gen (post genomická def.) - lokalizovatelná oblast genomické sekvence korespondující s jednotkou dědičnosti, která je asociovaná s REGULAČNÍMI OBLASTMI, TRANSKRIBOVANÝMI OBLASTMI NEBO S OSTATNÍMI FUNKČNÍMI ELEMENTY

Genom - soubor veškeré genetické informace určitého organismu, soubor molekul DNA, který je charakteristickýpro daný organizmus.

Genomika - studium struktury a funkce celých genomů.

Sekvenování - zjištění sekvencebází v DNA daného organizmu

Alela - jedna z dvojice nebo skupiny alternativních forem genu, která se vyskytuje v určitém chromozomovém lokusu.

Alelické páry – dvě alely téhož genu, které jsou umístěny na stejném místě homologických chromozomů

Homozygot - jedinec, který obsahuje stejné alely genu (různé zápisy AA, aa, w+w+, ++) tvoří stejné gamety !

Heterozygot - jedinec, který obsahuje odlišné alely genu a v důsledku toho tvoří odlišné gamety ( např. Aa, AaBb)

Genotyp – genetická sestava organizmu, sestava alel.

Fenotyp – pozorovatelné znaky organizmu.

Chromozom - tmavě se barvící vláknitý nukleoproteinový útvar, který lze pozorovat v buňkách během dělení. Každý chromozom obsahuje lineárně uspořádanou skupinu genů

Chromatida – 1 molekula DNA

Lokus - místo na chromozomu, lokalizace alely

Dominance - stav, kdy se jeden člen alelového páru projevuje fenotypově bez ohledu na druhý člen páru AA, Aa

recesivní - termín vztahující se k jednomu členu alelového páru, který nemá schopnost projevit se fenotypově, je-li druhý člen páru dominantní aa

Monohybrid - potomek dvou homozygotních rodičů, kteří se navzájem lišili pouze v jednom alelovém páru (Aa) AA x aa

Dihybrid - jedinec, který je heterozygotní ve dvou alelových párech; potomek z křížení mezi homozygotními rodiči, kteří se lišili ve dvou alelových párech (AaBb), trihybrid….AaBbCc, tetrahybrid….

Hybridizace – oplození při kterém se otcovský a mateřský organizmus liší v jednom či více znacích.

Hybrid – jedinec, který vznikl pohlavní cestou splynutím dvou genotypově nestejných pohlavních buněk – gamet.

kolik bp u člověka - 3,2 miliardy

kdy narozen mendel? -1822 narozen 20.7. v Hynčicích na severní Moravě

kdy zemřel Mendel - 6.1. 1884 Mendel zemřel, pohřben na Ústředním hřbitově v Brně

Kdy publikováno Mendelovo dílo? - “Pokusy s rostlinnými hybridy“ v roce 1866

Zákon segregace - Každý děděný znak je určen párem genů (alel). Rodičovské geny jsou náhodně rozděleny do pohlavních buněk tak, že pohlavní buňky obsahují pouze jeden gen z páru. Potomci proto dědí jednu alelu od každého rodiče poté, kdy se pohlavní buňky spojí při oplození.

Zákon nezávislé kombinace alel - Geny pro různé znaky se do gamet rozcházejí nezávisle jeden na druhém, takže dědičnost jednoho znaku není závislá na dědičnosti jiného.

Zákon dominance - Organismus s oběma formami genu (heterozygot) bude vykazovat gen, který je dominantní.

Zákon o volné kombinovatelnosti alel s výjimkou genů ve vazbě - Vzájemným křížením polyhybridů (vícenásobných heterozygotních hybridů) vzniká genotypově i fenotypově nejednotné potomstvo s tolika kombinacemi genů, kolik je možných matematických kombinací mezi dvěma matematickými veličinami

zpětné křížení - B1 obecné označení pro zpětné křížení = F1 hybrid x rodič

analytické zpětné křížení - je křížení heterozygotního hybrida F1s rodičem recesivnímv daných genech

počet druhů gamet hybrida - 2^n

počet druhů zygot - 3^n

počet různých genotypů - 3^n

počet různých homozygotů - 2^n

počet šlechtitelských novinek - (2^n) - 2

genotypový štěpný poměr v F2 - (1:2:1)^n

fenotypový štěpný poměr v F2 - (3:1)^n

chi test - χN^2= ∑(xi-ei)^2/ei, xi = naměřené (zjištěné) hodnoty, ei = očekávané hodnoty, N = počet stupňů volnosti, N = n – 1, n = počet sčítanců (počet fenotypových/genotypových tříd)

pravděpodobnost jev A vylučuje jev B - pravidlo adice: p(A nebo B) = p(A) + p(B)

pravděpodobnost nezávislých jevů - pravidlo multiplikace: p(A a B) = p(A) x p(B)

binomický rozvoj - (p + q)**^**n kde

pravděpodobnost jevů v určitém pořadí - (p^s)( q^t)

pravděpodobnost jevů bez ohledu na pořadí - (n!/s!t!)((p^s)( q^t))

neúplná dominance - heterozygot –má vlastní fenotypový projev, mezi fenotypy obou homozygotů, genotypový a fenotypový štěpný poměr se rovnají

Kodominance - Heterozygot vykazuje fenotypové znaky obou fhomozygotů

počet různých homozygotů pro gen s n alelami - n

počet různých heterozygotů pro gen s n alelami - n(n-1)/2

celkový počet genotypů pro gen s n alelami - n(n+1)/2

test na alelismus - test dvou recesivních mutací, zdali jsou alelami téhož genu, provádíme křížení m jedinců homozygotních pro novou mutaci navzájem, F1: standartní → nejsou alelami, F1: mutantní → jsou alelami

komplementace - dva homozygoti s recesivní mutací produkují wild-type fenotypové potomstvo

recesivní letalita - umíra aa, přežívá AA, Aa

dominantní letalita - umírá AA, Aa, přežívá aa

recesivní letalita dominantní alely - umírá AA, přežívá Aa, aa

Neúplná penetrance - u jedinců se neprojevujeurčitý znak, ačkoliv mají odpovídající genotyp

Variabilní expresivita - znak se nemanifestuje stejněv silně u všech jedinců, kteří ho nesou

Pleiotropie - pokud gen ovlivňuje v rámci fenotypu více znaků, označuje se jako pleiotropní Fenokopie - znaky navozené prostředím, které jsou totožné s fenotypem způsobeným genotypem, nejsou dědičné !

Genové interakce - fenotypové diskontinuální, kvalitativní znaky, které vznikají v důsledku spolupůsobení dvou a více genů z různých alelických párů

Reciproká interakce - interakce bez změny štěpného poměru, sledovaný znak se vyskytuje ve více formách, z nichž každá je determinována jednou z kombinací alel rodičovských genů,

reciproká interakce štěpný poměr - 9:3:3:1, A_B_ : A_bb : aaB_ : aabb

Dominantní epistáze - dominantní alela epistatického genu potlačuje fenotypový projev hypostatického genu, epistatický gen – A, hypostatický gen – B, alela A > B

Dominantní epistáze štěpný poměr - 12:3:1, A_B_ + A_bb : aaB_ : aabb

Recesivní epistáze - homozygotně recesivní sestava alel epistatického genu potlačuje fenotypový projev hypostatického genu

Recesivní epistáze štěpný poměr - alela a > B (aa > B-), 9:3:4, A_B_ : A_bb : aaB_ + aabb

Inhibice - dominantní alela genu inhibitoru potlačuje funkci jiného genu, ale sama nemá žádný účinek na fenotyp

Inhibice štěpný poměr - 13:3, alela B – inhibitor, A_B_ + aaB_ + aabb : A_bb

Komplementarita - dominantní alely dvou či více genů se vzájemně doplňují při realizaci fenotypového znaku (znak se vytváří teprve tehdy, jsou-li přítomny obě dominantní alely)

Komplementarita štěpný poměr - 9 : 7, A – prekurzor, B – enzym, A_B_ : aaB_ + aabb + A_bb

Multiplicita - na projevu znaku se podílí dominantní alely genu a intenzita projevu znaku záleží na vzájemných vztazích těchto genů. U duplicity kumulativní se účinky všech dominantních alel sčítají (duplicita kumulativní s dominancí nebo duplicita kumulativní bez dominance) u duplicity nekumulativní se nesčítají

duplicita nekumulativní - stačí jedna dominantní alela k úplnému projevu, 15:1, A_B_ + A_bb + aaB_ : aabb

duplicita kumulativní s dominancí - přítomnost dominantní alely obou, jednoho genu nebo nepřítomnost, 9:6:1, A_B_ : A_bb + aaB_ : aabb

duplicita kumulativní bez dominance - mezi alelami je neúplná dominance, účinek dominantních alel se sčítá a intenzita znaku je dána počtem dominantních alel, existuje pět odlišných fenotypů, 1:4:6:4:1, AABB : AABb + AaBB : AAbb + aaBB + AaBb : Aabb + aaBb : aabb

kolik procent novorozenců má vývojovou poruchu - 5,32 %

Syndrom - Kombinace několika anomálií a malformací, které se vyskytují opakovaně společně a vytváří charakteristický klinický obraz, i.e. fenotyp

Monogenně podmíněná onemocnění - mutace DNA na úrovni jednoho genu: změna genového produktu

Autozomově dominantní - AD, nejčastější u člověka, nemocní: AA, Aa

příklady AD onemocnění - polydaktylie, achondroplazie, Marfanův syndrom, Osteogenesis imperfekta, Ehlersův-Danlosův syndrom

achondroplazie - mutace fibroblastového růstového faktoru 3 (FGFR3), výška 125 cm, kratší končetiny a kostra, 1 : 15 000 až 40 000

Marfanův syndrom - porucha pojivové tkáně (fibrilin 1), skeletární abnormality, vysoká postava, arachnodaktylie, kardiovaskulární anomalie, 1 : 25-50000

Osteogenesis imperfekta - defekty v genech pro řetězce kolagenu COL1A1 nebo COL1A2, fragilita kostí, deformity kostí

Ehlersův-Danlosův syndrom - defekty v genech pro řetězce kolagenu I nebo III, hyperextenzibilita kůže, 1 : 5000

Autozomově recesivní - AR, nemocní aa, horizontální typ dědičnosti, riziko pro sourozence 25%, častější u příbuzenských sňatků

příklady AR onemocnění - enzypomatie (fenylketonurie, alkaptonurie, albinismus, galaktosemie….), srpkovitá anemie, cystická fibróza

srpkovitá anemie - substituce CTT za CAT → HbS (malformovaný beta řetězec hemoglobinu), srpkovité erytrocyty, heteryzogtní výhod = resistence k malárii, 1 : 600 Afroameričanů

Cystická fibróza - mutace v genu CFTR → protein chloridového kanálu → porucha iontového transportu v epitelu, 1:3000, četnost přenašečů v ČR cca 1/25-1/29, diagnostika dříve z potu a genetickým vyšetřením, dnes stanovením imunoreaktivního trypsinu

Složený heterozygot- jedinec se dvěma různými mutovanými alelami jednoho genu, pro každou z obou mutací je heterozygotem.

albinizmus - absence tyrozinázy k tvorbě melaninu, bezbarvá kůže, červeně zbarvené oči

X-vázaná recesivní - XR, postižený je většinou muž (XaY), jeho synové jsou zdraví a dcery jsou přenašečky (XAXa)onemocnění, vzácně u žen (46,XaXa 45,Xa)

XR onemocnění příklady - hemofilie A,B, barvoslepost, muskulární dystrofie

X -vázaná dominantní - XD

Inbriding - konsangvinita, příbuzenské křížení, zvyšuje četnost homozygotů

koeficient inbridingu - F = pravděpodobnost, že jedinec má dvě kopie genu identické původem (autozygotní), neboť pocházejí od společného předka (pokud jsou identické, jedinec je homozygotní, Hodnota F je 0 až 1), 1 = všechny alely identické původem

Inbrední deprese - nárůst četnosti recesivních škodlivých alel v homozygotním stavu… Heteroze - zlepšení užitkových vlastností hybridních potomků ve srovnání s jejich rodič

Typ Drosophila (savčí typ) - samice: AA XX homogametní, samec: AA XY heterogametní, savci, hmyz, některé ryby, plazi, dvoudomé rostliny, poměr pohlaví 1:1, o pohlaví rozhoduje samec

Typ Abraxas (ptačí typ) - samice: AA ZW heterogametní, samec: AA ZZ homogametní, ptáci, motýli, některé ryby, obojživelníci a rostliny (např. jahodník), na Z gen DMRT1 pro vytvoření samčího pohlaví potřeba dvě kopie

Typ Protenor (typ ploštice) - samice: AA XX homogametní (14 chromozomů), samec: AA X heterogametní (13 chromozomů), kobylky, švábi, mšice, poměr potomků je také 1:1

Typ Haplo-diploidie (Habrobracon) - samice - dělnice: AA diploidní, samec - trubec: A haploidní, blanokřídlí, gen CSD dopňkový gen určující pohlaví

pohlavní index u drosophily - počet chromozomů X/počet sad autozomů = X/A, nemají pohalvní hormony, pohlaví určuje poměr: 1 = samička, 0,5 = sameček, mezi intersex, nad 1/pod 0,5 = supersamička/supersameček,

bilaterální gynandromorf - mozaika dvou pohlaví

Polygenní determinace pohlaví - u některých ryb, pohlaví je prahový znak

Environmentální určení pohlaví (ESD) - závisí na teplotě, fotoperiodě, etc. např aligátoři, želvy,

determinace pohlaví u člověka - 1 pár gonozomů, pohlaví určuje chromozom Y s genem SRY

homologní oblast Y - pseudoautozomální oblast (asi 5 %), zde jsou i samci diploidní, rekombinuje

heterologní oblast Y - 95 %, nerekombinující

46,XY žena - ztráta SRY, nebo chybí receptory-diferenciace pro testosteron

46,XX maskulinizace - kongenitální adrenální hyperplazie, zvýšení produkce testosteronu, maskulinizce včetně genitálu

46,XX muž - gen SRY translokovaný na chromozomu X, ženský vzhled, hypoplázie testes, azoospermie, sterilita, nedostatečný vývoj pohlavních znaků

Klinefelterův syndrom - 47,XXY, 1 : 1 000, vysoká postava, porucha růstu vousů, ženská distribuce podkožního tuku, hypogonadizmus (nedostatečná produkce hormonů), sterilita, gynekomastie (mužská prsa), snížení intelektu, nondisjunkce v meioze u otce či matky

Turnerův syndrom - 45,X, 1 : 2 500 děvčat, malá postava, pterygium coli, sterilita, krátký krk, nondisjunkce v meióze u otce, často mozaika

triplo X - 47,XXX, 1 : 1 000 - 2 000, většinou normální, občas psychické problémy a vývojové vady

syndrom Jacobsové - 47,XYY, nondisjunkce spermie YY, fertilní, vyšší vzrůst, problémy se soustředěním a učením

kompenzace genové dávky - hyperaktivace, inaktivace, snížená exprese

hyperaktivace - X-vázané geny musí být u samečků 2x výkonnější (drozofila)

inaktivace - jedna kopie genu (jeden chromozom X) je “vypnut” (člověk)

snížená exprese - gen u samic s poloviční účinností (hlístice)

úplně pohlavně vázaná dědičnost - geny leží na heterologních segmentech pohlavních chromozomů, holandrická dědičnost nebo gen na heterologním segmentu X př. hemofilie člověka, barva očí u octomilek, dědičnost křížem

dědičnost křížem - znak se dědí z matek na syny a z otců na dcery

neúplně pohlavně vázaná dědičnost - geny leží na homologních částech pohlavních chromozomů (rekombinace je teoreticky možná, ale crossing-over je často blokován), mendelovská dědičnost

DĚDIČNOST POHLAVÍM ovlivněná - chovají se jako dominantní u jednoho pohlaví a jako recesivní u druhého, např. předčasná plešatost, jedno pohlaví štěpí v poměru 3:1, druhé v poměru 1:3

DĚDIČNOST POHLAVÍM OVLÁDANÁ (sex-controlled) - geny jsou na autozomech obou pohlaví, ale jejich fenotypový projev v heterozygotním a dominantně homozygotním stavu je ovládán pohlavím hostitele. Znak se vyskytuje jen u jednoho pohlaví (př. vousy mužů), poměr 3:1 jen u jednoho pohlaví

hemofilie - deficit srážlivého faktoru VIII v krvi (mutace v genu F8) = porucha koagulac, jedinec může vykrvácet, u mužů: 1 : 10 000, u žen: 1 : 100 000

daltonismus - asi 8 % evropských mužů, 0,4 % žen, barvoslepost k zelené a červené barvě

vazbová skupina - geny na témže chromozomu, organismus jich má tolik co párů homologních chromozomů

síla vazby - vzdálenost genů vyjádřená v crossing-overech

crossing-over - fyzická výměna genetického materiálu mezi nesesterskými chromatidami homologních chromozomů

cis (coupling) fáze - spolu jsou obě dominantní (A a B) nebo recesivní alely (a a b), zápis AB/ab

trans (repulsion) fáze - vedle dominantní alely jednoho genu (A) je recesivní alela druhého genu (b) a naopak (a a B), zápis Ab/aB

důsledek vazby - roste četnost rodičovských gamet a klesá četnost gamet nerodičovských (rekombinovaných)

mechanismus crossing-overu - meiosa profaze I, zlom a znovuspojení

jednoduchý crossing-over - jeden c.o. mezi dvěma geny, každá výměna se týká pouze dvou nesesterských chromatid

dvojitý C.O. - pouze mezi 2 chromatidami, ale dva c.o. mezi dvěma geny, i po c.o. máme pouze rodičovskou sestav

nerovnoměrný C.O. - nepřesná synapse homologních chromozomů, delece/duplikace, nealelická rekombinace

Úplná vazba - geny jsou tak blízko u sebe, že crossing-over (téměř) neprobíhá, dělí se vždy spolu jako haplotyp

ke stanovení síly vazby z F2 použijeme - součinový poměr

ke stanovení síly vazby z B1 použijeme - batesonovo číslo, Morganovo číslo

Batesonovo číslo - c = rodičovské/rekombinované

c = 1 - volná rekombinovatelnost

c = ∞ - úplná vazba (jen rodičovské gamety)

rodičovské gamety u trans - F2: A_bb, aaB_ , B1: Aabb, aaBb

rodičovské gamety u cis - F2: A_B_ , aabb , B1: AaBb, aabb

rekombinované u trans - F2: A_B_ , aabb , B1: AaBb, aabb

rekombinované u cis - F2: A_bb, aaB_ , B1: Aabb, aaBb

Morganovo číslo - p = rekombinované/Σ

p = 0,5 - volná kombinovatelnost

p = 0 - úplná vazba

součinový poměr - součin rekombinovaných/součin rodičovských, pro takto vypočítanou číselnou hodnotu se zjišťuje tabulková hodnota Morganova čísla (p)

Shoda mezi genetickou (vazbovou) a cytologickou mapou - jen v pořadí

dvoubodové mapování - vzdálenost v cM rovna hodnotě Morganova čísla x 100

Mapová funkce - matematický přepočet rekombinačního zlomku:

Haldaneova mapovací funkce - c.o. je náhodný a nezávislý

Kosambiho mapovací funkce - udává pak korigovanou skutečnou mapovou vzdálenost (bere v úvahu interferenci, kdy se c.o. mohou navzájem ovlivňovat)

nevýhody dvoubodového mapování - četnost rekombinace mezi geny A-C je většinou menší než součet dílčích četností mezi geny A-B a B-C

podmínky pro tříbodové mapování - jeden z rodičů je heterozygot ve všech třech mapovaných genech, druhý rodič je recesivní homozygot ve všech třech mapovaných genech, k dispozici máme dostatečně velké potomstvo těchto rodičů tak, abychom zachytili i potomky s dvojnásobným crossing-overem

interference - nesoulad mezi očekávanými počty DCO a reálně počtem DCO proběhlých, I = 1 - c

Koeficient koincidence (c) - c = pozorovaná četnost DCO/ očekávaná četnost DCO = pozorovaná četnost DCO/ pozorovaná četnost SCO1 x SCO2

c < 1 - pozitivní interference (pozorovaných DCO je méně než očekávaných)

c > 1 - negativní interference (pozorovaných DCO je více než očekávaných)

sledování znaků pomocí markerů - pokud je sledovaný znak v těsné vazbě s markerem (jeho umístění na chromozomu známe), pak lze umístit gen pro daný znak na tentýž chromozom

RFLP - polymorfizmus délky restrikčních fragmentů, sleduje se vazba znaku s danou variantou (enzym štěpí x neštěpí)

VNTR - variabilní počet tandemových repetic, mikrosatelity a minisatelity, sleduje se vazba znaku s danou variantou (počtem opakování)

minisatelity - motiv o délce 10-100 pb

mikrosatelity - motiv o délce 2-4 pb

SNP - jednonukleotidové polymorfizmy, sleduje se vazba znaku s danou variantou (konkrétním nukleotidem v daném místě

mutace (klasicka genetika) - jakákoliv dědičná změna v genetickém materiálu, jejíž příčinou není segregace nebo genetická rekombinace, a která při přenosu do dceřiných buněk a následujících generací dává vznik mutantním buňkám nebo mutantním jedincům

mutace (molekularni genetika) - proces, kterým vznikají změny v sekvenci DNA, které ovlivňují fenotyp…na úrovní genů, chromozomů

Mutant - organizmus, který má v důsledku mutace

Mutace důsledek - změněný genotyp vznik nové vzácné alely, jejichž frekvence je nižší než 1%

Polymorfismus . stav, kdy vedle sebe společně existuje dvě či více forem určitého druhu

sekvenční varianta – změna na úrovni sekvence DNA, patogenníx benigní x nejasného významu

Bodová mutace - vzácná sekvenční varianta ovlivňující fenotyp

Dominatní gametická mutace– projeví se v potomstvu bezprostředně ….Aa

Recesivní mutace - projeví se jen v homozygotní sestavě….aa, u haploidních organismů a v heterogametické sestavě, většina mutací je recesivní

Recesivně letální mutace - mutace v genech potřebných pro růst a vývoj organizmu – (l) letální u samečků XY

Reverze zpětnou mutací = obnovení původního fenotypu mutace přímá a zpětná

Reverze supresorovou mutací - obnovení fenotypu další mutací !

Epimutace - jakékoliv změny ve fenotypu, změny sekvencí DNA. které nejsou důsledkem Tyto změny mohou být stabilní a dědičné a zahrnují změny v metylaci DNA, kontrole transkripce a translace a postranslačních modifikace

Epigenetické procesy - modulace genové exprese prostřednictvím mechanismů, které jsou nadřazeny dané primární sekvenci

molekulární podstata bodových mutací - substituce, delece, inzerce

důsledky podových mutací - missense, nonsense, silent (neutrální)

Nulimorfní mutace - žádný funkční protein (ztráta funkce) - recesivní Hypomorfní - částečná funkce proteinu (neúplná dominance) Zisk nových vlastností - proteinu (gain of function) dominantní i recesivní

molekulární podstata recesivní mutace - jediná funkční alela je schopna zajistit dostatek funkčního proteinu) – viz enzymopatie– zablokování metabolických drah

molekulární podstata dominantní mutace - haploinsuficience, mutace ztráty genů v jediné alele má přímý patologický dominantní efekt, např. mutace genů kódujících proteiny ve velkém množství tvořící součást velkých makromolekulárních struktur (kolagen I, globiny), regulační proteiny – poloviční ztráta normální aktivity proteinu způsobí chorobu

původ Fenylketonurie- způsobena mutací enzymu fenylalanin hydroxylazy … dieta…bez fenylalaninu !!!!

původ Albinizmus- způsoben mutacítyrozinázy

původ Alkaptonurie - způsobena mutací oxidazy kyseliny homogentisové

původ Tyrozinoza - způsobena mutací tyrozin transaminaz

nemoc způsobená substitucí - srpkovitá anemie

nemco způsobená delecí - Duchennova muskulární dystrofie

Duchennova muskulární dystrofie - X-recesivní monogenně dědičná choroba, mutace dystrofinového genu, 1: 3500, max. dožití 20 let, svalová slabost, lordoza

geny BRCA1 a 2 - role v opravě DNA, při mutaci rakovina prsu, vaječníků nebo prostaty a pankreatu

Expanze trinukleotidových repeticí (TR) - mutace, např. syndrom fagilního X

syndrom fragilního chromozomu X - X-vázaná mentální retardace způsobená mutacemi genu FMR1 na Xq27 ….senilní demence, incidence 16-25 /100 000 mužů

četnost mutací - vyjadřována jako počet nových mutací vzniklých v určitém množství buněk či jedinců v populaci, U=n/2N, n = počet postižených dětí s normálními rodiči, N = celkový poččet dětí narozený v daném intervalu

Rychlost mutací (rate) - udává jak často se mění standardní alela na alelu mutantní za určité časové období

četnost spontánní mutace - 10-5– 10-10

příčiny spontánních mutací - vnitrobuněčné mechanismy, poruchy při dělení, mutageny

mutageny můžou být - fyzikální, chemické, biologické

typy poškození DNA fyzikálními a chemickými mutageny - zlomy DNA, ztráta bází, modifikace bází, křížové vazby

fyzické mutageny - neionizující (UV) a ionizující záření

důsledky UV - fotoléze, tvorba dimerů, zlomy jedno i dvouřetězcové, ROS

oprava DNA - fotoreaktivace (u rostlin za světla jedním enzymem), excizní reparace (za tmy více enzymy), postreplikační reparace

Mutace a nádory indukované ionizujícím zářením - rakovina kůže, leukémie, rakovina štítné žlázy, osteosarkomy, bronchogenní karcinom

biologické mutageny - viry, plísně, transpozony

Transposony– úseky dlouhé 700 až 1500 pb, elementy schopné se přemísťovat z jednoho místa genomu na jiné. Jejich přesuny v genomu mohou mít mutagenní účinek (začleňují se náhodně do kódující nebo regulační oblasti genů….)

rozdělení chemický mutagenů - přímé mutageny vs. promutageny

Látky vyvolávající mutace pouze při replikaci DNA - analogy bází (5-bromuracil, 2-aminopurin), akridiny (proflavin)

Látky vyvolávající mutace jak při replikaci tak i v nereplikující se DNA - alkylační činidla (alkylsulfáty), deaminační činidla, volné radikály, hydroxylamin

Amesův test - bakterie neschopny syntetizovat histidine vystaveny mutagenu, pokud se vytvoří kolonie proběhla reverze mutace, látka je mutage, občas přidány hepatocyty aby promutagen ukazal se

CIB test - u D. melanogaster, ozáření paprsky X, letální mutace ve spermiích, usmrcují samečky

Mullerův embryonalně letální test - u A. thaliana, působeni mutacemi na semena, sledování embryí

Tradescantia test - založený na výskytu somatických mutací v trichomech tyčinek květů klonu Tradescantia occidentalis, testování herbicidů, po mutaci růžové zbarvení

CAPL - Cytogenetická Analýza Periferních Lymfocytů, působí se an T-lymfocyty a pak se analyzují

cytogenetika - SE ZABÝVÁ STUDIEM CHROMOZOMŮ (JEJICH POČTEM, MORFOLOGIÍ, POČETNÍMI I STRUKTURNÍMI PORUCHAMI, SEGREGACÍ ZA NORMÁLNÍCH I PATOLOGICKÝCH PODMÍNEK) A STUDUJE KORELACI TĚCHTO NÁLEZŮ S FENOTYPEM

Haploidní genom člověka obsahuje - 1000 mm DNA, tj. 2 m DNA v diploidní buňce

typický chromozom eukaryotické buňky obsahuje - 1 až 10 μm

součet velikosti všech chromozomů – 115 μm

aneuploidie - změny v počtu jednotlivých chromozomů

polyploidie - změny v počtu sad chromozomů

velikost genomu hrachu setého - 14 chromosomů

velikost genomu A. thaliana - 10 chromosomů, 125 Mbp, 25 498 genů

velikost genomu D. melanogaster - 8 chromosomů, 180 Mb, ~13 601 genů

euchromatin - despiralizován v interfázi, spiralizován v mitoze, strukturní geny

konstitutivní heterochromatin - repetitivní sekvence, trochu spiralizován v interfazi, centromery

fakultativní heterochromatin - strukturně euchromatin, ale chová se jako heterochromatin, barrovo tělisko

polytenní chromozomy - slinne žlazy diptera, opakovana replikace bez rozdeleni jadra, pruhy chromomery

složeni chromatinu - DNA, RNA, proteiny (histony, nehistonové kyselé bílkoviny)

struktura chromozomu - DNA → nukleozomy → solenoid → proteinové lešení → radiální smyčky → chromatidy → chromozom

kolk genů má mitochondrie - 37, z toho 13 protein kodujících, 22 pro tRNA, 2 pro rRNA

telomery - konce eukaryotických chromozomů – komplexy DNA – proteiny, zkracují se při dělení, ochrana konců chromozomů před působením exonukleáz, udržují architekturu interfázního jádra, ochrana před fúzí s jinými chromozomy

Hayflickův limit - stanovuje maximální počet dělení, kterým prochází buňka před svým zánikem. Lidské fibroblasty v kultuře se mohou dělit maximálně 50 - 70krát, poté stárnou a hynou

Karyotyp - soubor chromozomů jedince nebo buňky, označuje počet chromozomů, typ pohlavních chromozomů a případné aberace chromozomů (početní či strukturní)

Metody diferencující po celé délce: Q-pruhy, G-pruhy (nejpoužívanější), R-pruhy

metody selektivní - C-pruhy

Giemsa pozitivní pruhy - tmavé (G+, bohaté na AT páry, pozdě se replikující oblasti chromozomu, chudé na geny)

Giemsa negativní pruhy - světlé (G-, bohaté na GC páry, časně se replikující oblasti chromozomu, bohaté na geny)

FISH - fluorescenční in situ hybridizace, vázání sondy (uměle vytvořená sekvence DNA fluorescenčně značená)

balancované chromozomové aberace - inverze, inzerce, reciproké translokace, Robertsonovské trans. (nemění se množství DNA sekvencí v genomu !!!)

nebalancované chromozomové aberace - delece, duplikace, ring chromozom (zisky či ztráty DNA sekvencí…)

důsledky delecí - monozomie heterozygotů, haploinsuficience, ztráta hetrozygotnosti

Cri du chat - delece 5p-, 1 : 50 000, 10 – 15 % potomci přenašečů translokace, laryngomalacie, kulatá hlava

Mikrodeleční syndromy - drobné intersticiální deleceDNA segmentů na chromozomech (2-4 Mb), DiGeorgeův syndrom, Prader-Williho syndrom, Angelman, Williams, velo-cardio facial, Langer-Giedoeon

DiGeorgeův syndrom - mikrodelece 22q11, 1: 4000 až 1: 6000, CATCH 22, abnormal facies, thymic hypoplasia, cleft palate, hypocalcemie

Prader-Williho syndrom - mikrodelece na chromozomu 15 (q11-q13), snížená aktivita, obesita, hypogonadismus, hypogenitalismus, malá postava

duplikace - efekt genové dávky, způsobuje malformacce

inverze - i, nutný vznik zlomů na chromozomu, disrupce– přerušení genu v místech zlomu, inverzní smyčka při meiose, způsobuje sterilitu, poziční efekt = přenesení genu do jin oblasti genomu

translokace - t, výměny chromozomových segmentů, reciproké x prosté, robertonovské, komplexní

reciproké translokace - 1 : 500 , sterilita, křížové struktury

robertsonovské translokace - nejčastěji fúze 13 a 14, občas způsobuje Downův syndrom

Ph chromozom - t(9;22), způsobuje chronickou myeloidní leukémii, vzniká hybridní protein, který iniciuje malignity

nádory způsobené deleci tumor supresorových genů - retinoblastom, wilmsův tumor, neuroblastom, všechno způsobeno delecí p53

vznik aneuploidie - ztratou chromozomu, nondisjunkcí, cilenou hybridizaci, robertonovskou translokaci

trizomie u člověka - nadpočetný chromozom mateřského původu (90 %), příčinou je nejčastěji chybné dělení během meiózy I, četnost roste s věkem matky

Downův syndrom - 47,XX nebo XY,+21, výskyt 1:800, IQ 25-50 PMR, malá zavalitá postava, srdeční vady, častější leukémie

Edwardsův syndrom - 47,XX nebo XY,+18, výskyt 1:7500, růstová retardace, microcephalie, rozštěp patra , přežití jen několik měsíců

Patauův syndrom - 47,XX,+13 nebo 47,XY,+13, výskyt 1 : 20 000, těžká růstová a mentální retardace, microcephalie, oboustranný rozštěp, hexadactilie, přežívání asi 3 měsíce

ortopolyploidie - sudý násobek chromosomů

anortopolyploidie - lichý násobek chromosomů

autotetraploid - AAAA, stejné genomy

alotetraploid - různé genomy, AABB

monoploidie - přítomnost jedné sady chromozomů (haploidie – v gametě)

alopolyploidi - polyploidní jedinci vznikající na základě spojení a zmnožení genomů různých druhů

překonání sterility u alopolyploidů - zdvojení genomu

QTL - (Quantitative Trait Locus) lokus pro kvantitativní znak

počet typů gamet hybrida F1 kvantitativního znaku se n lokusy - 2^n

počet různých genotypů v F2 kvantitativního znaku se n lokusy - 3^n

počet různých fenotypů v F2 kvantitativního znaku se n lokusy - 2n+1

fenotypový poměr v F2 kvantitativního znaku se n lokusy - (A+a)^2n

aritmetický průměr - x = n/∑ x

výpočet rozptylu s**^2 - s^2 = ∑ (x2) – ((∑x)^2/n)/n-1**

výpočet směrodatné odchylky s - $s = √s2$

výpočet odhadu minimální a maximální hodnoty - x ± 3s 99,7 %

Multifaktoriální hypotéza - kvantitativní znaky jsou podmíněny mnoha různými faktory prostředí a genotypu, účinek faktorů se vyjadřuje jako odchylka od celkového populačního průměru T = µ + g + e, kde µ = populační průměr, g = odchylka od průměru vlivem genetických faktorů, e = odchylka od průměru vlivem prostředí

variance - vyjadřuje odchylku neboli variabilitu, VT = VP = VG + VE

environmentální variance VE - vliv rozdílů prostředí

genetická variance VG - vliv genetických rozdílů mezi jedinci, tvořena více složkami VG = VA + VD + VI → VP = VA + VD + VI + V

VD - variance způsobená dominancí, fenotyp závisí na genotypu rodičů, vliv genů velkého účinku na polygeny, dominance alel polygenů, heterozygoti mají stejný projev jako dominantní homozygoti, obtížně se pak předpovídá fenotypová hodnota potomků

VA - není-li vliv dominance , bílá x červená = růžová, fenotyp pak závisí jen na počtu přítomných alel = aditivní účinek nejvýznamnější složka

VI - variabilita způsobená epistatickými interakcemi mezi alelami různých genů

Heritabilita v širším slova smyslu - H2 = VG / VP, H2 = VG / (VG + VE), hodnty 0 až 1, čím je hodnota vyšší, tím větší vliv má genetická složka, vztahuje se pouze k dané popualci

Heritabilita v užším slova smyslu - h2 = VA / VP, hodnoty 0 až 1, čím je hodnota blíže 1, tím větší vliv má aditivní složka na celkovou fenotypovou varianci, tím je větší možnost předpovědět fenotyp potomků

Korelační koeficient (r) - hodnota -1 až +1, -1 = absolutně negativní korelace (jedno dvojče vysoké, druhé malé), +1 = absolutně pozitivní korelace (jedno dvojče vysoké, druhé taky vysoké), 0 = není žádná korelace

příklady s těmato mrdkama - podivat se na

Prahové znaky - choroba propuká po překročení určité hranice (prahu)

genofond - soubor všech gamet a zygot skupiny jedinců

Populace - skupina organizmů téhož druhu žijící v určitém geograficky vymezeném areálu, čase a schopných páření

Hardy-Weinbergův princip - AA : Aa : aa = p^2 : 2pq : q^2, kde p + q = 1, p2 + 2pq + q2 = 1

panmiktická populace - organizmy jsou diploidní, pohlavní rozmnožování, nahodné oplození, nekonečně velká, zanedbaná migrace a mutace, nepůsobí přírodní výběr

genetická rozmanitos - vyjadřuje se jako heterozygotnost nebo polymofrfismus

heterozygotnost - podíl heterozygotních lokusů u typického jedince populace

polymorfizmus - podíl polymorfních lokusů v dané populaci

kdy je lokus polymorfní - jestliže četnost nejrozšířenější alely tohoto lokusu NEpřevyšuje hodnotu 0,95

výhoda polymorfních genů - u diploidních organizmů vzniká velké množství variant různých genotypů

jaký je počet homozygotů pro n alel - n

jaký je počet heterozygotů pro n alel - n(n-1)/2

jaký je počet genotypů pro n alel - n(n+1)/2

stanovení alelových četností v populaci - taky se podívat do prezentace, neni to těžký, ale nebudu to tady vypisovat sori

nenáhodné oplození - výběrové, inbriding, nenáhodné

výběrové oplození úplné pozitivní - kříží se jedinci v daném znaku shodní (stejné genotypy), navyšuje podíl homozygotů, snižuje četnost heterozygotů

výběrové oplození úplné negativní - kříží se jedinci v daném znaku odlišní (různé genotypy), navyšuje podíl heterozygotů, snižuje četnost homozygotů

Inbriding v populační genetice - v rodině je vyšší pravděpodobnost, že se potkají dva heterozygoti než v běžné populaci, zvyšuje četnost homozygotních genotypů, úbytek heterozygotů

Inbrední deprese - škodlivé recesivní alely se dostávají do homozygotních stavů a negativně se projevují ve fenotypu

genetický drift - náhodný genový posun, způsobuje náhodnou změnu v četnostech alel, četnost se může zvyšovat, snižovat nebo zůstávat stejná, malá velikost populace

Efekt zakladatele - např. Dunkerové, Amišové nebo Hutterité, malý počet migrantů

migrace - genový tok, jedinci přecházejí z jedné populace do druhé a tam se reprodukují, mění alelové četnosti v populaci příjemců

jednosměrná migrace - alelová četnost se v populaci příjemců postupně přibližuje alelové četnosti populace donorové, po čase se četnosti vyrovnají

obousměrná migrace - alelová četnost se v obou populacích postupně přibližuje průměru alelových četností obou populací, po čase budou mít obě populace stejnou četnost (průměr obou)

mutace v populační genetice - sou zdrojem nových alel, vznikají velmi vzácně

přírodní výběr (selekce) - změny alelových četností vlivem rozdílných schopností genotypů rozmnožovat se a přežívat, do dalších generací se přenáší alely/geny s vyšší zdatností (fitness) w

relativní zdatnost - adaptivní hodnota, hodnota 1 = zvýhodněný fenotyp, odchylka od 1 = zdatnost znevýhodněného fenotypu

selekční koeficient s - = intenzita výběru

Usměrňující výběr - selekcí jsou zvýhodňováni jedinci s extrémním fenotypem, průměrná hodnota znaku se postupně zvyšuje

Divergentní výběr - preferuje extrémní hodnoty na úkor středních hodnot znaku, předpoklad je silné výběrové oplození k danému znaku nebo rozdělení populace na dvě nové

Stabilizující výběr - výběr preferuje střední hodnoty znaku, které mají největší zdatnost = průměrní jedinci v daném znaku si vedou lépe

Selekce proti selekci - populaci jsou zvýhodňováni heterozygoti (tzv. superdominance), homozygoti ubývají, po jisté době se alelové četnosti přestanou měnit = dynamická rovnováha, obě alely mají pak velmi vysokou četnost = balancovaný polymorfizmus

Mutace x výběr - rekurentní mutace (např. „škodlivá“ alela) výběr eliminuje tuto „škodlivou“ alelu přes recesivní homozygoty, kteří mají nízkou zdatnost pokud je četnost vzniku mutací stejně rychlá jako rychlost eliminace přírodním výběrem = dynamická rovnováha

Mutace x genový posun - genový posun může eliminovat z populace nějakou alelu (variabilita se tak v populaci snižuje), proti němu může působit např. mutace – variabilitu zpátky navyšuje, pokud je četnost vzniku mutací stejně rychlá jako rychlost eliminace genovým posunem = dynamická rovnováha

Note