1 / 30

Po pula ční genetika

Po pula ční genetika. Populační genetika. ORGANISMUS Součást výše organizované soustavy  populace POPULACE Soubor jedinců jednoho druhu Genotypově heterogenní V určitém čase má přirozeně vymezený prostor Velký počet generací GENOFOND POPULACE

jatin
Download Presentation

Po pula ční genetika

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Populační genetika

  2. Populační genetika ORGANISMUS • Součást výše organizované soustavy  populace POPULACE • Soubor jedinců jednoho druhu • Genotypově heterogenní • V určitém čase má přirozeně vymezený prostor • Velký počet generací GENOFOND POPULACE • Soubor všech genů v daných lokusech od všech jedinců, kteří tvoří populaci • GAMETOVÝ FOND • Soubor všech genů v gametách • ZYGOTOVÝ FOND • Geny obsažené v zygotách

  3. + + = 2 2 p 2 pq q 1 ( AA ) ( Aa ) ( aa ) Castle-Hardy-Weinbergova zákonitost Platí v panmiktické populaci za předpokladu omezujících podmínek • Velká populace • Nedochází k mutacím • Nedochází k selekci • Nedochází k migraci • Vztah alel: úplná dominance / recesivita

  4. + = p q 1 ( ) ( ) A a = - p q 1 ( ) ( ) A a Castle-Hardy-Weinbergova zákonitost Základní vztah pro systém se dvěma alelami sledovaného genu

  5. + + = 2 2 p 2 pq q 1 ( AA ) ( Aa ) ( aa ) Odhady frekvencí nežádoucích (recesívních) alel

  6. Odhady frekvencí nežádoucích (recesivních) alel

  7. choroba výskyt v populaci odhad q p = 1 - q 2pq = 2q ˙ PKU 1/8100 1/90 89/90 = 1 2 x 1 x 1/90= 1/45 ˙ CF 1/2500 1/50 49/50 = 1 2 x 1 x 1/50= 1/25 ˙ Odhady frekvencí nežádoucích (recesívních) alel

  8. Odhad frekvencí fenotypů v ABO systému p + q + r = 1 p2+ 2pr + q2 + 2qr + r2 + 2pq =1 • p = 0.3 q = 0.2 • Očekávaná četnost krevní skupiny B = 0.24 B = BB + BO A = AA + AO O = OO AB = AB b) q = 0.1 r = 0.5 Očekávaná četnost krevní skupiny A = 0.56 c) q = 0.2 p = 0.3 Očekávaná četnost krevní skupiny O = 0.25 d) q = 0.1 r = 0.6 Očekávaná četnost krevní skupiny AB = 0.06

  9. ´ + 2 počet homozygotů ( AA ) počet heterozygo tů ( AB ) = p ´ 2 počet všec h jedinců ve vzorku Přímý výpočet frekvence jedné alely Alelní vztah: kodominance, neúplná dominance

  10. Výpočet frekvence alel systému MN

  11. Výpočet - frekvence alel systému MN

  12. Rh systém • Osoby Rh- = genotyp dd • Osoby Rh+ = genotyp DD nebo Dd • Ve zkoumané populaci je 16% osob Rh- • A) Proveďte odhady genových frekvencí a vypočítejte zastoupení jednotlivých genotypů v populaci • B) Jaká je pravděpodobnost, že ženě Rh- se narodí dítě Rh+? • C) Jaká je pravděpodobnost, že ženě Rh- se vždy narodí dítě Rh+?

  13. Rh systém • q2 = 0.16 q = 0.4 p = 0.6 p2 = 0.36 2pq = 0.48 b) p2q2 + pq3 = pq2 (p+q) = pq2 = 0.096 c) p2q2 = 0.058

  14. Selekce Selekce v populaci ovlivňuje relativní reprodukční schopnost organismu s určitým genotypem a tím i frekvenci příslušného genu Relativní reprodukční schopnost wi= průměrný počet potomků genotypu i : průměrný počet potomků nejplodnějšího genotypu wi = 1; po selekci wi = 1 – s s = selekční koeficient (rozmezí 0 – 1) • Normalizující selekce – vylučování odchylek • Balancující selekce – udržuje polymorfismus na příklad preference heterozygotů (např. srpkovitá anemie) • Selekce proti AR fenotypu Působí pouze proti recesivním homozygotům  má menší účinnost než selekce proti dominantní alele p2 + 2pq + q2(1-s) = 1 – q2s při s = 1  p2 + 2pq

  15. Selekce • Selekce proti AD fenotypu • Úplná selekce proti dominantnímu fenotypu  • v následující generaci dominantní alela vymizí • s = 1 • p2(1-s) + 2pq(1-s) + q2 = q2 • B) Neúplná selekce proti dominantnímu fenotypu  • rychle snižuje frekvenci alely • p2(1-s) + 2pq(1-s) + q2 = 1- p2s – 2pqs

  16. Selekce • Selekce proti oběma typům homozygotům • – preference heterozygotů • - ani jedna alela určitého lokusu není eliminovaná • frekvence se udržují na stejné úrovni  balancovaný polymorfismus • Například srpkovitá anémie  velký význam pro evoluci  zdroj adaptace na nové podmínky prostředí • p2(1-s1) + 2pq + q2 (1-s2) = 1 - p2 s1 - q2 s2

  17. Mutace • Náhodná trvalá dědičná změna genetického materiálu • Chromosomová (např. zlom) • Genová (např. bodová mutace) • Mutace • tolerované (přírodní výběr) • neutrální (neovlivňují reprodukční schopnost nositele) • výhodné (zvyšují reprodukční schopnost nositele, zlepšují stávající funkce – např. duplikace genů • nevýhodné (ztráta nebo porucha funkce genu) • zakázané (letální – neschopnost reprodukce) • Každý jedinec –12 genů s nevýhodnými recesivními mutacemi - • z nich 3-5 genů v homozygotní formě je letálních • Frekvence mutací u lidí – 10-6 – 10-5

  18. Mutagenní faktory • Mutace spontánní: chyby při replikaci – bodové mutace inekvální crossing-over – delece, duplikace poruchy mitózy/meiózy – monosomie, trisomie … • Indukované: vyvolané zevními vlivy (mutageny) fyzikální - ionizující záření (gamma, rtg), UV chemické - polycyklické aromatické uhlovodíky, nitrosaminy, mykotoxiny, těžké kovy (chrom, nikl, arsen, rtuť), azbest biologické – např. papiloma viry, některé adenoviry a herpes-viry

  19. Bodové mutace • Záměny basí • Neutrální (tiché mutace) • Záměna aminokyselin v polypeptidu • Předčasná terminace • Delece→ posun čtecího rámce • Inserce→ posun čtecího rámce • Duplikace Působením mutací mohou vznikat • nové alely daného genu → variabilita znaku • škodlivé mutace • letální mutace

  20. Inverse, paracentrická Isochromosom Duplikace Delece Translokace – Robertsonská fúze Pár akrocentrických chromosomů Mutace na úrovni úseků DNA • Delece • Inserce • Translokace • Duplikace

  21. T Mutace Nonsence mutace (bez smyslu) Terminace translace Missence mutace (měnící smysl) Záměna aminokyseliny Leu Gln Gly Ala Arg His …. …. …. GTGCAG GGT … …. …. T …. …. …. GCC AGG CAC … …. …. Ala Trp His LeuTerm

  22. GAT TAG TGG AAC Mutace Posun čtecího rámce Lys Glu Lys Ile Gly Thr Arg Ser …. …. AAA GAA AAG ATT GGA ACT AGG TCA … …. …. …. …. …. AAA Lys Asp TrpAsnTerm

  23. Testování mutagenních účinků nových sloučenin Genotoxické účinky – testování interakce látky s genetickým materiálem buňky Stanovení mutagenních účinků na bakteriích – Amesův test: Salmonella typhimurium; mutace pro tvorbu histidinu – rostou v prostředí, které histidin obsahuje. Kultivace bez histidinu + jaterní oxydasa (mění testovanou látku na aktivní metabolit) + testovaná látka→ původní mutanti nerostou, rostou noví mutanti, kteří vznikli po působení testované látky → tvoří histidin

  24. Testování mutagenních účinků nových sloučenin • Cytogenetické hodnocení chromosomového poškození • Chromosomální aberace • Mikrojaderný test s blokádou cytokinese. Mikrojádra jsou mimojaderná tělíska vznikající z fragmentů chromosomů bez centromery nebo z chromosomů, které v anafázi mitózy nedoputovaly pólům. • FISH • In vivo testy na definovaných kmenech laboratorních zvířat → postihují jak ovlivňuje testovanou látku adsorbce a distribuce, metabolismus, exkrece apod. Jsou nezastupitelné pro testování teratogenních účinků.

  25. Genový fond / gametový fond / zygotový fond Vznik zygotového fondu je náhodný proces  během generací se mohou měnit genové frekvence Genový drift je změna frekvencí alel v genofondu malých populací způsobená náhodnými příčinami Závisí na velikosti populace – změny jsou nepředvídatelné V průběhu generací kolísá frekvence alel Krajní mez – fixace nebo aliminace některých alel  genetická homozygotizace genová fixace  ustálení jedné alely v populaci / eliminace alternativní alely Úloha v populaci  nová populace se liší od původní „mateřské“ populace Efekt zakladatele  vysvětluje mimořádně vysoké frekvence některých chorob v subpopulacích Např. Tay-Sachsova choroba  vrozená vada metabolizmu (AR) s neurologickou symptomatologií  vyskytuje se s vysokou frekvencí u židů původem z východní Evropy Náhodný genový posun - drift

  26. Náhodný genový posun - drift

  27. Evoluce • V biologii → proces změn dědičných vlastností (resp. frekvence alel) mezi organismy. • Postupný vývoj života na zemi k mnoha různým formám. • Společné rysy ve struktuře genetického kódu. Makroevoluce → vyšších taxonomických kategorií (řád, kmen); vývoj nových druhů Mikroevoluce → menší evoluční změny (např. změny frekvence alel v populacích) během kratšího časového období.

  28. Evoluce

  29. Fylogenetický strom Genetický rozdíl mezi lidmi a šimpanzem – 2% Poslední předek lidí a šimpanzů – 4-7 milionů let; Společný předek moderních lidí – před cca 200 000 roky

  30. Člověk a evoluce • Evoluce se projevuje změnami v genech • Genetický drift • DNA se může měnit vlivem nahodilých mutací→ mutace jsou usměrňovány • přírodním výběrem (v souvislosti se změnami životního prostředí); • b) sexuálním výběrem • Pro současného člověka není přírodní výběr jediným evolučním faktorem (např. genetické inženýrství, cílená léčba …) • Vzájemné působení mezi činností mozku a lidskými geny • Dva geny – pokračující evoluce u člověka: • gen kódující mikrocefalin (AR mutace → mikrocefalie) – kontroluje množení buněk v mozku; • gen ASMP (Abnormal Spindle-like Microcephaly; AR mutace v tomto genu – primární mikrocefalie) – exprimován v mozkové kůře během neurogeneze

More Related