GENETYKA 07.04.2009

Wykład 6

Wpływ genotypu na fenotyp:

• addytywny (A)

• dominacyjny (D)

• interaktywny (I)

G = A + D + I

od każdego rodzica dziedziczymy tylko wpływ addytywny (bo gameta zawiera tylko jeden allel), nie ma wpływu dominacyjnego

z bratem albo siostrą mamy wspólną komponentę dominacyjną (w ¼), u bliźniąt monozygotycznych jest to 100%

naddominacja - lepsze dostosowanie heterozygoty niż genotypów homozygotycznych do środowiska (przykład: anemia sierpowata)

* polimorfizm zrównoważony
(mukowiscydoza - w średniowieczu dzieci, które miały allel powodujący mukowiscydozę, miały większą przeżywalność, bo większą odporność na dehydrację - odwodnienie)

transgresja - sytuacja, w której zakres zmienności cechy u potomstwa przekracza zakres zmienności cechy u rodziców

regresja do średniej - sytuacja, w której fenotyp potomstwa jest bardziej zbliżony do średniej wartości w populacji niż fenotypy rodziców

penetracja genu - częstość, z jaką u osobników o danym genotypie (posiadających dany gen) manifestuje się fenotypowo dana cecha

jeśli 100 osób ma dany gen i cecha ujawnia się u 50 osób - penetracja równa jest 50%

penetracja może być np. w przedziale 20-80%, jak w przypadku genu VG powodującego brak skrzydeł u muszek owocowych (czy cecha się ujawni, czy nie, zależy od temperatury inkubacji jaj)

ekspresja genu - stopień, w jakim działanie alleli danego genu przejawia się w fenotypie

ekspresja i penetracja może zależeć od:

• tła genetycznego (genetyczna supresja lub epistaza)

• temperatury (zmiana aktywności chemicznej)

• odżywiania (np. fenyloketonuria, nietoleracja laktozowa)

• w mleku - cukier laktoza, u czł. ok. 7%, enzym laktaza rozkłada laktozę; ok. 4 roku życia enzym przestaje być produkowany - odpowiada za to pewien allel; normalny profil genetyczny: nietolerancja na laktozę; na dużych szerokościach geograficznych - duża tolerancja na laktozę, np. Norwegia, Polska; zależność od roli mleka w diecie

• płci (hormonów płciowych)

• cechy autosomalne (geny znajdujące się na chromosomach autosomalnych, nie płciowych), których występowanie ograniczone jest do jednej płci (sex-limited) - broda, laktacja, prostata, upierzenie u ptaków

• cechy autosomalne, na które wpływ ma płeć (sex-influenced) - łysienie, baranie rogi, kozia broda - to cechy dominujące u jednej płci a recesywne u drugiej

• cechy, których ekspresja zależy od płci - np. podagra 8:1, wrodzona dysplazja stawu biodrowego 1:4
  podagra - brak urylazy, kwas moczowy zalega, kryształki kwasu moczowego odkładają się w stawach, co powoduje ból; penetracja u mężczyzn 80%, u kobiet 12%
  dysplazja stawu biodrowego - częściej u kobiet niż u mężczyzn

• różna ekosensytywność płci - mężczyźni są bardziej wrażliwi na czynniki środowiskowe (np. brak jakiegoś elementu) - dymorfizm płciowy zależy w dużej mierze od warunków środowiskowych - gdy warunki są dobre, chłopcy na tym więcej zyskują niż dziewczynki, gdy warunki się pogarszają - dziewczynki są bardziej odporne i mnie tracą na pogorszeniu warunków (w pierwszym przypadku zwiększa się dymorfizm, w drugim zmniejsza)

• wieku - np. choroba Huntingtona (pojawia się między 30 a 60 rokiem życia), Tay-Sachsa
  choroba Tay-Sachsa u Żydów Askenazyjskich, pojawia się ok. 8-9 miesiąca życia, dzieci z tą chorobą umierają ok. 2 roku życia

cechy sprzężone z płcią - cechy, których geny znajdują się na chromosomach płciowych

• recesywne: hemofilia, monochromatyzm

• dominujące: krzywica witamino-D oporna

prokariota - brak jądra komórkowego, materiał genetyczny znajduje się bezpośrednio w komórce

anizogamia - różna wielkość gamet

plemnik dostarcza tylko materiał genetyczny jądrowy, samica też ten, który jest w cytoplazmie

mężczyźni nie przekazują mitochondrialnego materiału genetycznego

operon tryptofanowy

(gen regulatywny, promotor, operator, geny strukturalne, represor, korepresor, represor aktywny)

operon laktozowy

(gen regulatywny, promotor, białko wiążące + cAMP, polimeraza RNA, operator, geny strukturalne, represor, induktor, represor nieaktywny, policistronowe mRNA białka zespołu enzymów metabolicznego ciągu reakcji)

Ekspresja genów u Eukariota: model Brittena-Davidsona

Typy regulacji genów (w komórkach zróżnicowanych)

• regulacja na poziomie transkrypcji

• regulacja potranskrypcyjna

• regulacja na poziomie translacji (dokonywana np. przez interferon - hamuje wybiórczo translację)

• regulacja hormonalna

działanie hormonów na komórki docelowe

• zmiana syntezy enzymów

• modyfikacja transkrypcji kodu genetycznego - aldosteron; wpływ na procesy translacji w rybosomach - hormon wzrostu

• działanie hormonów bezpośrednio na określony enzym

• wpływ na aktywność dehydrogenazy glukozo-6-fosforanu

• działanie hormonów na poziomie błony komórkowej

• insulina wzmaga transport błonowy

kryteria rozpoznawcze receptorów:

• ścisła swoistość strukturalna i stereoskopowa względem danego hormonu

• wysycenie - miara liczby dostępnych dla hormonu receptorów w jednostce czasu

• wysokie powinowactwo - zapewnia działanie hormonu w niedużych stężeniach

• odwracalność kinetyczna - spadek odpowiedzi po usunięciu hormonu

etapy regulacji hormonalnej na poziomie błony komórkowej

• przyłączenie hormonu do receptora błonowego

• aktywacja cyklazy adenylowej i produkcja cAMP

• amiana aktywności białek np. kinaz białkowych

• fosforylacja białek i zmiena struktury chromosomów

• zmiana procesów transkrypcyjnych lub potranskrypcyjnych

działanie hormonu zależy od jego wielkości

duże hormony nie wnikają do komórek

hormony sterydowe wnikają do komórki bo są małocząsteczkowe

hormony mogą działać na poziomie transkrypcji, translacji i …

etapy regulacji hormonalnej: hormony sterydowe

1. steryd wnika do komórki i łączy się ze specyficznymi receptorami cytoplazmatycznymi

2. kompleks przechodzi do jądra i łączy się z miejscami akceptorowymi w chromatynie - powstają pufy na chromosomie

3. aktywacja określonego odcinka genomu

4

External signal

Sensor gene

---