom
  • translokace: výměna nehomologní částí chromozomů

genomové mutace:

• polyploidie: zmnožení chromozomové sady: 3n, 4n… – časté u roslin, někdy záměrné – u pšenice, u savců neslučitelné se životem – často brzo umřou
• aneuploidie: zmnožení / delece jen některých chromozomů: 2n + 1 (chromozom navíc), 2n -1 (chromozom namín)
  • Downův syndrom – mongoloidní děti: ploché obličeje, krátký krk, spokojené, špatně mluví (zavalitý jazyk), snížená inteligence – trizomie 21. chomozomu (3 chromozomy) – poměrně časté
  • Edwardsův syndrom: vzácný, trizomie 18. páru, těžší postižení: rozštěp páteře, patra, těžké tělesné postižení, obvykle se dožijí jen pár let
  • Patatuův syndrom: trizomie 13. páru, deformace hlavy a obličeje (malá mozkovna, vystouplé čelo), poruchy oka, rozštěpové vady, deformace končetin, vady ledvin, srdce
• početní změny pohlavních chromozomů:
  • superžena, supermuž: XXXX, XYYY (i více) – často se nepozná, může být snížená plodnost
  • X – Turnerův syndrom – ženy, menší, drobnější, nevyvinutá prsa
  • XXY – Klinefeltrův syndrom: muž, ženské znak – gynekomastie (zvětšená prsa), většinou neplodný, vyšší, dlouhé končetiny

další:

• tourettův syndrom – podstata není objasněna, dědičné
  • divné chování: tiky, záškuby těla, korprolárie: vykřikování sprostých slov, grimasy – napodobování jiných lidí, jinak normální, normálně studují

       

Mutageny:

• fyzikální: UV záření (jen na povrchu), ionizující – radioaktivní / RTG – pronikají do hloubky
• chemické látky: herbicidy, barviva, fungicidy, insekticidy (DDT), léky (cytostatika, antiepileptika, dřív Conterga – na nevolnost v těhotenství -> poškození dětí)
• biologické: viry (AIDS, onkogenní), ocún – poškozuje mitozu

Teratogeny:

• způsobují poruchy prenatálního vývoje
• biologické: zarděnky, toxoplazmoza, cytomegalovirus
• alkohol: fetální alkoholový syndrom – dítě malé, neprospívá, těžší formy: poruchy smyslů, orgánů apod.
• kouření, drogy