Curs 5 Exceptii de La Legile Lui Mendel (1)

3:1

9:3:3:1

EXCEEXCEPłII DE LA LEGILE LUI MENDELPłII DE LA LEGILE LUI MENDEL

Boala Huntigton

Manifestări: mişcări necontrolate,neurodegenerareBoala se transmite ereditar, rareori sarepeste generaŃii, şi femeile şi bărbaŃii pottransmite boala (se transmite autosomaldominant).

Anticiparea genetică este fenomenul de apariŃie timpurie sau manifestarea mai intensă a unor afecŃiuni în generaŃii succesive.

Boala apare după 40 de ani, rareori apare maidevreme la 14 ani şi atunci se moşteneşte exclusivde la tată.

http://publications.nigms.nih.gov/findings/sept08/images/hunt_gene_big.jpg


INTERACłIUNI ALELICEINTERACłIUNI ALELICE

DominanŃa incompletă

DominanŃa - relaŃie între alelele unei gene

DominanŃa este completă atunci când heterozigoŃii au acelaşi fenotip ca şi homozigoŃii dominanŃi.

Genetics – a conceptual approach, second edition, 2002

Hipercolesterolemia familială - lipsa unuireceptor pentru importarea colesterolului încelulele hepatice

Human genetics concept and application, 5th edition, 2003


Fibroza chistică gena CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator)situată pe cromozomul 7 - produsul genei este o proteină transmembranară implicatăîn transportul ionilor de clor.

Proteina defectă - acumularea unui mucus dens în canalele ce pleacă de la pancreas înintestin, în plămâni. Boala se transmite autosomal recesiv.

Persoană heterozigotăAa

Nivel molecular -exprimarea ambelor alele - codominanŃă

La nivel de organism -un fenotip normal

http://www.goldbamboo.com/images/content/4083-250px-cftreatmentvest2-cystic-fibrosis.jpg

http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/ency/images/ency/fullsize/18135.jpg


CodominanŃa

Grupele de sânge de tip MN

LM LM LN LN

LM LN

DominanŃa este o interacŃiune între alelele de la acelaşi locus, deci esteo interacŃiune alelică. Această interacŃiune este între produşii alelelor.DominanŃa nu influenŃează transmiterea genelor, ci numai modul deexprimare al acestora.

LM LN

DominanŃa este doar la nivel de fenotip


ALELE LETALEALELE LETALE

Alele letale - modifică raportul mendelian de 3:1 sau 1:2:1 în 2:1

Letal - incompatibil cu viaŃa, genotip care nu permite dezvoltarea organismelor şi care mor la faze embrionare timpurii

http://www.bio.miami.edu/dana/pix/yellowmouse.jpg

Lucien Cuenot 1905 a efectuat experienŃe de încrucişare cu şoareci galbeni

Şoarecii galbeni încruşaŃi între ei -segregare în raport de 2:1. Concluzie: şoarecii galbeni sunt heterozigoŃi

Şoarecii gri încrucişaŃi între ei - toŃi urmaşii sunt la fel, gri. Concluzie: şoarecii gri sunt homozigoŃi.

Şoareci galbeni încrucişaŃi cu şoareci gri . Segregare 1:1. Concluzie în plus că şoarecii galbeni sunt heterozigoŃi.


Exemple de alele letale: gena ce determină absenŃa părului la câinele mexican şi gena pentru culoarea galbenă a frunzelor de gura leului (Antirrhinum).


ALELE LETALEALELE LETALE


La om alelele letale în stare homozigotă sunt cauza multor avorturi spontane, astfel doi părinŃi heterozigoŃi pentru alele letale au şanse de 25 % ca fiecare sarcină să se termine cu un avort spontan.

La gura leului de tip aurea plantelecu frunzele galbene suntheterozigote, cele homozigote suntletale.


ALELE MULTIPLEALELE MULTIPLE

Un organism diploid - 2 alele la unlocus

În populaŃie pot exista mai multevariante ale unei gene.

Exemplu: fenilcetonuria la om,există 300 de alele. RelaŃia dintrediferite alele la un locus poatestabili uneori tratamentul.


Alele multiple - grupele de sânge de tip ABO, 3 alele: LA, LB

şi l.

Multitudinea de alele la un locus se numeşte şi serie alelică.


ALELE MULTIPLEALELE MULTIPLE

Dacă o genă are o singură alelă atunci

gena este numită monomorfă (alelele

rare diferite de cea de tip sălbatic pot fi

întâlnite cu o frecvenŃă de 0,001 % )

Dacă o genă are mai mult de o singură

alelă atunci gena este numită polimorfă

An introduction to genetic analysis, 8th edition, 2008

Alele multiple determină formareapetelor nepigmentate în frunzele detrifoi, fiecare model fiind rezultatulunor combinaŃii de alele diferite.

alelă atunci gena este numită polimorfă


INTERACłUINI NONALELICEINTERACłUINI NONALELICE

Mai multe gene pot interacŃiona pentru a produce un nou fenotip. InteracŃiunile genice nu sunt şi interacŃiuni alelice.

InteracŃiunea între 2 loci (2 gene) determină culoarea fructului la ardei (Capsicum annuum)

R_C_ culoarea roşie a fructuluiR_cc culoarea roşie închisărrC_ culoare galbenărrcc culoare verde



INTERACłINTERACłIIUNI NONALELICEUNI NONALELICE

Forma crestei la găini este determinată de alelele de la 2 loci

R_P_ creastă nuciformă (1)R_pp creastă trandafir (2)

21

3 4


R_pp creastă trandafir (2)rrP_ creastă mazăre (3)rrpp creastă simplă (4)

3 4

http://www.bio.miami.edu/dana/pix/combs.jpg

o+_b+_ pigmentaŃie normală

oob+_ doar pigmentul negru

PigmentaŃia la şarpele de porumb (Elaphe guttata) 1 2


INTERACłUINI NONALELICEINTERACłUINI NONALELICE

o+_bb pigment portocaliu

oobb albino

http://www.bio.miami.edu/dana/250/250SS10_6.html

3 4


ALELE SAU NONALELE?ALELE SAU NONALELE?

Testul de complementare

MutaŃia m1 determinată de gena aMutaŃia m2 determinată de gena bCondiŃii: organismele încrucişate trebuie să fie homozigote

Concluzie: dacă toŃi indivizii rezultaŃi au fenotip mutant atunci a şi b sunt alele la acelaşi locus




Concluzie: dacă toŃi indivizii rezultaŃi au fenotip normal atunci a şi b sunt gene diferite




Campanula

http://www.bio.miami.edu/dana/pix/harebells.jpg


Pleiotropia - o genă mai multe efecte

Pleiotropia fenomen întâlnit când o genăcontrolează mai multe funcŃii şi are mai multdecât un efect.

Porfiria variegata (PV) este o afecŃiune rară,caracterizată prin defecte la nivelul sintezeihemului, porfirinele fiind nişte precursori aihemului se acumulează în acest caz în sângeşi se elimină prin urină. Acumulările deporfirine atacă sistemul nervos, cauzândapariŃia mai multor simptome. Regele Georgeal III-lea este exemplul cel mai cunoscut casuferind de PV.


Sindromul Marfan este boala ereditară a Ńesutului conjunctiv care afectează

aparatul locomotor (hiperstaturalitate; deformare toracică; hiperlaxitate

ligamentară), aparatul cardiovascular (insuficienŃă aortică), precum şi afecŃiuni

oculare (dislocarea cristalinului şi miopie).


Pleiotropia



Fenocopia

Fenocopie este fenomenul când un caracter datorat factorilor de mediu pare să fieunul ereditar. Asemenea caractere pot fi asemănătoare maladiilor genetice sau sepot manifesta la indivizi înrudiŃi.

Defectul membrelor (membre prea scurte)este o fenocopie a maladiei numită focomelie.Membrele foarte scurte pot fi cauzate deadministrarea în timpul sarcinii timpurii aadministrarea în timpul sarcinii timpurii aunui medicament thalomid.

InfecŃiile sau intervenŃiile chirurgicale la nivelul pancreasuluipot mima stările diabetice, dar toate aceste simptome sedatorează factorilor de mediu.

Un copil care răceşte foarte des poate fi suspectat de fibrozăchistică, dar acestea se pot datora malnutriŃiei. Fenocopiileadevărate sunt rare.

http://www.channel4.com/life/microsites/B/bornfreak/images/ninja.jpg

Fenomenul când mai multe gene pot produce acelaşi fenotip se numeşteheterogenitate genică.

ExplicaŃia constă în faptul că mai multe enzime, deci şi gene codificatoare, înunele cazuri şi reglatoare, sunt implicate în una şi aceeaşi cale metabolică.DeficienŃa oricărei enzime din calea metabolică are ca rezultat pierdereafuncŃiei.


Heterogenitatea genică

Exemple:

•Pentru coagularea sângelui sunt necesare 11 reacŃii

•Există 132 de forme de surditate care se transmit

autozomal recesiv

•Sindromul HERMANSKY-PUDLAK sau albinismul

poate fi cauzat de mutaŃii în 8 gene

Ereditatea citoplasmatică - material genetic extranuclear:

ADN mitocondrial (ADNmt) şi ADN cloroplastidian (ADNcl)


EREDITATEA CITOPLASMATICĂEREDITATEA CITOPLASMATICĂ

Genetics – a conceptual approach, second edition, 2002Human genetics concept and application, 5th edition, 2003

Heteroplasmia este prezenŃa mai multor tipuri de genoame extranucleare (ADNmt sau ADNcl) într-o celulă.

Homoplasmie – existenŃa doar a unui singur tip de ADN extranuclear în celulele unui organism.



Ereditatea citoplasmatică afost observată prima dată deCarl Correns la barbaîmpăratului (Mirabilis jalapa).


împăratului (Mirabilis jalapa).



Genomul mitocondrial de la om şi levuriGenomul cloroplastidian Marchantia polymorfa




PrezenŃa unor mutaŃii la nivelulADNmt uman poate fi cauza maimultor boli: miotonii, distonii,


multor boli: miotonii, distonii,miopatii, cardiopatii, deficienŃede auz.

Pedigriul ce reprezintă transmiterea unei boli mitocondriale.


EFECTUL MATERNALEFECTUL MATERNAL

Efect maternal - fenomenul cândgenotipul mamei influenŃează fenotipulurmaşilor datorită prezenŃei unor elemente(proteine, ARNm) în citoplasma ouluiimportante în perioadele timpurii dedezvoltare.

Limnaea peregra


EFECTUL MATERNALEFECTUL MATERNAL

http://www.bio.miami.edu/dana/pix/limnaea_coiling.jpg

A nu se confunda ereditatea citoplasmatică cu efectul maternal. Ereditateacitoplasmatică se datorează materialului genetic extranuclear (ADNmt şi ADNcl),pe când efectul maternal este influenŃat de produsul genelor nucleare ale mamei.


CARACTERE MULTIFACTORIALECARACTERE MULTIFACTORIALE

Genele şi factorii de mediu

Poligenie – caractere influenŃate de mai multe gene

Caractere multifactoriale (caractere cantitative) – poligenia + factorii de mediu


Factorii de mediu aproape că nu au nici o influenŃă asupra unor caractere, în alte cazuri acestea au o contribuŃie egală sau factorii de mediu pot avea un rol decisiv.

INTERACłIUNI MEDIUINTERACłIUNI MEDIU--GENOTIPGENOTIP

Caracterele discontinue prezintă fenotipuri distincte: mazăre galbenă sau verde, flori roşii sau albe etc.

Caracterele continue pot prezenta o gamă foarte mare de fenotipuri: înălŃimea şi culoarea pielii la om etc.


NORMA DE REACłIENORMA DE REACłIE


Norma de reacŃie reprezintă gama defenotipuri ale unuia şi aceluiaşigenotip sub influenŃa diferitor factoride mediu.

NORMA DE REACłIENORMA DE REACłIE


ZGOMOT DE DEZVOLTAREZGOMOT DE DEZVOLTARE

Zgomotul de dezvoltare este fenomenul de variaŃii fenotipice întreindivizi cu acelaşi genotip şi în aceleaşi condiŃii de mediu. Printrefactorii care determină aceste diferenŃe este şi modul stocastic alexprimării genelor.


SUMARSUMAR

1. DominanŃa reprezintă relaŃia dintre produşii a două alele de la acelaşi locus.

Exprimarea fenotipică a celor 2 alele este urmărită la heterozigoŃi.

2. DominanŃa este completă când heterozigoŃii sunt identici fenotipic cu homozigoŃii

dominanŃi. DominanŃa este incompletă când heterozigoŃii au un fenotip

intermediar între cei doi homozigoŃi (dominant şi recesiv). CodominanŃa este

exprimarea fenotipică la un heterozigot a ambelor caractere de la cei doi

homozigoŃi.

3. DominanŃa nu afectează modul de moştenire a unei alele, ci numai modul de

exprimare. DominanŃa poate fi diferită la diferite nivele fenotipice.exprimare. DominanŃa poate fi diferită la diferite nivele fenotipice.

4. Alelele letale cauzează moartea organismului în faze timpurii de dezvoltare.

Raportul fenotipic în F2 de 3:1 este modificat la 2:1.

5. Alelele multiple (serii alelice) se referă la prezenŃa mai multor alele într-un grup de

indivizi. Alelele multiple cresc numărul posibil de genotipuri şi fenotipuri.

6. InteracŃiunea genică se referă la interacŃiunea dintre gene diferite (de la diferiŃi

loci) în producerea unui nou fenotip.

7. Testul de complementare poate fi utilizat în determinarea localizării a două

mutaŃii. În acest scop se încrucişează indivizi mutanŃi homozigoŃi, dacă

heterozogiŃii rezultaŃi sunt mutanŃi atunci ambele mutaŃii sunt la acelaşi locus,

dacă indivizii rezultaŃi sunt normali (tip sălbatic) atunci mutaŃiile sunt la loci

diferiŃi (fiecare individ completează cu câte o genă normală).

SUMARSUMAR

8. Ereditatea citoplasmatică este reprezentată de materialul genetic extranuclearcare se află în citoplasmă. Organelele care conŃin material genetic sunt cloroplasteleşi mitocondriile. În general, în lumea vie genele extranucleare sunt moştenite pelinie maternă (la unele gimnosperme urmaşii moştenesc ADNmt de la ambii părinŃi).

9. Efectul genetic maternal se caracterizează prin influenŃa genotipului mameiasupra fenotipului urmaşilor deşi aceştia moştenesc gene de la ambii părinŃi.

10.Anticiparea genetică se referă la apariŃia mai timpurie sau manifestarea maiintensă a unor afecŃiuni în generaŃii succesive.

11. Fenotipul este deseori influenŃat de factorii de mediu. Varietatea de fenotipuri pe11. Fenotipul este deseori influenŃat de factorii de mediu. Varietatea de fenotipuri pe

care un genotip este capabil să îl producă în diverse condiŃii de mediu se numeşte

normă de reacŃie.

12.Fenocopia este fenotipul produs sub influenŃa factorilor de mediu care pare a fideterminat de un factor ereditar.

13.Caracterele discontinue pot prezenta câteva fenotipuri distincte, pe cândcaracterele continue pot prezenta o gamă foarte mare de fenotipuri. Caracterelecontinue sunt de cele mai dese ori produsul dintre mai multe gene şi diverşi factoride mediu.

14.ExcepŃiile de la legile lui Mendel nu reprezintă o eroare, ci pur şi simplutransmiterea unor caractere nu poate fi explicată prin legile mendeliene.

!

ExcepŃiile de la legile mendeliene: dominanŃa incompletă,

codominanŃa, alele letale, alele multiple, interacŃiunile genice

Pleiotropia, heterogenitatea genică, anticiparea genetică

Ereditatea citoplasmatică şi efectul maternal

NoŃiune de normă de reacŃie, fenocopie, zgomot de dezvoltareNoŃiune de normă de reacŃie, fenocopie, zgomot de dezvoltare

http://www.foxtaur.com/fuzzy/thinking.gif

Curs 5 Exceptii de La Legile Lui Mendel (1)

Documents

Transcript of Curs 5 Exceptii de La Legile Lui Mendel (1)