ANTROPOLOGIE
A
GENETIKA ČLOVĚKA
(STUDIJNÍ OPORA)
GENETIKA ČLOVĚKA
Jan Ipser
Katedra biologie PřF UJEP
Ústí nad Labem
2013
SPECIFIKA GENETIKY ČLOVĚKA
• na člověku nelze provádět některé experimenty a selekci – etické důvody
• dlouhá generační doba; lze spolehlivě sledovat maximálně 4 generace
• malý počet potomků
• mnoho znaků ovlivňováno zevním prostředím – polygenní znaky
• složitost lidského genomu – člověk = Bio – Psycho - Sociální bytost
METODY STUDIA
• genealogická = rodokmenová
• gemellilogická = výzkum (dvojčata) – MZ, DZ; konkordance, diskordance
• cytogenetické
• molekulárně genetické
- sekvenování - program HUGO (Human Genome Organisation)
- DNA profilování
- hybridizace nukleových kyselin – sondy: intragenové a intergenové
- bloting: Southern, northern, western
• populační
GENEALOGICKÁ ANALÝZA
SESTAVENÍ RODOKMENU
 dle klientem (probandem) sdělených informací a jinak zjištěných
anamnestických údajů
STANOVENÍ GENOTYPŮ
 jednotlivých (pokud možno všech) členů rodokmenu
VYVOZENÍ ZÁVĚRŮ A PROGNÓZY
DOPORUČENÍ
 sdělí se klientovi (probandovi) na základě výsledků genealog. analýzy
GENEALOGICKÉ ZNAČKY
Zdroj: http://faculty.tamu-commerce.edu/jkopachena/pedigrees.html
RODOKMEN – AUTOZOMÁLNĚ DOMINANTNÍ ZNAK
Zdroj: http://ocw.tufts.edu/Content/20/lecturenotes/292877
RODOKMEN – AUTOZOMÁLNĚ RECESIVNÍ
ZNAK
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Human_genetics
RODOKMEN – ZNAK VÁZANÝ NA POHLAVÍ
Zdroj: http://genome.wellcome.ac.uk/doc_WTD020851.html
STUDIUM SOUBORŮ DVOJČAT
MONOZYGOTICKÁ DVOJČATA (MZ)
 vznikají ROZŠTĚPENÍM JEDNÉ ZYGOTY  GENETICKY IDENTICKÁ
(s výjimkou náhodné inaktivace X-chromozómu u dvojčat ženského pohlaví)
 SDÍLEJÍ STEJNÉ INTRAUTERINNÍ PROSTŘEDÍ
DIZYGOTICKÁ DVOJČATA (DZ)
 vznikají OPLOZENÍM 2 OOCYTŮ  GENETICKY NEJSOU IDENTICKÁ
KONKORDANCE = shoda uvnitř páru dvojčat pro sledovaný znak
DISKORDANCE = neshoda uvnitř páru dvojčat pro sledovaný znak
Porovnáním konkordance MZ a DZ dvojčat lze odhadovat poměr genetické
a negenetické složky daného znaku.
Konkordance mezi MZ dvojčaty > konkordance mezi DZ dvojčaty 
přítomnost genetické složky sledovaného znaku.
Pokud konkordance mezi MZ dvojčaty naopak není úplná, považuje se to
za indikaci úlohy negenetických faktorů.
KONKORDANCE
1. PRAHOVÉ (KVALITATIVNÍ) ZNAKY
KONKORDANCI URČUJE PODÍL POČTU PÁRŮ DVOJČAT, U KTERÝCH
SE VYSKYTUJE SLEDOVANÝ ZNAK Z CELKOVÉHO POČTU
STUDOVANÝCH PÁRŮ DVOJČAT, U KTERÝCH SE TENTO ZNAK
VYSKYTUJE POUZE U JEDNOHO ČLENU PÁRU
2. KVANTITATIVNÍ (KOMPLEXNÍ) ZNAKY
Příklady konkordance: rozštěp rtů …
40% MZ,
4% DZ
schizofrenie … 30 – 60% MZ, 6 – 18% DZ
Trait A = znak nedědičný nebo s nízkou heritabilitou
Trait B = znak geneticky determinovaný s vysokou heritabilitou
Trait C = nový náhodný znak (fairly new and essentially random)
MINNESOTSKÁ STUDIE DVOJČAT
• začala v r. 1979
• studuje vliv genotypu na soubor znaků chování
(inteligence, osobnostní rysy, profesní zájmy, sociální postoje)
• analyzováno > 130 párů MZD a DZD
• závěry, které vyplývají z výsledků dosavadních analýz:
Genetické faktory mají zřetelný vliv na variabilitu chování.
Vliv výchovy ve stejném prostředí je u řady ψ znaků nízký.

•
Rozpor s předpoklady psychologů a sociologů.
ZNAK
KORELACE
MEZI MZD
KORELACE
MEZI DZD
ODHAD
h2
PAMĚŤ
0,450
0,330
0,22
NEUROTISMUS
0,452
0,195
0,46
PROFESNÍ
ZAMĚŘENÍ
(v adolescenci)
0,480
0,267
0,42
EXTROVERZE
0,500
0,200
0,51
PROSTOROVÁ
ORIENTACE
0,670
0,422
0,40
DOSAŽENÉ
VZDĚLÁNÍ
(v adolescenci)
0,675
0,510
0,38
ZRUČNOST
0,690
0,572
0,22
SLOVNÍ
VYJADŘOVÁNÍ
0,785
0,524
0,50
INTELIGENCE
(celková)
0,856
0,580
0,52
KVANTITATIVNÍ ZNAKY zkoumání genetické
komponenty
komplexních
onemocnění:
1. Vazebná
analýza
2. Asociační
studie
úskalí:
1. Polygeny
2. Genetická
heterogenita
3. Neúplné
penetrance
4. Různý věk
nástupu
(age of onset)
1. Etnická
heterogenita
KVANTITATIVNÍ ZNAKY
Kvantitativní analýza podobnosti mezi příbuznými - k odhadu heritability.
h2 = VG / VP
h2 = VA / VP
VP = VG + VE = (VA + VD + VI) + (VEt + VEp) + 2covGE
Obvyklý postup:
1. sledovat určitý znak u rodičů a potomků či sourozenců vlastních i
nevlastních.
2. Analýzou těchto údajů zjistit, zda je daný znak geneticky determinován
3. Je-li znak geneticky (spolu)determinován, určit podíl genetické složky
(genotypu) na jeho fenotypovém projevu.
4. Vyhledat příslušné geny, jejich lokalizaci na chromozomech i
molekulární složení (sekvenci deoxyribonukleotidů).
CYTOGENETIKA
„KLASICKÉ“ METODY
- hodnocení chromozomálních preparátů (barvení Giemsa-Romanowski)
- karyotyp: standardní, aberantní (aneuploidie, rozsáhlé chrom. aberace)
PROUŽKOVACÍ METODY (BANDING)
- jemnější analýza karyotypů
- G-banding ← trypsin, Giemsa-Romanowski
- R-banding ← reverzní ke G-bandingu; cca 87°C, Giemsa-Romanowski
- C-banding: zobrazení konstitutivního heterochromatinu
SESTERSKÉ CHROMATIDOVÉ VÝMĚNY (SCE)
- kultivace in vitro v prostředí s BrdU, Giemsa-Romanowski
- „harlekýnské“ chromozomy
FLUORESCENČNÍ BARVENÍ, MOLEKULÁRNÍ CYTOGENETIKA
- FISH ← hybridizace NK, DNA sondy (celochromozomová, centromerická,
lokusově specicická) značené fluorescenčním barvivem (DAPI aj.)
LIDSKÝ KARYOTYP
Klasické barvení
G-proužky
Zdroj: http://www.wikiskripta.eu/index.php/Identifikace_chromozom%C5%AF
G-banding – karyotyp s chromozomálními aberacemi
Zdroj: http://www.biolreprod.org/content/75/3/387/F1.expansion
ZNAČENÍ CENTROMER – C-BANDING
Zdroj: http://bio3400.nicerweb.com/Locked/media/ch12/C-banding.html
KARYOTYP – FISH, SKY
SKY
= simultánní značení
jednotlivých
chromozomů
za použití
fluorescenčně
značených sond
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Karyotype
KARYOTYPY ČLOVĚKA - FISH, SKY
DIFERENCIÁLNÍ ZNAČENÍ JEDNOTLIVÝCH CHROMOZOMŮ
normální karyotyp
muže 46, XY
buňka nemocného CML
s komplexní přestavbou karyotypu
KARYOTYPY ČLOVĚKA - FISH
Rozlišení struktury
uvnitř chromozomu
FISH – značení Alu sekvencí v karyotypu
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Karyotype
FLUORESCENČNÍ ZNAČENÍ TELOMER
Zdroj: http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/28878/title/New-clue-to-how-telomeres-work/
SESTERSKÉ CHROMATIDOVÉ VÝMĚNY - SCE
Zdroj: ttp://www.nature.com/onc/journal/v27/n53/fig_tab/onc2008276f1.html
MOLEKULÁRNĚ GENETICKÁ DIAGNOSTIKA
KLINICKÁ GENETIKA
GENETICKÉ PORADENSTVÍ
• KDE • oddělení lékařské genetiky – kraje
• fakultní zařízení s nadregionální působností
• KDO • postižený proband
• genetická zátěž v rodině nebo podezření na ni
• opakované spontánní aborty
• rizikové pracoviště (mutageny, karcinogeny)
• METODY • PRENATÁLNÍ DIAGNOSTIKA
• RODINNÁ ANAMNÉZA
• GENEALOGIE – dg; predikce – pravděpodobnost postižení potomků
• ANALÝZA DVOJČAT
• CYTOGENETIKA – dg: numerické a strukturní změny karyotypu
• MOLEKULÁRNÍ GENETIKA – dg: sondy; nosičství;
• AMNIOCENTÉZA
• ULTRASONOGRAFIE
• FÉTOSKOPIE
• EUGENIKA
• POPULAČNĚ GENETICKÁ
DĚDIČNÉ CHOROBY ČLOVĚKA
Klasifikace podle genetické etiologie
Chromozomální aberace a genomové mutace)
Monogenně dědičné vady ← genové mutace
hlavně dědičné poruchy metabolismu (DPM)
Exogenní etiologie
Multifaktoriální etiologie (nejčastější)
MONOFAKTORIÁLNÍ DĚDIČNOST
Dědičnost kvalitativních znaků • oligogeny • pouze dědičná determinace
Znaky • autozomálně • dominantní
• recesivní
• intermediární • neúplná dominance
• nepřítomnost dominance
• kodominance
• gonozomálně • dominantní
• recesivní
• intermediární • neúplná dominance
• nepřítomnost dominance
• kodominance
• vázané na pohlaví – X, Y; vazba úplná x neúplná
• pohlavím ovlivněné
• pohlavím ovládané
MULTIFAKTORIÁLNÍ DĚDIČNOST
Dědičnost kvantitativních znaků • polygeny • dědičnost + prostředí • h2
Analýza dvojčat; analýza variance; korelační a regresní analýza
Patologické znaky s multifaktoriální dědičností:
• Typické kvantitativní znaky • kontinuální distribuce hodnot znaku
• Typické prahové (kvatitativní) znaky • kvalitativní variabilita fenotypu – práh

• diskontinuální distribuce
↕
• alternativní fenotypy • normální
• podprahový
• nadprahový
Účinek jednotlivých genotypů polygenního komplexu a celkový
fenotypový projev není stejný – vedle polygenů jsou přítomny i oligogeny.
Detekce oligogenů analýzami DNA svědčí pro predispozici určitého polygenně
založeného znaku.
MULTIFAKTORIÁLNÍ DĚDIČNOST
Rizikové faktory zevního prostředí:
• kongenitální infekce – HIV, rubeola virus, CMV, toxoplazmóza
• teratogeny - farmaka s teratogenním účinkem
(valproát, kumarin, retinoidy)
- alkohol, kokain
• mutageny
• choroby matky – diabetes mellitus, hypertenze
INFEKCE V GRAVIDITĚ  VROZENÉ INFEKCE
RUBEOLA • katarakta, hluchota, vrozená srdeční vada
CMV • mikrocefalie, hepatosplenomegalie, chorioretinitis
HV • hepatopatie
HIV • imunodeficience, AIDS
SYFILIS • osteopatie, keratitis
TOXOPLAZMÓZA • mikrocefalie, hepatosplenomegalie, chorioretinitis
Podrobněji doplnit z předmětu Biologie prokaryot a virů!
PRENATÁLNÍ VYŠETŘENÍ AMNIOCENTÉZA
AMNIOCENTÉZA A VYŠETŘENÍ PLODOVÉ VODY
Zdroj:http://www.tabers.com/taberso
nline/view/TabersDictionary/756306/all/amniocentesis
ODBĚR CHORIOVÝCH KLKŮ
VYŠETŘENÍ AMNIOVÉ TEKUTINY A
CHORIOVÝCH KLKŮ
Zdroj: http://hrsbstaff.ednet.ns.ca/morrison/Advanced%20Biology%2012/adv_bio_12_karyotyping_assign.htm
PRENATÁLNÍ VÝVOJ
VROZENÉ VÝVOJOVÉ VADY
VAJÍČKO → OPLOZENÍ → ZYGOTA → EMBRYO
Zdroj: http://www.tusculum.edu/faculty/home/tharlow/DEV%20Residential/Working%20folder%20clutter%20removal/chapter4+sandk.html
KRITICKÉ FÁZE EMBRYOGENEZE A FETOGENEZE
Zdroj: http://www-rohan.sdsu.edu/dept/phil/fetal.htm
Blíže doplnit z předmětů Genetika a Biologie a ekologie člověka (embryologie)!
KRITICKÉ FÁZE EMBRYOGENEZE A FETOGENEZE
Zdroj: http://teamfarisbaby.blogspot.cz/2010/06/important-team-faris-psa.html
Blíže doplnit z předmětů Genetika a Biologie a ekologie člověka (embryologie)!
TERATOGENNÍ FAKTORY
Zdroj: http://www.tusculum.edu/faculty/home/tharlow/DEV%20Residential/Working%20folder%20clutter%20removal/chapter4+sandk.html
TERATOGENNÍ FAKTORY
Zdroj: http://www.tusculum.edu/faculty/home/tharlow/DEV%20Residential/Working%20folder%20clutter%20removal/chapter4+sandk.html
ODPOVĚDNOST ZA ZDRAVÍ POTOMKŮ
Zdroj: http://pregnancy.thesfile.com/epigenetics/
VROZENÉ VÝVOJOVÉ VADY (VVV) a THALIDOMID
VVV A ALKOHOLICKÝ SYNDROM
DĚDIČNÉ CHOROBY
POLYPLOIDIE, ANEUPLOIDIE,
CHROMOZOMÁLNÍ ABERACE
TURNERŮV SYNDROM – 45,X0
KLINEFELTERŮV SYNDROM – 47,XXY
KLINEFELTERŮV SYNDROM – 49,XXXXY
DOWNŮV SYNDROM – TRIZOMIE 21
DOWNŮV SYNDROM – TRIZOMIE 21
EDWARDSŮV SYNDROM – TRIZOMIE 18
EDWARDSŮV SYNDROM – TRIZOMIE 18
PATAUŮV SYNDROM – TRIZOMIE 13
SYNDROM KOČIČÍHO KŘIKU
2n = 46, XY, 5p–
Zdroj (obr. s karyotypem): http://www.mun.ca/biology/scarr/iGen3_16-04.html
Zdroj (foto): http://www.notaperfectmomsblog.com/2012/05/whats-cri-du-chat/
PHILADELPHIA CHROMOZOM – Ph1
CHROMOZOMÁLNÍ ABERACE
V MALIGNÍCH BUŇKÁCH
DĚDIČNÉ
PORUCHY
METABOLIZMU
CHARAKTERISTIKA DMP
• podmíněné poruchou funkce specifických proteinů, které se účastní
transportu či metabolismu (AA, sacharidů, mastných aj. organ. kyselin)
• typický projev = změna ve složení tělesných tekutin a tkání, které lze
biochemicky diagnostikovat.
• klinické příznaky velmi různorodé
• teorie jeden gen – jeden enzym (Beadle a Tatum 1959) → 1 gen – 1 PPŘ
• všechny enzymaticky katalyzované reakce organismu jsou geneticky
determinovány, podmiňovány nebo kontrolovány
• každá enzymaticky katalyzovaná reakce je kontrolována jedním genem
• metabolické procesy lze rozdělit v posloupnost jednotlivých bi-che reakcí
• 1 konkrétní mutace může vést pouze k porušení jednoho stupně reakce
(= defektu jednoho enzymu).
MECHANIZMUS VZNIKU DPM
Látková přeměna = složitý systém na různých úrovních vzájemně
podmíněných zpětných vazeb, vytvářející v organizmu (buňce) rovnováhu.
Tato (dynamická) rovnováha je regulována prostřednictvímenzymů.
Obecně:
Látka A je působením jednoho enzymu přeměněna na látku B, ta
působením dalšího enzymu na látku C atd.
E1
E2
E3
0. A → B → C → D
Osoby s DMP ← defekt genu = příčina chybění či atypického vytváření
jednoho nebo více enzymů.
Genetická vada se projevuje porušením některého úseku látkové přeměny.
Chybění enzymu = metabolický (enzymový) blok; toto místo = primární
metabolický defekt.
V zásadě jsou možné tyto situace:
1.Vzniká nedostatek látky D (a dalších, které z ní vznikají) v organismu
(př. familiární kretenismus se strunou – nedostatek prekurzorů tyroxinu).
A→B →C -- -d
2. Hromadění produktu C v organizmu při neschopnosti odstranit ho alternativní
cestou a vznik druhotných projevů „intoxikace“ tímto produktem (alkaptonurie –
hromadění k. homogentisové a ukládání jejích polymerů v pojivových tkáních).
A → B → CCC - - - d
3. Vzniká velké množství látky, která je mimo hlavní řetěz metabol. reakcí a která se
normálně vyskytuje v nepatrném množství (fenylketonurie – k. fenylpyrohroznová).
A→B →C → D
K →L→ M
4. Kumulace metabolitu C v krvi pro primárně porušenou exkreční schopnost
pro tuto látku (dna – jedna forma, cystinóza).
A → B → CCC v krvi → c v moči
5. Opak předchozího, došlo k defektu tubulárního reabsorpčního systému. Látky,
které by se dále využily, jsou vylučovány močí z organizmu (Fanconiho syndrom).
A→B →C -- -d
 C v moči
6. Mutantní enzym katalyzuje reakci, která se fyziologicky v organismu nevyskytuje
(imunoglobulinopatie).
A→B →C -- -d
X
DIAGNOSTIKA DPM
1. Screening novorozenců neselektivní
• onemocnění je poměrně běžné a klinicky závažné
• screeningová metoda musí být levná a spolehlivá
• abnormální výsledky screeningu nutno ověřit jinými metodikami
• onemocnění je dobře léčitelné
V ČR: hyperfenylalaninémie, hypotyreóza
Screening hyperfenylalaninémií
1. Všichni novorozenci; 5. – 6. den kapilární krev z paty na filtrační papír
metody stanovení: Guthrieho bakteriální inhibiční test (FN Pha 10, VÚP Brno) nebo
papírová chromatografie (FN Pha 2 – i jiné aminoacidopatie)
2. Všichni kojenci; 6. týden Föllingova zkouška z moči; při pozitivitě
(> 240 μmol/l krve): kontrolní odběry, hospitalizace, dietní léčba
Screening hypotyreózy
Všichni novorozenci; 5. – 7. den kapilární krev z paty na filtrační papír;
stanovuje se hladina celkového tyroxinu (semikvantitativním testem,
při nízkých hodnotách dále metodikou IRMA; při poz. nálezu endokrino. + léčba)
2. Screening selektivní ( u pacientů s klinickým podezřením na DPM)
Celopopulační screening. každoročně zachyceno 10 – 20 % nových případů
DPM, zbývajících 80 – 90 % se diagnostikuje selektivním screeningem.
Dědičné poruchy metabolismu
- FENYLKETONURIE (PKU)
- AMINOACIDURIE
- DIABETES MELLITUS
- IMUNOGLOBULINOPATIE
SKRÍNING PKU 
DĚDIČNÉ PORUCHY METABOLIZMU
1. Dědičné poruchy metabolismu glycidů
2. Familiární nehemolytické žloutenky
3. Dědičné poruchy metabolismu lipoproteinů
4. Dědičné poruchy metabolismu aminokyselin
5. Dědičné poruchy metabolismu bílkovin
6. Mukopolysacharidosy
7. Ostatní dědičná metabolická onemocnění
A) poruchy krve – hemoglobinopatie – srpkovitá anémie, talasémie
- hemofilie A, hemofilie B
- trombofilie (Leidenská mutace)
- Wilsonova choroba
B) poruchy reparační syntézy DNA – xeroderma pigmentosum (XP)
- ataxia telangiectasia (AT)
- Bloomův syndrom
- Wernerův syndrom (progeria)
- Cockaynův syndrom
C) cystická fibróza
DĚDIČNÉ CHOROBY PODMÍNĚNÉ GENOVOU
MUTACÍ
HYPERFENYLALANINÉMIE (= fenylketonurie, PKU)
Absence fenylalaninoxidázy  irreverzibilní změny CNS, mentální retardace;
novorozenecký skrínink; dieta – absence Phe
ALKAPTONURIE
ALBINIZMUS
CYSTICKÁ FIBRÓZA
Defekt transportu iontů  abnormální sekrece v respirační a dýchací soustavě
vysoká prevalence v Evropě ↔ keltský původ
TAY – SACHSOVA CHOROBA
Absence enzymu, která vede k akumulaci membránových lipidů v lyzozonmech
 Afekce CNS, slepota
HUNTINGTONOVA CHOROBA
Afekce CNS, nekontrolovatelné svalové spasmy, mentální a tělesná deteriorace,
změny osobnosti, smrt. Ztráta neuronů (nucleus caudatus, putamen)
METABOLIZMUS FENYLALANINU
PORUCHY METABOLIZMU FENYLALANINU
PKU
tvorba fenylpyruvátu; irritabilita, epi,
kožní léze, mentální retardace;
1 : 20 000
KRETÉNIZMUS
absence přeměny Tyr na tyroxin
ALBINIZMUS
absence tyrozinázy  nemožnost
syntézy malaninu
TYROZINÓZA
akumulace Tyr  hepatomegalie,
splenomegalie; letalita 4. měs. – 5. rok
ALKAPTONURIE
k. homogentisová; artritida, pigmentace
chrupavek
ALKAPTONURIE
• porucha metabolizmu tyrozinu
• deficience enzymu dioxigenace kyseliny homogentisové
• nadbytek kyseliny homogentisové se vylučuje močí, která oxidací
(dlouhodobějším stáním) tmavne
GAUCHEROVA CHOROBA
•
mutace strukturního genu
pro glukocerebrozidázu 
enzym není syntetizován 
glukocerebrozidy nejsou štěpeny
a dále jsou katabolizovány 
akumulace glukocerebrozidů
(zejm. játra, slezina a kostní dřeň
 bolest, únava, anémie,
poškození kostí, příp. smrt).
• Častější výskyt u potomků Židů
z v. Evropy (Aškenazi) - zde
nejrozšířenější dědičná choroba
s incidencí 1 : 450 osob
(v průměrné populaci 1 : 100 000)
GAUCHEROVA CHOROBA
GAUCHEROVA CHOROBA
LESH-NYHANŮV SYNDROM
mutace v genu pro HGPRT (HGPRT−)
 porucha metabolismus purinu
(nadprodukce kyseliny močové)
 arthritis /dna/,
ledvinné a žlučníkové litiázy,
neurologické problémy,
poruchy chování
http://www.herenow4u.net/index.php?id
=69084 – Diseases associated with
chromosomes.
WILSONOVA CHOROBA – hepatolentikulární degenerace
• autozomálně recesivní
• mutace genu ATP7B (13q14.3-q21.1); asi 300 mutací, ale hlavně H1069Q
důsledek: strukturně změněná ATPáza
• 1: 30 000
• porucha metabolismu mědi:
Cu se nemůže vázat na ceruloplazmin, ani se vyloučit do žluči 
inkorporace Cu do apoceruloplasminu v hepatocytech a její kumulace
v játrech, NS, ledvinách, rohovce, kostech → nadbytek volných radikálů →
poškozování orgánů
ATP7B ATPáza
ATP7B ATPáza = velký transmembránový protein
(8 transmembránových úseků + Cu-vázající doména + ATP vázající doména)
Projevy Wilsonovy choroby:
- játra ← icterus,
cirrhosis hepatica → ca hepatica
- CNS (mozek) ← rigidita, dystonie, chorea, athetosa, dysartrie a třes;
později, řada nespecifických příznaků (↓IQ)
- psychika ← oblast efektivity (emoční labilita a nepřiléhavost, deprese,
symptomy bipolární afektivní poruchy)
změny osobnosti a poruchám chování (agresivita, iritabilita,
antisociální chování)
vzácněji: anxieta, katatonními projevy
deprese 30 %; suicidální pokus 4–16 %
- oko ← vzniká šedivý Kayser-Fleischerův prstenec
(Cu deponovaná na okrajích rohovky)
Projevy Wilsonovy choroby:
HEMOGLOBINOPATIE
DALŠÍ DĚDIČNÉ CHOROBY
ATAXIA TELANGIECTASIS
(syndrom Louis_- Barové)
• autosomálně recesivní
• 1 : 100 000
• rovnoměrné zakrňování kůry mozečku a demyelinizace zadních
provazců a spinocerebellárních drah míchy  vrávoravá chůze,
někdy svalová nekoordinovanost a progresivní mentální retardace
• obvykle spojena s poruchami imunitního systému a citlivostí
k ionizujícímu záření  zvýšená pravděpodobnost vzniku rakoviny a
nemožnost použít k léčbě radioterapii.
• počáteční projevy mezi 12. – 14. měsícem života → invalidita v době
dospívání
• defekt se nachází na chromozomu 11 (11q22-23)
• průměrně na 1/40 000 - 100 000 celosvětově
ATAXIA TELANGIECTASIA
http://www.nature.com/embor/journal/v5/n8/fig_tab/7400210_f1.html
Ataxia
telangiectasia
Obličej chlapce s patrnými očními
telangiektáziemi, pokročilé
telangiektázie oční spojivky.
SRPKOVITÁ ANÉMIE– sickle cell anemia
• autosomálně recesivní hemoglobinopatie
• hereditární hemolytická anemie
• srpkovitý tvar erytrocytů  ucpávání kapilár a zvětšení sleziny
• příčina: Glu → Val (6. pozice v β – globinovém řetězci)  HbS
• heterozygoti odolnější proti malárii; v malarických oblastech četnost
heterozygotů až 0,5 ~ ekologická (geografická) adaptace
HEMOGLOBINOPATIE - SRPKOVITÁ ANÉMIE
THALASÉMIE
• častá ve Středomoří
• časté v oblastech endemického výskytu malárie - Aa odolnější vůči malárii
• formy podle druhu postiženého globinového řetězce Hb:
α-thalasemie ← anémie
β-thalasemie ← hemolýza
HEMOFILIE – krvácivost
• 1:10 000
• recesivní, na pohlaví vázaná (chromozom X)
• formy:
hemofilie A ← nedostatek FVIII
hemofilie B ← nedostatek FIX
• snížená schopnost hemokoagulace  krvácení do tkání a kloubů
 krvácení při poraněních, operacích
• léčba: dodávání srážlivých faktorů (plazmy)
F1 = fibrinogen
F2 = protrombin
F3 = tromboplastin tkáňový
F4 = Ca2+
F5 = proakcelerin
F7 = prokonvertin
F8 = antihemofilní globilin A
F9 = antihemofilní globulin B
F10 = Stuart-Prowerův faktor
F11 – PTA
F12 = fibrin stabilizující faktor
HEMOKOAGULAČNÍ KASKÁDA A HEMOFILIE
TROMBOFILIE - Leidenská mutace
• autozomální, neúplná dominance (intermediární dědičnost)
• mutace genu pro F5 (1q23)  substituce Arg → Gln

struktura FV změněna  obtížnější odbourávání FV   srážlivost krve

•
riziko tromboembolické choroby: trombus → embolus  embolie

trombóza
Sklon k trombózám vyšší u Aa cca 7x, u aa cca 80x
záněty žil
komplikace při užívání hormonální antikoncepce
XERODERMA PIGMENTOSUM
• autosomálně recesivní
• mutace některého z genů (XPA, XPC, XPF, XPG) kódujících složky NER
• Evropa a USA 1 : 250 000; Japonsko 1 : 40 000; průměr 1 : 70 000
• charakteristika suché, pigmentované kůže
• příznaky:
XPC
– fotosenzibilita
XPA
– změny pigmentace
– předčasné stárnutí kůže
– častý rozvoj maligních nádorů
(skvamózní karcinomy, sarkomy, melanomy, adenokarcinomy,
epiteliální nádory jazyka a orofaryngu, neurinomy)
• projev již mezi 1. – 2. rokem;  40 % přežije 20. rok; průměrný věk 8 let
• manifestaci choroby často předcházelo popálení kůže od sluníčka
Nucleotide Excision Repair
XP – REPARACE DNA vs KARCINOGENEZE
http://www.bioscience.org/1997/v2/d/soehnge/d538-551.htm
MODEL KARCINOGENEZE
V KŮŽI INDUKOVANÉ UV
COCKAYNŮV SYNDROM
(Weber-Cockaynův syndrom, Neill-Dindwallův syndrom)
• autozomálně recesívní
• poruchy procesů reparace DNA
• začíná se projevovat kolem 2. roku života (úbytek podkožního tuku)
•  citlivost k UV záření; indukce apoptózy v poškozených buňkách
http://www.co
ckaynesyndrome.net/
English/US_W
hat_is_CS.htm
COCKAYNŮV SYNDROM
• projevy:
zpomalení růstu (nanizmus)
mentální a neurologické poruchy
šedý zákal a vady sítnic
zubní kazy
fotosenzibilita → i dermatózy
typický stařecký vzhled a ↓délka života
vlivem  ca
BLOOMŮV SYNDROM
• autosomálně recesívní ; častější u východoevropských Židů Aškenázi
• genetická nestabilita: chromozomální zlomy, SCE
• projevy:
– pre- a postnatální inhibice růstu
– fotosenzibilita  motýlový erytém, poruchy pigmentace
– chromosomální změny v periferních lymfocytech
– těžké poruchy imunity
– často dlouhá a úzká hlava (dolichocefalie)
– vyčnívající nos
– hypoplastická lícní část
– propadlá dolní čelist
– normální mentální vývoj
• časté chronické onemocnění plic, diabetes mellitus a rakovina
• maligní změny pravidlem nad 30 let života
WERNERŮV SYNDROM
•
•
•
•
•
•
= progeria či pangeria
autosomálně recesívní (8p12-p.11.2.)
častější v Japonsku a na Sardinii
nadměrná syntéza kolagenů typu I i III
proces stárnutí je vyvolán zvýšením chyb během mitosy
Teorie stárnutí: obecně - doplnit
Kolagen - hlavní výskyt v těle:
arachnoidea, Bowmannova
membrána rohovky, bubínek,
choroidea, kost, kůra vaječníků,
pleura, perineurium, subserosa
žlučníku, tuková tkáň, tunica
adventicie cév (i kapilár), vazivová
chrupavka, závěsný aparát zubu
KOLAGEN TYPU I
WERNERŮV SYNDROM
Zdroj: http://www.wernersyndrome.org
WERNERŮV SYNDROM
Pacientka s WS ve věku 15 let a ve věku 48 let.
MITOCHONDRIÁLNÍ CHOROBY
• ORGÁNOVÉ POSTIŽENÍ: MOZEK (neurony, gliové buňky), NERVY, SVALY,
SRDCE, LEDVINY, PANKREAS, OČI, UŠI
• SYMPTOMY: mentální retardace, neurologické poruchy, snížený růst, svalová
slabost, zrakové a sluchové potíže, diabetes, choroby srdce, jater a ledvin...
• PROJEVY: závis í na počtu přítomných mutantních mitochondrií
Leberova hereditární optická neuropatie (LHON)
← mutace v genech mtDNA pro elektrontransportní řetězec proteinů → defekt
enzymů oxidativní fosforylace → inhibice nebo zastavení syntézy ATP
← projevy: degenerace n. opticus, ztráta zraku (častější u mužů)
GENETIKA ČLOVĚKA A ETIKA
EUGENIKA
• HISTORIE – F. Galton – Eugenická společnost
- eugenické zákony – USA
- Evropa - Německo
• EUGENIKA • pozitivní
• negativní
• EUGENICKÉ METODY
• VÝBĚR PARTNERA
• pozitivní x negativní
• aktivní x pasivní
• (SEMI) ARTEFICIÁLNÍ FERTILIZACE
• ANTIKONCEPCE, KONTRACEPCE
• STERILIZACE
POPULAČNÍ GENETIKA ČLOVĚKA
ANTROPOGENETIKA
BIOKULTURNÍ (BIOSOCIÁLNÍ) EVOLUCE
= ÚSEK EVOLUCE ČLOVĚKA, VE KTERÉM ÚČINKY PŘÍRODNÍ SELEKCE
JSOU ALTEROVÁNY KULTURNÍMI VLIVY (INTERVENCEMI)
• KULTURA ALTERUJE BIOLOGICKOU EVOLUCI PROSTŘEDNICTVÍM
NEBIOLOGICKÝCH ADAPTACÍ VŮČI NĚKTERÝM VLIVŮM PROSTŘEDÍ
(oblečení v chladném pásmu, lékařství)  POTENCIÁLNÍ REDUKCE
EVOLVOVÁNÍ GENETICKÉ ODPOVĚDI NA TAKOVÉ VLIVY PROSTŘEDÍ 
ČLOVĚK MŮŽE ZŮSTAT V PODSTATĚ TROPICKÝM ŽIVOČICHEM A ŽÍT
V CHLADNÝCH OBLASTECH ZEMĚ
• BIOKULTURNÍ (BIOSOCIÁLNÍ) EVOLUCE = INTERAKTIVNÍ EVOLUCE
BIOLOGICKÉ A KULTURNÍ (SOCIÁLNÍ) STRÁNKY ČLOVĚKA
Př. SELEKCE VE PROSPĚCH ALELY PRO HbS (SRPKOVITOU ANÉMII)
V AFRICE
zemědělství mění prostředí → objevují se faktory vhodné pro rozvoj plazmodií i jejich
přenašečů → nárůst četnosti infikovaných osob → selekce ve prospěch alely HbS
(heterozygotní výhoda = rezistence vůči malárii) 
BALANCOVANÝ POLYMORFIZMUS
= UDRŽOVÁNÍ  2 ALEL TÉHOŽ ZNAKU V POPULACI V  KONSTANTNÍ
ČETNOSTI PŘI SELEKTIVNÍ VÝHODĚ HETEROZYGOTŮ
INTERETNICKÉ DIFERENCE BIOLOGICKÝCH
ZNAKŮ
• rozdílné četnosti mnoha komplexních onemocnění
Některé etnické skupiny vykazují extrémně vysokou prevalenci civilizačních
chorob;
vysvětlováno selekcí tzv. "úsporného genotypu" mechanismem přežívání
jedinců nejodolnějších vůči často se střídajícím obdobím nedostatku a
nadbytku potravy.
O genetické determinaci svědčí skutečnost, že rozdíly existují a jsou
významné i mezi skupinami s podobným životním stylem a stravovacími
návyky.
SRPKOVITÁ ANÉMIE
A
EKOLOGICKÁ (GEOGRAFICKÁ) ADAPTACE
GEOGRAFICKÉ ROZŠÍŘENÍ
MALÁRIE
SRPKOVITÉ ANÉMIE
CCA 2 000 LET SELEKCE
VE PROSPĚCH ALELY HbS
↓
BALANCOVANÝ
POLYMORFIZMUS
↓
≤ 20% ALELYPRO HbS
V AFRICKÉ POPULACI
• MODERNÍ ČLOVĚK VZNIKL ASI PŘED 200 000 LETY V AFRICE
• Z AFRIKY VYŠEL ASI PŘED 90 000 LETY
• GENETICKÁ DATA: MALÉ SKUPINY MODERNÍCH LIDÍ VYŠLY
Z AFRIKY ASI PŘED 70 000 - 50 000 LET. MOŽNÁ NAHRADILY ZDE
JIŽ USAZENÉ JINÉ SKUPINY LIDÍ (NEANDRTÁLCE?)
• VŠICHNI NEAFRIČANÉ JSOU (ASI) POTOMKY TĚCH, KTEŘÍ
MIGROVALI KOLEM RUDÉHO MOŘE
• LIDÉ ŠLI PŘES JIŽNÍ ASII DO AUSTRÁLIE, KAM DORAZILI
PŘED 50 000 LET. JEJICH POTOMCI V AUSTRÁLII ZŮSTALI
NA NĚKTERÝCH OSTROVECH IZOLOVÁNI TÉMĚŘ DODNES
• EVROPA OSÍDLENA Z ASIE (OBLAST INDIE) NĚKDY
PŘED 40 000 – 30 000 LET
• DO CENTRÁLNÍ ASIE SE DOSTALI LIDÉ ASI PŘED 40 000 LET A
PUTOVALI JEDNAK NA SEVER OD HIMALAJÍ,
JEDNAK DO JIHOVÝCHODNÍ ASIE A ČÍNY,
DO JAPONSKA A NA SIBIŘ.
• LIDÉ ZE SEVERNÍ ASIE DÁLE MIGROVALI DO OBOU AMERIK ASI
PŘED 20 000 – 15 000 LET (Sibiř byla propojena s Aljaškou pevninou)
MIGRACE Homo sapiens
Zdroj: http://www.geo.arizona.edu/Antevs/ecol438/lect18.html#16
MIGRACE Homo sapiens
Zdroj: http://knowgenetics.org/dna-and-race/
MIGRACE Homo sapiens
MIGRACE LIDÍ A HOMINIDŮ
1 – Homo sapiens
2 – Homo neanderthalensis
3 – early hominids
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Early_human_migrations
VNITRODRUHOVÁ DIFERENCIACE
Homo sapiens
Zdroj: http://abagond.wordpress.com/2011/02/18/human-migrations/
DRUH → RASA → ETNIKUM → NÁROD
(národ vs národnost)
NEGROIDNÍ (KONGOIDNÍ) RASA (PLEMENO)
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/Negroid
EUROPOIDNÍ RASA (PLEMENO)
Zdroj: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Europaeid_types.jpg
MONGOLOIDNÍ RASA (PLEMENO)
Zdroj: http://sh.wikipedia.org/wiki/Mongoloidna_rasa
mtDNA Homo sapiens sapiens (recens)
16,569 bp, CCC, bez intronů, mt matrix, řádově 103 molekul / buňka.
2 řetězce: H-řetězec (těžký, bohatý na G) a L-řetězec (lehký, bohatý na C)
H-řetězec: obsahuje 12 ze 13 strukturních genů + 14 z 22 tRNA-kódujících genů a
oba rRNA-kódující geny.
D-smyčka (D-loop) = 1121 bp, které obsahují počátek replikace H-řetězce (OH) a
promotory pro transkripci L- a H-řetězce.
Replikace mtDNA se zahajuje v místě OH za použití RNA primeru generovaného
z transkriptu L-řetězce. Syntéza H-řetězce pokračuje do 2/3 délky mtDNA
za vytlačování parentálního H-řetězce a dosažení místa OL lehkého řetězce, které
leží v klastru 5 genů pro tRNA. OL vytvoří smyčku a je zahájena syntéza L-řetězce,
která pokračuje zpět podle H-řetězce jako templátu. Tedy: replikace mtDNA je
bidirekcionální, ale asynchronní.
Transkripce mtDNA je iniciována ze 2 promotorů (PL and PH) v D-smyčce.
Transcripce pokračuje z obou promotorů podél kružnicové mtDNA za vzniku
polycistronové RNA.
Úseky tRNA, které přerušují rozsáhlejší sekvence pro rRNA a mRNA, jsou
z transkriptu vyštěpeny. Uvolněné molekuly mRNA a rRNA jsou posttranskripčně
polyadenylovány a tRNA jsou modifikovány a na 3´- konci je k ním přidán triplet
CCA.
http://www.roperld.com/mtdna.htm
MITOCHONDRIÁLNÍ DNA (mtDNA)
Zdroj: http://frontiers-of-anthropology.blogspot.cz/2011/11/peking-man-upper-cave-and-ethnic_06.html
Zdroj: http://frontiers-of-anthropology.blogspot.cz/2011/11/pekingHAPLOSKUPINY mtDNA - migrační mapa
man-upper-cave-and-ethnic_06.html
HAPLOSKUPINY mtDNA - migrační mapa
HLAVNÍ HAPLOSKUPINY EUROPANŮ
H, J, U, T, K, X, V, I
EVROPANÉ
[%]
DOBA VZNIKU
PŘED… tisíce let]
MÍSTO
PŮVODU
H (Helena)
 47
20
jižní Francie
J (Jasmine)
 17
10
Střední Východ
U (Ursula)
 11
 45
Řecko
T (Tara)
 9
 17
Toskánsko
K (Katrina)
 6
15
severní Itálie
X (Xenia)
 6
25
Gruzie, Asie
V (Velda)
 5
17
severní Španělsko
I
< 2
 26
Írán
HAPLOSKUPINA
(Iris)
HAPLOSKUPINA I mtDNA :
• VZNIKLA ASI PŘED 26 OOO LET.
• VYSKYTUJE SE U OBYVATEL SEV. A VÝCH. EVROPY, KAVKAZU,
EGYPTA, ARÁBIE (BLÍZKÝ VÝCHOD) A SEVEROZÁPADNÍ AFRIKY.
CYTOCHROMOXIDÁZA
(COX2)
EVOLUČNÍ PŘÍBUZNOST
ROZDÍLY V AMINOKYSELINOVÉM SLOŽENÍ
MITOCHONDRIÁLNÍ EVA A Y – ADAM
Zdroj: http://frontiers-of-anthropology.blogspot.cz/2011/11/peking-man-upper-cave-and-ethnic_06.html
Zdroj: http://frontiers-of-anthropology.blogspot.cz/2011/11/peking-man-upper-cave-and-ethnic_06.html
Zdroj: http://www.makehuman.org/forum/viewtopic.php?f=4&t=72
TOBA VULKÁN A JEHO NÁSLEDKY
VULKÁN TOBA NA SUMATŘE
PŘED 70-75 OOO LET
NEJSILNĚJŠÍ V PLEISTOCÉNU

INTERGLACIÁL → GLACIÁL
LIKVIDACE VĚTŠINY
POPULACÍ OD VÝCHODNÍ
AFRIKY PO JIŽNÍ ASII
(ČI AŽ PO AUSTRÁLII)
↓
DVA NESHODUJÍCÍ SE STROMY
ŽIVOTA ZALOŽENÉ NA DNA
a) jeden na ženské
b) jeden na mužské
Zdroj: http://frontiers-of-anthropology.blogspot.cz/2011/11/peking-man-upper-cave-and-ethnic_06.html
H. sapiens sapiens vs H. neanderthalensis
morfologie - anatomie – genetika – způsob života
Zdroj. http://www.bradshawfoundation.com/origins/homo_sapiens.php
Zdroj: http://www.gamespot.com/unions/TeGsUn/forums/26855901/evidence-in-favour-of-evolution
Download

antropologie a genetika člověka - KATEDRA BIOLOGIE