Lidský karyotyp, specifika lidské genetiky, způsoby výzkumu, využití.

Mutace – dělení podle vzniku, rozsahu a typu zasažené buňky a její životaschopnost, dědičné choroby a dispozice.

 

  • Zvláštnosti lidské genetiky:
    • Na člověku nelze z etických důvodů provádět některé experimenty a selekce
    • Člověk má většinou za život velmi malé množství potomků
    • Generační doba člověka je velmi dlouhá, genetik může sledovat max. 4 generace
    • Fenotyp je do velké míry ovlivňován vnějším prostředím (sociální podmínky) – polygenní znaky
    • Velká složitost lidského genomu – 50000 genů
    • Člověk se často kříží pouze s jedinci z určité populace (stejný národ, společenská vrstva, stejné vyznání)
  • Metody zkoumání:
    • Genealogie
    • Výzkum dvojčat – jednovaječných
    • Zkoumání populací
    • Studium lidského genomu – HUGO – Human Genom Organisation
    • Genealogie
      • Pomocí genealogické metody se sestaví rodokmen a sledují se výskyty sledovaných znaků v rodinách
      • Na základě výskytu, četnosti opakování a pohlaví nositelů znaku se vyvodí způsob dědičnosti tohoto znaku a také se pokusit odhadnout výskyt znaku u další generace
      • Největší využití tak má tato metoda v klinické genetice, kde slouží pro predikci rizika, na základě rodinné anamnézy (tedy výskytu choroby v rodině)
    • Výzkum dvojčat
      • Monozygotní (0,3%)
        • Z 1 vajíčka a 1 spermie vzniká oplozené vajíčko, které se před rýhováním dělí na 2
        • Totožná genetická informace
        • Vždy stejného pohlaví
        • Dokazují vliv prostředí na fenotyp
      • Dizygotní (1,2%)
        • Ze 2 vajíček a 2 spermií vznikají 2 oplozené vajíčka
        • 50% společné genetické informace – jako sourozenci
        • Stejného i opačného pohlaví
        • Pro genetiku méně významní

Mutace

  • Změny genetické informace vyvolané působením tzv. mutagenních faktorů (mutagenů)
  • Dělení podle vzniku:
    • Spontánní
    • Indukované
  • Spontánní
    • Nahodilé
    • Vznikají bez zásahu člověka
    • Nepatrná četnost, zvyšuje se zhoršujícím životním prostředím
    • Chyby při replikaci, transkripci – opravné systémy = DNA-polymeráza, reparační enzymy, mohou chybu napravit
    • Pravděpodobnost chyby – v řádech 10-7
  • Indukované
    • Vyvolané člověkem (i když sám nechce)
    • Mutageny = faktory vyvolávající mutace
      • Nežádoucí produkty vnějšího prostředí, které mohou poškodit genetickou informaci
      • Kancerogeny – vznik rakovinných bujení
      • Teratogeny – poškozují plod
    • Fyzikální:
      • 1) UV záření
        • Zdrojem je Slunce
        • Nebezpečné hlavně kvůli slábnoucí ozonové vrstvě
      • Jiná záření – rentgenové, gama záření,…
    • Chemické:
      • 1) aromatické uhlovodíky
        • V tabákovém kouři a produktech spalování
      • 2) barviva – např. akridinová barviva
      • 3) organická rozpouštědla
      • 4) součástí plastů (PCB), hnojiv, herbicidů, insecticidů (DDT) i léčiv
      • 5) bojové látky
    • Biologické:
      • 1) viry – některé viry (retroviry) mohou porušit sekvenci některého struktur. genu, nebo jeho regulační oblasti, promotor aj.
    • Dělení podle rozsahu:
      • Genové (bodové)
      • Chromozomové
      • Genomové
    • Genové
      • Změna v rámci genu, probíhají na molekulární úrovni, probíhají na úrovni vlákna DNA
      • A) Adice
        • = inzerce
        • Zařazení jednoho nebo více nadbytečných nukleotidových párů
        • Dojde k posunu čtecího rámce nebo k předčasnému ukončení proteosyntézy vznikem terminačního kodonu
        • Např. ACUGUCCA – ACUGGUCCA
      • B) Delece
        • Jde o ztrátu 1 nebo více nukleotidů původní sekvence
        • Účinek podobný jako adice
        • Např. ACUGUCCA – ACU_UCCA
      • C) Substituce
        • Náhrada báze původní sekvence bází jinou
        • Transice – záměna purinové báze za purinovou nebo pyrimidinové za pyrimidinovou
        • Transverze – záměna purinové báze za pyrimidinovou a naopak
      • Chromozomové
        • Aberace
        • Změna počtu nebo struktury chromozomu
        • A) Duplikace
          • Znásobení úseku jednoho chromozomu
          • Například při nerovnoměrném crossing-overu
        • B) Delece
          • Část chromozómu chybí
          • Chybět může konec raménka (=terminální delece) nebo střední část z raménka chromozomu (=intersticiální delece)
        • C) Inverze
          • Dochází k vyštěpení částí chromozomu, jejímu převrácení a následnému napojení
        • D) Translokace
          • Část chromozomu je vyštěpena z původního chromozomu a připojena k jinému chromozomu
        • E) Ring-chromozom
          • Spojení koncových částí chromozomů – vznikne kolečko – tedy kruhový chromozom
        • F) Numerické změny chromozomu
          • Způsobeny poruchou chromozomů (nondisjunckí) při dělení buňky
          • Standardně je každý chromozom v buňce přítomen ve 2 kopiích = tzn. Disomie
          • Odchylky od tohoto stavu – aneuplodie
            • A) monosomie – přítomen pouze 1 chromozom
            • B) polysomie – trisomie – chromozom ve 3 kopiích
          • Downův syndrom – trisomie 21. chromozom. Páru
          • Edwardsův syndrom – trisomie 18. chromozom. Páru
          • Turnerův syndrom – monosomie chromozomu X
          • Supermuž – trisomie 23. chromozomu
        • Genomové
          • Dochází ke změně samostatného genomu, většinou znásobení celé chromozomové sady
          • Znásobení celé chromozomové sady = polyploidie
            • 4n, 3n – tetraploidní, triploidní
          • U člověka neslučitelné se životem
          • Červené krvinky – bezjaderné = nuliploidie
          • U rostlin úplně normální
          • Mozaicismus
            • Nondisjunkce (neoddělení) chromozomů, může nastat i během mitózy ve vyvíjejícím se organismu
            • Takový jedinec je potom tvořen několika liniemu buněk, z nichž každá linie vykazuje jiný karyotyp
          • Chimerismus
            • Jedinec tvořen 2 liniemu buněk, které vznikly ze 2 různých zygot, které následně splynuly v jednoho jedince
            • Př. Srostlá dvojčata, jedinec s transplantovaným orgánem

Význam mutací

  • Negativní
    • Poškozují organismus, neslučitelné se životem (smrt, potrat,…)
    • Karcinogeny – nádorové bujení
    • Teratogeny – znetvoření plodu
  • Pozitivní
    • Způsobují evoluci druhu (vznik nových druhů)
    • Genové inženýrství, transgenní rostliny