Popula n genetika loveka
Download
1 / 19

- 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 '' - 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


Popula n genetika loveka

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)


Popula n genetika loveka


Selekcia pokr1
Selekcia letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri – 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 letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri

  • 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) letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri

  • 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 pokr
Génový posun (drift) letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri – pokr.


G nov posun drift pokr1
Génový posun (drift) letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri – 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 letálna recesívna alela sa udrží v populácii v nezanedbateľnej frekvencii (pri

  • 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)