Perinnöllisyys 2. Enni Kaltiainen

Transkriptio

1 Perinnöllisyys 2 Enni Kaltiainen

2 Tunnin sisältö: Kytkeytyneiden geenien periytyminen Ihmisen perinnöllisyys Sukupuu Mutaatiot

3 Kytkeytyneet geenit Jokainen kromosomi sisältää kymmeniä geenejä (= kytkeytyneet) Kulkeutuvat meioosissa aina yhdessä ja periytyvät aina yhdessä Kytkennän kiinteydessä eroja: samassa kromosomissa olevat geenit eivät aina pariudu yhdessä (crossing over)

4 Crossing over Vastinkromosomien kanssa voi tapahtua geenien vaihtoa meioosin 1 keskivaiheessa (kytkeytyneet geenit sekoittuvat) Kromosomien asettuessa rinnakkain (konjugoituessa) saattavat kromosomit vaihtaa osia Näkyy mikroskoopissa Kiasmana (ristikuvio)

5 Crossing over Mitä kauempana toisistaan geenit sijaitsevat, sitä suuremmalla todennäköisyydellä ne joutuvat erilleen jakautuessa Tätä todennäköisyyttä pidetään usein geenien etäisyyden mittana Merkittävä tekijä ihmisten perimän rekombinaatiossa Mitkä muut tekijät ovat merki/äviä rekombinaa2ossa?

6

7 Ihmisen perinnöllisyys

8 Sukupuolen määräytyminen Kaksivaihtoehtoa: XX/ XY Miehen sukusolu päättää Meioosissa joko X tai Y 23. kromosomi N. 50/50 todennäköisyys h"p:// beckham- 11.jpg

9 läkuulla siitetään poikia, alakuulla tyttöjä", "kun naiminen suoritetaan vanhan saunan raunioilla, niin syntyy poikalapsi", "jos haluat poikaa, pane paljaalla sängyn pohjalla", "kun halutaan poikalasta, niin tekijällä pitää olla karvalakki päässä ja kintaat kädessä, "kumpi lapsen tekijöistä on kiihkoisempi lasta siitettäessä, sitä sukupuolta tulee lapsi", "poikaa hommatessa isän on otettava puukko hampaihin ja kirves käteen".

10 Turnerin oireyhtymä Kromosomipoikkeavuus, jossa toinen Xkromosomeista puuttuu kokonaan Oireita mm. Kehityksen hitaus sekä psyykkiset kehitysvammat, lyhytkasvuisuus ja niskapoimuja h"p:// med.ac.jp/genet/kry/xok.jpg

11 X- ja Y-kromosomit Molemmat sisältävät sukupuoli-infon lisäksi omia geenejään Y-kromosomissa niukasti geenejä (niitä ei tytöt ollenkaan saa, joten ei voi olla kovin tärkeitä :D ) X-kromosomi tosin hyvin geenirikas (750kpl) Useat sairaudet yhteydessä X-kromosomiin (Mitkä?)

12 X-kromosomaaliset sairaudet Useat sairauksista resessiivisiä (vaatii molemmat sairausalleelit) Miehellä tosin vain yksi X, joten yksinkin sairasalleeli riittää Esim. Punavihersokeus ja hemofilia.

13 Muut sukupuoliominaisuudet Myös autosomaalisissa geeneissä on sukupuoliriippuvuutta Hormonit määräävät geenien aktiivisuuden Esim. Parrakkuus Voi hypätä sukupolven yli (esim. Parrakkuuden voi periä äidiltäkin)

14 Perinnöllisyyden tutkiminen Pyritään ehkäisemään haitallisten geenien ilmenemistä Auttaa geeniterapian kehityksessä Tietoa kerätään lähinnä sukututkimusten, populaatiotutkimusten sekä kaksoistutkimusten avulla Human genome project

15 Sukututkimus Vanhin ja käytännöllisin menetelmä tutkittaessa ominaisuuksien periytymistä Dominoivaa ominaisuutta löytyy joka sukupolvelta, resessiivistä harvemmin. h"p:// sarjan+musiikkia+p%c3%a4%c3%a4tyi+levyille/

16 Kaksoistutkimus Aineistona identtiset sisarukset (täysin sama genotyyppi) ja epäidenttiset kaksoset. Yksilöiden eroavaisuudet johtuvat täysin ympäristöstä Voidaan selvittää, kuinka ratkaisevassa roolissa perimä jokaisen ominaisuuden kohdalla (esim. Älykkyys) h"p:// =1680&bih=863&tbm=isch&tbnid=Xuj1G

17 Perinnöllisten sairauksien ehkäiseminen Geneettisiä sairauksia tunnetaan useita tuhansia Vrt. yhden geenin aiheuttamat vs. monitekijäiset sairaudet Usein kuitenkin kysymyksessä vain peritty alttius sairaudelle ( verenpainetauti, diabetes) Testataan: Geenitestillä (jos geenin rakenne tiedossa), sekvensoimalla, istukkanäytteellä tai lapsivesinäytteellä

18 Perinnöllisyysneuvontaa! Esim. 1 Miten suuri todennäköisyys on, että punavihersokean isän ja normaalisti värejä näkevän äidin lapset perivät punavihersokeuden, kun äidin veli on normaali ja sisar punavihersokea? Esitä perustelut periytymiskaavion avulla. (YO K80)

19 Perinnöllisyysneuvontaa! Esim. 2 Nainen on harvinaisen resessiivisen letaaligeenin kantaja. Miten geenin vaikutukset todennäköisimmin ilmenevät hänen lapsissaan, jos geeni a) sijaitsee autosomissa b) periytyy sukupuoleen sidonnaisesti? (YO S92)

20 h"p://duckman.pe"ho.com/tree/l_fi.jpg

21 Autosomissa dominoivasti periytyvä sairaus Sairaus ilmenee joka sukupolvessa. Geenin suhteen perimältään heterotsygootitkin yksilöt ovat sairaita Sairailla vanhemmilla voi olla terve lapsi Toisaalta taas kaksi tervettä vanhempaa ei voi saada sairasta lasta Joten ainakin toisen sairaan lapsen vanhemmista täytyy olla sairas Sairaus esiintyy molemmissa sukupuolissa yhtä todennäköisesti.

22 Autosomissa resessiivisesti periytyvä sairaus Sairaus voi hypätä sukupolven yli Sairausgeenin suhteen genotyypiltään heterotsygootit yksilöt ovat terveitä taudin kantajia. Sairaalla lapsella voi olla terveet vanhemmat Sairaiden vanhempien lapset ovat aina sairaita Lähisukulaisten kuten serkusten yhteiset jälkeläiset ovat todennäköisemmin sairaita kuin ei-sukulaisten lapset Sairaus esiintyy yhtä todennäköisesti miehissä ja naisissa.

23 X kromosomiin sitoutunut periytyminen Sairauden ilmeneminen yleisempää miehillä, kun naisilla. Jos äiti on sairas niin pojat ovat aina sairaita, sillä pojat perivät X kromosomin aina äidiltään. Jos yhdessä sukupolvessa on vain tyttöjä voi sairaus hypätä sukupolven yli.

24

25 Sairaussukupuu h"p://www02.oph.fi/etalukio/biologia/kurssi2/vaikutus.html A) Kaikkien suvun jäsenten genotyypit? B) dominoiva vai resessiivinen? C) autosomi vai sukupuolikromosomi? D) Jos 1 ja 2 saavat neljännen lapsen, millä todennäköisyydellä hän on sairas?

26 Sairaussukupuu vastaus B) Sairaus periytyy dominoivasti, sillä sitä tavataan joka sukupolvessa. C) Sairausgeenin täytyy sijaita autosomissa, koska sitä tavataan molemmilla sukupuolilla yhtä yleisesti. D) Vanhemmilla on 50 prosentin todennäköisyys saada sairas lapsi

27 MUTAATIOT

28 Mutaatiot 1. Geenimutaatiot 2. Kromosomimutaatiot 3. Kromosomistomutaati ot h"p:// a&hs=vj7&sa=n&rls=org.mozilla:en- US:official&biw=

29 Yleisesti Mutaatiolla tarkoitetaan pysyvää muutosta yksilön perimässä Yleisimpiä aiheuttajia: UV-säteily, ionisoiva säteily, tietyt kemikaalit sekä eräät virukset Vakavuus riippuu siitä, mihin mutaatio kohdistuu (introni vs. eksoni) Autosomaalisissa soluissa mutaatioiden lopputulos voi pahimmillaan olla syöpä, sukusoluissa kehityshäiriö

30 1. Geenimutaatiot = Yksittäisen geenin rakenteen muutos Yhden nukleotidin muutos (pistemutaatio) Nukleotidin häviäminen Ylimääräinen nukleotidi Muu"aa koko ketjua mutaagon jälkeen!

31 Pistemutaatiot Hyvin yleisiä (ihmisellä vuorokaudessa) Aiheuttaa usein yhden aminohapon muutoksen, jos sitäkään (heiluvat emäkset!) Osuu helposti myös introniin (yksi intronien merkitys?) Tautiesimerkkinä sirppisoluanemia (T -> A Glu -> Val) Malaria?

32 Pistemutaatio tyypit: - hiljainen mutaa2o: kodoni koodaa mutaagon jälkeen edelleen samaa aminohappoa, joten mutaagolla ei ole vaikutusta - missense- mutaa2o: kodoni koodaa eri aminohappoa - nonsense- mutaa2o: kodoni on pysähtymiskodoni, jolloin polypepgdiketjun syntegsoituminen pää"yy ennen aikojaan - neutraali mutaa2o: kodoni muu"uu toista, kemiallisesg samankaltaista aminohappoa koodavaksi kodoniksi. Muu"uneen aminohapon samankaltaisuuden vuoksi syntyvä proteiini kuitenkin toimii normaalisg.

33 Nukleotidien määrän muutos Huomattavasti suurempi merkitys kuin pistemutaatioille Muutos vaikuttaa emäskolmikoiden ryhmittelyyn (pahimmillaan kaikki seuraavat aminohapot muuttuvat) Usein intronit pelastavat myös tässä (seuraava eksoni luetaan oikein)

34 Populaatiotasolla Evoluutio perustuu pitkälti ituradan soluissa tapahtuviin geenimutaatioihin Mutaatio voi saada aikaan uudenlaisen alleelin, joka voi olla joko hyödyksi tai haitaksi Evoluution myötä hyödyllisen ominaisuuden määrä lisääntyy populaatiossa Miten nyky- yhteiskunnassa?

35 Kromosomimutaatiot Kromosomin rakenteen muutos Muutoksia geenien määrässä ja rakenteessa

36 Kromosomimutaatiot 1. Kääntymä, inversio - Kromosomista irronnut osa liitetään korjauksen yhteydessä väärinpäin 2. Kahdentuma, duplikaatio - Kromosomin osa kahdentuu - Geenien ulkopuolinen kahdentuma tuottaa toistojaksoja (yksilöiden välillä suuria eroja à käytetään yksilön tuunnistuksessa)

37 Kromosomimutaatiot 3. Häviämä, deleetio - Kromosomista irtoaa pala - Yleensä solunjakautumisen yhteydessä 4. Siirtymä, translokaatio - Kromosomiin liitetään pala sattumanvaraisesta toisesta kromosomista

38

39 Kromosomistomutaatiot Kromosomiluvun muutos Aneuploidia eli Yksittäisen kromosomin muutos (esim. 2n-1 tai 2n+1) Polyploidia eli peruskromosomiston monistuminen (esim. 3n tai 4n) Harvinaisia, johtaa usein keskenmenoon h"p:// mutaago&um=1&hl=fi&sa=n&biw=1680&bih =863&tbm=isch&tbnid=64tWRDwgxfBFHM:&imgrefurl=h"p:/

40 Yhden kromosomin muutos Monosomiassa jonkin kromosomiparin vastinkromosomi puuttuu (Turnerin oireyhtymä) Trisomiassa jotain kromosomia on kahden sijasta kolme (Downin oireyhtymä) Poikkeava määrä alleleja vaikuttaa ratkaisevasti geenien ilmentymiseen (proteiinien ja RNA:n tuotto epätasapainoon)

41 Polyploidia Yleistä kasveilla Autopolyploidia: Yksilön oma peruskromosomisto on monistunut, jolloin useita alleeleja jokaisesta geenistä Allopolyploidia: Kromosomistot ovat peräisin eri lajeista