Gonozómová dedičnosť (písomka 13.6.)

 

Gonozómová dedičnosť

- každá somatická (telová) bunka diploidného organizmu je tvorená z párov homologických chromozómov, ktoré obsahujú rovnaké väzbové skupiny. V chromozómovej sústave jedného pohlavia, jeden pár chromozómov tvoria chromozómy, líšiace sa tvarom aj genetickým obsahom

- tieto chromozómy sú označované ako heterochromozómy

- jeden z nich je označovaný ako chromozóm X a druhý ako chromozóm Y (sú nazývané aj ako pohlavné chromozómy /gonozómy/ sexozómy)

 

Chromozomálna determinácia pohlavia

- pohlavie, ktoré je charakteristické prítomnosťou dvoch rovnakých pohlavných chromozómov - XX, sa nazýva homogametické pohlavie

- pohlavie, ktoré nesie dva odlišné pohlavné chromozómy - XY, sa nazýva heterogametické pohlavie.

 

Typ Drosophila (cicavčí typ)

- pri tomto type je samičie pohlavie homogametické (XX) a samčie je heterogametické (XY)

- týmto typom je determinované pohlavie vo väčšine dvojdomých rastlín a vo väčšine radov hmyzu (vrátane drozofily), niektorých rýb, plazov, ako aj cicavcov, vrátane človeka

 

Typ Abraxas (vtáčí typ, Lymantria)

 

- tento typ je charakteristický opačnou determináciou pohlavia ako v prípade cicavčieho typu, a teda homogametické pohlavie je samčie a heterogametické pohlavie je samičie

- tento typ determinácie pohlavia je typický pre vtáky, motýle, niektoré ryby, obojživelníky a plazy

- v prípade rastlín sa vyskytuje len ojedinele, napr. pri jahode (Fragaria orientalis).

 

Dedičnosť viazaná na pohlavie

- dedičnosť znakov viazaných na pohlavie sa nazýva aj gonozómová dedičnosť, podľa ktorej sa dedia všetky znaky viazané na pohlavné chromozómy až na malý homologický pseudoautozomálny úsek, ktorý je charakteristický autozómovou dedičnosťou

 

X–chromozómová dedičnosť je najvýznamnejším typom gonozómovej dedičnosti, ktorá je viazaná na gény uložené v nehomologických úsekoch chromozómov X a Y; muž je v týchto znakoch hemizygot (nemôže byť ani homozygot ani heterozygot), pretože má len jednu alelu

 X-viazaná dedičnosť u človeka

Príklad: Zdravá matka, ktorá je prenášačka hemofílie, si vzala zdravého muža. Aká je pravdepodobnosť, že ich deti (synovia a dcéry) budú postihnuté hemofíliou? (Hemofília je recesívne dedičné ochorenie viazané na X-chromozóm.)

Odpoveď: Dcéry týchto rodičov budú všetky zdravé a 50% synov bude trpieť hemofíliou.

 

Genetika človeka

genealogický výskum - skúma sa určitý rok niekoľko generácií

populačný výskum - skúma sa náhodne vybratá vzorka populácie (výberový súbor)

gemelilogický výskum - skúmajú sa obidvaja jedinci páru dvojčiat

 

cytogenetika

- cytogenetika sa zaoberá štúdiom chromozómov (ich počtom, štruktúrou a segregáciou pri bunkovom delení) za normálnych a patologických podmienok a súvislosťou týchto nálezov s fenotypom

- počet, tvar a veľkosť chromozómov sú stále a druhovo špecifické znaky

- človek má v každej telovej bunke 46 chromozómov, tzn. 23 párov chromozómov

- jeden z týchto párov predstavuje gonozómy (chromozómy X a Y), zvyšné predstavujú autozómy; kombinácia gonozómov určuje u ľudí pohlavie tak, že XX je žena a XY je muž

 

Monogénna dedičnosť u človeka

 - monogénne dedičnými nazývame také znaky, u ktorých jednotlivé fenotypové kategórie sú podmienené genotypom na jedinom lokuse a dedia sa klasickým mendelistickým spôsobom

- takto sa dedia aj krvné skupiny u človeka a mnoho dedičných chorôb, u ktorých sa dá štúdiom rodokmeňa určiť prognóza, tzn. pravdepodobnosť výskytu určitej poruchy u súrodencov a potomkov

 

Dedičnosť krvných skupín

AB0 systém

- krvná skupina je imunologický znak

- na krvnú skupinu nemá životné prostredie žiadny vplyv;  každá krvná skupina systému AB0 je monogénne dedičný znak a lokus príslušného génu je autozómový

- alely určujúce skupiny A a B sú úplne dominantné a navzájom kodominantné, tzn. že v heterozygotnom genotype sú vo fenotype vyjadrené obidve

- tretia alela pre krvné skupiny 0 je proti obidvom predchádzajúcim úplne recesívna

 

Dedičné choroby

- dedičné choroby z hľadiska naviazanosti na chromozómy môžu byť:

autozómové - viazané na nepohlavný chromozóm,

gonozómové - viazané na pohlavný chromozóm X alebo Y,

 

Gonozómovo dominantná dedičnosť (XD)

- dominantnými genetickými chorobami, ktoré sú viazané na X-chromozóm, sú postihnuté aj ženy, avšak často je prejav ochorenia miernejší

- je to pravdepodobne preto, že sú zvyčajne heterozygotky a ako u všetkých buniek s karyotypom XX, dochádza v prvých štádiách ontogenézy k inaktivácii jedného X-chromozómu (Lyonovej hypotéza inaktivácie jedného X-chromozómu u žien)

 

- typickými znakmi gonozómovo dominantne dedičného znaku v rodokmeni sú:

    o   sú postihnutí muži aj ženy

    o   podiel postihnutých žien v populácii je zhruba 2x vyšší

    o   potomok postihnutej ženy má 50 % riziko postihnutia bez ohľadu na pohlavie

    o   postihnutý muž má všetky dcéry postihnuté a žiadneho postihnutého syna

 

- v praxi je známych málo prípadov genetických chorôb s týmto typom dedičnosti.

 

Gonozómovo recesívna dedičnosť (XR)

- typickými znakmi gonozómovo recesívne dedičného znaku v rodokmeni sú:

    o   zvyčajne postihnutí sú len muži

    o   postihnutí muži sa rodia nepostihnutým rodičom

    o   postihnutí muži neprenášajú ochorenie na svojich synov

    o   všetky dcéry postihnutých mužov sú prenášačky

    o   môže sa vyskytovať preskočenie generácie

    o   nie je zvýšený výskyt konsangvinity (pokrvných sobášov) medzi rodičmi postihnutých

 

- najčastejšia recesívne gonozómová porucha krvnej zrážanlivosti novonarodených chlapcov (1 : 5000-10 000) je klasická hemofília A, ktorej gén sa nachádza na X-chromozóme

- iným častým príkladom recesívne gonozómovej dedičnej poruchy viazanej na X-chromozóm je daltonizmus - farbosleposť na zelenú a červenú farbu, ktoré postihnutý jedinec vníma ako rôzne odtiene šedej farby

- niektoré genetické choroby súvisiace so zmenou štruktúry chromozómov:

syndróm cri-du-chat (syndróm "mačacieho plaču") - delécia časti krátkeho ramena chr. 5

Praderov-Williho syndróm - delécia časti dlhého ramena chr. 15

chronická myleoidná leukémia - reciproká translokácia medzi chr. 9 a 22

Burkittov lymfóm - reciproká translokácia medzi chr. 8 a 14

fragilný chromozóm X - mnohonásobná duplikácia DNA na dlhom ramene chr. X

myotonická dystrofia - mnohonásobná duplikácia DNA na dlhom ramene chr. 19

 

- v súvislosti so zmenou počtu chromozómov poznáme predovšetkým trizómie, ktoré sú zlučiteľné so životom

-  monozómie ako aj polyploidie vedú k potratu v skorých štádiách ontogenézy

- najmenej závažné sú aneuploidie spojené s pohlavnými chromozómami, u ktorých je u žien tolerovaná aj monozómia a tetrazómia:

Downov syndróm - trizómia chr. 21

Patauov syndróm - trizómia chr. 13

Edwardsov syndróm - trizómia chr. 18

Turnerov syndróm - monozómia chr. X

"superžena" - trizómia, tetrazómia alebo pentazómia chr. X

"supermuž" - karyotyp XYY

Klinefelterov syndróm - karyotypy XXY, XXYY, XXXY

 

Genetické poradenstvo

- spoločnou úlohou genetiky a medicíny je včas a správne spoznať a liečiť choroby s dedičnou dispozíciou a dedičné choroby; okrem toho je ich úlohou správne predpovedať možnosť ďalšieho výskytu týchto chorôb v rodinách a rodoch, kde sa už vyskytli, a na základe genetickej prognózy včas odporučiť účinné preventívne opatrenia;  usilujú sa aj o to, aby sa vážne dedičné choroby neprenášali na ďalšie generácie, teda snažia sa predísť splodeniu potomkov, ktorí by nežiaduce znaky dedili a prenášali ďalej

- cieľom tejto činnosti je genetická prevencia, t.j. predchádzanie dedičnému zaťaženiu ďalších ľudí: činnosť genetických poradní je konkrétnym prejavom eugenických snáh v ľudskej spoločnosti

- eugenika je hraničný odbor geneticko-lekársko-sociologický, ktorý využíva poznatky a možnosti všetkých troch vied v prospech zlepšovania génového fondu (genofondu), a tým aj dedičných znakov ľudstva

 

Genetické mutácie

- mutácie predstavujú náhle zmeny na úrovni genetického materiálu (DNA alebo RNA u RNA-vírusov), ktoré sa prejavujú v zmene primárnej štruktúry nukleovej kyseliny, tzn. zmene v sekvencii nukleotidov; vždy súvisia so zmenou genotypu, ale nemusia sa aj fenotypovo prejaviť;  organizmus si mutácie nevyberá, vznikajú náhodne; nie sú teda výsledkom adaptácie organizmu na pôsobenie prostredia

Rozdelenie mutácií

- mutovaný gén je taký, ktorý na rozdiel od pôvodného génu nesie zmenenú sekvenciu nukleotidov

- pôvodný gén sa označuje z angličtiny termínom wild-type (divý typ), mutovaný gén sa označuje ako mutant

- mutácie možno deliť podľa mnohých hľadísk

gametické mutácie - postihujú genetický materiál pohlavných buniek; vznikajú počas spermatogenézy (tvorby spermii) alebo oogenézy (tvorby vajíčok) a sú dedičné, pretože sa prenášajú do ďalších generácií

somatické mutácie - postihujú somatické (telové) bunky a neprenášajú sa do ďalších generácií; môžu byť príčinou rakoviny

 

podľa vzniku rozoznávame mutácie:

spontánne mutácie - sú náhodným javom

indukované mutácie - sú cieľavedome vyvolávané mutácie v laboratórnych podmienkach

 

podľa rozsahu genetickej informácie, ktorú mutácie postihujú, rozlišujeme:

génové mutácie - postihujú nukleotidovú sekvenciu obmedzenú na jeden gén

chromozómové mutácie (aberácie) - postihujú DNA na úrovni štruktúry chromozómov a ich častí

genómové mutácie - mutácie vedúce k zmene počtu chromozómov a celých chromozómových súborov

 

podľa lokalizácie mutácie rozlišujeme:

jadrové mutácie - vznikajú v DNA nachádzajúcej sa v bunkovom jadre

mimojadrové mutácie - vznikajú v DNA, ktorá je prítomná v mitochondriách, príp. chloroplastoch

 

podľa smeru mutovania poznáme:

priame mutácie - keď z normálnej alely vzniká mutovaná alela

spätné mutácie - keď sa mutovaný genotyp spätne zmení na pôvodný (normálny) genotyp

 

podľa zlučiteľnosti so životom poznáme:

vitálne mutácie - neovplyvňujú prežívanie jedinca

letálne mutácie - mutovaný genotyp neumožňuje ich nositeľovi prežitie (mutácie esenciálnych génov)

 

podľa stupňa fenotypového prejavu rozoznávame:

dominantné mutácie - mutovaná alela je nadradená nad normálnu alelu

recesívne mutácie - mutovaná alela sa prejaví len v homozygotne recesívnom stave (väčšina mutácií)

Mutagény

 podľa charakteru mutagénu rozlišujeme:

fyzikálne mutagény - rôzne druhy ionizačného a neionizačného žiarenia

chemické mutagény - chemické zlúčeniny meniace alebo napodobňujúce štruktúru dusíkatých báz a včleňujúce sa do dvojzávitnice DNA

biologické mutagény - niektoré onkogénne vírusy a transponibilné elementy

 

Typy génových mutácií:

    o   substitúcia – zámena jedného alebo niekoľkých po sebe nasledujúcich nukleotidov za iné

    o   delécia – strata jedného alebo niekoľkých nukleotidov

    o   inzercia – vsunutie jedného alebo viacerých nukleotidov

- delécia a inzercia sa označujú aj ako posunové mutácie, lebo dochádza k posunu čítania pôvodného genetického kódu

 

 chromozómové mutácie

 - sú zmeny v štruktúre a tvare chromozómov, ktoré spôsobujú väčšie zmeny ako génové mutácie; zisťujú sa cytogenetickými metódami, hlavne analýzou karyotypu; základnou podmienkou pre vznik chromozómovej mutácie je jeden alebo viac zlomov v chromozómoch alebo na ich chromatídach.

 

Typy chromozómových mutácií:

    o   delécia – strata časti vnútorného úseku chromozómu

    o   deficiencia – strata koncového úseku chromozómu

    o   duplikácia – zdvojenie úseku chromozómu. Opakované úseky sa môžu vyskytovať v tom istom chromozóme bezprostredne za sebou, alebo v obrátenom poradí.

    o   inverzia – otočenie určitého úseku v chromozóme o 180°

    o   translokácia – výmena úsekov medzi nehomologickými chromozómami

    o   fragmentácia - rozpad chromozómu na viacero častí

 

genómové mutácie

 - ide o zmeny v počte chromozómov odlišné od normálneho stavu; každá telová bunka človeka má 46 chromozómov (23 párov), spermia a vajíčko majú po 23 chromozómov.

 

Typy genómových mutácií:

polyploidia - je dôsledkom zmnoženia celej chromozómovej sady, bez následného delenia jadra (3n, 4n, 5n)

haploidia - je prítomnosť jednej sady chromozómov v jadre bunky

- je to typický stav v pohlavných bunkách, v ktorých má človek 23 chromozómov (na rozdiel od somatických buniek); haploidia v telových bunkách je nezlučiteľná so životom.

aneuploidia - zmena počtu chromozómov, ktorý nie je násobkom haploidného počtu

- príkladom aneuploidie je monozómia (2n-1), keď chýba 1 chromozóm v sade, alebo trizómia (2n+1), keď je 1 chromozóm v sade navyše

 

príkladom trizómie je:

Downov syndróm – trizómia 21. chromozómu. Jedinci s touto chorobou sú duševne zaostalí, majú zníženú inteligenciu a niektoré charakteristické telesné znaky (nižší vzrast, šikmo položené oči = mongoloidné oči, kožný záhyb vo vnútornom kútiku oka, široké ruky, krátke prsty, neprerušená priečna ryha na dlani, otvorené ústa, ovisnuté kútiky úst, veľký jazyk, krátky krk)

Edwardsov syndróm – trizómia 18. chromozómu. Až štyrikrát častejšie postihuje dievčatá. Asi 95% plodov s touto poruchou zomrie už počas vnútromaternicového vývinu. Typická je mentálna retardácia a ťažké vrodené chyby srdca.

Patauov syndróm - trizómia 13. chromozómu

Klinefelterov syndróm – zdvojenie X chromozómu muža. Takýto jedinec (XXY) je sterilný, má mužský výzor, ale zoženštelé správanie.

XYY - supermuž, vyššej postavy, títo jedinci majú sklon k agresivite, neplodný

XXX - superžena, spomalený duševný vývoj, môže viesť až k slabomyseľnosti. Zvyčajne majú zníženú plodnosť.

 

príkladom monozómie je:

Turnerov syndróm – chýbanie jedného X chromozómu. Takáto žena (X0) je neplodná, duševne zaostalá a väčšinou má nižší telesný vzrast.