•
5&
ODSTUPANJA
on MENDELOVIH
PRA VILA NASLEDIV ANJA
Fenotipski odnosi razdvajanja u potomstvu cesto ne slede Menedelova
nasledivanja. Uzroci su brojni i bite izlozeni u ovom poglavIju.
pravila
PARCIJALNA DOMINACIJA
Pri ovom tipu nasledivanja parcijano dominantan aIel u homozigotnom obliku ima
maksimalnu ekspresiju, altemativni recesivni alel u homozigotnom stanju ne daje
odgovarajucu ekspresiju, dok heterozigot stvara protein ski produkt sarno u jednoj dozi, sto se
na fenotipu, uocava kao varijanta svojstva koja je izmedu dva homozigota. Znaci, u slucaju
kada jedan od alela pokazuje parcijalnu dominaciju, fenotip heterozigota je "izmedu"
fenotipova homozigota. Primer je nacin nasledivanja kovrdzave i rayne kose (SI ). U F2
generaciji nastaju isti fenotipski i genotipski odnosi 1:2: 1.
Stika Nasledivanja boje cveta zevalice
kovrdzava kosa
P
G
Fl
P
G
F2
AlAI
Al
AlAl
x
ravna kosa
X
AlAl
Al
talasasta kosa
AlAl
X
A1Al
Al, Al
Al, A2
AlAI, A1Al, AlA2, AlA2
Fenotipski i genotipski odnosi su isti 1:2:1
Primeri: Tay Sachs-eva bolest na nivou posmatranja celog tela pokazuje
dominaciju jer su i heterozigoti oboleli kao i recesivni homozigoti. Medutirn
posmatra fenotip na molekularnorn nivou, heterozigot je intermedijaran i nalazi
dominantnog homozigota kod kojeg je nivo enzima prisutan u maksimalnoj
kompletnu
ukoliko se
se izmedu
kolicini, i
recesivnog homozigota kod kojeg se ne stvara enzim. Heterozigoti stvaraju polovinu kolicine
enzima, a ona je dvoljna za nastanak bolesti.
Familijarna hiperholesterolemija (FH) se zapaza i na nivou posmatranja celog tela, a i
na molekularnom nivou. Obolela osoba ima mutantne alele te nema receptore na celijama jetre
koji vezuju holesterol. Osobe umiru u detinjstvu zbog talozenja holesterola u krvnim
sudovima srca. Osoba sa jednim alelom za bolest ima polovinu potrebnog broja receptora i
ona prezivljava. Osoba sa dva divlja tipa alela ima normal an broj receptora i kod nje se ne
razvija obolenje.
KODOMINACIJA
Kodominantni odnos medu ale lima se javlja kada oba alela imaju ekspresiju u
heterozigotnom genotipu, te se fenotip heterozigota razlikuje od roditeljskih fenotipova.
Sistem krvnih grupa MN kontrolisu kodorninantni aleli MiN. AIel M u homozigotnom obliku
MM uslovljava krvnu grupu M, alel N u homozigotnom obliku NN daje krvnu grupu N, dok
heterozigoti imaju fenotip MN.
.
Primer: Ukrstanjem roditelja MM iNN u potomstvu nastaje fenotip MN.
P:
G:
FI:
P:
..
G:
FI:
MM x NN
N
M
MN,MN
MNx MN
M,N
M,N
MM, MN, MN, NN
1
1
2
Ta.b Karakt ens. tik e MN krvnih gru pa k 0 d liJU d'1
Krvna grupa
Antigeni
. Genotip
(eritrociti)
M
MM
M
MN
MN
M,N
N
NN
N
Antitela (serum).
Ucestalost %
-
26
-
53
-
21
Kodominantno se nasleduje u krvna grupa AB jer aleli i A i B uticu na sintezu
proteinskih molekula koji daju nov fenotip razlicit od fenotipova A i B (detaljnije je
objaSnjeno u poglavlju Multipli aleli).
FENOKOPIJE
Su promene fenotipa nastale pod uticajem faktora spoljne sredine, pn cemu su
promene iste kao one koje uslovljava odreden genski aIel.
GO
Primer: Do pojave rahitisa dolazi zbog nedostatka vitamina D u ishrani, a oblik bolesti
je isti kao kod geneticki uslovljenog rahitisa rezistentnog na vitamin D.
Trudnica inficirana virus om rubeole rada gluvo dete cija klinicka slika ista kao kod
dece cija je gluvoca izazvana genskim poremecajem
IZRAZAJNOST I PROBOJNOST GENA
Izrazajnost
i probojnost
oznacavaju
stepen genske ekspresije.
Probojnost
(penetrantnost) pokazuje da Ii je ili nije doslo do ekspresije gena, to je ustvari verovatnoca da
se u grupi jedinki sa odredenim genskim alelom moze naci i osoba sa karakteristikom koju
odreduje taj alel. Izrazajnost (ekspresivnost) se odnosi na stepen fenotipske izrazajnosti gena.
Primer:
Gen za polidaktiliju pokazuje nepotpunu probojnost i varijabilnu
ekspresivnost. Polidaktilija predstavija pojavu sest prstiju na nogama i rukama, a nastaje kao
posiedica prisustva mutantnog alela (A) nastalog od divIjeg gena (a) koji uslovljava razvoj pet
prstiju. Moze se dogoditi da normalni petoprsni roditelji dobiju dete sa polidaktiIijom.
P:
G:
F1:
aa x aa
a
a
Aa
Ovo se objaSnjava time da kod jednog od roditeIja gen nije posedovao probojnost, nije
se eksprirnirao, a genotip jednog od roditelja je morae biti Aa. Dete sa polidaktilijom moze
imati naznake dodatnog prsta ili potpuno razvijen sesti prst pa se govori 0 nepotpunoj ili
potpunoj ekspresiji. Ukoliko -80 od 100 Ijudi koji su nasledili dominantni alel za polidaktiliju
ima sesti prst genotip je 80% penetrantan.
)
Razlicita ekspresija dominantnog gena za polidaktiliju
PLEJOTROPNI EFEKA T GENA
Gen koji kontrolise vise osobina ima plejotropni efekat. To se ostvaruje tako sto jedan
gen kodira jedan tip proteina koji ucestvuje u vise hemijskih reakcija. Takode enzim
izmenjene strukture i funkcije moze usloviti poreme6aj u jednoj ili vise nezavisnih
biohemijskih reakcija, i dovesti do promena u vecern broju svojstava.
Primer: Na primer individue obolele od Van der Hoeve sindroma pokazuju lomljivost
kostiju, plave beonjace i imaju ostecenje sluha. Pored ovog mogu se pojaviti promene na
zubima. Utvrdeno je da se obolenje nasleduje dominantnim genom koji se nalazi na
autozornirna, a biohernijsko-fizioloskim testovima utvrdeno je da je uzrok za pojavu obolenja
poremecaj u procesu stvaranja kolagena.
Poznati su primeri plejotropnog efekta gena: Marfan sindrom, srpasta anemija,
alkaptonurija, porfirija variegata i dr. 0 kojima ce biti reci u drugom delu kursa.
Slika
Plejotropni efekat gena za srpastu anemiju
LETALNI GENI
Letalni geni uzrokuju smrt individue pre ili nakon rodenja. Geneticki term in letalnog
. gena podrazumeva da smrt nastupa pre nego sto se individua reprodukuje. Letalni geni mogu
biti dorninantni ili recesivni.
Primer: Huntington-ova bolest se razvija u srednjem zivotnom dobu, letalna je za
individu, ali ne i za populacionu genetiku, jer individua moze da ostavi potornstvo pre nego
sto se jave sirnptomi ili umre.
Tay Sachs bolest- deca recesivni homozigoti umiru do pete godine zbog progresi-vne
neuroloske degeneracije (mentalna zaostalost, slabost misica, paraliza i slepilo). Nastaje zbog
mutacije u genu HEXA koji kontrolise sintezu enzima heksozo aminidaza (za pre-laz
glikolipida gangliozida GM2 u GM3).
VEZANIGENI
U humanom genomu se nalazi oko 30 000 gena koji su smesteni na 23 para
hromozoma. Znaci da svaki hromozom sadrzi velik broj gena koji se nasleduju zajedno. Ovi
geni se nazivaju vezani geni, a njihovo nasledivanje se naziva vezano ili korelativno
nasledivanje. Medutim tokom mejoze, ovi vezani geni linearno postavljeni duz hromozorna,
se razdvajaju i rekombinuju. U humanom genomu postoje 22 grupe vezanih autozornnih gena,
zatim ~.e~_X y~z~!~J~~!la_{':!_~~!l~~<?~.E<?ll!2'.)
grupe X)):::y~z~.~h..g~£l_~
__
(~_!!l.~.~~~!!l.polu).
Slika Nevezani geni A;B iC i vezani geni D, E; FiG, kao i H i I
U pahitenu se homologi hromozorni sparuju celom duzinom i drze se skupa zahvaljuci
proteinskom sinaptickom kompleksu. Tada se izmedu hromatida homologih hromozoma na
odredenim mestima uspostavljaju cvrste veze hijazme. U hijazrnarna moze doci do prekida
bromozoma i zatim do pogresncg spajanja sto se naziva crossing over. Prema tome, crossing
over predstavlja razmenu delova bromatida homologih hromozoma. Razmena moze da se desi
izmedu ma koje dve od cetiri hromatide homologih hromozoma.
Na frekvenciju crossing overa uticu faktori spoljne sredine, mutageni agensi,
ekstrernne temperature. Crossing over je cesci.izmec1ulokusa koji su vise udaljeni, a rede se
dogada na distalnim krajevima hromozoma i u blizini centromere.
Crossing over predstavlja jedan od izvora geneticke varijabilnosti u populacijama, a
koristi se i za formiranje geneticke hromozomske mape. Ona pokazuje lokaciju gena duz
hromozomaa dobija se na osnovu podataka 0 postojanju rekombinacija izmedu odredenih
gena. Na osnovu frekvencije rekombinanata izracunava se udaljenost lokusa koja se izrazava u
procentima crossing over-a ili u Morganima (M) (jedan procenat razdvajanja je oznacen
kao Morgan)
6""3
-.-
me!1a
tlros~ingover-a
mesta
cros9lng-over·s
I hljazml
hlJazma
r~~
~~i~"""
., ..•.••. "
..•. .,; •.• : •.
,..'>~/';~:..!..' ~ .•• :.'
Primer: Gen za abnormalne nokte na prstima nogu i ruku, i artritis casice kolena (nail
patella syndrome) i gen za ABO sistem krvnih grupa su smesteni na hromozomu 9, a udalj eni
su 10 eM (centiMorgana). Geni za daltonizam i hemofiliju su na X hromozomu i udalj eni
jedan od drugog 12 eM.
MULTIPLI
ALELI
Aiel koji je najcesce zastupljen u populaciji i za koji se smatra da je najstariji po
poreklu naziva se "divlji alel", i njegovom mutaeijom mogu nastati alternativni obliei gena,
odnosno mutantni aleli. Mutacijom mutiranih alela mogli su dalje nastati novi tipovi alela.
Ukoliko u lokusu postoji vise od dva alela nazivaju se multipli aleli. Broj multiplih alela je
razlicit za razlicita svojstva, ali jedan organizam moze imati same dva alela od svih
postojecih: jedan na jednom a drugi na drugom homologom hromozomu .
....
ciY.QItip gena A
iii
I
II
mutanII cbIeI ~
A,
odnOmo multlpI aleIl
.
_0.
Wi
gUI
Ii'
I
-j
'-
A~-
'~
.
.QWi :
. t4-A:a.
-fiQ"U---A<\
_
-
Slika Serija multiplih alela (AI do ~) nastalih mutacijama divljeg tipa alela (A)
ABO sistem krvnih grupa je uslovljen sa tri alela A, B i O.Aleli A i B su dominantni u
odnosu na 0, a 0 alel je recesivan, dok su aleli A i B medusobno kodomnantni. Zahvaljujuci
tome obrazuju se cetiri fenotipa krvnih grupa A, B, AB i O. Osobe krvne grupe A mogu biti
homozigotne AA (IAIA)ili herozigotne AO (lAi), osobe B krvne grupe takode BB (IBIB) i BO
(lBi). Osobe AB krvne grupe su heterozigotne AB (IAIB), a 0 grupe su recesivni homozigoti
(ii).
Tabela Genotipovi i fenotipovi ABO sistema krvnih grupa ljudi
Antitela
Fenotip
Antigeni
Genotip
rArA, 1'\
r.ljI.IjI.lji
,
rArJ::J
A
B
AB
0
11
Frekvencija
A
B
AB
anti-B
43%
anti-A
-
anti-A, anti-B
16%
7%
34%
-
Svi genotipovi poseduju antigen tipa a kojeg cini proteinski nosac i na njega pridoclata
ugljenohidratna grupa. ABa lokus kodira enzim galaktoziltransverazu koji katalizuje reakciju
dodavanja jos jedne ugljenohidratne grupe na postojeci a antigen.
alel rA uslovljava sintezu enzima koji dovodi db stvaranja antigena A.
alel IB uslovljava sintezu enzima koji dovodi do stvaranja antigena B.
alel i je mutantni alel nastao malom delecijom koja je uslovila gubitak aktivnosti
enzima, pa forma antigena 0 ostaje nepromenJena. Zbog svoje nefunkcionalnosti alel i u
heterozigotnim kombinacijama sa alelima IA ili I daje krvne grupe A ili B.
alel IA i IB zbog kodominantnog odnosa uticu na sintezu oba tipa tipa antigena (A i B).
Slika Fenotip i genotip krvnih grupa i antigeni eritrocita
Rh sistem je odreden sa tri blisko vezana gena CDE koji su smesteni na dugom kraku
hromozoma 1 (lq). Dominantni alel D uslovljava stvaranje antigena D pa su osobe Rh+,
Mutantni alel, d ne stvara antigen i zato su osobe genotipa dd Rh. Geni sa svojim alelima
nemaju ulogu u nas1edivanju (mogu biti i dominantni i recesivni).
a.
TbG
Fenotip
enotipovi
Genotip
Rh+
Rh-
DD,Dd
dd
i
.
krv illih grupa rJU d'1
enotipoviiRh SIstema
Antitela
Frekvencija
Antigeni
D
-
-
85%
15%
Primer:Ukoliko
je zena Rh a suprug Rh+ potomci mogu biti :
P:
dd x Dd
G:
d
F1:
Dd, dd
D,d
1 : 1
Rh+ Rh'
P:
G:
F1:
dd x DD
d
D
Dd
Rh+
U slucaju da je dete
Rh+ majka moze stvarati antitela protiv sopstvenog ploda.
Kolicina antitela u prvoj trudnoci nije dovoljno velika da bi ugrozila plod, a tokom narednih
trudnoca moze doci do ERlTROBLASTOSIS
nije pod lekarskom kontrolom).
FOETALIS
INTERAKClJE
(anemije ploda) ukoliko trudnica
GENA
Nasledivanje pojedinih svojstava determinisano je interakcijom dva Hi vise nealelrrih
gena koji odreduju fenotipske varijante jednog svojstva. Postoji vise tip ova genskih interakcija
koje se medusobno razlikuju po prirodi odnosa izmedu posmatranih gena.
Epistaza
Epistaza predstavlja specifican tip interakcije gena u kojima jedan gen ima sposobnost
da utice na aktivnost drugog gena. Gen koji sprecava dejstvo drugog gene se naziva
epistatican gen, a gen cije je dejstvo prikiveno dejstvom epistaticnog gena je hipostatican
gen. Epistaticki geni mogu biti dominantni i recesivni.
Primer: U nasledivanju gluvonemosti recesivni homozigotni par alela je epistatican i
sprecava efekte dorninantnog gena koji je hipostatican, Osoba sa genima A-B- ima normalan
sluh, a gluvoca se javlja ako je neki od gena recesivan (A-bb, aaB-), i1i ako su oba recesivna
(aabb).
P
G
Fl
P
F2
AABB
X
AB
AaBb (normalna)
aabb (normalna x gluva)
. ab
AaBb xAaBb
9: 7 (9 normalnih 7 gluvih)
Download

04 Odstupanja od mendelovih pravila nasledjivanja