Genom - określa sumę wszystkich kodujących i niekodujących sekwencji DNA zawartych w haploidalnej liczbie chromosomów.

Genom człowieka tworzą:

• genom jądrowy składa się z 3 200 000 000 nukleotydów i jest podzielony na części - chromosomy ( 22 autosomy i 2 chromosomy płci X i Y. Ludzki genom zawiera 20-25 tys. genów.

• genom mitochondrialny - kolista cząsteczka DNA o długości 16569 nukleotydów. Zawiera 37 genów.

Każda z około 10ⁿ, gdzie n=13 komórek ma swoją własną kopię genomu ( z wyj. dojrzałych erytrocytów). Większość komórek jest diploidalna 2n ( somatyczne ), czyli ma po dwie kopie każdego autosomu + dwa chromosomy płci kobiety XX, mężczyzny XY, łącznie 46 chromosomów. Gamety są haploidalne (n), 23 chromosomy.

Genom mitochondrialny

- Małe ( 16,5 kb ) koliste DNA.

- Geny kodują białka oraz rRNA, tRNA ( 37 )

- Mitochondria mają własne rybosomy przypominające rybosomy bakterii.

- 1 gen/0,45kb

- Niewiele powtórzeń

- Brak intronów

- 93% to część kodująca

- Dziedziczenie tylko po matce.

Gen – podstawowa jednostka genetyczna.

Geny leżą w chromosomach. Jest ich około 20-25 tys. Nierównomiernie są rozłożone np. 17 i 19 chromosom zawiera bardzo dużo genów a 18 jest prawie pusty.

Każdy osobnik jest unikatowy o właściwym tylko jemu genotypie.

23 pary chromosomów 2²³ = 8 388 608 kombinacji czyli około 8 mln. kombinacji dla k.jajowej x 8 mln. kombinacji dla plemnika = 64 x 10 ¹².

Genotyp – jest to sparowany układ alleli ( często myli się to z genomem, czyli składem genetycznym danego organizmu ). Można go wyrazić symbolicznie za pomocą znaczeń aa, AA lub Aa, gdzie aa i AA oznaczają homozygotę pod względem tego genu, a Aa oznacza heterozygotę.

Locus – miejsce zajmowane przez gen w chromosomie.

Allel – alternatywna forma genu w danym locus.

Chromosomy człowieka ( z wyjątkiem X i Y u mężczyzn ) występują w parach ( są homologiczne ), a więc każda osoba ma dwa allele w każdym locus

Dziedziczenie

Polega na wiernym przekazywaniu genów będących odcinakami DNA o określonej kolejności nukleotydów, która wyznacza swoisty skład aminokwasów w białku.

Swoiste białka decydują o wykształceniu wszystkich cech organizmu.

Dziedziczenie – przekazywanie informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie.

Prawa dziedziczenia wynikają bezpośrednio z zachowania chromosomów wyst. w jądrze komórkowym podczas mitozy, mejozy i zapłodnienia.

Odkrył je Grzegorz Mendel ( 1866r. )

I. Prawo mówi o czystości gamet.

II. Mówi o niezależnej segregacji genów.

Rodzaje ( wzorce dziedziczenia )

Dziedziczenie autosomalne dominujące i dziedziczenie autosomalne recesywne.

Rodzice P: AA, aa

Gamety: A x a

Pokolenie: F₁ , Aa

Gamety: A ^Aa a , ^x A ^Aa a

g	A	a
A	AA	Aa
a	Aa	aa

Pokolenie: F₂

Dziedziczenie autosomalne dominujące.

Genotyp	Fenotyp
AA	Osoba chora, najczęściej genotyp letalny
Aa	Osoba chora
aa	Osoba zdrowa

Dziedziczenie autosomalne recesywne

Genotyp Fenotyp

AA Osoba zdrowa

Aa Osoba zdrowa, nosiciel

Aa Chora

W dziedziczeniu autosomalnym, dominującym wystarczy obecność jednego allelu ( A ) aby ujawniła się dana cecha w fenotypie ( AA, Aa ).

Dziedziczenie autosomalne recesywne – tak uwarunkowana cecha ujawnia się tylko u homozygot ( aa ), konieczna jest zatem obecność dwóch odpowiednich alleli.

Lp.	Genotypy rodziców	Proporcje genotypów w potomstwie
		AA	Aa	aa
1	AA x AA	1	0	0
2	AA x Aa	1 / 2	1 / 2	0
3	Aa x Aa	1 / 4	1 / 2	1 / 4
4	AA x aa	0	1	0
5	Aa x aa	0	1 / 2	1 / 2
6	aa x aa	0	0	1

Allele wielokrotne w populacji może występować więcej alleli jednego genu przykład grupa krwi w układzie ABO ( kodominacja A i B )

Fenotyp Genotyp

A I^AI^A lub I^Ai

B I^B I^B lub I^B i

AB I^A I^B

0 i i

p. Ai x Bi

Gamety A i B i

	A	I
B	AB	Bi
i	Ai	ii

Dziedziczenie sprzężone z płcią.

Płeć żeńska takie same prawa jak w dziedziczeniu autosomalnym.

Płeć męska wystarczy 1 allel dla ujawnienia się cechy recesywnej.

Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X dominujące.

Genotyp Fenotyp

Kobiety:

X^A X^A Chora, najczęściej genotyp letalny

X^A X^a Chora

X^a X^a Zdrowa

Mężczyźni:

X^A Y Chory, często cecha letalna

X^a Y Zdrowy

Dziedziczenie sprzężone z chromosomem X recesywne.

Genotyp Fenotyp

Kobiety:

X^A X^A Zdrowa

X^A X^a Zdrowa, nosicielka

X^a X^a Chora

Mężczyźni:

X^A Y Zdrowy

X^a Y Chory

Dziedziczenie wielogenowe

Zwiększenie liczby genów zwiększa liczbę fenotypów ( zwiększa się liczba kombinacji )

Dziedziczenie barwy skóry ( dwie pary genów 2ⁿ, gdy n=2. 4 kombinacje, 2ⁿ, n =3 daje 8 kombinacji ).

P: AaBb AaBb

Mulaci

Gamety: AB Ab aB ab AB Ab aB ab

Potomstwo: AABB fenotypowo murzyn ( 1 z 4 dom. )

(2) AaBB i AABb (2) ciemni ( 4 z 3 dom.)

(4) AaBb, (1) aaBB mulaci ( 6 z 2 dom. )

(2) Aabb, (2) aaBb jasny ( 4 z 1 dom. )

(1) aabb fenotypowo biały bez żadnego dominującego

Dziedziczenie wieloczynnikowe

Cechy uwarunkowane wieloma genami ( poligeniczne ) o wpływie addytywnym i czynnikami środowiskowymi.

Dziedziczenie cytoplazmatyczne.

Choroby mitochondrialne.

- Powstają przy występowaniu mutacji w genach mitochondrialnych kodujących białka łańcucha oddechowego.

- Objawy chorobowe występują gdy mutacja występuje w wystarczająco dużej liczbie mitochondriów ( efekt progowy )

- Najcięższe objawy powstają w obrębie układu nerwowego, gdyż komórki tego układu są bardzo uzależnione od dostaw energii.

* Choroba Lebera ( wrodzona neuropatia wzrokowa )

- Wczesna utrata wzroku.

- Objawy podobne do stwardnienia rozsianego.

* Zespół Leigha.

- Napady padaczkowe.

- Zaburzenia świadomości.

- Demencja.

- Zaburzenia oddychania.

* NARP.

- Neuropatia.

- Ataksja.

- Barwnikowe zwyrodnienie siatkówki.

- Opadanie powiek

Czynniki mogące skomplikować schematy dziedziczenia:

Nowa mutacja ( często w chorobach dziedziczonych w sposób autosomalny dominujący np. Achondroplazja ).

Mozaicyzm linii zarodkowych – wszystkie lub część komórek rozrodczych rodzica ulega mutacji, która jednocześnie nie występuje w komórkach somatycznych. Zwiększa to ryzyko ponownego wystąpienia choroby u kolejnych potomków ‘ mozaikowatego rodzica ‘ np. nerwiakowłókniakowatość lub I. dystrofia Duchenne’a.

Zmniejszona penetracja – osoba mająca genotyp danej choroby może nie wykazywać fenotypu tej choroby np. w nerwiakowłókniakowatości – ch. Recklinghausena.

Zmienna ekspresja – rozmiar ekspresji fenotypu choroby, może być spowodowana zdarzeniami środowiskowymi np. nerwiakowłókniakowatości - ch. Recklinghausena.

Plejotropizm – geny wpływające na wiele cech, powszechnie spotykana cecha genów człowieka np. zespół Marfana.

Piętnowanie genomowe.

Zjawisko braku wyrażania się pewnych genów ( nie jest produkowane białko kodowane przez ten gen ) choć są one obecne w genomie.

Napiętnowane geny są unieczynnione ( zmiany w strukturze chromatyny ). Piętnowanie genów zaczyna się już w czasie rozwoju komórek rozrodczych.

Doprowadza do pewnej asymetrii genetycznej pomiędzy matczyną a ojcowską częścią genomu. Wyjaśnia dlaczego czasami ujawnia się fenotypowo cecha jednego z rodziców.

Inprinting genowy – wdrukowanie ( w naturę ) inne odmiany choroby jeśli zdeformowany chromosom pochodzi od ojca lub matki.

Klasyczną wadą jest wypadnięcie – delecja kawałka chromosomu.

Ekspresja – manifestowanie się cechy fenotypu.

d. kobiety – zespół Angelmana – głębokie upośledzenie umysłowe, niezgrabny, nieskoordynowany ruch, wybuchy śmiechu.

d. mężczyzny – zespół Prader-Williego – wybuchy złości na przemian z depresją, niski wzrost, przejadanie się i otyłość.

Antypacja – występowanie choroby genetycznej w kolejnych generacjach w młodszym wieku lub z większym nasileniem objawów klinicznych.

Zjawisko antycypacji powszechne jest w neurodegeneracyjnych i neuroumięśnioiwych chorobach genetycznych zwanych chorobami spowodowanymi powtórzeniami trójnukleotydów, do których zalicza się pląsawicę Huntingtona, zespół łamliwego chromosomu X, dystrofię miotoniczną, chorobę Friedreicha i kilka typów ataksji rdzeniowo-móżdżkowych. W chorobach tych, trójnukleotydowe powtórzenia znajdujące się w genach powiązanych z rozwojem schorzeń ulegają z pokolenia na pokolenie systematycznej ekspansji ( mutacja dynamiczna ), przez co choroba ujawnia się coraz wcześniej, a jej objawy są coraz cięższe.