Генетична інформація на організменому рівні....
DESCRIPTION
Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція. Кафедра медичної біології ХНМУ-2010 Проф., д. мед. н. В.В. М’ясоєдов. Питання лекції :. Медична генетика як розділ генетики людини Взаємодія генів і класичні типи успадкування у людини. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/1.jpg)
Генетична інформація на організменому рівні.
Взаємодія генів
Слайд-лекціяКафедра медичної біології ХНМУ-2010Проф., д. мед. н. В.В. М’ясоєдов
![Page 2: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/2.jpg)
Питання лекції:1. Медична генетика як розділ
генетики людини2. Взаємодія генів і класичні типи
успадкування у людини
2
![Page 3: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/3.jpg)
Генетика людини і медична генетика: предмет і задачі
• Медична генетика – це наука про закономірності успадкування і мінливості патологічних ознак людини
3
![Page 4: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/4.jpg)
• Із генетичної точки зору усі захворювання у залежності від відносної значущості спадкових і середовищних факторів у їхньому розвитку можна поділити на 3 групи: • спадкові захворювання, • захворювання із спадковою
схильністю, • неспадкові захворювання
4
![Page 5: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/5.jpg)
Відносна роль генетичних (G) і середовищних (Е) факторів у розвитку хвороб людини:
1 — спадкові захворювання; 2 — захворювання із спадковою схильністю; 3 — неспадкові захворювання
5
![Page 6: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/6.jpg)
• Основні задачі медгенетики:• захист людини від ушкодження
спадкового матеріалу і розвитку спадкових хвороб
• вивчення спадкових захворювань і синдромів, розробка методів їхньої профілактики, діагностики і лікування
• вивчення ролі спадковості і середовища у розвитку неспадкової патології 6
![Page 7: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/7.jpg)
• Медична генетика є розділом генетики людини і на даний час поділяється на багато галузей:• імуногенетика• нейрогенетика• генетика соматичних клітин• екологічна генетика• радіаційна генетика та ін.
7
![Page 8: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/8.jpg)
Особливості генетики людини• Неможливість
експериментальних шлюбів, довільного схрещування
• Мала кількість дітей у родинах• Відносно тривалий період життя
(лікар може спостерігати лише 2-3 покоління)
• Велика генетична різноманітність людей
• Велике число хромосом• Відсутність гомозиготних ліній … 8
![Page 9: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/9.jpg)
• У генетиці людини широко використовуються такі методи:• популяційно-статистичний• генеалогічний• метод тканинних культур• цитогенетичний• біохімічний• близнюковий• дерматогліфічний
9
![Page 10: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/10.jpg)
Історія генетики людини• Успіхи генетики людини щільно
пов’язані із розвитком усіх розділів генетики
• Перші дані про передачу спадкової патології у людини містяться в Талмуді (4 сторіччя до н.е.), у якому вказано на небезпечність обрізання крайньої плоті у новонароджених хлопчиків, старші брати яких або дядьки по материнській лінії страждають на кровотечу 10
![Page 11: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/11.jpg)
Генотип і фенотип (традиційний погляд)
• Генотип - сукупність генів даного організму. Часто під генотипом розуміють одну або декілька пар алельних генів, які відповідають за одну й ту ж ознаку
• Фенотип - сукупність ознак даного організму; фенотип формується внаслідок взаємодії генотипа із зовнішнім середовищем
11
ГЕНОТИП
Середовище
ФЕНОТИП
![Page 12: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/12.jpg)
Взаємодія генів і класичні типи
успадкування у людини
![Page 13: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/13.jpg)
До Менделя природа спадковості була загадкою
• Основні закономірності успадкування були відкриті Г. Менделем і сформульовані ним у 1865 р. у роботі «Досліди над рослинними гібридами»
• Ці закони було перевідкрито у 1900 р. Г. де Фризом, К. Корренсом і Е. Чермаком.
13
Грегор Мендель (1822-1884)
![Page 14: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/14.jpg)
Метод гібридологічного аналізу
• Сутність методу: схрещування особин і аналіз отриманих гібридів
• Особливості гібридологічних експериментів Г. Менделя:• схрещував чисті лінії• аналізував лише одну або дві ознаки• простежував успадкування ознаки
протягом декількох поколінь• проводив точний кількісний облік
успадкування кожної ознаки14
![Page 15: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/15.jpg)
Що таке менделюючі ознаки?
• Менделюючі ознаки – це ознаки, для яких справедливі основні закони успадкування, встановлені Г. Менделем
• Усім еукаріотичним організмам притаманні відкриті Г. Менделем загальні закономірності успадкування ознак
15
![Page 16: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/16.jpg)
Основні поняття і терміни генетики
• Головний постулат Менделя: кожна ознака визначається парою спадкових задатків (алельних генів)
• Алельні гени містяться в однакових локусах гомологічних хромосом і кодують одну й ту ж ознаку
16
Гомологічна пара
Алельнігени
Алельнігени
![Page 17: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/17.jpg)
17
А А а а
АА аа Аа
Особини з однаковими алельнимигенами гомозиготні за даною ознакою
А а
Особина, яка має різніалельні гени – гетерозигота
![Page 18: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/18.jpg)
Домінантні і рецесивні ознаки (гени)
• Г. Мендель увів поняття домінантних і рецесивних ознак (генів)
• Алель, що визначає фенотип гетерозиготи - домінантний. Наприклад, ген А у гетерозиготі Аа.
• Інший алель, що не проявляє себе у гетерозиготи – рецесивний (а).
18
![Page 19: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/19.jpg)
Основні закони успадкування ознак за
Менделем 1. Закон подібності гібридів
першого покоління
19
![Page 20: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/20.jpg)
2. Закон розщеплення на фенотипові класи гібридів другого покоління. При схрещуванні гібридів першого покоління між собою (тобто гетерозиготних особин) настає наступний результат
20
Розщеплення за генотипом: 1АА:2Аа:1аа за фенотипом: 3:1
![Page 21: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/21.jpg)
Гіпотеза «чистоти гамет»• Для пояснення результатів
схрещування, проведеного Г. Менделем, Уільям Бетсон (1902 р.) запропонував гіпотезу «чистоти гамет»:• пара алельних генів, що
визначає ту або іншу ознаку: а) ніколи не змішується; б) у процесі гаметогенезу розходиться до різних гамет, тобто до кожної з них потрапляє один ген із алельної пари
• Цитологічно це забезпечується мейозом: алельні гени лежать у гомологічних хромосомах, які в анафазі мейозу розходяться до різних полюсів і потрапляють до різних гамет 21
![Page 22: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/22.jpg)
3. Закон незалежного комбінування генів. При дигібридному схрещуванні кожна пара ознак у потомстві дає розщеплення незалежно від іншої пари.
22
Дигібридне схрещування9:3:3:1 = (3:1)2
![Page 23: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/23.jpg)
• Передаються не ознаки, а спадкові фактори – гени
• Результатом поєднання двох статевих клітин при заплідненні є формування організма із генотипом – який є не простою сумою, а складною системою взаємодіючих генів
23
![Page 24: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/24.jpg)
Механізм взаємодії генів• Взаємодія генів має біохімічну
основу• Гени безпосередньо не
взаємодіють один із одним (за винятком випадків кон’югації і кросинговеру)
• Взаємодія генів – це взаємодія продуктів генів у цитоплазмі. Саме це визначає формування ознаки. 24
![Page 25: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/25.jpg)
25
ГЕН 1 ГЕН 2
іРНК іРНК
Білок 1 Білок 2
Взаємодія
О З Н А К А
![Page 26: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/26.jpg)
• Із часів Менделя було виявлено багато нових генетичних закономірностей успадкування ознак
• Ці закономерності належать до неменделевської генетики, оскільки багато фактів не може бути пояснено лише на підставі законів Менделя
• Однак багато особливостей успадкування може бути пояснено взаємодією генів, тобто одночасною дією на різні ознаки декількох генів.
26
![Page 27: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/27.jpg)
Типи взаємодії генів• Усі типи успадкування – це
результат взаємодії генів• Гени бувають:
• алельними (знаходяться в однакових локусах гомологічних хромосом)
• неалельні (знаходяться в різних локусах гомологічних хромосом або в різних хромосомах)
27
![Page 28: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/28.jpg)
28
А а Алельні гени
Неалельні гени
![Page 29: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/29.jpg)
29
Взаємодія генів
Алельних генів Неалельних генів
1. Повне домінування Аа →
2. Неповне домінування Аа →
3. Кодомінування IAIB → A
B
4. Наддомінування Аа > АА
5. Алельне виключення
1. Комплементарність
А + В → Ознака
2. Епістаз В або А → Ознака b
3. Полімерія А + В + С → Ознака
4. Ефект положення
![Page 30: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/30.jpg)
• Повне домінування - один алель гена в гетерозиготі повністю приховує присутність іншого алеля (один із двох ферментів, що взаємодіють, є значно активнішим). Саме тому усі гібриди першого покоління подібні і за фенотипом і за генотипом.
30
Аа
![Page 31: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/31.jpg)
Неповне домінування• Неповне домінування
пов’язано із проміжним проявом ознаки при гетерозиготному стані алелів (Аа).
• За неповним домінуванням у людини успадковуються • величина носа• випуклість губ• розміри рота і очей• відстань між очима…
• Неповне домінування виявляється у багатьох ознаках і тих випадках, коли ферменти, що взаємодіють, незначно відрізняються за своєю активністю
31
АА
Аа !
аа
![Page 32: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/32.jpg)
Кодомінування• Кодомінування — це така
взаємодія алельних генів, за якої в гетерозиготному стані опиняються і працюють разом два домінантних гени одночасно, тобто кожний алель детермінує свою ознаку
32
![Page 33: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/33.jpg)
Групи крові в системі АВ0
I II III IV
I0 I0 IA IA
IA I0IB IB
IB I0IA IB
33
IA → А I → IB → В I0 → IA IB
IV група крові
А
В
А > 0 = В > 0
Алельні гени, що визначають групи крові за системою АВ0, знаходяться в дев’ятій парі хромосом людини
Люди із четвертою групою крові - приклад кодомінування
![Page 34: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/34.jpg)
Групи крові системи MN
• Із розвитком методів генетичного аналізу на рівні білків у людини було відкрито багато прикладів кодомінування
• Групи крові системи MN – ще один приклад
34
![Page 35: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/35.jpg)
ММ ММ
ММ ММ
NN NN
NN NN
MM NN
MN MN
У родинах, де батьки мають групи крові М і N, в усіх дітей група крові — MN, причому обидва домінантних алеля М і N функціонують разом
![Page 36: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/36.jpg)
Множинний алелізм• Успадкування за типом
кодомінування пов’язано із проблемою множинного алелізму
• Фенотиповий прояв кожної менделюючої ознаки базується на взаємодії в генотипі двох алельних генів. Однак кількість алелів у людських популяціях далеко не завжди дорівнює двом
36
![Page 37: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/37.jpg)
• Скільки б алелів не існувало в популяції, ознака в конкретному організмі визначається сполученням лише двох із них
• Явище множинного алелізму визначає фенотипову гетерогенність людських популяцій, це одна з основ різноманіття генофонду людини
• В основі цієї множинності полягають генні мутації (корисні, нейтральні, шкідливі), які змінюють послідовність азотистих основ молекули ДНК у ділянці, що відповідає даному гену
37
![Page 38: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/38.jpg)
Наддомінування• Наддомінування — проявляється в
тому випадку, коли домінантний алель у гетерозиготному стані проявляється сильніше, ніж у гомозиготному (Аа > АА)
• Це поняття корелює із ефектом гетерозису і пов’язане із такими складними ознаками, як життєздатність, загальна тривалість життя та ін.
38
![Page 39: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/39.jpg)
Алельне виключення• Алельне виключення - це результат виключення
одного з алелів внаслідок інактивації однієї з гомологічних хромосом
• Приклад - інактивація однієї з Х-хромосом у жіночому організмі, що приводить у відповідність вміст алелів Х-хромосом у чоловіків та жінок
• Інактивація Х-хромосоми відбувається на ранніх стадіях ембріогенезу жіночої особини і при цьому інактивуються різні хромосоми (або батька, або матері) у різних частинах ембріона
• Це призводить до того, що у різних органах і тканинах дорослого організма активними є різні алелі Х-хромосом. Тому жінки є мозаїками, тобто різні частини тіла можуть мати різні варіанти прояву тієї ж ознаки, що передається через Х-хромосому
39
ХХ ХХ♀ ♂ ♀ ♂
![Page 40: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/40.jpg)
• Таким чином, у людини, як і у інших еукаріот, відомі усі типи взаємодії алельних генів і велика кількість менделюючих ознак, що визначаються цими взаємодіями.
• Використовуючи менделевські закони успадкування, можна розрахувати імовірність народження дітей із тими або іншими менделюючими ознаками
40
![Page 41: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/41.jpg)
Типи успадкування• Для людини, як і для інших
еукаріот, притаманні усі типи успадкування: • аутосомне,• успадкування ознак, зчеплених із
статевими хромосомами (гоносомне),
• успадкування при взаємодії неалельних генів
41
![Page 42: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/42.jpg)
42
Успадкування
Моногенне Полігенне
Аутосомне Гоносомне
Домінан- Рецесив- Х-зчеплене Y-зчепленетне не (голандричне)
Домінантне Рецесивне
![Page 43: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/43.jpg)
Основні символи родоводів
43
Найбільш зручним методичним підходом до аналізу успадкування ознак у декількох поколіннях є генеалогічний метод, оснований на побудуванні родоводів
![Page 44: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/44.jpg)
Аутосомно-домінантне успадкування
• Перше описання аутосомно-домінантного успадкування аномалій у людини було дано в 1905 р. Фарабі. Родовід було складено для родини із короткопалістю (брахідактилією). У хворих укорочені і частково редуковані фаланги пальців рук і ніг, крім того, в результаті укорочення кінцівок, для них характерний низький зріст. 44
![Page 45: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/45.jpg)
• Ознаки аутосомно-домінантного успадкування:• Уражена людина має, по меншій мірі, одного
ураженого з батьків• Уражаються нащадки обох статей • Передається особою будь-якої статі• Імовірність дитини бути ураженою складає 50%
(якщо уражений з батьків є гетерозиготою)
45
![Page 46: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/46.jpg)
Аутосомно-домінантні ознаки у людини
• Нормальні ознаки:• темний колір очей• волосся, що в’ється • перенісся з
горбинкою• прямий ніс (кінець
носа дивиться прямо)• ямочка на підборідді• раннє облисіння у
чоловіків• праворукість• здатність скручувати
язик у трубочку• білий локон зверху
лоба…
• Патологічні ознаки• полідактилія або
багатопалість (на руці або нозі є від 6 до 9 пальців)
• синдактилія (зрощення м’яких або кісткових тканин фаланг двох і більше пальців)
• брахідактилія• арахнодактилія
(«павуччі пальці», один із симптомів синдрома Марфана)
• деякі форми короткозорості…
46
![Page 47: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/47.jpg)
Полідактилія
На картині Рафаеля «Сикстинська мадонна» видно, що у Папи Римського Сикста II на правій руці шість пальців
![Page 48: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/48.jpg)
48
Синдактилія
![Page 49: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/49.jpg)
• Більшість носіїв аутосомно-домінантної аномалії є гетерозиготами
• Багато випадків із медичної практики вказують на те, що гомозиготи за домінантними аномаліями уражені важче, ніж гетерозиготи
49
![Page 50: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/50.jpg)
Аутосомно-рецесивне успадкування
1) P: ♀ Aa x ♂ Aa G: A,a A,aF1: AA, Aa, Aa, aa 25%
2) P: ♀ aa x ♂ aa G: a aF1: aa 100%
3) P: ♀ Aa x ♂ aaG: A,a aF1: Aa, aa 50%
50
Частішеза усепри захворю-ваннях!
![Page 51: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/51.jpg)
• Ознаки аутосомно-рецесивного успадкування:• Уражені діти зазвичай
народжуються від неуражених батьків
• Батьки уражених людей зазвичай є асимптоматичними носіями
• Підвищений ризик розвитку захворювань має місце при близькому родстві батьків
• Уражаються люди обох статей
• Імовірність народження хворої дитини становить 25%
51
![Page 52: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/52.jpg)
Аутосомно-рецесивні ознаки у людини
• Нормальні ознаки:• м’яке пряме
волосся• кирпатий ніс• світлі очі• тонка шкіра …
• Патологічні ознаки• багато
захворювань обміну речовин: фенілкетонурія, галактоземія, гістидинемія …
52
![Page 53: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/53.jpg)
• Окрім аутосомно-домінантного і аутосомно-рецесивного типів успадкування у людини виявляються також • неповне домінування, • кодомінування • наддомінування
53
![Page 54: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/54.jpg)
Взаємодія неалельних генів
![Page 55: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/55.jpg)
• У класичній генетиці найбільш вивченими є три типи взаємодії неалельних генів:• епістаз • комплементарність • полімерія + ефект
положення• Вони визначають багато ознак
людини, що успадковуються 55
![Page 56: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/56.jpg)
Епістаз• Епістаз — це такий тип
взаємодії неалельних генів, за якого одна пара алельних генів пригнічує дію іншої пари
56
В або А → Ознака b
Домінантний епістаз
Рецесивний епістаз
Супресори абоінгібітори
Гіпостатичний ген
![Page 57: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/57.jpg)
• Явище епістазу відкрито при аналізі успадкування масті коней
• Відомо, що вороне забарвлення визначається домінантним алелем В, руда – рецесивним алелем b, домінантний алель С через раннє посивіння волосся дає сіру масть. Нормальний алель – с.
• Гомо- і гетерозиготи по С – завжди сірі, незалежно від аллелів гена В
57
12:3:1
![Page 58: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/58.jpg)
• Епістаз у людини найбільш характерний для генів, що беруть участь у регуляції онтогенеза й імунних систем людини
58
![Page 59: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/59.jpg)
«Бомбейський феномен» - приклад епістазу
• В Індії було описано родину, у якій батьки мали другу (А0) і першу (00) групу крові, а їхні діти — четверту (АВ) і першу (00). Щоб дитина у такій родині мала групу крові АВ, мати повинна мати групу крові В, але жодним чином ні 0.
59
0 В
В АВ 0 0 0 В
АВ 0?
![Page 60: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/60.jpg)
• Пізніше було з’ясовано, що у системі груп крові АВ0 є рецесивні гени-модифікатори, які в гомозиготному стані пригнічують експресію антигенів на поверхні еритроцитів
60
![Page 61: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/61.jpg)
• Локус гена-супресора не зчеплений із локусом АВ0
• Гени-супресори успадковуються незалежно від генів, що визначають групи крові АВ0
61
В _ hh фенотип групи крові 0Ген-супресор h у гомозиготному стані пригнічує дію
алеля В
А 0
АВ?
А_Н_ В_hh
AB Hh 0
![Page 62: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/62.jpg)
• Бомбейський феномен має частоту 1 на 13 000 серед індусів, що розмовляють мовою махараті і мешкають на околиці Бомбею
• Він поширений також в ізоляті на острові Реюньйон
• Мабуть, ознака детермінована порушенням одного з ферментів, що беруть участь у синтезі антигена
62
![Page 63: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/63.jpg)
Комплементарність• Комплементарність — це такий
тип взаємодії, за якої за ознаку відповідають декілька неалельних генів, причому різне сполучання домінантних і рецесивних алелів у їхніх парах змінює фенотиповий прояв ознаки
Наприклад, А_bb → ознака 1 ааВ_ → ознака
3 А_В_ → ознака 2 ааbb → ознака
4 63
![Page 64: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/64.jpg)
• Комлементарна взаємодія генів була виявлена на початку 20-го сторіччя при аналізі форми гребеня у курей
64
Розоподібний Горохоподібний Горіхоподібний Листкоподібний А_bb ааВ_ А_В_ ааbb
![Page 65: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/65.jpg)
65
Р: ААbb x aaBB роз. горох. F1: AaBb (горіх)
P (F1): AaBb x AaBbF2
9:3:3:1
![Page 66: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/66.jpg)
Ще один приклад:• А_В_ → нормальний слух• аа_ _ → глухота • _ _ bb → глухота
66
Глухі батьки aaBB AAbb
Нормальний слух AaBb AaBb
![Page 67: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/67.jpg)
67
Нормальний слух AaBb AaBb
9A-B-: ЗА-bb: ЗааВ-: 1aabb9 чують 7 глухі
![Page 68: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/68.jpg)
• У всіх випадках, коли гени розташовані в різних парах хромосом, в основі розщеплень лежать цифрові закони, встановлені Менделем
• При взаємодії генів у випадку дигібридних схрещувань розщеплення за фенотипом може бути дуже різноманітним:• 9:7, 9:3:4, 9:6:1 (комплементарність)• 12:3:1, 13:3 (домінантний епістаз)• 9:3:4 (рецесивний епістаз)
• Але у всіх випадках це видозміна розщеплення 9:3:3:1
68
![Page 69: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/69.jpg)
Моногенні і полігенні ознаки
• Фенотипові ознаки за особливостями проявів бувають двох типів: якісні й кількісні
• Якісні ознаки (моногенні) - це чіткі ознаки - розвиток і прояв яких залежить від експресії генів однієї алельної пари. Це класичні менделевські альтернативні ознаки. Ці ознаки можуть стосуватися розміру, кольору, структури, статі та ін.
• Кількісні ознаки (полігенні) - це вимірювані ознаки, які не мають двох чітких альтернативних форм, демонструють широкий спектр фенотипів, що мають багато проміжних форм. Вони зазвичай контролюються більш ніж однією парою генів і можуть модифікуватися факторами зовнішнього середовища.
• Кількісні ознаки включають зріст, вагу, кольор шкіри, розмір органів, форму обличчя, сприйнятливість до захворювань та ін.
69
![Page 70: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/70.jpg)
Полімерія• Полімерія — зумовленість
певної ознаки декількома парами неалельних генів, що мають однакову дію. Такі гени мають назву полімерних
70
![Page 71: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/71.jpg)
• Шведський генетик Нільсон-Еле (1908) при схрещуваннях пшениць із червоним і білим зерном у деяких випадках у F2 виявляв розщеплення 15 (червоних) :1 (забарвлених)
• Наступний аналіз у F3показав, що рослини із найбільш червоним забарвленням і з чисто білим далі не розщеплюються
• Аналіз проміжних форм показав, що червоне забарвлення визначається двома домінантними неалельними генами 71
![Page 72: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/72.jpg)
• Інтенсивність забарвлення визначається числом домінантних алелів, присутніх у генотипі. Гени такого типу були названі полімерними
• Оскільки гени однаково впливають на одну й ту ж ознаку, було прийнято позначати їх однією латинською буквою із зазначенням індексу для різних членів: А1, А2, А3 і т.п.
72
![Page 73: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/73.jpg)
• Отже, висхідні батьківські форми, що дали розщеплення 15:1, мали генотипи А1А1А2А2 і а1а1а2а2
• Гібрид першого покоління мав генотип А1а1А2а2
• В F2:• 1/16 А1А1А2А2 – найінтенсивніше
забарвлення• 4/16 – три домінантних алеля А1А1А2а2
• 6/16 – два домінантних гена А1а1А2а2
• 4/16 – один домінантний алель А1а1а2а2
• 1/16 – лише рецесивні алелі а1а1а2а273
![Page 74: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/74.jpg)
• Якщо число домінантних алелів впливає на ступень виразності ознаки, полімерія має назву кумулятивної
• Чим більше домінантних алелів, тим більш інтенсивно проявляється ознака
• За типом кумулятивної полімерії зазвичай успадковуються кількісні ознаки: колір шкіри, колір волосся, зріст.
74
![Page 75: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/75.jpg)
• За типом полімерних генів успадковується пігментація шкіри у людини. Наприклад, у потомстві у чорношкірого і білої жінки народжуються діти із проміжним кольором шкіри - мулати
• У подружжя мулатів народжуються діти, за кольором шкіри усіх типів забарвлення, від чорного до білого, що визначається комбінацією двох пар алелів полімерних генів
75
чорношкірий
чорношкірі
![Page 76: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/76.jpg)
• Колір шкіри і волосся людини, а також колір райдужної оболонки ока забезпечує пігмент меланін.
• Існує два типи меланінів: еумеланін (чорний и темно-коричневий) і феумеланін (жовтий і рудий).
76
![Page 77: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/77.jpg)
• Усі кольори волосся, за винятком рудих, складають безперевний ряд від темного до світлого (відповідно до зменшення концентрації меланіну) і успадковуються полігенно за типом кумулятивної полімерії
• Ці відміни зумовлені кількісними змінами у вмісті еумеланіну
• Колір рудого волосся залежить від наявності феумеланіну
• Забарвлення волосся звичайно змінюється з віком і стабілізується з настанням статевого дозрівання
77
![Page 78: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/78.jpg)
Ефект положення• Ефект положення — взаємний
вплив генів однієї хромосоми, що знаходяться у її рядом розташованих локусах.
• Антиген «резус-фактор» (Rh+) зумовлений дією трьох генів C, D, E.
• При однаковому генотипі CcDDEe, але різному взаємному розташуванні генів у хромосомах синтезується різна кількість антигена:
СDE/сDe – багато антигена Е, але мало С; СDе/сDE – навпаки, мало Е і багато С.
78
С с
D D
E e
c C
D D
е Е
![Page 79: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/79.jpg)
Плейотропія• Вважається, що конкретний ген визначає
розвиток однієї певної ознаки• Однак, відомі гени, що впливають не
тільки на ознаки, пов’язані з ними, але також можуть впливати на розвиток інших ознак
• Такий ген викликає прояв своєї специфічної ознаки (основний ефект) і пов’язаних із ним інших ознак (вторинний ефект)
• Залежність декількох ознак від одного гена називається плейотропією, а ген, що має множинний фенотиповий вплив, має назву плейотропного гена (гр. pleios - повний, tropos - спосіб)
79
![Page 80: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/80.jpg)
• Найбільш яскравим прикладом плейотропної дії гена у людини є синдром Марфана. Арахнодактилія ("павуччі" пальці) — один із симптомів синдрома Марфана. Інші симптоми: високий зріст через сильне подовшення кінцівок, гіперрухливість суглобів, підвивих кришталика, що веде до короткозорості, аневризма аорти
• Синдром із однаковою частотою зустрічається у чоловіків і жінок
• В основі полягає дефект розвитку сполучної тканини, що виникає на ранніх етапах онтогенезу і призводить до множинних фенотипових проявів.
80
→ Ознака 1Плейотропний ГЕН → Ознака 2 → Ознака 3
![Page 81: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/81.jpg)
Синдром Марфана
![Page 82: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/82.jpg)
• Плейотропна дія характерна для багатьох спадкових патологій
• Визначені етапи метаболізму забезпечують гени
• Продукти метаболічних реакцій, у свою чергу регулюють, а можливо, і контролюють інші метаболічні реакції
• Тому порушення метаболізму на одному етапі відбиватимуться на наступних етапах, так що порушення експресії одного гена впливатиме на декілька елементарних ознак
82
Норма Патологія
![Page 83: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/83.jpg)
Первинна і вторинна плейотропія
• При первинній плейотропії ген проявляє свій множинний ефект
• Наприклад, при захворюванні Хартнупа мутація гена викликає порушення всмоктування триптофану в кишечнику і його реабсорбцію у ниркових канальцях
• При цьому уражаються й мембрани епітеліальних клітин кишечника, і ниркових канальців із супутніми порушеннями
83
![Page 84: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/84.jpg)
• При вторинній плейотропії є один первинний фенотиповий прояв гена, за яким розвивається ступінчастий процес вторинних змін, що призводить до множинних ефектів
• Прикладом є серповидноподібна анемія: анемія, спленомегалія, ураження шкіри, серця, печінки і нирок – це вторинні ефекти. Первинний ефект – аномалія гемоглобіну
• Вторинна плейотропія більш поширена, ніж первинна
84
![Page 85: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/85.jpg)
85
Первинна плейотропія Вторинна плейотропія
ГЕН ГЕН ↓ ↓ Фермент Фермент ↓ ↓ Ланцюг хімічних Ланцюг хімічних реакцій реакцій
↓ Ознака А ↓
Ознака В ↓ Ознака С
Ознака А Ознака С Ознака В
![Page 86: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/86.jpg)
Епігенетичні фактори
• Спадкова інформація міститься не лише в самій ДНК, а також в ядерних і цитоплазматичних білках, що взаємодіють із ДНК, та інших факторах, що називаються епігенетичними, тобто зовнішніми по відношенню до геному.
86
![Page 87: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/87.jpg)
• У деяких випадках ключову роль виграє не послідовність нуклеотидів у ДНК, а характер взаємодії ДНК із ДНК-організуючими білками – гістонами
• Міцність зв’язування ДНК із гістонами визначає рівні експресії визначених генів
87
![Page 88: Генетична інформація на організменому рівні. Взаємодія генів Слайд-лекція](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022020719/56814a9a550346895db7aa58/html5/thumbnails/88.jpg)
88
Дякую за увагу!