TIPOVI NASLEĐIVANJA

INTERAKCIJE GENSKIH ALELA ( ALELNIH GENA)

Alelni geni se nalaze na paru homologih hromozoma, na istom genskom lokusu. To su , ustvari različiti oblici jednog istog gena tj. aleli i mogu biti isti (homozigot) ili različiti (heterozigot). Interakcije (meĎusobno dejstvo) genskih alela mogu biti : - potpuno (kompletno) dominantno, - nepotpuno dominantno (intermedijarno) i - kodominantno nasleĎivanje.

1. Potpuno (kompletno) dominantno

Potpuno dominantno nasleĎivanje pokazuje dominantan alel koji se isto ispoljava i u homozigotnom (AA) i u heterozigotnom stanju (Aa). Dominantan alel je funkcionalan i odreĎuje sintezu nekog proteina koji dovodi do ispoljavanja odreĎene osobine. Recesivan alel je nefunkcionalan pa se dati protein ne stvara što dovodi do ispoljavanja alternativne osobine. Pored već pomenutih osobina graška, ovako se nasleĎuju i neke osobine čoveka koje se alternativno ispoljavaju, kao što su ove navedene u tabeli :

osobine dominantno recesivno

ušna resica odvojena (slobodna)

srasla (vezana)

sposobnost uvrtanja jezika

postoji ne postoji

sposobnost osećanja ukusa PTC[1]

postoji ne postoji

Rh sistem krvnih grupa

Rh+ Rh-

Objasnićemo ovaj tip nasleĎivanja na primeru nasleĎivanja Rh sistema krvnih grupa[2]. Rh sistem odreĎuje gen koji obrazuje dva alela : dominantan ( D ) i recesivan (d). Dominantan alel odreĎuje sintezu antigena D, pa se osobe sa ovim antigenom označavaju kao Rh+. Recesivan alel je nefunkcionalan pa se antigen D ne stvara, a osobe su Rh-.

S obzirom da se dominantan alel isto ispoljava i u homozigotnom i u heterozigotnom stanju, osobe Rh+ krvne grupe mogu imati dva genotipa DD ili Dd. Drugačije rečeno, dovoljno je da osoba ima samo jedan dominantan alel da bi se stvorio D antigen i ispoljila Rh+ krvna grupa. Osobe Rh- krvne grupe imaju samo jedan genotip tj. uvek su recesivni homozigoti (dd).

2. Intermedijarno nasleĎivanje pokazuje dominantan alel koji se različito ispoljava u homozigotnom i heterozigotnom stanju. U tom slučaju se ispoljavaju tri fenotipa pri čemu je fenotip koji je odreĎen heterozigotnim genotipom intermedijaran (izmeĎu dominantnog i recesivnog homozigota, odnosno meĎuprodukt). Zbog toga je fenotipski odnos u F2 generaciji 1 (AA) : 2 (Aa) : 1 (aa), a ne 3 : 1 kao kod potpune dominantnosti. Primer za ovaj tip je nasleĎivanje oblika kose čoveka.

Ravna kosa odreĎena je parom dominantnih alela (dominantan homozigot), a kovrdţava parom recesivnih alela (recesivan homozigot). Talasasta kosa je meĎuprodukt i odreĎena je heterozigotnim genotipom. Nepotpuno dominantno se nasleĎuju i neka oboljenja ljudi, kao što su

1 anemija srpastih eritrocita, 2 talasemija, 3 familijarna hiperholesterolemija i dr.

3.Kodominantno nasleĎivanje je pojava kada se u heterozigotnom stanju potpuno izraţavaju oba dominantna alela. Tako se nasleĎuju krvne grupe ABO sistema i MN sistema. ABO sistem krvnih grupa odreĎuje gen koji ima tri alela : A, B i O alel. Aleli A i B su funkcionalni i odreĎuju sintezu odreĎenih antigena (aglutinogena) koji se nalaze na eritrocitima. Alel A odreĎuje sintezu antigena A, a alel B sintezu antigena B. Alel O je nefunkcionalan pa se ne stvara ni jedan od antigena.

Ova tri alela mogu da se iskombinuju na 6 mogućih načina obrazujući na taj način 6 različitih genotipova AA, AO, BB, BO, AB i OO. Aleli A i B su meĎusobno kodominantni i istovremeno su oba alela dominantna u odnosu na O alel ( A=BO ).

Kada se aleli A i B naĎu u paru na homologim hromozomima (genotip AB), ispoljiće se dejstvo oba ova alela, odnosno osoba će imati i antigen A i antigen B. Takva osoba ima krvnu grupu AB. Osoba genotipa AA ili AO ima krvnu grupu A jer se na njenim eritrocitima nalazi antigen A. Slično je i kod osoba B krvne grupe (genotipovi su BB i BO) samo što se kod njih stvara aglutinogen B. Krvnu grupu O odreĎuje jedan genotip – recesivan homozigot (OO). Osobe O krvne grupe ne sadrţe ni jedan od antigena. Svaka osoba pored antigena (na eritrocitima) ima i antitela u krvnoj plazmi.

U krvi jedne osobe nikada se ne nalaze istorodni antigen i antitelo (npr. antigen A i antitelo anti-A). Sadrţaj antigena i antitela, fenotipovi i genotipovi ABO sistema dati su u narednoj tabeli :

krvna grupa

(fenotip)

genotip krv sadrži_____

antigene antitela

A AA , AO A anti-B

B BB , BO B anti-A

AB AB A+B nema

O OO nema anti-A +antiB

MN sistem krvnih grupa se, takoĎe, nasleĎuje kodominantno. Gen koji odreĎuje MN sistem obrazuje dva alela M i N. Aleli M i N su meĎusobno kodominantni (M=N). Kada se naĎu u paru (genotip MN) ispoljava se dejstvo oba alela, stvaraju se oba antigena i M i N pa je osoba MN krvne grupe.

Osoba M krvne grupe je homozigot (MM) i sadrţi samo antigen M ( isto vaţi i za N krvnu grupu). Za razliku od nekih drugih krvnih grupa, antitela za MN sistem normalno se ne nalaze u krvnom serumu ljudi te se zbog toga na ove krvne grupe ne obraća paţnja prilikom transfuzije krvi.

Osobine dominantnih gena

Dominantni geni pokazuju dve veoma značajne osobine :

1 izraţajnost (ekspresivnost) i 2 probojnost (penetrabilnost).

OdreĎene osobine mogu se ispoljiti u različitom stepenu kod različitih jedinki koje imaju isti genotip. Tada se radi o različitoj izraţajnosti dominantnih gena. Pojava razvijenog šestog prsta kod ljudi uslovljena je dominantnim alelom. Taj šesti prst moţe se kod različitih osoba ispoljiti u različitom stepenu : o d naznake u vidu zadebljanja pa do skoro potpuno razvijenog prsta.

Dešava se da neki dominantni aleli, pod odreĎenim uslovima ţivotne sredine, ne dovode do ispoljavanja neke osobine kod odreĎene grupe jedinki, dok se kod drugih jedinki istog genotipa ta osobina ispoljava. Dakle, ne »probijaju« se svi genotipovi u fenotipove. Procenat genotipova koji imaju očekivani fenotip naziva se probojnost. Probojnost se izraţava procentom osoba kod kojih je osobina izraţena u odnosu na ukupan broj osoba koje nose dominantan gen. Gen koji se uvek fenotipski izrazi ima potpunu probojnost tj. 100% (pr. geni za krvne grupe). Nepotpunu probojnost ima gen koji se npr. u čitavoj jednoj generaciji ne ispolji, da bi se ponovo ispoljio u narednoj generaciji (npr. roditelji nemaju šesti prst, a njihovi potomci imaju).

Plejotropnost i poligenost

Osobina nekog gena da odreĎuje veći broj osobina naziva se plejotropnost. Primera za ovako dejstvo gena ima mnogo, ali se izdvaja jedan najslikovitiji – promena u genu za hemoglobin dovodi do oboljenja nazvanog anemija srpastih eritrocita koje se ogleda u poremećaju rada mnogih organa (srca, pluća, mišića, creva, jetre, mozga itd.). Veliki broj osobina se daleko sloţenije nasleĎuju nego one koje

je opisao Mendel. Takve osobine su pod uticajem velikog broja gena i sredinski činioci na njih deluju i mogu da ih menjaju – već smo ih definisali kao poligene (kvantitativne) osobine. Geni koji kontrolišu te osobine

nazivaju se poligeni.

Oni se takoĎe razdvajaju i slobodno kombinuju po Mandelovim pravilima, ali ih je teško pratiti kroz generacije jer se istovremeno razdvaja i kombinuje veliki broj alela i još sredina na njih deluje i menja ih. Zato kaţemo da se kvantitativne osobine ne nasleĎuju po Mendelovim pravilima. Poligene osobine su npr. uzrast tela, masa tela, pojedine proporcije tela, brzina razvića, dugovečnost, plodnost i dr.

Korelativno (vezano) nasleĎivanje Svaki hromozom sadrţi mnogo gena. Kako znamo da hromozom ima više od jednog gena ? Tako što organizam uvek ima više gena nego hromozoma. Geni koji se nalaze na jednom istom hromozomu nazivaju se vezani geni i oni se zajedno prenose na potomstvo i zajedno ispoljavaju. Osobine koje odreĎuju geni smešteni na istom hromozomu su korelativne (vezane) osobine i one se zajedno ispoljavaju kod potomaka.

Geni smešteni na različitim parovima hromozomima nazivaju se nealelni geni. Mnoge osobine su rezultat interakcija dva ili više takvih gena. Znači, osim što neka osobina zavisi od interakcije alela jednog gena ona zavisi i od interakcije tih alela sa alelima nekih drugih gena. Videli smo koje vrste interakcija postoje meĎu alelima jednog gena. Sada ćemo se upoznati sa interakcijama alela različitih gena, koje mogu biti :

1 komplementarnost, 2 epistaza i 3 aditivnost.

Komplementarnost (saradnja meĎu genima)

Komplementarnost se ostvaruje kada je za ispoljavanje neke osobine bitna odreĎena kombinacija gena.

Normalan sluh čoveka odreĎuju dva gena (obeleţićemo ih sa A i B). Da bi sluh bio normalan neophodno je prisustvo bar po jednog dominantnog alela oba gena ( genotip A-B-, što znači mogu da budu i homozigoti i heterozigoti). Osobe svih drugih genotipova imaju oštećen sluh (npr. genotip A-bb ili aaB-). *Primeri komplementarnosti mogu se naći meĎu mnogo osobina biljaka. Najprostiji primer je odreĎivanje boje cveta biljke Lathyrus, koja zavisi od dva gena. Kada su oba gena aktivna tj. kada je prisutan bar po jedan dominantan alel svakog gena onda dolazi do sinteze pigmenta antocijana i cvet je ljubičaste boje. Sve ostale kombinacije genotipova (A-bb, aaB- i aabb) daju belu boju cveta. Zbog toga se u F2 generaciji ne javlja fenotipski odnos 9:3:3: 1 već se obrazuju samo dva fenotipa ljubičast i beo cvet u odnosu 9 : 7.

*Oblik semena biljke hoću-neću odreĎen je sa dva gena (Ai B) i moţe biti trouglast i sočivast. Sočivast oblik semena nastaje saradnjom dva para recesivnih alela (genotip aabb), a trouglasto seme je rezultat svih ostalih kombinacija koje sadrţe bilo koji dominantan alel. Fenotipski odnos u F2 generaciji je 15 : 1 (trouglasto : sočivasto).

*Oblik bundeve odreĎuju dva gena. Kada su u genotipu zastupljeni samo recesivni aleli (komplementarnost) onda je oblik kruškolik. Okruglast oblik ploda imaju biljke kod kojih se u genotipu nalaze bar po jedan dominantan alel oba gena (A-B-). Diskoidalan plod je rezultat genotipa u kome je prisutan

dominantan alel jadnog od gena, bilo gena A ili gena B (aaB- ili A-bb). Tako se u F2 generaciji ova tri fenotipa javljaju u

odnosu 9:6:1 ( okruglast : diskoidalan : kruškolik).

Aditivnost (sabirno dejstvo gena)

Aditivno dejstvo gena ostvaruje se ako je pojedinačno dejstvo

svakog od poligena malo pa svaki od njih doprinosi jačini osobine tako što se njihovo dejstvo sabira. Tako se nasleĎuju mnoge kvantitativne osobine, kao što su telesni rast i boja koţe i očiju čoveka. U determinaciju (odreĎivanju) ovih osobina čoveka smatra se da učestvuje 3-4 gena (para alela). Što je u genotipu čoveka više dominantnih alela koji podstiču stvaranje pigmenta, boja koţe je tamnija. Najtamniju boju koţe imaju osobe kod kojih su svi aleli dominantni (AABBCC). Kako se u genotipu osobe broj dominantnih alela smanjuje tako je i boja koţe sve svetlija. Najsvetliju boju koţe imaju osobe koje sadrţe sve recesivne alele (aabbcc).

*Pretpostavimo da boju koţe odreĎuju samo dva gena A i

B. U P generaciji su osoba crne boje koţe, genotipa AABB i osoba bele boje koţe aabb. Analiziraćemo potomke F1 i F2 generacije :

P : AABB * aabb gam.: AB ab

F1: AaBb * AaBb (melezi umereno tamne boje koţe)

Melezi iz F1 generacije obrazuju 4 tipa gameta : AB, Ab, aB i ab koji meĎusobnim ukrštanjem daju 16 kombinacija genotipova (vidi dihibridno ukrštanje) koje daju 5 različitih fenotipova:

1. fenotip tamna koţa (pigment se obrazuje 100%)

koji odreĎuje genotip u kome su svi aleli dominantni – AABB; ovaj genotip se javlja u 1 od 16 kombinacija – 1/16

2. fenotip je manje tamna koţa (obrazuje se 75%

pigmenta), a genotip je sa tri bilo koja dominantna alela (npr. AABb) – javlja se u 4/16 kombinacija

3. fenotip je umereno tamna koţa (obrazuje se 50%

pigmenta) – genotip je sa bilo koja dva dominantna alela (npr. AAbb ili AaBb) – javlja se u 6/16 kombinacija

4. fenotip je umereno svetla boja koţe (stvara se 25%

pigmenta), a genotip je sa jednim, bilo kojim dominantnim alelom (Aabb, aaBb); javlja se u 4/16 kombinacija

5. fenotip je svetla boja koţe (pigment se ne stvara), a

odreĎuje ga genotip bez dominantnih alela (aabb) koji se obrazuje u 1/16 kombinacija

Fenotipski odnos u F2 generaciji pri aditivnom nasleĎivanju osobine (boja koţe) koja je pod kontrolom dva gena smeštenih na različitim hromozomima je : tamna: manje tamna: umereno tamna: umereno: svetla : svetla

1 : 4 : 6 : 4 : 1

Epistaza (inhibitorno dejstvo gena)

Kada jedan gen koči (inhibira) dejstvo drugog nealelnog gena onda se takva interakcija naziva epistaza. Vrlo redak gen, odnosno njegov recesivan alel h, kada se naĎe u homozigotnom stanju (hh), koči stvaranje antigena A i B u krvi čoveka. Tada se ne ispoljavaju krvne grupe A, B i AB jer, iako osobe imaju alele A ili B (ili oba), je njihovo dejstvo inhibirano ovim recesivnim genom h. Tako npr. iako osoba ima genotip AAhh ona neće imati krvnu grupu A jer je alel A inhibiran. Osoba će tada imati O krvnu grupu. *Boja perja kokošaka kontrolisana je pomoću dva gena C i I. Gen C omogućuje stvaranje pigmenta koji daje boju perju, a gen I (dominantan alel) inhibira njegovo dejstvo pa je tada perje belo. Recesivan alel gena c je nefunkcionalan (pigment se ne stvara) pa je perje bele boje.

Ako se u P generaciji ukrste dve jedinke belog perja od kojih je jedna genotipa CCII, a druga genotipa ccii u F1 generaciji se dobijaju sve bele kokoške. Jedinke F1 generacije su heterozigoti za oba gena – CcIi pa iako imaju gen C pigment se ne stvara jer je inhibiran genom I. U F2 generaciji dolazi do pojave dva fenotipa – belo i obojeno perje u odnosu 13 : 3. Samo genotip C-ii, koji se javlja u 3/16, daje obojeno perje. Svi ostali genotipovi (C-I-, ccI i ccii) odreĎuju belo perje – vidi shemu ukrštanja :

P : CC II * cc ii bele bele

F1: Cc Ii * Cc Ii bele bele

F2: C- I-(9), cc I-(3), cc ii(1) , C- ii(3), b e l e 13 obojene 3

VEZANI GENI I MAPIRANJE HROMOZOMA

Svi geni na jednom hromozomu nazivaju se vezani geni. Oni se u potomstvo prenose zajedno i da ne postoji krosing-over uvek bi se javljali u istim kombinacijama. Svaki organizam ima onoliko grupa vezanih gena koliko iznosi njegov haploidan broj hromozoma. Zajedničko ispoljavanje dva ili više gena koji se nalaze na istom hromozomu naziva se vezano (korelativno) nasleĎivanje. U stvarnosti, meĎutim, nije dovoljno da se dva gena nalaze na istom hromozomu da bi se vezano nasleĎivali; da bi se to desilo oni moraju biti vrlo blizu jedan do drugog na istom hromozomu. Ukoliko to nije slučaj moţe doći do njihovog rekombinovanja tokom krosing-overa.

Krosing-over i mapiranje gena

U pahitenu profaze mejoze I dolazi do obrazovanja hijazmi (mostića) izmeĎu nesestrinskih hromatida, a zatim do prekida na tim mestima i meĎusobne razmene odgovarajućih delova – krosing-overa. U normalnoj mejozi svaka hromatida odlazi u poseban gamet. Gameti koji sadrţe hromatide koje su razmenjivale delove nazivaju se krosing-over gameti. Jedinke koje nastaju od takvih gameta nazivaju se rekombinanti. Verovatnoća odigravanja krosing-overa izmeĎu dva gena na istom hromozomu zavisi od njihovog meĎusobnog rastojanja. Što je to rastojanje veće i verovatnoća da će doći do krosing-overa je veća i obratno. U genomu čoveka postoje geni izmeĎu kojih je rastojanje toliko malo da se praktično krosing-over ne odigrava. Takvi skupovi gena koji se kao celina prenose na potomstvo nazivaju se haplotipovi.

Činjenica da učestalost krosing-overa zavisi od rastojanja izmeĎu gena koristi se prilikom mapiranja gena na hromozomu (odreĎivanje mesta genima na hromozomu). Genetičke mape koje se dobijaju na osnovu učestalosti krosing-overa daju nam uvid o relativnom poloţaju gena na hromozomima. Rastojanje izmeĎu dva gena procenjuje se na osnovu broja krosing-over gameta na 100 gameta (u %). Pri tome 1% krosing-overa predstavlja jedinicu rastojanja ili centimorgan (cM), što znači da je 1cM= 1%krosing-overa. Objasnićemo to na primeru neka tri vezana gena A, B i C. Na jednom homologom hromozomu iz para nalaze se sva tri dominantna, a na drugom sva tri recesivna alela ovih gena što znači jedinka je heterozigot za sva tri gena. Krosing-over se moţe izvršiti :

1. izmeĎu gena A i B; pri tome će hromatide meĎusobno

razmeniti delove koji sadrţe gene B i C pa će sada jedna hromatida imati kombinaciju Abc, a druga kombinaciju aBC ; gameti koji budu dobili te hromatide biće krosing-over gameti, a oni koji dobiju hromatide sa kombinacijama ABC i abc biće normalni gameti (hromatide nisu učestvovale u krosing-overu);

2. izmeĎu gena B i C, pri čemu će hromatide razmeniti

delove koji sadrţe gen C pa će jedna hromatida imati kombinaciju ABc, a druga kombinaciju abC –vidi narednu shemu;

3. dvostruki krosing-over, koji se dešava izmeĎu gena A i B

i izmeĎu gena B i C istovremeno; pri dvostrukom krosing- overu nastaju hromatide sa sledećim kombinacijama alela : AbC i aBc.

Iz ovih objašnjenja se vidi da heterozigotna osoba za tri vezana gena može da obrazuje 8 tipova gameta koji se razlikuju po kombinacijama alela ABC, abc, Abc, aBC, ABc, abC, AbC i aBc, pri čemu prva dva tipa su normalni, a ostali su krosing-over gameti. Znači, krosing-over omogućava da se vezani geni kombinuju isto kao i slobodni geni. (Ako primenimo onu formulu za izračunavanje broja tipova gameta 2n, dobićemo istu vrednost za vezane i slobodne gene.) Da bi se utvrdilo rastojanje između vezanih gena neophodno je da se izvrši tzv. povratno ukrštanje, odnosno da se heterozigotna jedinka za dve ili više vezane osobine ukrsti sa recesivnim homozigotom. Ako se u potomstvu ne jave rekombinantni potomci već samo oni koji liče na roditelje, to znači da do krosing-overa ne dolazi i da su ti geni jako blizu jedan drugom. Ako se, pak, u potomstvu jave i rekombinantne jedinke u odreĎenom procentu taj procenat predstavlja % krosing-overa odnosno rastojanje izmeĎu gena.

*Primer: Prema već prikazanim načinima dešavanja krosing-overa između tri vezana gena (A, B i C) pretpostavimo da je kao posledica povratnog ukrštanja dobijen sledeći rezultat :

30% fenotipova aaBbCc i Aabbcc, zbog krosing-overa

između gena A i B ; 14% fenotipova AaBbcc i aabbCc, zbog krosing-overa

između gena B i C 6% fenotipova AabbCc i aaBbcc, zbog dvostrukog krosing-

overa; ostalih 50% su jedinke sa sve tri dominantne i sve tri recesivne osobine

Na osnovu ovih dobijenih rezultata može se izračunati rastojanje

između : A i B gena iznosi 15 + 3 = 18% ili 18cM

B i C gena iznosi 7 + 3 = 10% (cM)

A i C gena iznosi 15 + 7 + 3 + 3 = 28% (cM) .

U izračunavanju se koriste prepolovljeni procenti jer se posmatra jedna hromatida (hromozom) koju ima gamet.Pošto je utvrđeno rastojanje lako je konstruisati gensku mapu ova tri gena : 18% 10% A______________________B______________C

100cM=1 Morgan; naziv ove jedinice je u čast T.H. Morgana koji je prvi, 1915., odredio grupe vezanih gena voćne mušice

NASLEDNOST I VARIRANJE OSOBINA LJUDI

Ako je neka osobina determinisana (odreĎena) jednim parom alela (gena) na istom lokusu na paru homologih hromozoma, onda se takvo nasleĎivanje naziva monogensko. Jednu osobinu moţe da odreĎuje i veći broj različitih gena (poligeni) pri čemu i sredina utiče na ispoljavanje ove osobine pa je takvo nasleĎivanje poligensko.

I Monogensko nasleĎivanje

Zajednička osobina svih oblika ovog tipa nasleĎivanja je da se vrši po Mendelovim pravilima. (Bavićemo se u ovom tekstu nasleĎivanjem oboljenja.)

Pri ovom nasleĎivanju oboleli fenotip se javlja kao posledica mutacija. Mutacije mogu biti dominantne ili recesivne, a mutirani gen moţe biti smešten na autozomnim ili polnim hromozomima.

Prema tome razlikuju se sledeći načini monogenskog nasleĎivanja :

autozomno-dominantno

autozomno-recesivno

dominantno nasleĎivanje vezano za X hromozom

recesivno nasleĎivanje vezano za X hromozom

holandrično (vezano za Y hromozom)

Autozomno – dominantno nasleĎivanje

Autozomono-dominantno se nasleĎuju bolesti koje su determinisane dominantnim mutiranim alelom smeštenim na nekom od autozomnih hromozoma. Dominantan mutirani alel ispoljava svoje dejstvo i u homozigotnom i u heterozigotnom stanju (ponaša se kao svaki dominantan alel). Obolele osobe mogu imati jedan od sledeća dva genotipa : mogu biti dominantni homozigoti ( A*A*, gde je sa A*obeleţen dominantan mutirani alel) ili heterozigoti (A*a, gde je sa a

obeleţen recesivan alel koji odreĎuje normalno stanje). Zdrave osobe su uvek recesivni homozigoti – aa. Dominantan mutirani alel pokazuje osobine o kojima je već bilo govora (vidi str.6), a to su izraţajnost i probojnost. Pored toga, fenotip heterozigotne osobe se razlikuje od fenotipa homozigotne osobe. Homozigoti skoro uvek imaju teţi oblik bolesti ili fenotip nije poznat zato što je ta kombinacija alela letalna. Primer za to je oboljenje familijarna hiperholesterolemija (povišen nivo holesterola u krvi koji moţe dovesti do infarkta miokarda). Homozigoti imaju teţi oblik ove bolesti i obično umiru pre 30-te godine ţivota od infarkta, a heterozigoti imaju povišen nivo holesterola koji moţe dovesti do infarkta. Na utozomno-dominantan način nasleĎivanja mogu se primeniti Mendelova pravila nasleĎivanja. Tako, ako su u braku obolele osobe i obe su heterozigoti za gen koji determiniše to oboljenje, onda se u potomačkoj F1 generaciji javljaju dva fenotipa – oboleli i zdravi potomci u odnosu 3:1,s napomenom da je homozigotna kombinacija dominantnih alela najčešće letalna (vidi shemu pod A).

A) P : A*a x A*a B) P : A*a x aa F1: A*A*, A*a, A*a, aa F1 : A*a, A*a, aa, aa oboleli zdravi oboleli zdravi 3 : 1 1 : 1

Ako su u braku obolela osoba, koja je heterozigot, i zdrava osoba onda se u F1 generaciji javljaju oboleli i zdravi potomci u odnosu 1:1 (50% : 50%)- vidi shemu pod B. Autozomno- dominsntno se nasleĎuju sledeće bolesti čoveka :

polidaktilija – šestoprstost (vidi sliku)

brahidaktilija – skraćeni prsti (vidi sliku)

sindaktilija – srasli prsti (vidi slike)

ahondroplazija – patuljast rast (treba ga razlikovati od

patuljastog rasta koji je izazvan nadovoljnim lučenjem hormona rasta, tj. hipofunkcijom adenohipofize ) ; vidi sliku

astigmatizam – nasledna zrikavost · Hantingtonova horea[1]se prvo manifestuje kao blago

popuštanje intelektualnih sposobnosti, gubitak ravnoteţe,

nekontrolisanje kretnje i sl.; obično se pojavljuje u srednjem dobu, a tokom narednih 15-20 godina dolazi do potpunog gubitka motorne kontrole i mentalnih funkcija

[1] Dž. Hantington je prvi opisao 1872.g Autozomno-recesivno nasleĎivanje

Oboljenja koja su determinisana recesivnim mutiranim alelom smeštenim na nekom od autozoma nasleĎuju se autozomno-recesivnim načinom. Mutirani recesivni alel ispoljava se samo u homozigotnom stanju (a*a*, gde je sa a* obeleţen recesivan mutirani alel ). Zdrave osobe mogu biti genotipa AA ili Aa*. Osobe genotipa Aa* su heterozigotni prenosioci recesivnog mutiranog alela. To su zdrave osobe ali, za razliku od homozigota AA, recesivan alel mogu preneti na potomke. Na taj način se recesivan mutirani alel prenosi iz generacije u generaciju, a ispoljava se samo kada se naĎe u paru (u

homozigotnom stanju). Znači ,da bi dete obolelo od autozomno-recesivnog oboljenja oba roditelja moraju da imaju bar po jedan recesivan alel koji uzrokuje to oboljenje. Za razliku od autozomno-dominantnog nasleĎivanja kod koga zdravi roditelji ne mogu imati bolesnu decu, kod ovog nasleĎivanja je to moguće sa verovatnoćom od 25%. Da bi se to dogodilo oba roditelja moraju biti heterozigotni prenosioci recesivnog mutiranog alela – vidi shemu : P : Aa* x Aa* F1 : AA, Aa*, Aa*, a*a* zdravi : bolesni 3 : 1 (25%) Autozomno-recesivno nasleĎuju se bolesti koje su posledica nedostatka nekog enzima pa se zajedno nazivaju enzimopatije ili enzimske bolesti. Nedostatak odreĎenog enzima dovodi do poremećaja metabolizma. Najčešće enzimopatije u ljudskoj populaciji su :

albinizam – usled nedostatka određenog

enzima na metaboličkom putu pretvaranja tirozina u

melanin; u tom metaboličkom putu učestvuje veći broj enzima i dovoljno je da se jedan od njih ne stvara pa da

izostane i stvarenje pigmenta melanina; takve osobe su bez pigmenta u kosi, koži i očima;

· alkaptonurija je prvo opisano oboljenje[1]; i kod ovog

oboljenja je nedostatkom odreĎenog enzima poremeć en metabolizam tirozina pa dolazi do nagomilavanja alkaptona koji se izluč uje mokrać om; u dodiru sa vazduhom mokrać a postaje crna; tokom vremena hrskavica nosa i ušiju postaje mrka, a kasnije u starosti dolazi do artritisa (zapaljenje zglobova)

· fenilketonurija nastaje kao posledica nedostatka

enzima koji aminokiselinu fenil-alanin pretvara u tirozin; zbog tog nedostatka dolazi do nagomilavanja fenil-alanina u krvi što utič e na nervni sistem dovodeć i do mentalne

zaostalosti; ova bolest se moţe spreč iti ako se novoroĎenč

etu iz ishrane izbaci fenil-alanin

· Tej-Saksova bolest (amaurotič na idiotija) je

poremeć aj metabolizma lipida koji dovodi do umne zaostalosti i slepila

· galaktozemija je poremećaj metabolizma šeć era

galaktoze; dovodi do umne zaostalosti i rane smrtnosti dece; moţe se spreč iti izbacivanjem mleka iz ishrane beba (za ove bebe je majčino mleko kao otrov)

*hipotireoidni kretenizam posledica je nepretvaranja tirozina u tironin pa se ne stvaraju hormoni štitne ţlezde ; manifestuje se teškim oštećenjima CNS-a; ovo oboljenje moţe da bude uslovljeno i nedostatkom joda u hrani i piću; odnosno i genetički faktori i faktori sredine mogu da daju isti fenotip što se naziva fenokopija .

Determinacija pola čoveka

U kariotipu čoveka nalazi se par hromozoma označenih kao polni hromozomi, jer sadrţe gene za determinaciju i funkciju pola. Ţenski pol je homogametan i stvara samo jedan tip jajnih ćelija, ćelije sa X hromozomom. Muški pol je heterogametan i stvara dva tipa gameta – X-spermatozoide i Y-spermatozoide. Verovatnoća spajanja sa jajnom ćelijom je ista za oba tipa spermatozoida pa je zbog toga odnos polova 1 : 1 ( u populaciji je jednak broj muškaraca i ţena)- vdi shemu : P : XX x XY

F1 : XX, XX, XY, XY

50% : 50% (1 : 1)

*Prisutnost Y hromozoma odreĎuje muški pol bez obzira na broj X hromozoma pa tako i osobe sa aberacijom XXXXXY su muškog pola.

O ţenskom polu ne odlučuju dva X hromozoma nego odsustvo Y hromozoma. Tako osobe sa Tarnerovim

sindromom nemaju jajnike (za razviće jajnika su potrebna dva X hromozoma), ali imaju sve druge polne organe i ţenski izgled. Danas se zna da za odreĎivanje muškog pola nije potreban ceo Y hromozom već samo jedan deo njegovog kratkog kraka nazvan SRY koji sadrţi gen za razviće testisa još na stupnju embriona. To je samo početak u razviću muškog pola, a kasnije se aktivira čitav niz gena koji upravljaju njegovim razvićem. Smeštaj SRY-gena blizu kraja kraka hromozoma nosi odreĎene opasnosti. Moţe se desiti da se deo sa SRY-genom odlomi tokom spermatogeneze i izgubi (delecija) ili se pričvrsti za npr. X hromozom (translokacija). Kao rezultat toga nastaće – Y-spermatozoid koji nema SRY-gen i X-spermatozoid koji na X hromozomu ima prikačen SRY-gen.

Kada takvi spermatozoidi oplode jajne ćelije nastaće tzv. XY ţene ili XX muškarci. prema tome, muški pol ne

odreĎuje Y hromozom sam po sebi već prisustvo SRY-gena na njemu. Barovo telo X hromozom sadrţi mnogo gena vaţnih za ţ ivot organizma, što se vidi i po velikom broju naslednih bolesti koje nastaju mutacijama gena na ovom hromozomu. Zato svaka jedinka, bez obzira na pol, ima barem jedan X hromozom. Da bi se doza gena koji se nalaze na X hromozomu izmeĎu ţenskog i muškog pola izjednačila, dolazi do inaktivacije jednog X hromozoma. Taj hromozom se skupi u grudvicu u kojoj su geni neaktivni i naziva se Barovo telo(polni hromatin). Normalna ţena, dakle, ima jedno Barovo telo, a normalan muškarac je bez Barovih tela.

1] Bar i Bertram (1949) uočili prvi put u jajnim ćelijama mačke [2] dešava se na stupnju embriona u vreme implantacije (krajem prve nedelje trudnoće) [3]Meri Lajon (1961) dokazala da je kod sisara u oba pola samo jedan X hromozom aktivan

NasleĎivanje vezano za X hromozom

U zavisnosti od toga da li je mutirani gen, koji determiniše oboljenje, recesivan ili dominantan razlikuju se recesivno i dominantno nasleĎivanje vezano za X hromozom. Recesivno nasleĎivanje vezano za X hromozom Oboljenje, koje izaziva recesivan mutirani alel smešten na X

hromozomu, ispoljiće se kada se taj alel naĎe u homozigotnom stanju kod ţena ili u hemizigotnom stanju kod muškaraca. Geni na X hromozomu muškarca su

u hemizigotnom stanju jer na Y xromozomu ne postoje odgovarajući aleli, odnosno geni na X hromozomu muškarca nisu u paru, kao kod ţene, već su pojedinačni. Zbog toga muškarci češće oboljevaju od ţena od bolesti uzrokovanih recesivnom mutacijom na X hromozomu. Ţene pored mutiranog najčešće sadrţe i normalan alel pa se bolest kod njih ispoljava samo kada su na oba X hromzoma mutirani aleli, što je veoma retko. Oboleli muškarac ima genotip označen sa X*Y, gde je X* hromozom koji nosi recesivnu mutaciju, a zdrav muškarac je bez mutacije na X hromozomu (genotip XY). Obolela ţena je genotipa X*X*, a zdrava ţena je homozigot (XX) ili heterozigotni prenosilac (X*X). Osnovna pravila ovog nasleĎivanja objasnićemo na nekoliko primera ukrštanja.

Pr.1 – Brak obolele ţene i zdravog muškarca rezultiraće svim obolelim sinovima i svim zdravim kćerkama koje su heterozigotni prenosioci ( imaju jedan očev X i jedan majčin X* hromozom) : P : X*X* x XY bolesna majka => bolesni sinovi F1 : X*X, X*X, X*Y, X*Y zdrave oboleli Pr.2 – Brak izmeĎu zdrave ţene i bolesnog muškarca – sva su deca zdrava, kćerke su heterozigotni prenosioci : P : XX x X*Y bolestan otac => deca zdrava F1 : XX*, XX*, XY, XY

sva deca zdrava

Pr.3 – Brak izmeĎu zdrave majke koja je heterozigotni prenosilac i bolesnog muškarca –javljaju se obolela i zdrava deca u odnosu 1:1; od toga je meĎu kćerkam odnos 1 : 1 ( zdrave : obolele),a isto vaţi i za sinove

P : XX* x X*Y F1 : XX*, XY, X*X*, X*Y zdravi oboleli

Iz ovih navedenih primera moţe se zaključiti da : sinovi od oca ne mogu naslediti oboljenje uslovljeno

recesivnom mutacijom gena na X hromozomu, zato što od oca dobijaju Y hromozom

bolesna majka svoje X* hromozome predaje kako

kćerima tako i sinovima pri čemu sinovi oboljevaju, a kćerke ne jer imaju još jedan X hromozom sa normalnim genom

da bi ţensko dete obolelo potrebno je da oba roditelja

imaju X hromozom sa mutacijom Bolesti koje se ovako nasleĎuju su hemofilija A i B ( nedostatak nekog od faktora koagulacije dovodi do nesposobnosti zgrušavanja krvi) i daltonizam (''slepilo'' za boje) kao najčešća oboljenja. Oba oboljenja se sa mnogo većom učestalošću javljaju kod muškaraca nego kod ţena.Gen za hemofiliju označićemo sa Xh , a normalan gen sa XH(isto vaţi i za daltonizam samo je razlika u početnom slovu D i d). Dominantno nasleĎivanje vezano za X hromozom Dominantne mutacije na X hromozomu su retke. Ţene od ovih oboljenja oboljevaju dva puta češće (imaju dva X hromozoma) od muškaraca. Heterozigotne ţene imaju fenotip koji varira od bolesnog do normalnog u zavisnosti od inaktivacije X hromozoma.Homozigotna majka (X*X*) predaje svoj X*

hromozom sa dominantnom mutacijom svim potomcima(vidi pr.1). Heterozigotna majka (X*X)polovini svojih potomaka(vidi pr.2). Oboleli otac (X*Y) daje svoj X* hromozom samo kćerkama (vidi pr.3). PR.1 P : X*X* x XY PR:2 P : X*X x XY

F1 : X*X, X*X, X*Y, X*Y F1: X*X, X*Y, XX, XY svi bolesni bolesni zdravi PR.3 - P : XX x X*Y F1 : X*X, X*X, XY, XY bolesne zdravi kćeri sinovi

Bolesti izazvane dominantnom mutacijom na X hromozomu su mnogo reĎe od onih koje izaziva recesivna mutacija. Jedno od takvih oboljenja je hipofosfatemija (oblik rahitisa).

Holandrično nasleĎivanje Osobine odreĎene genima smeštenim na Y hromozomu su mnogo reĎe. Prenose se samo sa očeva na sinove, kao npr. dlakavost ušiju. P : XX x XY* F1 : XX, XX, XY* , XY* POLIGENSKO NASLEĐIVANJE

Poligensko nasleĎivanje uz sadejstvo činilaca spoljašnje sredine naziva se multifaktorsko nasleĎivanje. Da bi se ispoljila neka osobina (ili bolest) neophodno je zajedničko delovanje (interakcija) većeg broja gena, a i sredina moţe da utiče na promenu ovih osobina.

Poligeno se nasleĎuju mnoge normalne osobine čoveka : visina tela, masa tela , razni obimi (grudnog koša, glave, nadlaktice itd.), razne duţinske i širinske mere (duţina nogu, širina ramena, širina karlice itd.) boja koţe, kose i očiju, inteligencija, broj linija na šakama i stopalima (dermatoglifi) i dr. Mnoge bolesti se nasleĎuju multifaktorski, kao što su dijabetes, epilepsija, shizofrenija, reumatoidni artritis, arterijska hipertenzija, čir na ţelucu, kao i uroĎene anomalije dece : rascep usne i nepca (vidi sliku), iščašenje kukova, defekt nervne cevi i dr.

Pod poligenom kontrolom su i različiti oblici devijantnog ponašanja ljudi. U takve osobine spada sklonost ka kriminalu, alkoholizam, narkomanija, homoseksualnost i dr. Multifaktorska svojstva i tip njihovog nasleĎivanja je veoma teško pratiti, jer ne podleţu pravilnostima prenošenja unutar porodice, a i zbog očiglednog uticaja činilaca sredine na ispoljavanje poligena.

Наслеђивање ограничено полом

При оваквом типу наслеђивања, особина се појављује код оба

пола, али се разликује учесталост особине међу половима, или

веза генотип-фенотип.

Пример особине која се наслеђује под утицајем пола је

ћелавост људи. Алел а се понаша као доминантан код

мушкараца, а као рецесиван код жена. На

овакво понашање алела утичу разлике у хормонима.

Наслеђивање ћелавости код људи

генотип Фенотип

а+ / а

+ нема ћелавости (ни код једног пола)

а / а ћелавост (код оба пола, иако код жена у

каснијем животном добу)

а+/ а

различит фенотип, зависно од пола -

ћелавост мушкараца, не и жена

Наслеђивање под утицајем пола

При оваквом типу типу наслеђивања,

гени се налазе на аутозомима, али се

особина јавља само код припадника

једног пола. Бројни су примери овог наслеђивања –

формирање дојки и стварање млека код сисара; рогатост

неких врста оваца,

дистрибуција длакавости на лицу човека, раскошност репног

перја петла у односу на кокошку...