Hátterükben egyetlen gén áll, melynek általában számottevő a viselkedésre gyakorolt hatása, öröklési mintázata jellegzetes.

Átírás

1 2 Egygénes, mendeli öröklődésű betegségek Mendel borsóval végzett keresztezési kísérletei alapján 1866-ben tette közzé az öröklődés alapvető törvényszerűségeinek összefoglalását: Kísérletek növényhibridekkel, mely eredetileg nem vált elfogadottá, csak később, az 1900-as években Mendel alapötlete az elemek melyeket ma génnek hívunk (ezek ez öröklődés alapegységei Mendel egyik kísérlete: A kizárólag zöld, illetve kizárólag sárga sziklevelű szülők keresztezésével az első utódnemzedék (f1) minden tagjánál a sárga szikleveleket figyelhetünk meg. Az ezt követő f2 nemzedéknél ellenben már megfigyelhető a 3:1-es sárga-zöld arány. 3 4 Mendel következtetései 1. Az öröklött jegyekért felelős elemek" az öröklődés során átadódnak (ezeket az egységeket ma már gének alléljeinek hívjuk.) 2. Az egyén mindkét szülőjétől egyetlen ilyen egységet örököl az adott tulajdonságra nézve 3. Adott jellemző bár fenotípusosan nem jelenik meg, változatlan formában adódik tovább. Ebben a kísérletben a szülői nemzedék egyedei homozigóták, míg az f1 nemzedék összes tagja heterozigóta Mendel első törvénye: uniformitás és hasadás UNIFORMITÁS: Homozigóta szülők F1 utódai valamennyien azonos genotípust hordoznak, és fenotípusosos megjelenésük is azonos. HASADÁS: A szülői tulajdonságok nem olvadnak össze az f1 nemzedék heterozigóta egyedeiben, hanem változtatás nélkül újra megjelennek az f2 nemzedékben

2 Mendel második törvénye: a független öröklődés törvénye A különböző allélok egymástól függetlenül adódnak tovább. Ennek eredményeként a további nemzedékekben az eredeti szülői formáktól eltérő kombinációk is megjelennek. Ma már tudjuk, hogy ez annak köszönhető, hogy a Mendel által vizsgált jellemzőket kódoló gének különböző kromoszómákon helyezkednek el. Fenotípus Genotípus A Mendel által tanulmányozott 7 jellemző mindegyikénél a gén egyik változata domináns volt a másik felett. Mintha a domináns elemek elfednék a recesszív allél által kódolt jellemzőket. Az elfedés nem jelent módosítást, az allélok változatlan formában örökítődnek tovább. 7 8 Mai terminológia gén: Az öröklődés fizikai és funkcionális alapegysége, amely egy meghatározott információt hordoz; a DNS egy szegmense. gén lókusz: Az a specifikus hely a kromoszómán, ahol egy gén lokalizálódik allélok: Egy adott gén alternatív formái Genotípus az egyén allélkombinációi Fenotípus a megfigyelhető jellegzetességek Homozigóta azonos allélok (AA, aa) Heterozigóta különböző allélok (Aa) Autoszomális mendeli (egygénes) öröklődésű 9 Mendel törvényei: ÖSSZEFOGLÁS Uniformitás és Hasadás Független öröklődés Alapelvek: 1. Az öröklött jellemzőket az elem -párok közvetítik 2. A szülőktől egy-egy ilyen elemet öröklünk 3. Egyes gének dominánsak 10 Mendeli öröklődésű BETEGSÉGEK Hátterükben egyetlen gén áll, melynek általában számottevő a viselkedésre gyakorolt hatása, öröklési mintázata jellegzetes. 11 Huntington kór A betegség kialakulása: felnőttkorban Előfordulási gyakoriság: 1 / Kezdeti tünetek: értelmi hanyatlás, egyensúly-vesztés, antiszociális magatartás, végtagrángás A betegség éves lefolyása: szellemi leépülés, fulladás A folyamat visszafordíthatatlan, és nem is késleltethető! Öröklöttsége: AUTOSZOMÁLIS DOMINÁNS! A H (mutáns) allél jelenlétében kialakul a betegség: HH Hh hh beteg beteg nem beteg 12 2

3 Férfi Nő A Huntington kór öröklődése Házasság Hogyan néz ki a Huntington kór családrajza, ha az egyik szülő érintett! Hh hh További autoszomális domináns megbetegedések FH familiáris hypercholesterinaemia Polydactyly Szülők Gyermekek Hh hh hh Hh Érintett (beteg) Plomin, 2000 Fig 2.1 (Pg. 6) alapján Az érintett személyeknek legalább az egyik szülőjük beteg, Az érintett szülő gyermekeinek legalább 50%-a érintett! Fenilketonúria (PKU) A betegség kialakulása: kora-gyermekkorban Előfordulási gyakoriság: 1 / 10,000 A korai értelmi fejlődés súlyos visszamaradása, mely visszafordíthatatlan értelmi hanyatláshoz vezet A fenilalanin metabolizmusának elégtelen működése Kezelés: speciális fenilalanin mentes diéta, melyet egész életen át tartani kell Öröklöttsége: AUTOSZOMÁLIS RECESSZÍV! betegség csak alakul ki, ha az allélpár mindkét tagja mutáns ( F ): FF Ff ff beteg nem beteg nem beteg 15 A Fenilketonúria (PKU) öröklöttsége Férfi Nő Házasság Szülők Gyermekek Érintett Hordozó Plomin, 2000 Fig 2.1 (Pg. 6)alapján Egy tipikus PKU-s család pedigréje: Ff Ff ff Ff Ff FF A PKU érintett beteg szülei jellemzően egészségesek (de hordozók). Ha az egyik gyermek érintett, a testvér esélye a betegség kialakulására 25%-os. 16 Színtévesztés A leggyakoribb forma: piros-zöld színtévesztés (8% a férfiaknál, 0,04% a nőknél) EGY GENERÁCIÓ ÁTLÉPÉSÉNEK JELENSÉGE: Ha a mama piros-zöld színtévesztő, de a papa nem: minden fiú érintett, de egy lány sem! Azonban: a lánygyermekek fiainak a fele valószínű színtévesztő lesz! Az átöröklés jellemző mintázata: RECESSZÍV allél az X kromoszómán!

4 Nemhez kötött öröklődés Férfi: XY nő: XX X és Y NEM homológ kromoszómák! (Y mérete kb. ¼ -e az X-nek) Az olyan jellegek, melyek X kromoszómán található allélhoz köthetők, az úgynevezett - X-hez kapcsolt tulajdonságok Az olyan jellegek, melyek Y kromoszómán található allélhoz köthetők, az úgynevezett - Y-hoz kapcsolt tulajdonságok 19 X-hez kötött tulajdonságok FÉRFIAK 1 db X kromoszóma Anyjától örökli Két lehetséges genotípus X m Y X + Y A tulajdonság VAN/NINCS Hemizigócia A férfiak az X kromoszómájukat a lányaiknak adják át, az Y-t a fiaiknak NŐK Két X kromoszóma Mindkét szülőtől kapja Három lehetséges genotípus X m X m X m X + X + X + A heterozigóták hordozók. A nők a 2 X kromoszómájuk közül az egyiket random módon adják át fiaiknak vagy leányaiknak A férfiak gyakrabban érintettek az X-hez kötött recesszív betegségekben/jellegekben 20 A piros-zöld színtévesztés öröklődése Férfi Nő Házasság Szülők Hogyan néz ki a család pedigréje, ha a mama piros/zöld színtévesztő, míg a papa nem az? cc C Gyermekek Érintett Hordozó X-hez kapcsolt hordozó Plomin, 2000 Fig 2.1 (Pg. 6) c cc c cc Autoszomális receszív jegy hordozó X-hez kapcsolt recesszív jegy hordozója21 22 Meiózis Gaméták képzése (két diploid-ból négy haploid) Az átkereszteződés zavarai Hiba történik a meiozis során A spontán abortusz több mint felét kromoszóma abnormalitások okozzák Néhány esetben az embrió nem pusztul el, de súlyos fejlődési zavarok keletkezhetnek Leggyakoribb: Down szindróma

5 Triszómia és monoszómia a homológ kromoszómák nem válnak szét Down szindróma A 21-es kromoszóma triszómiája Az egyik ivarsejt mindkét homológ kromoszómát tartalmazta: Triszómia jön létre A másik ivarsejt nem tartalmazta az adott kromoszómát: Monoszómia jön létre Down szindróma Klinikai tünetek: lemaradás a növekedésben, mentális retardáció, jellemző arc és fejforma, szív rendellenességek, korai öregedés Az esetek 95%-ban a homológ kromoszómák a mamában maradnak együtt 1/1000 Az anya korának növekedésével egyre nagyobb az esélye (>35) Az idősebb anyában olyan éretlen petesejtek is aktiválódhatnak, melyek évtizedekig szunnyadtak Egyéb rendellenességek Kromoszómán belül Deléció Duplikáció Inverzió Áthelyeződés 2 kromoszóma közt Transzlokáció Mutáció vagy polimorfizmus? Nagy DNS darabok polimorfizmusa News Feature Nature 437, (20 October 2005) Human genome: Patchwork people Erika Check Komplex fenotípus (depresszió, intelligencia) családi halmozódás, Nem egyértelmű az öröklésmenet

6 A skizofrénia előfordulása Prevalencia: 1/100 Nem mutatható ki egyértelmű öröklésmenet: Rizikó nő a fokozódó genetikai rokonsággal Kognitív képességek (IQ) Nincs konzisztens öröklésmenet: A genetikai rokonsággal nő a korreláció A komplex, kvantitatív jellegek öröklődése nem mond ellent a mendeli törvényeknek! Egy-lókuszos Teljesen additív modell (intermedier) Genotípus: A 1 A 1 A 1 A 2 A 2 A 2 fenotípus: 160cm 170cm 180cm IQ magasság borsó mérete skizofrénia vérnyomás 33 Egy-lokuszos fenotípusos eloszlás A 1 A 1 A 1 A 2 A 2 A 2 160cm 170cm 180cm 34 2 lokuszos fenotípusos eloszlás 3-lókuszos fenotípusos eloszlás A 1 A 2 B 1 B 2 A 1 A 1 B 1 B 2 A 1 A 1 B 2 B 2 A 2 A 2 B 1 B 2 A 1 A 1 B 1 B 1 A1 A 2 B 2 B 2 A2A2B1B1 A 1 A 2 B 2 B 2 A2A2B2B2 160cm 165cm 170cm 175cm 180cm

7 Végtelen számú lókusz modellje 37 Kvantitatív genetika Poligénes modell: a kvantitatív jellegű fenotípust igen sok lókusz (gén) befolyásolja, melyek mindegyike kicsi, de nagyjából egyenlő, hatással járul hozzá a fenotípus kialakulásához. A genetikai hatások típusai: Monogénes (Mendeli) Autoszomális domináns (pl. Huntington) Autoszomális recesszív (pl. PKU) X-hez kapcsolt recesszív (pl. Színtévesztés) Poligénes (Sok faktoros) Kromoszomális rendellenességek Egyéb hatások Változó expresszivitás (kifejeződés) Új mutációk (ivarsejtek) Gén-gén kölcsönhatás 38 Lehetséges tesztfeladatok: Mendel alapelvei és törvényei (egygénes tulajdonságok öröklődése, pl. Huntington kór és Fenilketorúria) X-hez kötött öröklődés (pl. piros-zöld színtévesztés) Kromoszóma abberációk (pl. Down szindróma), Komplex öröklésmenet (pl. skizofrénia, kognitív képességek) A komplex, kvantitatív jellegek poligénes öröklődése 39 Tudjuk, hogy egy családban az anya Huntington érintett (heterozigóta), az apa nem. Ugyanakkor az apa heterozigóta formában hordozza a Fenilketonúria mutáns allélját (az anya nem). Melyik állítás igaz az alábbiak közül: A gyermekeknél a Fenilketonúria autoszomális recesszív öröklődés-menetének megfelelően a gyermekeknél az f2 nemzedékre jellemző 3:1-es arányt figyelhetjük meg. A két szülő más-más betegség mutáns alléljainak hordozója, így kicsi az esélye, hogy a Huntington-érintett gyermek egyben a Fenilketonúria mutáns alléljának is hordozója legyen. A családban születendő fiú gyermek 50% eséllyel lesz felnőttkorában Huntington kóros, viszont biztos, hogy nem lesz Fenilketonúriás. 40 Elgondolkodtató feladatok: Vajon miért nem halnak ki az olyan mendeli öröklődésű rendellenességek, mint a Phenylketonuria, vagy a Huntington kór? Nőknél előfordulhat X-hez kötött recesszív rendellenesség? Ha igen, hogyan? Hogyan néz ki a családrajz, ha az anya nem, az apa viszont rendelkezik egy, a piros-zöld színtévesztésért felelős alléllal. Miért van sokkal kevesebb színtévesztő nő? 41 Szakirodalom Plomin (2001) Behavioral Genetics: Ch 2. és Ch 3. (angolul) Lénárd Gábor (2003) Biológia III. Az élőlények öröklődése Az öröklésmenetek néhány példája Nemhez kötött öröklődés