Příklady z genetiky
Yüklə 256,69 Kb. Pdf görüntüsü
|
|
Řešení: Krevní systém MN je jedním z vedlejších krevních systémů. Jde o monogenní znak, který se dědí kodominantně. Jinými slovy - jedinci s genotypem MM mají skupinu M, jedinci s genotypem MN mají skupinu MN a jedinci s genotypem NN mají skupinu N. U kodominance máme tedy výhodu, že ke každému fenotypu můžeme přesně přiřadit genotyp. Nůžeme tedy vypočíst rovnou procentuální zastoupení alely M v populaci. Celek představuje všech 200 osob. Protože se ale budeme zabývat alelami a každý jedinec má alely 2 -
musíme jako celek počítat
400 alel . Nyní
- kolikrát se v tomto celku vyskytuje alela M ? U 32 jedinců nacházíme skupinu M - jsou tedy dominantní homozygoti a každý z nich má alelu M dvakrát
- 32 . 2 = 64 . Dále
nacházíme alelu M u jedinců se skupinou MN. To jsou ovšem heterozygoti a alelu M najdeme u každého pouze jednou. Tedy 96 . 1 = 96 . U jedinců se skupinou N alelu M nenacházíme.
Celkem se v naší hypotetické populaci alela M vyskytuje 160krát (64 + 96 = 160). Nyní toto číslo vyjádříme jako procento z celku: 160 / 400 = 0,4 A dopočteme frekvenci alely N: N = 1 - 0,4 = 0,6 (vycházíme ze vzorce p + q = 1). Můžeme si opět udělat zkoušku, jestli vypočtené genové frekvence jsou správné:
Skupina M: M 2 = 0,4.0,4 = 0,16 = 16% 0,16 . 200 = 32 jedinců
Skupina MN: 2MN = 2.0,4.0,6 = 0,48 = 48% 0,48 . 200 = 96 jedinců
Skupina N: N 2 = 0,6.0,6 = 0,36 = 36% 0,36 . 200 = 72 jedinců
Výsledek zkoušky potvrzuje správnost výsledků.
M = 0,4
N = 0,6 2) Hardyho-Weinbergova rovnováha pro 3 alely Zadání: Ve skupině 12000 vybraných jedinců byly nalezeny tyto počty krevních skupin AB0 systému:
4680 jedinců mělo krevní skupinu A 2880 jedinců mělo krevní skupinu B
1440 jedinců mělo krevní skupinu AB 3000 jedinců mělo krevní skupinu 0
Zjistěte frekvence jednotlivých alel (A, B, 0). (Uvažujeme platnost H - W rovnováhy).
Teorie je uvedena v kapitole Genetika populací a
Krevní skupiny . Základní vzorečky p + q = 1 a p 2 + 2pq + q 2 = 1 platí pro dvě alely (zde označené p a q ). Příklad s krevními skupinami uvažuje alely 3 (A, B, 0). Obecná pravidla pro H - W zákon jsou: p + q ... + n = 1 (p + q ... + n) 2 = 1 Pro tři alely krevně - skupinového systému AB0 bude analogicky: A + B + 0 = 1 (A + B + 0) 2 = 1 (tedy A 2 + B 2 + 0 2 + 2AB + 2A0 + 2B0 = 1) Poznámka:
Nula v tomto případě samozřejmě představuje označení alely – nikoliv číslovku.
Ze zadání známe počty jednotlivých fenotypů. Není problém vypočítat procentuální zastoupení jednotlivých skupin –
fenotypů: Krevní skupina A: 4680 / 12000 = 0,39 (39%) Krevní skupina B: 2880 / 12000 = 0,24 (24%) Krevní skupina AB: 1440 / 12000 = 0,12 (12%) Krevní skupina 0: 3000 / 12000 = 0,25 (25%) Jak je to ale s genotypy? Krevní skupina A
je podmíněna genotypem AA i A0 . Tomu odpovídá část výrazu A2 + 2A0. Frekvence krevní skupiny A je ve sledované skupině 39%. Lze vytvořit rovnici 0,39 = A 2 + 2A0. Obsahuje však dvě neznámé (A a 0).
Krevní skupina B
je podmíněna genotypem BB i B0 . Frekvence krevní skupiny B ve skupině je 24%. Analogicky k předchozímu případu lze sestrojit rovnici 0,24 = B 2 + 2B0 (rovněž se dvěma neznámými).
má výhodu, že je podmíněna pouze genotypem AB . Její frekvence ve sledované skupině je 12%.
Můžeme sestrojit rovnici 0,12 = 2AB . 0všem i zde máme dvě neznámé.
Také
krevní skupina 0
je podmíněna pouze jedním genotypem a to genotypem 00 . Frekvence této skupiny ve sledované skupině je 25%. Sestrojíme -li rovnici: 0,25 = 0 2 , můžeme rychle dospět k prv nímu dílčímu výsledku, neboť konečně máme rovnici pouze s jednou neznámou. Vypočteme:
0,25 = 0
2
0 = odmocnina(0,25) = 0,5 Frekvence alely 0 je tedy 0,5. Poznámka:
Druhý možný výsledek rovnice 0 = - 0,5 je jakožto záporné číslo nesmyslný a budeme jej zcela ignorovat.
Nyní již známe jednu neznámou, kterou můžeme dosadit do některé z prvních dvou rovnic. V tomto případě pro skupinu A:
0,39 = A
2 + 2A0
0,39 = A 2 + 2 . A . 0,5 0,39 = A 2 + A 0 = A 2 + A – 0,39 Dostali jsme klasický tvar kvadratické rovnice 0 = ax 2 + bx + c. Abychom vypočítali neznámou x (v tomto případě tedy A), musíme postupovat dle následujícího vzorce
–
vzorec s Diskriminantem (nebo použít kalkulačku s řešitelem rovnic):
V našem případě: a = 1; b = 1; c = -0,39
A 1 = 0,3, A 2 = - 1,3 (Pro náš příklad je záporná hodnota výsledku nesmyslná)
Za této situace již můžeme ze vzorečku A + B + 0 = 1 dopočítat chybějící frekvenci alely B.
0,3 + B + 0,5 = 1 0,8 + B = 1 B = 0,2 Alternativně je možné vypočítat i frekvenci alely B stejným způsobem, jako jsme vypočítali frekvenci alely A: 0,24 = B
2 + 2B0
0,24 = B 2 + 2. B . 0,5 0,24 = B 2 + B 0 = B 2 + B – 0,24
B 1 = 0,2 (B 2 = - 1,2; pro nás nevyužitelné).
Získali jsme následující výsledky: A = 0,3 B = 0,2 0 = 0,5 Zkouška: Pro jistotu provedeme zkoušku a zjištěné frekvence dosadíme do původních rovnic:
Krevní skupina A: A 2 + 2A0 = 0,39 0,3
2 + 2 . 0,3 . 0,5 = 0,39 0,09 + 0,3 = 0,39
Krevní skupina B:
B 2 + 2B0 = 0,24 0,2
2 + 2 . 0,2 . 0,5 = 0,24 0,04 + 0,2 = 0,24
Krevní skupina AB:
2 . 0,3 . 0,2 = 0,12 0,12 = 0,12 Krevní skupina 0:
0,5
2 = 0,25
0,25 = 0,25 Výsledek: Můžeme potvdrit definitivní výsledky frekvencí jednotlivých alel:
7. Imunogenetika 1) Dědičnost HLA haplotypů Zadání : Rodina vykazuje následující HLA fenotypy:
Otec: A 2 A 14 B 3 B 7
Matka: A 2 A 8 B 5 B 9
Dítě: A 2 B 3 B 5
Zapište genotypy otce a matky a dítěte s vyznačením haplotypů. Jaké další genotypy mohou mít děti těchto rodičů? Možnost rekombinace zanedbejte.
Teorie je uvedena především v kapitole Imunogenetika.
(MHC) je skupina genů na krátkém raménku 6. chromozomu, které kódují řadu genů - kromě jiných i HLA antigeny (Human leukocyte antigens). Jde o nejvýznamější lidský antigenní systém, důležitý z imunologického a transplantačního hlediska. Rozlišujeme HLA geny I. a II. třídy; obě třídy jsou vysoce polymorfní (pro každý lokus existuje velké množství různých alel). Významnou skutečností je, že sousedící HLA geny (například geny I. HLA třídy: HLA -A, HLA-B, HLA- C) se z rodičů na potomky přenáší jako tzv. haplotypy . Co to znamená? Že se přenáší jako bloky genů, mezi kterými pouze vyjímečně dochází k rekombinaci (crossing -overu). Předvedeme si na příkladu:
Otec má následující haplotypy: [A 1 B 1 ] [A 2 B 2 ] Matka má následující haplotypy:
Písmenka
A a B označují geny HLA systému; čísla označují přímo o kterou alelu se jedná (jde o vysoce polymorfní geny - viz výše). Dvojice genů uzavřená do závorky označuje geny uložené na jednom chromozomu -
tvořící
. Otec tedy potomkovi může předat buď kombinaci [A 1 B 1 ] nebo [A 2 B 2 ], ale nikdy ne (velmi vzácně)
[A 1 B 2 ]. Děti těchto rodičů tedy mohou mít následující kombinace haplotypů:
1. možnost [A 1 B 1 ] (od otce) [A 3 B 3 ] (od matky) 2. možnost
3. možnost
4. možnost
Nyní se můžeme pustit do řešení úlohy. Dítě má fenotyp A
. Všimněte si, že má ve fenotypu pouze jeden typ A antigenu - A
. Znamená to, že gen pro tento antigen má dvakrát (dostal jej od obou rodičů). Rozebereme si, od koho mohlo dítě jaký gen zdědit:
2 - od otce i od matky B 3 - od otce B 5 - od matky Od matky tedy dítě dostalo tuto kombinaci (haplotyp): [A 2 B 5 ] A od otce tuto kombinaci (haplotyp): [A 2 B 3 ] Jelikož známe jeden haplotyp otce a matky, snadno vytvoříme i haplotyp druhý, ze dvou zbývajících gen ů (které logicky musí tvořit haplotyp druhý). Otec
[A 2 B 3 ] [A 14 B 7 ] Matka
[A 2 B 5 ] [A 8 B 9 ] Dítě
[A 2 B 3 ] (od otce) [A 2 B 5 ] (od matky) Nyní již snadno dořešíme i zbytek úlohy - tj. další možné kombinace haplotypů u dětí těchto rodičů. Výsledek: Otec
[A 2 B 3 ] [A 14 B 7 ] Matka
[A 2 B 5 ] [A 8 B 9 ] Dítě
[A 2 B 3 ] (od otce) [A 2 B 5 ] (od matky) Další možná kombinace pro dítě 1
Další možná kombinace pro dítě 2
Další možná kombinace pro dítě 3
8. Obsah
1. Molekulární genetika ....................................................................................................................... 2 1) DNA, komplementarita, dopsání komplementárního vlákna ..................................................... 2 2) Transkripce, přepis z DNA do RNA .............................................................................................. 2 3) Translace, genetický kód ............................................................................................................. 4 4) Mutace, přepis mutované sekvence ........................................................................................... 6 5) Restrikční analýza ........................................................................................................................ 7 2. Cytogenetika .................................................................................................................................. 11 1) Zápisy karyotypů........................................................................................................................ 11 2) Chromozomové mutace ............................................................................................................ 12 3. Dědičnost ....................................................................................................................................... 14 1) Monohybridizus ......................................................................................................................... 14 4.
Genealogie ..................................................................................................................................... 16 1) Tvorba rodokmenu, výpočty rizik .............................................................................................. 16 5. Geneticky podmíněné choroby ..................................................................................................... 18 1) Jednoduchá dědičnost genetických chorob .............................................................................. 18 6.
Populační genetika ........................................................................................................................ 20 1) Hardyho-Weinbergova rovnováha pro 2 alely .......................................................................... 20 2) Hardyho-Weinbergova rovnováha pro 3 alely .......................................................................... 22 7.
Imunogenetika............................................................................................................................... 26 1) Dědičnost HLA haplotypů .......................................................................................................... 26 8. Obsah ............................................................................................................................................. 29 Yüklə 256,69 Kb. Dostları ilə paylaş:
|