popula n genetika loveka
Download
Skip this Video
Download Presentation
Populačná genetika človeka

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 19

Populačná genetika človeka - PowerPoint PPT Presentation


  • 75 Views
  • Uploaded on

Populačná genetika človeka. študuje genetickú konštitúciu ( genofond ) ľudských populácií a faktory, ktoré tento genofond determinujú, resp. počas generácií menia

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Populačná genetika človeka' - fadhila


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
popula n genetika loveka
Populačná genetika človeka
  • študuje genetickú konštitúciu (genofond) ľudských populácií a faktory, ktoré tento genofond determinujú, resp. počas generácií menia
  • populácia – súbor jedincov žijúcich v reprodukčnom kolektíve, t. j. v spoločenstve, kt. členovia sú potenciálne schopní sa navzájom krížiť
  • genofond (génová výbava) – súhrn všetkých génov jednotlivých členov určitej populácie
  • genofond populácie sa môže v priebehu generácií meniť
  • faktory schopné vyvolať také zmeny sa rozdeľujú na 2 skupiny:
    • faktory s deterministickým charakterom (uplatňujú sa vo veľkých populáciách)
      • mutácie
      • selekcia
      • migrácia
    • náhodné faktory (uplatňujú sa v malých populáciách)
      • génový posun (genetický drift)
  • aj usporiadanie génov do genotypov sa môže v priebehu generácií meniť a je podmienené systémom kríženia
    • panmixia
    • inbríding
    • homogamia
panmixia a hardyho weinbergerov z kon
Panmixia a Hardyho-Weinbergerov zákon
  • panmixia znamená náhodné kríženie (uzatváranie manželstiev) bez ohľadu na genotyp na sledovanom lokuse/lokusoch
  • teda vždy sa vzťahuje na určitý lokus/lokusy
  • ďalšie predpoklady:
    • generácie sa navzájom neprekrývajú
    • populácia je dostatočne veľká (neuplatňujú sa náhodné zmeny génových fr.)
    • neuplatňujú sa v nej činitele schopné meniť génové frekvencie (selekcia, mutácie, migrácia)
  • v takej populácii ak uvažujeme jeden autozómový lokus s alelami Aa a s frekvenciou pa q platí Hardyho-Weinbergerov zákon:
    • pri ľubovoľných východiskových frekvenciách genotypov AA, Aa a aanadobudne populácia po jedinej generácii panmixie rovnovážny stav s genotypovými frekvenciamip2 AA : 2pq Aa : q2aa,a tieto génové a genotypové frekvencie v nasledujúcich generáciách zostanú nezmenené, pokiaľ budú splnené uvedené predpoklady.
    • teda v takej populácii genotypové frekvencie sú binomickou funkciou génových frekvencií, ich početnosť možno vyjadriť jediným parametrom – alelovou frekvenciou p (lebo platí p + q = 1)
    • v takej populácii sa genetická variabilita konzervuje
slide3

1. generácia

2. generácia

h w z kon a viac p rov alel v zbov nerovnov ha
H-W zákon a viac párov alel: väzbová nerovnováha
  • H-W zákon platí aj pre dva a viac párov alel, ktoré nie sú vo väzbe
  • v prípade väzby sa rovnovážny stav dosiahne postupne, nie po jedinej generácii
    • približovanie sa k rovnovážnemu stavu významne spomalí, keď je medzi lokusmi väzba
    • je tým pomalšie, čím je väzba užšia, pri úplnej väzbe sa nedosiahne vôbec
    • nastáva tzv. väzbová nerovnováha (disekvilibrium) - VN
    • alely vo VN sa nazývajú haplotyp (a správajú sa formálne ako jedna alela)
    • VN sa významne využíva
      • pri mapovaní génov pomocou DNA polymorfizmov (autozygotné mapovanie, asociačné štúdie, zúženie kandidátnej oblasti )
      • pri DNA diagnostike nepriamou metódou
      • pri odhade veku mutácie u dedičných ochorení (resp. či sa jedná o opakované mutačné udalosti)
  • pri X-viazaných génoch rovnováha sa dosiahne tiež postupne (aj na jednom lokuse)
inbr ding
Inbríding
  • inbríding znamená uzatváranie manželstiev medzi geneticky príbuznými partnermi (príbuzenské kríženie)
    • systematický inbríding – kríženie medzi príbuznými s definovaným typom vzájomnej príbuznosti
    • nesystematický inbríding – v malých uzavretých populáciách (izolátoch) sa časom všetci jej členovia stávajú navzájom príbuznými
  • koeficient inbrídingu populáci, F– je to priemer koeficientov inbrídingu všetkých jej jej členov
    • v populáciach sapodstatne ťažšie stanovuje ako v rodokmeňoch
      • rodokmeňová metóda – zostavenie rodokmeňa každého člena
      • hodnotenie dišpenzov – t.j. cirkevných povolení na uzatvorenie konsangvinného sobáša
      • metóda izonýmie, I (rovnakého priezviska) – medzi koeficientom inbrídingu (F) a koeficientom izonýmie (I) je konštantný vzťah:

F = I / 4

d sledky inbr dingu v popul cii
Dôsledky inbrídingu v populácii
  • populácia s inbrídingom sa skladá z 2 častí (uvažujeme alelový pár A/a s frekvenciami p/q):

1. časť má na sledovanom lokuse alely IBD (všetcia sú homozygoti s genotypovými frekvenciami AA = p a aa =q)= ich podiel je F

2. časť na sledovanom lokuse je panmiktická (génové a genotypové frkv. sú dané H-W zákonom) = ich podiel je 1 – F

  • Bernsteinov-Wrightov zákon – ukazuje rozloženie genotypov v populácii s inbrídingom (posledný stĺpec)
d sledky inbr dingu v popul cii pokr
Dôsledky inbrídingu v populácii – pokr.
  • génové frekvencie zostávajú nezmenené
  • zmení sa usporiadanie génov do genotypov
    • zníži sa frekvencia heterozygotov
    • zvýši sa frekvencia obidvoch typov homozygotov
      • z hľadiska rodiny je to nevýhodné (zvyšuje sa pravdepodobnosť recesívne dedičného ochorenia)
      • z hľadiska populácie je to výhodné (účinnejšia selekcia voči recesívnym ochoreniam)
homogamia
Homogamia
  • homogamia („výberové kríženie“) je uzatváranie manželstiev podľa fenotypovej podobnosti (pozitívna homogamia) alebo naopak, fenotypovej nepodobnosti (negatívna homogamia)
  • efekt pozitívnej homogámie je podobný efektu inbrídingu (nemení génové frekvencie a zvyšuje relatívnu početnosť homozygotov)
    • fenotypovo podobní jedinci majú väčšiu pravdepodobnosť, že majú aj podobný genotyp
      • nie je to však také rýchle a intenzívne ako pri inbrídingu
    • týka sa to len lokusov determinujúcich fenotyp podliehajúci poz. homogamii (inbríding postihuje všetky lokusy)
    • u človeka sa uplatňuje
      • hlavne pri kvantitatívnych znakoch: výška, IQ a pod.
      • a niektorých dedičných ochoreniach: porucha sluchu, zraku a pod.
  • negatívna homogamia naopak znižuje početnosť homozygotov a zvyšuje početnosť heterozygotov
mut cie
Mutácie
  • predstavujú prvý zdroj genetickej variability (keby neexistovali nemohli by vznikať nové alely, neexistovala by ani evolúcia)
  • z hladiska selekčného významu sa delia:
    • selekčne nevýhodné
    • selekčne výhodné
    • selekčne neutrálne (mutácie v nekódujúcich oblastiach)
  • na každom lokuse nastávajú mutácie s určitou charakteristickou frekvenciou > mutačný tlak
  • zmena frekvencie alely (p) v nasledujúcej generácii v dôsledku mutačného tlaku je daná vzťahom

p’ = p - µp

    • kde µ = mutačná frekvencia
  • v prírodzených podmienkach sú veľmi zriedkavé (rádovo 10-6), preto nevyvolávajú podstatné zmeny génových frekvencií v priebehu niekoľkých generácií (v evolučných dimenziách ale môžu byť významným činiteľom takých zmien)
selekcia
Selekcia
  • selekciou sa rozumie stav, keď jedinci s rozličnými genotypmi majú v priemere nerovnaký počet potomkov
  • ukazovatele selekcie:
    • reprodukčná zdatnosť (fitness), f = relatívny príspevok jedincov s určitým genotypom na utvorení nasledujúcej generácie
    • koeficient selekcie, s = podiel, o ktorý je znížený príspevok jedincov s určitým genotypom na utvorení ďalšej generácie
    • je logické, že platí: f = 1 – s, alebo f + s = 1
      • pri úplnej selekcii (letálne ochorenia): f = 0 a s = 1
      • pri selekčne indiferentnom znaku naopak: f = 1 a s = 0
    • f a s nie sú konštantným atribútom genotypu, môžu sa meniťv závislosti od prostredia

Selekcia proti dominantnému fenotypu

  • pri s = 1 po jedinej generácii nebude žiadny jedinec s domin. génom
  • pri s < 1početnosť dom. alely sa rýchlo znižuje – všetci postihnutí sú heterozygoti (limitná forma H-W zákona)
selekcia pokr
Selekcia – pokr.

Selekcia proti recesívnemu fenotypu

  • má oveľa pomalší účinok (selekcii sú vystavené iba recesívne alely, ktoré sa nachádzajú u homozygotov)
  • čím je recesívne dedičné ochorenie v populácii zriedkavejšie, tým menej je účinná selekcia (tým väčšia časť alel sa nachádza u heterozygotov)
    • napr. pri početnosti alely 0,1% je v populácii na jedného homozygota až 2000 heterozygotných nosičov
  • pri úplnej selekcii platí vzťah: q’ = q / (1 + q), ak q > 0, tak q’ = q
  • účinok selekcie zvyšuje inbríding (q2 + pqF)

Slekecia uprednostňujúca heterozygotov

  • v takej populácii platí: fDD = 1 – s1 , fDd = 1, fdd = 1 – s2
  • rovnovážna frekvencia alel je daná vzťahom: q’ = s1/ (s1+ s2)
    • najlepšie preštudovaný príklad takej slekcie je kosáčiková anémia a malária
      • homozygoti HbS – kosáčiková anémia (f < 1)
      • homozygoti pre normálnu alelu – malária (f < 1)
      • heterozygoti HbS – zvýšená odolnosť proti malárii (f = 1)
slide12

malá selekčná výhoda heterozygotov zabezpečuje, že aj letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri s1 = 0,2a s2 = 0,85je to až19 %)

    • taký mechanizmus sa predpokladá aj pri CF v Európe, aj keď konkrétny selekčný činiteľ nie je známy
selekcia pokr1
Selekcia – pokr.

Slekecia proti heterozygotom

  • rovnováha v takej populácii je len pri alelových frekvenciách p = q = 0,5
    • ak p < 0,5 jeho frekvencia sa bude znižovať (a q sa zvyšovať)
    • ak p > 0,5 jeho frekvencia sa bude zvyšovať (a q sa znižovať)
    • v konečnom dôsledky alela, ktorej frekvencia je < 0,5 z populácie vymizne (a druhá sa v nej fixuje)
    • tento typ selekcie sa uplatňuje pri Rh inkompatibilite medzi matkou a dieťaťom (matka Rh- a plod Rh+)
      • v súčasnosti ale už nemá veľký efekt (účinná liečba)
migr cia
Migrácia
  • migrácia časti istej populácie do inej populácie mení iba genofond populácie, do ktorej migrácia nastala
  • vzniká zmiešaná populácia, v ktorej génová frekvencia bude daná váženým priemerom obidvoch frekvencií, a „váhami“ sú počty jedincov pochádzajúcich z pôvodných populácií

qE = (nC qC + nD qD) / (nC + nD)

  • v súčasnosti v ľudských populáciách

migrácia nepredstavuje významný

faktor ovplyvňujúci génové

frekvencie (v minulosti ale to

mohlo byť významné – v období

veľkých sťahovaní národov)

g nov posun drift
Génový posun (drift)
  • génový posun (náhodný genetický drift, Wrightov efekt) – uplatňuje sa v malých a izolovaných populáciách a má nepredvídateľný účinok
  • je to súbor náhodných zmien génových frekvencií v priebehu generácií
  • ak populácia aj v ďalších generáciách zachová malý efektívny rozsah, génové frekvencie podliehajú neprestajne náhodným výkyvom
  • môže to viesť k úplnej vymiznutiu jednej alely a fixácii druhej)
g nov posun drift pokr1
Génový posun (drift) – pokr.
  • ak malá východisková populácia v priebehu ďalších generácií zväčšuje svoj efektívny rozsah, driftom dosiahnuté génové frekvencie sa v nej ďalej už udržujú na rovnakej úrovni
  • tento typ génového posunu sa označuje ako efekt zakladateľa (founder efekt)
    • príčina vysokých početností niektorých genetických ochorení v populáciách, ktoré vznikli z malých základných celkov
      • napr. u slovenských Romov alkaptonuria, kongenitálny glaukóm, retinitis pigmentosa a pod.
genetick izol ty
Genetické izoláty
  • ako genetický izolát sa označuje početne ohraničená populácia, ktorá je reprodukčne izolovaná od svojho okolia
  • väčšinou majú malú efektívnu veľkosť
  • ľudské izoláty vznikajú v podstate z dvoch príčin:
    • z geografických – ostrovy, vysokohorské údolia, oázy a pod.
    • zo sociálnych – ako je náboženstvo, etnická príslušnosť, kultúrna tradícia, národnosť a pod.
      • môžu byť disperzné v ostatnej populácii, ale reprodukčne od nej izolované (napr. Romovia)
  • v malých genetických izolátoch sa uplatňuje genetický drift a inbríding
  • obidva tieto činitele zvyšujú početnosť homozygotov (recesívne ochorenia)
  • v súčasnosti nastáva takmer na celom svete rozpad izolátov (aj na Slovensku) (zvyšuje sa podiel exogámnych manželstiev)
ad