Andrzej Wierzbicki

konspekt wykładu z genetyki ogólnej

wykład 2 „Gdzie są ulokowane geny”

-przypomnienie praw Mendla

-genetyka to nauka o zjawisku dziedziczności

-geny mają naturę dyskretną

-dziedziczenie odbywa się zgodnie z prawami Mendla

-W gametach jest po jednym allelu danego genu

-Allele różnych genów przechodzą do gamet niezależnie od siebie

-różne zależności fenotypu od genotypu powodują odstępstwa od rozkładów mendlowskich

-rozkład 3:1 i 9:3:3:1

-interpretacja wyników krzyżówek

-wykonano dwie niezależne krzyżówki świnek morskich: czarnej i białej. W pierwszej uzyskano 12 czarnych, w drugiej 6 czarnych i 5 białych. Jakie były najprawdopodobniejsze genotypy rodziców?

-pierwsza: wszystkie w potomstwie czarne

-druga: pół na pół czarne i białe

-pierwsza: gomozygota AA x homozygota aa

-druga: geterozygota Aa x homozygota aa

-alternatywne, mniej prawdopodobne wyjaśnienia

-skrzyżowano czyste linie kukurydzy o żółtych liściach i kukurydzy o krótkich korzeniach. W F1 wszystkie rośliny były normalne. W F2 otrzymano 609 normalnych, 194 o żółtych liściach, 197 o krótkich korzeniach. Jakie zachodzą relacje między genotypem a fenotypem?

-czyste linie – zakładamy, że są homozygotami

-w F1 wszystkie normalne, więc są homozygotami recesywnymi w dwóch różnych genach

-w F2 rozkład 609:194:197

-rozkład 9:3:3

-9 dzikich A_ B_, 3 żółte aa B_, 3 krótkie A_ bb

-żółte i krótkie się nie pojawiły – zdechły jako zarodki

-efekt letalny

-Skrzyżowano dwie normalne rośliny kukurydzy. W F1 otrzymano 747 normalnych i 253 o krótkich korzeniach. Jakie były genotypy roślin macierzystych?

-to już nie były czyste linie i nie możemy założyć, że są homozygotami

-rozrzut w F1 – na pewno nie są homozygotami AABB

-rozrzut nie dotyczy koloru liści – przynajmniej jedna roślina jest AA, druga AA lub Aa

-długość korzeni: rozkład 3:1

-obie rośliny były heterozygotami Bb

-jak sprawdzić, jaki genotyp względem A miały rośliny macierzyste?

-przynajmniej jedna jest AA, druga AA lub Aa

-jak ustalić genotypy

-krzyżówka testowa z czystą linią o żółtych liściach

-jeżeli AA – wszystkie zielone

-jeżeli Aa – pół na pół zielone i żółte

Teoria chromosomowa

-Prace Morgana i współpracowników

-postanowili powtórzyć eksperymenty Mendla na muszce owocowej Drosophila melanogaster

-mała

-krótki cykl życiowy (12 dni)

-wydaje dużo potomstwa

-łatwa w hodowli

-zaczęli od szukania mutanta

-długo nie mogli znaleźć

-Calvin Bridges (student, mył szkło) znalazł mutanta z białymi oczami

-dlaczego tak trudno było znaleźć mutanta?

-niezwykłe dziedziczenie znalezionej mutacji

-znaleziony samiec skrzyżowany z dziką samicą

-w F1 wszystkie miały czerwone oczy – zgodne z prawami Mendla

-w F2 rozkład 1:3 (zgodny z Mendlem), ale białe oczy były tylko u samców – odstępstwo od praw Mendla

-powiązanie (sprzężenie) genu barwy oka z płcią – pośrednie złamanie drugiego prawa Mendla

-skojarzenie z badaniami nad chromosomami

-chromosomy

-struktury wewnątrzkomórkowe (organella)

-każda komórka ma ich pewną liczbę

-różnią się od siebie

-gdy komórka się dzieli wszystkie się powielają – mitoza

-chromosomy występują parami

-gamety mają dwa razy mniej chromosomów niż komórki somatyczne

-pary chromosomów równo rozdzielają się do gamet

-poszczególne chromosomy rozdzielają się niezależnie od siebie

-uderzająca analogia do alleli mendlowskich -> geny są na chromosomach

-chromosomy również determinują płeć (XX – samica, XY – samiec; taki układ u człowieka, Drosophila i wielu innych)

-dowód teorii chromosomowej

-w muchach mających mutację sprzężoną z płcią mutacja dziedziczy się razem z chromosomem X – korelacja, częściowy dowód

-w pokoleniu F1 krzyżówki wstecznej pojawiają się fenotypy zabronione przez prawa Mendla

-samce o czerwonych oczach X^RY – X^R dostają od samicy, która ma X^rX^r

-samice o białych oczach X^rX^r – X^r dostają od samca, który ma tylko X^R

-u much much, które miały zabroniony fenotyp wykryto abberacje chromosomowe

-samce o czerwonych oczach X^R 0; ojcowska gameta X^r, matczyna przez pomyłkę bez żadnego chromosomu płciowego

-samice o białych oczach X^r X^r Y; ojcowska gameta Y, matczyna przez pomyłkę X^r X^r

-wyjaśnienie Bridgesa: determinacja płci u Drosophila nie przez obecność Y (jak u wielu innych gatunków), ale przez liczbę chromosomów X

-1 X – samiec

-2 X – samica

-dlaczego ten dowód jest przekonujący?

-determinacja płci u innych organizmów

-Drosophila: jeden X – samiec, dwa X – samica

-ssaki: obecność chromosomu Y – samiec, brak – samica

-ptaki i motyle: jeden X – samica, dwa X – samiec

-pszczoły i mrówki: diploidalna samica (matka lub robotnica), haploidalny samiec

Sprzężenie

-niektóre geny są sprzężone ze sobą (podobnie jak z płcią)

-krzyżówka groszku fioletowe kwiaty, podłużny pyłek x czerwone kwiaty, okrągły pyłek

-w F1 wszystko gra

-w F2 odstępstwo od rozkładu mendlowskiego

-nadreprezentacja fenotypów rodzicielskich sugerujące odstępstwo od drugiego prawa Mendla

-dwa geny trzymają się razem

-Morgan pokazał to na Drosophila i zrobił krzyżówkę testową

-krzyżówka podwójnej heterozygoty z F1 z podwójną homozygotą recesywną z pokolenia rodzicielskiego

-rozkład fenotypów powinien być 1:1:1:1

-zaobserwował odchylenie

-fenotypy w krzyżówce testowej pokazują genotypy gamet pokolenia F1

-gamety o genotypie identycznym co rodzice pojawiają się dużo częściej niż zrekombinowane

-allele dwóch róznych genów trzymają się razem– niezgodność z drugim prawem Mendla

-Morgan pokazał, że sprzężenie występuje gdy dwa geny leżą na tym samym chromosomie

-sprawdził wszystkie dostępne mutanty czy występuje sprzężenie

-znalazł 4 grupy sprzężeń – tyle ile chromosomów u Drosophila

-przedstawienie krzyżówki wstecznej w zapisie pokazującym położenie na jednym chromosomie

-skąd biorą się rekombinanty?

-w tym samym czasie odkryto, że w profazie I mejozy chromosomy homologiczne się do siebie zbliżają i wymieniają fragmentami

-skoro geny są na chromosomach, to rekombinanty biorą się z wymiany fragmentów między chromosomami

-rekombinacja chromosomów to crossing over

-po 20 latach pokazano wporst, że wymiana genów koreluje z wymianą fragmentów chromosomów

-mapowanie genów

-mapy genetyczne

-częstość rekombinacji jest proporcjonalna do odległości między genami na chromosomie

-im dalej tym większe prawdopodobieństwo zajścia crossing over między genami

-gdy odległość jest duża równie prawdopodobne staje się zajście więcej niż jednego crossing over – częstość rekombinacji dąży do 50%

-ilościowe wyrażenie częstości rekombinacji pozwala na zrobienie mapy genów

-mapowanie najwygodniejsze na podstawie krzyżówki testowej

-można też mapować w innych krzyżówkach

-w zwykłym F2 jest 16% ab/ab (zamiast 6,25% = 1/16)

-jaka jest odległość między genami?

-gamet ab jest pierwiastek z 16% = 40%

-gamet AB jest tyle samo

-gamet rekombinantów jest 100% - 80% = 20%

-odległość wynosi 20 cM

-zmierzenie odległości między genami w obrębie grupy sprzężeń pozwala stworzyć mapę genetyczną

-bardzo przydatna do przewidywania wyników krzyżówek

-przydatna również w genetyce molekularnej

-grupa sprzężeń może być większa niż 50 cM – sprzężenia pośrednie

-trudno dokładnie ustalić kolejność genów

-odległości się nie sumują

-krzyżówki trójgenowe

-pozwalają ustalić kolejność genów

-dają dokładniejszy wynik mapowania

-krzyżówka testowa potrójnej heterozygoty z homozygotą recesywną

-cztery klasy potomstwa

-rodzicielskie

-rekombinacja między A a BC

-rekombinacja między AB a C

-podwójna rekombinacja między A a B i B a C

-licząc odległość między genami trzeba policzyć wszystkie osobniki, w których zaszła rekombinacja między tymi dwoma genami

-łatwo ustalić, który jest w środku

-odległości się nie sumują

-przy dużych odległościach większe prawdopodobieństwo podwójnego crossing over

-dokładniejsze jest sumowanie mniejszych odległości

-przy krzyżówce trójgenowej liczone są podwójne crossing-over

-odliczanie odległości genów dalszych niż 50 cM

-największa grupa sprzężeń Drosophila ma 107 cM

-przewidywanie częstości występowania poszczególnych klas potomstwa na podstawia znanej mapy

-częstość podwójnych rekombinantów to iloczyn częstości pojedyńczych

-częstość pojedyńczych to różnica

-częstość rodzicielskich to cała reszta

Genetyka człowieka

-choroby genetyczne

-niektóre choroby występują często w rodzinie

-dziedziczone jak allele mendlowskie

-hemofilia w brytyjskiej rodzinie królewskiej

-królowa Wiktoria i jej mąż zdrowi

-syn, wnuk i prawnuk chorzy

-chorują tylko chłopcy

-kobiety są nosicielami

-cecha recesywna sprzężona z płcią

-daltonizm

-nie rozróżnianie czerwonego koloru

-cecha recesywna sprzężona z płcią

-dziedziczenie koloru oczu

-małżeństwo ciemnookiej z ciemnookiej rodziny z niebieskookim z niebieskookiej rodziny

-dzieci mają ciemne oczy

-dziecko weźmie ślub z osobą o o identycznym genotypie: wnuki mają 3:1 ciemne:niebieskie

-cecha autosomalna: niebieskie oczy – recesywne, ciemne – dominujące

-teraz wiadomo, że dwa lub trzy geny regulują kolor oczu

-eugenika

-ślepa wiara, że cechy człowieka w tym psychiczne są wszystkie determinowane przez allele mendlowskie recesywne lub dominujące

-nie bierze pod uwagę skomplikowanych oddziaływań między genami i faktu, że większośc cech jest określanych przez wiele genów

-co to jest cecha?

-ograniczenia prawa do prokreacji osób „wadliwych”

-najpełniejsza realizacja w Niemczech hitlerowskich