Cesta genetiky od hrachu v Brně po kriminálku Miami. Barbora Černá Bolfíková

Podobné dokumenty
Mendelistická genetika

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Nauka o dědičnosti a proměnlivosti

Chromosomy a karyotyp člověka

Genetika zvířat - MENDELU

Mendelistická genetika

Obecná genetika a zákonitosti dědičnosti. KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Základní pravidla dědičnosti

Základy genetiky 2a. Přípravný kurz Komb.forma studia oboru Všeobecná sestra

Genetika BIOLOGICKÉ VĚDY EVA ZÁVODNÁ

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

Degenerace genetického kódu

Základní genetické pojmy

Schopnost organismů UCHOVÁVAT a PŘEDÁVAT soubor informací o fyziologických a morfologických (částečně i psychických) vlastnostech daného jedince

Základní pravidla dědičnosti - Mendelovy a Morganovy zákony

Cvičení č. 8. KBI/GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Úvod do obecné genetiky

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

Genetika mnohobuněčných organismů

GENETIKA Monogenní dědičnost (Mendelovská) Polygenní dědičnost Multifaktoriální dědičnost

Crossing-over. over. synaptonemální komplex

Genetické určení pohlaví

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

MENDELOVSKÁ DĚDIČNOST

Základní pojmy obecné genetiky, kvalitativní a kvantitativní znaky, vztahy mezi geny

Genetika na úrovni mnohobuněčného organizmu

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

- Zákl. metodou studia organismů je křížení (hybridizace)- rozmn. dvou vybraných jedinců, umožnuje vytváření nových odrůd rostlin a živočichů

GENETIKA 1. Úvod do světa dědičnosti. Historie

12. Mendelistická genetika

Počet chromosomů v buňkách. Genom

Dědičnost na úrovni organismu

Genetika pro začínající chovatele

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Crossing-over. Synaptonemální komplex. Crossing-over a výměna genetického materiálu. Párování homologních chromosomů

Mutace, Mendelovy zákony, dědičnost autosomální a gonosomální. Mgr. Hříbková Hana Biologický ústav LF MU Kamenice 5, Brno hribkova@med.muni.

Deoxyribonukleová kyselina (DNA)

Tento výukový materiál vznikl za přispění Evropské unie, státního rozpočtu ČR a Středočeského kraje

V F 2. generaci vznikají rozdílné fenotypy. Stejné zabarvení značí stejný fenotyp.

13. Genová vazba a genová interakce

Působení genů. Gen. Znak

Biologie - Oktáva, 4. ročník (humanitní větev)

1. Téma : Genetika shrnutí Název DUMu : VY_32_INOVACE_29_SPSOA_BIO_1_CHAM 2. Vypracovala : Hana Chamulová 3. Vytvořeno v projektu EU peníze středním

GENETIKA. Dědičnost a pohlaví

Základní škola a Mateřská škola G.A.Lindnera Rožďalovice. Za vše mohou geny

GENETIKA A JEJÍ ZÁKLADY

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Molekulární základy genetiky

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Cvičeníč. 10 Dědičnost a pohlaví. Mgr. Zbyněk Houdek

Druhová a mezidruhová hybridizace

Genetický polymorfismus

GENETICKÁ INFORMACE - U buněčných organismů je genetická informace uložena na CHROMOZOMECH v buněčném jádře - Chromozom je tvořen stočeným vláknem chr

Výukový materiál zpracován v rámci operačního projektu. EU peníze školám. Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

P1 AA BB CC DD ee ff gg hh x P2 aa bb cc dd EE FF GG HH Aa Bb Cc Dd Ee Ff Gg Hh

Dědičnost pohlaví Genetické principy základních způsobů rozmnožování

Biologie - Oktáva, 4. ročník (přírodovědná větev)

VY_32_INOVACE_ / Genetika Genetika

Genetika přehled zkouškových otázek:

MENDELISMUS. Biologie a genetika LS 3, BSP, 2014/2015, Ivan Literák

VYBRANÉ GENETICKÉ ÚLOHY II.

GENETIKA dědičností heredita proměnlivostí variabilitu Dědičnost - heredita podobnými znaky genetickou informací Proměnlivost - variabilita

Genetika pohlaví genetická determinace pohlaví

Genetika populací. KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Vypracované otázky z genetiky

Genotypy absolutní frekvence relativní frekvence

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

BIO: Genetika. Mgr. Zbyněk Houdek

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Souhrnný test - genetika

PRAKTIKUM Z OBECNÉ GENETIKY

Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248

Základy genetiky populací

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Důsledky selekce v populaci - cvičení

Populační genetika III. Radka Reifová

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

Cvičeníč. 9: Dědičnost kvantitativních znaků; Genetika populací. KBI/GENE: Mgr. Zbyněk Houdek

GENETIKA V MYSLIVOSTI

Mendelistická genetika

Selekce v populaci a její důsledky

Molekulární genetika, mutace. Mendelismus

Sylabus témat ke zkoušce z lékařské biologie a genetiky. Struktura, reprodukce a rekombinace virů (DNA viry, RNA viry), význam v medicíně

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

Genetika kvantitativních znaků. - principy, vlastnosti a aplikace statistiky

Sylabus kurzu: Biologie

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

INTERAKCE NEALELNÍCH GENŮ POLYGENNÍ DĚDIČNOST

ZÁKLADY BIOLOGIE a GENETIKY ČLOVĚKA

Křížení dvou jedinců, při kterém sledujeme dědičnost pouze jednoho znaku (páru alel) Generace označujeme:

INTERAKCE NEALELNÍCH GENŮ POLYGENNÍ DĚDIČNOST

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Genová vazba. Obr. č. 1: Thomas Hunt Morgan

ší šířen VAZEBNÁ ANALÝZA Vazba genů

Zvyšování konkurenceschopnosti studentů oboru botanika a učitelství biologie CZ.1.07/2.2.00/

GENETIKA POPULACÍ ŘEŠENÉ PŘÍKLADY

Transkript:

Cesta genetiky od hrachu v Brně po kriminálku Miami Barbora Černá Bolfíková bolfikova@ftz.czu.cz

Genetika Obor studující dědičnost v živých organismech Základy mu položil Gregor Mendel v 19st. Dynamicky se rozvíjející obor, který se prolíná do mnoha oblastí lidského života Genetika má mnoho úrovní od základního šlechtění po genové inženýrství a práci s kmenovými buňkami Živé organismy jsou definovány svou schopností reprodukovat se a přenášet svůj dědičný materiál do dalších generací Abychom dokázali porozumět všem ostatním biologickým vědám, je potřeba rozumět příčinám biologických pochodů v živých organismech nejdůležitější věci se odehrávají na úrovni DNA

Gregor Mendel (1822-1884) Pokusy s dvouděložným hrachem setým Korunní plátky uzavřeny zabraňují pylu dostat se z/do květu snadno vznikají inbrední linie Mendel vytvořil několik variet, které se lišily v určitém znaku (např. výška, barva semen, tvar semen ) Mendel hovoří o faktorech Pojem gen zavádí až v roce 1909 Wilhelm Johannsen Odvodil existenci recesivních a dominantních faktorů Dnes používáme pojem alely Zjistil, že geny existují v párech (diploidní organismy) a že při tvorbě gamet se tyto dvě kopie redukují na jednu Vyvodil, že diplodní počet genů se obnoví při spojení vajíčka a spermie Pochopil, že organismy mohou být homozygotní či heterozygotní

P Vysoký DD Nízký dd gamety D d F1 Vysoký Dd gamety D samooplození d F2 D d D d Vysoký DD Vysoký Dd Vysoký Dd Nízký dd

fenotypy genotypy poměr genotypů poměr fenotypů vysoký DD 1 3 vysoký Dd 2 nízký dd 1 1

Mendel a hrách setý Mendel díky své genialitě (nebo štěstí či spíše dokonalé znalosti hrachu) si vybral 7 znaků, u nichž je kompletní dominance - fialová či bílá, nula nebo jednička Každý z těchto sedmi znaků je kódován jen jedním genem, pro který existují jen dvě alely (s výjimkou postavení květu - tento znak kódují dva geny) Vztah mezi genotypem a fenotypem je v přírodě málokdy tak jednoduchý!!

Mendelovy zákony (sám nikdy žádné neformuloval) 1. Pravidlo uniformity a identity reciprokých křížení Při křížení rodičovských forem s homozygotními genotypy dochází k uniformitě hybridů v první filiální generaci. Tato fenotypová a genotypová shoda není změněna směrem křížení tj. zda dominantní znak nese otec nebo matka. 2. Pravidlo čistoty vloh (segregace) a štěpení Hybridní genotypy (např. monohybrid) neprodukují pohlavní buňky hybridní, ale vlohově zcela analogické gametám rodičovským. V potomstvu monohybrida se vyštěpují homozygotní a heterozygotní genotypy v poměru 1 : 2 : 1 a ve fenotypovém štěpném poměru 3 : 1 na stejné skupiny shodné s rodičovskými formami (při úplné dominanci). 3. Pravidlo volné kombinovatelnosti Každý znak je určen dvěma samostatnými alelami v alelickém páru. Tyto dvojice alel při vzniku gamet segregují. U polyhybrida (dihybrid, trihybrid, tetrahybrid atd.) vzniká při tvorbě gamet tolik kombinací, kolik je jich možných, mezi veličinami na sobě nezávislými tj. podle pravidel kombinatoriky (pokud jsou umístěny v různých párech homologických chromozomů).

Podmínky platnosti Mendelových zákonů Kvalitativní znaky kódované jadernou DNA (znaky, které nejsou ovlivněny prostředím) Geny leží na autozomech (nejsou vázané na gonosomy pohlavní chromosomy), aby nedocházelo k vazbě znaku na pohlaví Geny nejsou ve vazbě leží buď na jiných chromozomech nebo v dostatečné vzdálenosti, aby mezi nimi neexistovala vazba Uniformita hybridů v F 1 generaci je podmíněna homozygotním genotypem obou rodičů. Nesmí docházet k spolupůsobení (k interakci) genů z různých alelických párů, ze stejných nebo různých párových chromozomů, neboť pak dochází k různým typům interakcí, které se vyznačují změnou štěpných poměrů v F2 generaci Musí existovat stejná pravděpodobnost vzniku a setkání gamet a stejná pravděpodobnost přežití zygot a jedinců. Nesmí docházet k omezení možnosti křížení různých jedinců. Soubor sledovaných potomků musí být dostatečně početný. Nesmí docházet k mutaci alel atd.

dominance/recesivita kulatost je dominantní nad svraštělostí dominantní alela kóduje enzym, který je schopen přeměnit cukr na škrob; recesívní alela kóduje nefunkční formu tohoto enzymu u recesívního homozygota se tedy cukr nemůže přeměnit na škrob. Jak se semeno vyvíjí, vysoká koncentrace cukru způsobuje, že osmotickými silami do semena vniká voda. Když je semeno dospělé, vysouší se a svraskává Jedna varianta zdravé alely stačí, aby se cukr přeměnil na škrob heterozygoti jsou kulatí

dominance/recesivita Vztah dominace - recesivita rovněž neznamená, že by dominantích alel bylo v populaci nutně více Polydaktilie je dominantní - v ČR se rodí jedno dítě z 500, které má navíc prst u nohy či ruky - 499 z 500 dětí jsou proto recesívní homozygoti Krátká srst u psů dominantní znak Některá plemena šlechtěna na určitou délku, nebo jsou možné obě varianty

Thomas Hunt Morgan (1866 1945) Jako první získal Nobelovu cenu v oblasti genetiky (1933) za prokázání toho, že geny leží na chromozomech přestože jako odpůrce Mendelovy teorie se snažil provádět pokusy, aby ji vyvrátil Studoval octomilky popsal jejich karyotyp Jeho úspěchy s octomilkami měly za následek, že se začaly používat jako modelové organismy po celém světe až do dnešní doby 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.

Genom

Počet protein kódujících genů v genomu

Funkční klasifikace lidského genomu

Rostlinná vs. živočišná buňka

Velikost genomu Obecně platí, že jednodušší organismy mají menší genomy, ale tato závislost není jednoznačná. Velikost genomu se může značně lišit i u blízce příbuzných druhů. Rozdílná velikost genomu u v rámci užších taxonomických skupin daná zejména rozdílným repetitivních sekvencí celogenomovými duplikacemi genomu namnožením

Genomové mutace - polyploidizace U rostlin častější než u živočichů (60 70% krytosemenných rostlin jsou polyploidi; u živočichů zejména u obojživelníků a u ryb). K většině celogenomových duplikací u krytosemenných rostlin došlo na přelomu druhohor a třetihor (před 60-70 miliony let) v období masivního vymírání. Polyploidi často problém s meiózou. Polyploidní druhy často přecházejí na nepohlavní rozmnožování. Přináší výhody: funkční redundance, větší fenotypická variabilita a schopnost osídlit extrémní podmínky, rychlejší adaptivní evoluce. Polyploidizace nicméně většinou na koncích evolučních stromů (polyploidní druhy představují většinou slepou vývojovou linii). U předků dnešních organismů proběhlo poměrně málo polyploidních událostí.

mono a triploidi Většinou sterilní velké problémy s meiózou Často bez semen

Triploidi a tetraploidi Polyploidizace je často žádoucí i při živočišné produkci větší tělesný objem, větší produkce

Mezidruhoví polyploidi (alopolyploidi) Pšenice Hexaploid vzniklý ze tří jiných druhů Dvě po sobě jdoucí hybridizace planých obilovin ze středního východu 2n + 2n = 4n 4n + 2n = 6n Polyploidi vzniklí hybridizací nezávislých druhů mají velmi malou pravděpodobnost, že se chromozomy budou ovlivňovat během meiózy, proto bývají zpravidla fertilní

Sprkovitá anémie Změna tvaru je způsobená mutací genu pro hemoglobin. Na 6. pozici v β-řetězci valin místo glutamové kyseliny. Valin je hydrofobní aminokyselina, zatímco glutamová kyselina je hydrofilní. Odlišné vlastnosti hemoglobinu a bez kyslíku se molekuly hemoglobinu shlukují a deformují krvinku

Forenzní genetika Vznikla v pondělí 10. září 1984 v laboratoři pro studium DNA Aleca Jeffreyse na univerzitě v Leicesteru. Dříve se používaly sérologické metody vyšetření krevní skupiny. Metoda rozlišení osob na základě analýzy DNA byla v následujícím roce publikována v prestižním vědeckém časopise Nature pod názvem Hypervariable minisatelite regions in human DNA. Díky této převratné metodě se nejprve podařilo určit identitu malého chlapce z Ghany a poté byla v r. 1986 objasněna vražda dvou mladých dívek v britském hrabství Leicestershire.

Co slouží jako zdroj DNA? Vhodné zdroje: Téměř vše, co obsahuje buňky Buňky sliznic obsahují veškeré tělní tekutiny moč, sliny, pot Kosti a zuby jsou také vhodné k analýzám Nevhodné zdroje: savčí červené krvinky, které neobsahují jádro keratinózní útvary ustřižené vlasy, nehty (u zvířat rohy, kopyta, bodliny, ) využitelné jsou buňky, které na těchto útvarech ulpí Forenzní metody pro lidskou genetiku jsou velmi citlivé, postačí 9 buněk pro získání požadovaného výsledku Environmentální DNA tzv. edna Dna je přítomna v prostředí Nejčastěji buňky pokožky

Jak se vzorky zpracovávají?

Metody zpracování

Jak vypadá výsledek?

Identifikace osob/jedince V současnosti se využívá systém 20 lokusů Pravděpodobnost shody dvou lidí je 1:10 18 Jednovaječná dvojčata od sebe nelze odlišit Masové hroby Oběti havárie Přírodní katastrofy Ověření archeologických nálezů https://video.aktualne.cz/dvtv/vanek-na-obeti-v-masovych-hrobech-se-zapomnelo-bylotady-sme/r~3a8d2a0a5a7011e7897b0025900fea04/

Využití mimo lidskou genetiku

Wildlife crimes