GENETIKA I

MOLEKULARNA BIOLOGIJA

GENETIKA nauka o nasljeivanju

odravanje karakteristika svake vrste iz generacije u generaciju

FENOTIP stvarni izgled organizma - morfoloka i fizioloka svojstva skup svih osobina koje su vidljive

oblik, graa i funkcija

rezultat genotipa i okolia

GENOTIP svi geni organizma materijalna osnova nasljea

POPULACIJA genetiki nejednake individue nastale od razliitih roditelja ive na jednom prostoru

Nasljee nije pojava mijeanja pojava kombiniranja posebnih jedinica nasljedne upute - gena

GENETIKA

GEN nasljedni faktor, osnovna jedinica nasljea dio molekule DNA (500-1500 parova baza) uputa za sintezu funkcionalnog produkta odreeno mjesto na kromosomu - genski lokus rasporeeni linearno na kromosomu mogu se prenositi kromosomi se cijepaju uzduno

GENETIKA

ALELI jedan, dva ili vie alternativnih gena na istom lokusu jednog kromosoma

DOMINANTNOST - svojstvo koje prevladava - forma gena i kod heterozigota (Aa)

RECESIVNOST - svojstvo koje je potisnuto - ekspresija samo kod homozigota (aa)

LETALNI ALELI - smrtonosni homozigot - albinizam biljaka

- srpasta anemija ovjeka

GENETIKA HOMOZIGOT

genski aleli identini (AA, aa) HETEROZIGOT

homologni kromosomi nose razliite alele (Aa)

ISTA LINIJA genetiki sline jedinke nastale samooplodnjom jednog roditelja

(jedinke homozigotne za sva promatrana svojstva)

KLON - gen jednake individue nastale nespolno, vegetativno

HIBRID - nastali krianjem nejednakih roditelja

- somatske stanice razliitih vrsta

GAMETE - spolne rasplodne stanice nastale mejozom (n)

ZIGOTA - nastala spajanjem 2 gameta (2n)

Mendelova

genetika

utemeljitelj nauke o nasljeivanju

Pollen transferred from white flower to stigma of purple flower

anthers removed

all purple flowers result

Mendelov rad

F1

P

F2

self-pollinate

Vrtni graak samoopraivanje

parentalne generacije (P)

P = parental

Uzgojio sjemenke i opraio ih prva filijalna generacija(F1)

F = filial

samoopraivanje F1 generacije

druga filijalna generacija (F2)

Mendelov rad

P

100% F1 generation (hybrids)

100% purple-flower peas

X true-breeding

purple-flower peas true-breeding

white-flower peas

self-pollinate

F2 generation

3:1 75% purple-flower peas 25%

white-flower peas

Mendelov rad

Osobine se razliito ispoljavaju purpurni vs. bijelog cvijeta

aleli razliiti aleli na sekvencama nukleotida na

specifinom locusu gena

purple-flower allele &

white-flower allele are two DNA

variations at flower-color locus

Razliite verzije gene na istoj lokaciji na homologonim

kromosomima

Nasljeivanje svojstava svako svojstvo

2 alela

1 od svakog roditelja

diploidni organizam nasljeuje 2 seta kromosoma

1 set od svakog roditelja

homologoni kromosomi

dominantni alel funkcionalni protein

odreuje svojstvo

maskira druge alele

recesivni alel ne ispoljava svojstvo

nefunkcionalan protein

homologous

chromosomes

Ill speak for both of us!

allele producing

functional protein mutant allele

malfunctioning

protein

Genotip i fenotip

Razlika izmeu genskog sastava organizma i njegovog izgleda

genotip genski sastav organizma

fenotip vidljive osobine organizma

objasnite Mendelove rezultate koristei: dominantno & recesivno fenotip & genotip

F1

P X

purple white

all purple

Mendelov rad

F2 generation

3:1

P

self-pollinate

X true-breeding

purple-flower peas true-breeding

white-flower peas

75% purple-flower peas

25% white-flower peas

___ ___

100% F1 generation (hybrids)

100% purple-flower peas

___ ___ ___ ___

? ? ? ?

phenotype

genotype

Genotipovi

Homozigtoi = isti aleli = PP, pp

Heterozigoti = razliiti aleli = Pp

homozygous

dominant

homozygous

recessive

heterozygous

Test krianja

Odreivanje genotipa organizma

Jedinka nepoznatog genoma kria se s homozigotnom recesivnom jedinkom (pp)

pp PP or Pp?

x

PP pp

Test krianja

Pp pp

x x

100% purple 50% purple:50% white or 1:1

Mendelov 1. zakon nasljeivanja

Zakon segregacije

Mejoza aleli segregiraju

svaki alel za odreeno svojstvo odlazi u zasebnu gametu

Homologni kromosomi se razdvajaju

PP

P

P

pp

p

p

Pp

P

p

Zakon

segregacije

Metaphase 1

Monohibridno i dihibridno

krianje

Nasljeivanje jednog svojstva

boja cvijeta

boja sjemenke

monohibridno krianje

Nasljeivanje 2 razliita svojstva

boja i oblik sjemenke

dihibridno krianje

Dihibridno krianje

true-breeding yellow, round peas

true-breeding green, wrinkled peas

x

_____ _____

P

_____

100% F1 generation (hybrids)

yellow, round peas

9:3:3:1

Y = yellow

R = round

y = green

r = wrinkled

self-pollinate

F2 generation 9/16

yellow round peas

3/16 green round peas

3/16 yellow

wrinkled peas

1/16 green

wrinkled peas

Dihibridno krianje

YyRr YyRr

YR Yr yR yr

YR

Yr

yR

yr

x

9/16 yellow round

3/16 green round

3/16 yellow

wrinkled

1/16 green

wrinkled

YyRr

Yr yR YR yr

YyRr

YR yr

or

Zakon neovisnog

svrstavanja

Metaphase 1

IZUZETAK

Ako su geni na istom kromosomu i jako blizu

Nasljeuju se zajedno

Mendelovi zakoni

prikazani

kroz mejozu,

gamete i oplodnju

Mendelovi zakoni

nasljeivanja

Zakon segregacije monohibridno krianje

Jedno svojstvo

svaki alel segregira u zasebnu gametu metafaza 1

Zakon neovisnog svrstavanja dihibridno (poli) krianje

2 ili vie svojstava

geni na razdvojenim kromosomima

razvrstavaju se u gamete neovisno metafaza 1

metaphase1

Mendelovi zakoni

1. Zakon jednolinosti F1 generacije:

homozigotni roditelji - iste linije

svi potomci u F1 generaciji - meusobno jednaki

2. Zakon cijepanja (segregacije) svojstava

u F2 generaciji po stalnim brojanim

odnosima:

krianjem jedinki F1 generacije meusobno -potomci s razliitim svojstvima

monohibridno krianje u omjeru 3:1

intermerdijarno krianje u omjeru 1:2:1

Mendelovi zakoni

3. Zakon nezavisnosti nasljednih imbenika: krianje jedinki s vie svojstava - pojedina se

svojstva nasljeuju nezavisno

Mendelova genetika

interakcije gena

Monohibridno krianje s dominacijom

Monohibridno krianje bez dominacije intermedijarno nasljeivanje

Principi multiplih alela nasljeivanje krvnih grupa

Dihibridno nasljeivanje

Spolno vezano nasljeivanje

Mutacije

Nepotpuna dominacija

Heterozigot ne pokazuje ni dominantni ni recesivni fenotip primjer:

RR = red flowers

rr = white flowers

Rr = pink flowers 50% manje dominantne boje

RR Rr rr

Nepotpuna dominacija

true-breeding red flowers

true-breeding white flowers

X P

100%

100% pink flowers

F1 generation (hybrids)

self-pollinate

25% white

F2 generation

25% red 1:2:1

50% pink

Kodominacija

2 alela utjeu na fenotip jednako i zasebno

Prisutna oba fenotipa

primjer: ABO krvne grupe kodimancija i multipli aleli

3 alela IA, IB, i

IA i IB aleli su kodiminantni oba proizvode antigene

IA i IB su dominantni

u odnosu na i alel

Kodominacija antigena A i B

clotting clotting

clotting clotting

clotting clotting clotting

Pleiotropija

Veina gena su pleiotropni - polifenija

jedan gen odreuje vie svojstava, odnosno razliitih fenotipova

pr. albino ljudi su i razroki

iroki raspon djelovanja jednog gena

patuljastost (achondroplasia)

gigantizam (acromegalija)

albinizam

Epistazija

jedan gen maskira efekt drugoga

Boja dlake u mia = 2 razliita gena C,c:

pigment (C) ili

bez pigmenta (c)

B,b: mnogo pigmenta (black=B)

ili manje (brown=b)

cc = albino, B alel nije vaan

9:3:3:1 postaje 9:3:4

Poligensko nasljeivanje

fenotipovi odreeni zajednikim efektima 2 ili vie gena za jedno svojstvo

fenotipovi kvantitativnih osobina

ljudska svojstva boja koe

teina

visina

boja oiju

inteligencija

ponaanje

Spolno vezani geni

Geni na spolnim kromosomima Otkrio ih T.H. Morgan

Drosophila melanogaster vinska muica

dobar genetiki subjekt

brzi rasplodni ciklus (2 tjedna)

4 para kromosoma

XX=enka, XY=mujak

1910 | 1933

autosomalni

kromosomi

spolni kromosomi

Vrste kromosoma

ljudi i sisavci - 2 spolna kromosoma: X i Y

2 X kromosoma

enski spol: XX

genska podudarnost,

slini autosomima

X i Y kromosom

muki spol: XY

nema podudarnosti

Genetika spolnosti

Geni na spolnim kromosomima

Y kromosom

nekoliko gena odreuje mukost

geni za produkciju mukih hormona

mnogo efekata = pleiotropija!

X kromosom

druga svojstva osim spolne determinacije mutacije:

hemofilija

miina distrofija

daltonizam

Spolno-vezani

ili X-vezani geni

Vie od 60 bolesti

uvjetovanih

genima na X

kromosomu

Duchenne muscular dystrophy Becker muscular dystrophy

Ichthyosis, X-linked Placental steroid sulfatase deficiency Kallmann syndrome Chondrodysplasia punctata, X-linked recessive

Hypophosphatemia Aicardi syndrome Hypomagnesemia, X-linked Ocular albinism Retinoschisis

Adrenal hypoplasia Glycerol kinase deficiency

Incontinentia pigmenti Wiskott-Aldrich syndrome Menkes syndrome

Charcot-Marie-Tooth neuropathy Choroideremia Cleft palate, X-linked Spastic paraplegia, X-linked, uncomplicated Deafness with stapes fixation

PRPS-related gout

Lowe syndrome

Lesch-Nyhan syndrome HPRT-related gout

Hunter syndrome Hemophilia B Hemophilia A G6PD deficiency: favism Drug-sensitive anemia Chronic hemolytic anemia Manic-depressive illness, X-linked Colorblindness, (several forms) Dyskeratosis congenita TKCR syndrome Adrenoleukodystrophy Adrenomyeloneuropathy Emery-Dreifuss muscular dystrophy Diabetes insipidus, renal Myotubular myopathy, X-linked

Androgen insensitivity

Chronic granulomatous disease Retinitis pigmentosa-3

Norrie disease Retinitis pigmentosa-2

Sideroblastic anemia Aarskog-Scott syndrome

PGK deficiency hemolytic anemia Anhidrotic ectodermal dysplasia

Agammaglobulinemia Kennedy disease

Pelizaeus-Merzbacher disease Alport syndrome

Fabry disease

Albinism-deafness syndrome

Fragile-X syndrome

Immunodeficiency, X-linked, with hyper IgM

Lymphoproliferative syndrome

Ornithine transcarbamylase deficiency

Ljudski X kromosom

Ljudski Y kromosom

< 30 gena na

Y kromosomu Sex-determining Region Y (SRY) Channeling Flipping (FLP)

Catching & Throwing (BLZ-1)

Self confidence (BLZ-2) note: not linked to ability gene

Devotion to sports (BUD-E)

Addiction to death & destruction movies (SAW-2)

Scratching (ITCH-E) Spitting (P2E) linked

Inability to express affection over phone (ME-2) Selective hearing loss (HUH)

Total lack of recall for dates (OOPS)

Air guitar (RIF)

Spolno-vezano nasljeivanje

X-vezani geni

prenose se X kromosomom

sinovi nasljeuju X od majki

svojstvo se nikad ne prenosi s oca na sina

veina bolesti - recesivno svojstvo

Y-vezani geni

svega nekoliko gena / svojstava

svojstvo se prenosi samo s oca na sina

keri ne mogu naslijediti ova svojstva

Utjecaj prirode

Color of Hydrangea flowers

is influenced by soil pH

Human skin color is influenced

by both genetics &

environmental conditions

Coat color in arctic

fox influenced by

heat sensitive alleles

Hipoteza: jedan gen jedan protein srpasta anemija - promjena

samo jedne aminokiseline u proteinu

Transformacija gena

postupak prijenosa nasljedne osobine ekstraktom DNA (prijenos pneumonije kod mieva)

Promjena genoma i

evolucija organizama eukarioti 10-20 x vie gena od

onih koji se stvarno eksprimiraju

ljudski genom oko 30 000 gena (samo dva x vie od vinske muice)

Broj gena nije vezan uz

sloenost organizma

Od bakterija do ovjeka

KROMOSOMI OVJEKA