Prawa Mendla

a

genetyka człowieka

Katedra i Zakład Biologii i Genetyki

Akademia Medyczna w Gdańsku

http://www.sumanasinc.com/webcontent/animat
ions/content/mendel/mendel.html

Definicje:

Definicje:

Homozygota

– osobnik posiadający taki sam

allel w danym locus na obu chromosomach, np.

DD jest homozygotą dominującą a dd jest

homozygotą recesywną.

Heterozygota

- osobnik posiadający różne

allele w danym locus, np. Dd

Prawa Mendla

Grzegorz Mendel (1822-1884)

opat zakonu Augustianów w Brnie

Morawskim, „ojciec” genetyki

Prawa Mendla

Groch jadalny (Pisum sativum)

Prawa Mendla

fenotyp 3:1

genotyp 1:2:1

Prawa Mendla

I PRAWO MENDLA

W czasie tworzenia

gamet każda para alleli
ulega segregacji, a
gameta zawiera tylko
jeden allel danego
genu.

Prawa Mendla

rozszczepienie fenotypów

9:3:3:1

Prawa Mendla

II PRAWO MENDLA

Geny należące do różnych

par alleli dziedziczą się
niezależnie i są
przekazywane do gamet
oddzielnie, na zasadzie
segregacji losowej

.

Stosunki mendlowskie (3:1,9:3:3:1)

nie zawsze są zachowane bo:

1. dotyczą genów, których jeden allel w

pełni dominuje nad drugim

a istnieją geny o niepełnej

(częściowej) dominacji oraz geny

kodominacyjne

Współdziałanie genów allelicznych

•

Zachowane stosunki mendlowskie:

•

Dominacja całkowita - w fenotypie heterozygoty ujawnia się

cecha dominująca.

•Stwierdzane odchylenia w stosunkach mendlowskich:

•Dominacja częściowa - fenotyp heterozygoty pośredni
pomiędzy fenotypem homozygoty dominującej i recesywnej.

• Kodominacja - obie cechy ujawniają się w fenotypie
heterozygoty.

•Dziedziczenie ograniczone płcią

Współdziałanie genów allelicznych

Współdziałanie genów allelicznych

DOMINACJA CAŁKOWITA

rozszczepienie genotypów 1:2:1

rozszczepienie fenotypów 3:1

Cechy dominujące

Cechy recesywne

Długie rzęsy

Krótkie rzęsy

Duże gałki oczne

Małe gałki oczne

Paluch krótszy od II-go palca stopy

Paluch dłuższy od II-go palca stopy

Przy składaniu dłoni prawy kciuk leży na
lewym

Lewy kciuk leży na prawym

Obfite owłosienie ciała

Skąpe owłosienie ciała

Dołek w policzku

Brak

Siwe pasmo włosów nad czołem

Brak

Wrażliwość na PTC

Brak

Antygeny grupowe A,B

Brak

Owłosienie międzypaliczkowe

Brak

Współdziałanie genów allelicznych

DOMINACJA CAŁKOWITA

Współdziałanie genów allelicznych

DOMINACJA CAŁKOWITA

cechy dominujące

cechy recesywne

Współdziałanie genów allelicznych

DOMINACJA CAŁKOWITA

cechy dominujące cechy recesywne

Współdziałanie genów allelicznych

DOMINACJA CZĘŚCIOWA

rozszczepienie genotypów 1:2:1

rozszczepienie fenotypów 1:2:1

Dominacja częściowa

u człowieka

• Hipercholesterolemia rodzinna

Dziedziczona w sposób autosomalny

dominujący, ale objawy choroby

stwierdzane są u heterozygot

•Hipercholesterolemia

rodzinna

Współdziałanie genów allelicznych

KODOMINACJA

• Grupy krwi AB (AA, AB, BB)
• Grupy krwi MN (MM, MN, NN)

AA

AB

BB

P:


F

1

:

Allele wielokrotne

Współdziałanie genów allelicznych

DZIEDZICZENIE OGRANICZONE
PŁCIĄ

bb

– brak łysienia

Bb

– brak łysienia u kobiet,

łysienie u mężczyzn

BB

- łysienie niezależne od

płci

John ADAMS (1735-1826)

II prezydent USA

John Quincy ADAMS (1767-1848)

VI prezydent USA

Charles Francis ADAMS (1807-1886)

dyplomata

Henry ADAMS (1838-1918)

historyk

Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.

Fig. 12.14a Sex-influenced inheritance of pattern baldness in humans

Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.

Fig. 12.14b Sex-influenced inheritance of pattern baldness in humans

Stosunki mendlowskie (3:1,9:3:3:1)

nie zawsze są zachowane bo:

2. dotyczą cech determinowanych

jednym genem, a istnieją:

• geny uzupełniające się
• geny epistatyczne
• geny powodujące zjawisko plejotropii
• geny kumulatywne
• geny sprzężone

Współdziałanie genów nieallelicznych

1.

Geny uzupełniające się (komplementarne)

2. Epistaza:

a. Epistaza dominująca

b. Epistaza recesywna

Współdziałanie genów nieallelicznych

GENY UZUPEŁNIAJĄCE SIĘ (KOMPLEMENTARNE)

PREKURSOR

enzym A

enzym B

BEZBARWNY

LEUKOZWIĄZEK

ANTOCYJAN

(Barwnik)

Gen A

Gen B

Współdziałanie genów nieallelicznych

G

ENY UZUPEŁNIAJĄCE SIĘ

A -

gen warunkujący syntezę enzymu A

a -

allel genu A, warunkujący brak syntezy enzymu A

B -

gen warunkujący syntezę enzymu B

b -

allel genu B, warunkujący brak syntezy enzymu B

P:

F

1

:

9

: 7

AB Ab aB ab

AB

AABB AABb AaBB AaBb

Ab

AABb

AAbb

AaBb

Aabb

aB

AaBB

AaBb

aaBB aaBb

ab

AaBb

Aabb aaBb aabb

aaBB

AAbb

AaBb

x

F

2

:

Rozkład fenotypowy

Przykład działania genów uzupełniających się na

przykładzie albinizmu u człowieka

Przykład działania genów uzupełniających się na

przykładzie albinizmu u człowieka

Współdziałanie genów nieallelicznych

GENY UZUPEŁNIAJĄCE SIĘ

Współdziałanie genów nieallelicznych

Epistaza

-

współdziałanie genów nieallelicznych polegające na

oddziaływaniu jednego genu na fenotypowe przejawianie się drugiego
genu nieallelicznego w ten sposób, że fenotypowo ujawnia się tylko
jeden z tych genów.

Gen epistatyczny

–

gen, który hamuje fenotypowe przejawianie się

innego genu (hipostatycznego).

Gen hipostatyczny

–

gen, którego fenotypowe przejawianie się

ulega zahamowaniu.

Współdziałanie genów nieallelicznych

EPISTAZA DOMINUJĄCA

C - gen podstawowego ubarwienia

c -

allel genu C, warunkujący brak ubarwienia

I -

gen inhibitor, hamujący powstawanie ciemnego ubarwienia

i -

allel genu I, nie hamujący ekspresji genu C

P:

F

1

:

13

:

3

I

C I

c i

C i

c

I

C

IICC IICc IiCC IiCc

I

c

IICc IIcc IiCc Iicc

i

C

IiCC IiCc

iiCC

iiCc

i

c

CcIi Iicc

iiCc

iicc

IICC

x

iicc

F

2

:

IiCc

Rozkład fenotypowy

Współdziałanie genów nieallelicznych

EPISTAZA DOMINUJĄCA

Locus

układu grupowego krwi Lewis sprzężone jest z cechą

wydzielania antygenów grupowych układu ABO do płynów
ustrojowych (Se).

Le

a

koduje fukozylotransferazę, która uczestniczy w syntezie

antygenu

Lea+

.

Se

koduje fukozylotransferazę, która zmienia

swoistość antygenu

Lea+

na

Lea-

.

Genotyp Se Genotyp Lewis

Fenotyp

se se Le

a

Le

a

, Le

a

Le Lea+

Sese, SeSe Le

a

Le

a

, Le

a

Le Lea-

Obecność dominującego genu Se (gen epistatyczny) hamuje

fenotypowe przejawienie się genu Le

a

(gen hipostatyczny).

Współdziałanie genów nieallelicznych

EPISTAZA RECESYWNA

C -

gen odpowiedzialny za syntezę melaniny

c -

allel warunkujący brak produkcji melaniny

B -

gen warunkujący rozmieszczenie barwnika na szczycie i u podstawy

włosa

b -

gen warunkujący równomierne rozmieszczenie barwnika

P:

x

F

1

:

9

:

3

:

4

BC bC Bc bc

BC

BBCC BbCC BBCc BbCc

bC

BbCC

bbCc

BbCc

bbCc

Bc

BBCc

BbCc

BBcc Bbcc

bc

BbCc

bbCc

Bbcc bbcc

BBcc

bbCC

BbCc

F

2

:

Rozkład fenotypowy

Współdziałanie genów nieallelicznych

UKŁAD GRUPOWY AB0

• powstają przez przyłączenie grup cukrowych do lipidów na
powierzchni krwinek
• A i B to antygeny obecne na powierzchni krwinek

Współdziałanie genów nieallelicznych

EPISTAZA RECESYWNA

HH, Hh

glikoproteina H

gen 0

gen A

gen B

grupa krwi 0

grupa krwi A

obecny antygen A

(N-acetylogalaktozoamina)

grupa krwi B

obecny antygen B

(D-galaktoza)

hh

brak glikoproteiny H

dowolna para
genów A, B, 0

grupa krwi 0

Przykład epistazy recesywnej – fenotyp

bombajski

• Dwojgu rodzicom

grupy krwi O może

urodzić się dziecko z

grupą krwi A lub B

• Recesywny gen hh w

układzie

homozygotycznym

maskuje fenotyp

alleli ABO

Współdziałanie genów nieallelicznych

EPISTAZA RECESYWNA

fenomen

Bombajski

Gen h - epistatyczny

Plejotropia

• Mutacja jednego genu

wpływa na wiele cech

fenotypowych

Plejotropia

• Albinizm – brak pigmentu w skórze,

włosach, tęczówce oka

Geny kumulatywne (poligeny)

• Wzajemne oddziaływania wielu genów

w różnych loci, każdy z małym

sumującym efektem (wzrost, waga,

kolor skóry)

Dziedziczenie

koloru

skóry

Sprzężenie

- łączne przekazywanie do gamety genów,

które są zlokalizowane w tym samym chromosomie.

Rodzaje sprzężeń

całkowite

– W potomstwie krzyżówki testowej rozkład

fenotypowy taki jak w pokoleniu rodzicielskim 1:1 (brak

rekombinantów).

częściowe

– Pojawiają się rekombinanty, których

odsetek jest mniejszy niż odsetek potomstwa o

fenotypach rodzicielskich.

Sprzężenia genów

• grupa krwi 0 i „zespół paznokieć

rzepka”

• eliptocytoza i czynnik Rh

• grupa krwi Duffy i dziedziczna

katarakta

•

układ zgodności tkankowej

HLA

• łańcuch beta hemoglobin

HbA i delta HbA2

Sprzężenia częściowe Sprzężenia całkowite

Stosunki mendlowskie (3:1,9:3:3:1)

nie zawsze są zachowane bo:

3. Geny mogą wykazywać niepełną

penetrację lub zmienną

ekspresywność

Penetracja i ekspresywność genów

Przykład zjawiska niepełnej penetracji w rodzinie z chorobą AD

Penetracja i ekspresywność genów

PENETRACJA -

procentowa częstość z jaką przejawia się

gen dominujący lub recesywny np.

retinoblastoma (siatkówczak); penetracja ok. 90%

EKSPRESYWNOŚĆ -

stopień fenotypowego przejawiania się

genu np. choroba von Recklinghausena

(NF1, nerwiakowłókniokowatość)

Peter J. Russell, iGenetics: Copyright © Pearson Education, Inc., publishing as Benjamin Cummings.

Penetracja i ekspresywność

Stosunki mendlowskie (3:1,9:3:3:1)

nie zawsze są zachowane bo:

• Dotyczą genów w których żaden allel

nie jest letalny

Geny letalne

-

geny które w przypadku ujawnienia się w fenotypie

powodują niezdolność do życia i śmierć organizmu.

Podział genów letalnych ze względu na stopień penetracji

:

-

letalne

- powodują śmierć 90 - 100 % nosicieli

-

semiletalne

- powodują śmierć 50 - 90 % nosicieli

-

subwitalne

- powodują śmierć 10 - 50 % nosicieli

Geny letalne

Geny letalne

Y -

gen warunkujący żółte ubarwienie

m-

gen warunkujący obecność ogona

y -

allel, warunkujący czarne ubarwienie

M- allel manks (brak ogona)

Kot Manks

Mysz Cuenot

Y y

Y

YY Yy

y

Yy

yy

2

:

1

letalna

M m

M MM Mm

m mM mm

letalna

2

:1

Geny letalne

Choroba Taya-Sachsa, typ II

• choroba spichrzeniowa

• mutacja w genie kodującym

beta-

eksozaminidazę A

-

enzym odpowiedzialny za hydrolizę gangliozydów

• fenotyp: zaburzenia rozwoju umysłowego i

fizycznego prowadzące do śmierci organizmu.

Zdegenerowane komórki mózgu

Stosunki mendlowskie (3:1,9:3:3:1)

nie zawsze są zachowane bo:

• Niektóre cechy fenotypowe mogą być

determinowane przez geny

pozachromosomowe