21. ČLOVĚK A DĚDIČNOST, GENETICKÁ PROMĚNLIVOST A. Metody studia dědičnosti člověka, dědičné choroby a dispozice k chorobám, genetické poradenství B. Mutace a její typy, modifikace, příklad z genetiky člověka A. Metody studia dědičnosti člověka, dědičné choroby a dispozice k chorobám, genetické poradenství - genetika člověka - řídí se obecně platnými genetickými zákony - metody - dědičnost nelze zkoumat pokusným křížením (hybridizací) - hlavně vyšetřovací / pozorovací metody - sledování fenotypu - vyšetřování karyotypu - prenatální diagnostika - výzkum - genealogický (výzkum rodokmenů) - populační (vzorek populace) - gemelilogický (zkoumá dědičnost jednovaječných dvojčat) - tyto metody lze doplnit vyřešením mikroskopického obrazu chromozomů (zkoumáním karyotypu) - 23 x 2 chromozomů - více než 50 000 lokusů - dědičné dispozice k chorobám - choroby podmíněné genotypem - malý vliv prostředí (někteří činitelé prostředí se však mohou podílet na rozvoji choroby (patogeneze)) - monogenní dědičnost projevení choroby - dědičné choroby - způsobené odchylkami genotypu - vyvolány mutacemi - choroby podmíněné genotypem a prostředím (dispozice) - k jejímu vzniku je třeba působení (expozice) určitého činitele prostředí - specifický (např. určitá složka potravy, látka v prostředí, sluneční záření apod.) - chorobu vyvolá spolupůsobení obou složek - polygenní dědičnost dispozice k chorobě - dispoziční choroby - alergie, neurózy, vysoký krevní tlak, - dědičné vývojové vady - během nitroděložního vývoje - zpravidla postižení jedince na celý život - řadu z nich dovede odstranit moderní plastická chirurgie (např. rozštěp patra) - eufenický zásah - upraví fenotyp - neodstraní mutací poškozený genotyp zvýšení životaschopnosti postižených jedinců zvýšení četnosti přenosu nežádoucí alely do dalších generací -autozomální
- galaktosemie- neschopnost vytvořit enzym pro rozklad galaktózy v mléce - hromadí se v orgánech poškození - genetická informace jediné alely se promítá do celé řady chorobných znaků (pleiotropní účinek) - vzniku lze předejít absolutním vyloučením mléka a mléčných výrobků ze stravy - fenylketonurie - chybí enzym pro přeměnu fenylalaninu v tyrosin poškození mozku (děděno recesivně) - coeliakie - nesnášenlivost lepku (pšeničná bílkovina) - albinismus - chybí enzym pro tvorbu barviva (pigmentu) (recesivně) - chudokrevnost - málo hemoglobinu (recesivně) - srůsty prstů - rozštěpy patra a rtu - heterozomální - hemofilie - nesráží se krev, mutace na chrom. X (recesivně) - daltonismus - nerozeznání zelené a červené, mutace na chromozom X - nedědičné vývojové vady - heterozomální - Klinefelterův syndrom - sterilní, infantilní muž s intersexuálními znaky - Turnerův syndrom - sterilní infantilní žena - důsledek chybného oddělování chromozomů (nondisjunkce) při meióze - nadžena - XXX - možnost otěhotnění, menstruace - debilita - nadmuž - XYY - agresivita, asociálnost, nízká inteligence - autozomální - Downův syndrom - trisomie 21. chromozomového páru - jedinec - opožděný duševní vývoj - snížená inteligence - některé charakteristické tělesné znaky - Pataův syndrom - trisomie 13. chromozomového páru - hl. - pomalý psychický vývoj, rozštěp patra - Edwardsův syndrom- trisomie 18. chromozomového páru
- hl. - zpomalený psychický vývoj - syndrom kočičího křiku - monosomie 5. chromozomového páru - delece raménka homologního chromozomu - genetické poradenství - rozpoznání dědičné choroby nebo dispozice - léčení chorob - výskyt v rodině - rodiče se nemohou nutit (rozhodnutí je na nich), proto se pouze doporučují případné možnosti (nemít děti, interrupce, sterilizace, apod.) - lékař - nutnost seznámení se s prostředím v rodině - genealogický výzkum - vyšetření karyotypu - míra narušení plodu ( interrupce) - odběr plodové vody - odběr krve - cíle - genetická prevence - předcházet dědičnému zatížení populace - eugenika B. Mutace a její typy, modifikace, příklad z genetiky člověka - genetická proměnlivost - počet alel se nemění, vytvářejí se jejich nové kombinace - faktory podmiňující proměnlivost genotypů - segregace - rekombinace - spojování párových alel při oplození - mutace - mutace - procesy při kterých se mění počet alel, nebo vznikají alely nové - podle rozsahu zásahu - genové - zasahují a mění jednotlivé geny, jejich podstata je molekulární - mohou být způsobeny - ztrátou jednoho páru nukleotidů (B) - zařazením nadpočetného páru nukleotidů (C) - záměnou fyziologického nukleotidu nefyziologickým (D) změna kodonu chyba v proteosyntéze
- nová alela je recesivní vůči standartní asi v poměru 1:100 - dominantní mutace jsou vzácné a dovolují organismu vykonávat nové funkce - chromozomové - mění strukturu chromozomu - předpoklad - chromozom se zlomí na jednom, nebo více místech - deficience (ztráta koncové části chromozomu) - delece (ztráta vnitřní části chromozomu) - duplikace (zdvojení části chromozomu) - inverze (převrácení úseku chromozomu) - translokace (přemístění částí chromozomu na chromozom jiný) - fragmentace (rozpad chromozomu na více částí) - mohou být (narozdíl od genových) překážkou normálního průběhu meiozy a gamety jimi postižené jsou sterilní nebo vytvářejí neživotaschopné zygoty (u člověka se odhaduje asi 6% takto postižených gamet) - genomové - mění počet chromozomů v buňce - polyplodie - znásobení jednoduché sady chromozomů - 3n - triploidie - 4n - tetraploidie - dosti častá (u rostlin) - protože polyploidní jádro obsahuje celistvé násobky haploidní sady chromozomů, může být polyplodie přenášena i do dalších generací - aneuploidie - zvýšen nebo snížen počet určitých chromozomů - 2n+1 - trisomie - 2n 1 - monosomie - vždy příčinou vážných poruch ve zdraví, vede k poruchám meiozy a tím i k poruchám plodnosti - podle způsobu vzniku - spontánní - vznik nahodile z příčin jež nelze s určitostí vysvětlit - velmi nízký výskyt (četnost těchto mutací se odhaduje na 10 5 až 10 10 pro jeden gen za jednu generaci) - indukované - vyvolány působením mutagenních činitelů
- mutageny - fyzikální -všechny typy ionizujících záření (γ, UV, rentgenové)- chemické = chemomutageny - známy již tisíce látek jak organického, tak anoganického původu (aromatické chlorované deriváty, alkaloidy, kationty těžkých kovů, peroxidy, ) - chemické látky by měly být před hromadnou výrobou biologicky testovány - jejich koncentraci zvyšují průmyslové exhaláty, výfukové plyny, odpadní produkty atomových elektráren, - závěr - většina mutací své nositele poškozuje, část mutací je v daném prostředí bez významu - nepatrná část mutací je pro nositele výhodná v daném prostředí - zdroj dědičné proměnlivosti - jeden ze základních předpokladů evoluce