Fejezetek a genetikából Perczel Tamás

Genetika tudománytörténet dióhéjban összeállította: Perczel Tamás

Johann Gregor Mendel 1822 - 1884

A híres veteményeskert Huszonegy évesen belépett az Ágoston-rendbe, a brnoi Szent Tamás-kolostorba. The Monastery Garden with the greenhouse which Gregor J. Mendel, O.S.A., had built in 1870. Its appearance before 1902. Courtesy of Villanova University Archives. A híres veteményeskert

a legkedvesebb növénye a veteményborsó

az általa vizsgált tulajdonságpárok

8 év alatt 13 000 keresztezést végzett

Az eredményeket németes precizitással rögzítette

Az öröklődés „génekhez” köthető (fizikai egységek) Minden génből két példánnyal rendelkezik minden élőlény: anyai és apai gének (diploid sejtek) Ivarsejtek csak haploidok Génváltozatok = allélok Domináns – recesszív allélkölcsönhatás Mendel törvények I. UNIFORMITÁS, II. HASADÁS, III. FÜGGETLEN ÖRÖKLŐDÉS

Uniformitás elve Mendel I. törvénye Homozigóta szülők keresztezése esetén az első utódnemzedék minden tagjának geno- és fenotípusa egyforma

Hasadás (szegregáció) elve Mendel II. törvénye AA Gömbölyű magvú aa Szögletes magvú Első utódnemzedék heterozigóta egyedeit egymás között továbbkeresztezzük: a második utódnemzedékben az eredeti szülői tulajdonságok elválnak egymástól, illetve mindkettő megjelenik. x szülők a ivarsejtek A Aa Gömbölyű magvú F1 ivarsejtek ½ A ½ a F2 hímivarsejt petesejt ½ A ½ a ¼ AA ¼ Aa ¼ aa

Tesztelő keresztezés A domináns fenotípus vajon milyen a genotípus? Keresztezés homozigóta recesszív egyeddel Aa Gömbölyű magvú aa Szögletes magvú x szülők ivarsejtek ½ A ½ a a hímivarsejtek petesejt ½ A ½ a a ½ Aa 1/2 aa Ha az egyed homozigóta domináns (AA), a tesztelő keresztezés után minden egyed domináns fenotípusú lesz (Aa), ha heterozigóta domináns (Aa) 50%-ban lesznek recesszívek is.

Független kombinálódás elve Mendel III. törvénye A szülők két génben különböznek – dihibrid kereszteződés Gömbölyű, sárga – domináns; szögletes zöld – recesszív A két különböző tulajdonság egymástól függetlenül öröklődik, mert az F2 –ben az eredeti tulajdonság-párokon kívül, új kombinációk is megjelennek Bidomináns – mindkét jellegre nézve domináns – 9/16 Csak egyik jellegre domináns – 3/16 + 3/16 Birecesszív – 1/16

x szülők ivarsejtek AB ab F1 ivarsejtek ¼ AB ¼ Ab ¼ aB ¼ ab F2 AABB gömbölyű, sárga magvú aabb szögletes, sárga magvú x szülők ivarsejtek AB ab AaBb gömbölyű, sárga F1 ivarsejtek ¼ AB ¼ Ab ¼ aB ¼ ab hímivarsejtek petesejtek F2 ¼ AB ¼ Ab ¼ aB ¼ ab 1/16 AABB 1/16AABb 1/16 AaBB 1/16 AaBb 1/16 AAbb 1/16 Aabb 1/16 aaBB 1/16 aaBb 1/16 aabb gömbölyű, sárga Gömbölyű, zöld Szögletes, sárga Szögletes, zöld

Thomas Hunt Morgan 1910 USA legkedvesebb állata a muslica

Drosophila melanogaster (Drozi) A gének a sejtmagban lévő kromoszómákon helyezkednek el 3 pár autoszóma, 1 pár ivari kromoszóma

Eltérések az egyszerű mendeli arányoktól: kapcsoltság 2 génhelyet vizsgált egyszerre a muslicán: vad típus domináns mutánsok: pr+ → piros szem pr → bíbor szem vg+→ normál szárny vg → csökevényes szárny P: pr+pr+ vg+vg+ x prpr vgvg homozigóta vad típusú homozigóta mutáns F1 : pr+pr vg+vg heterozigóta vad típusú

A testcross Az F1 egyedeit tesztelő keresztezéssel vizsgálta, vagyis a homozigóta recesszív genotípussal keresztezte őket: F1: pr+pr vg+vg x prpr vgvg

A kapcsoltság F1: pr+pr vg+vg x prpr vgvg F2 fenotípusok: pr+ vg+ 1339 szülői típus pr vg 1159 szülői típus pr+ vg 151 rekombináns típus pr vg+ 154 rekombináns típus Eltér a várt 1:1:1:1 aránytól!!!

A kapcsoltság A szülői típusok a várt ¼-es aránynál sokkal nagyobb arányban vannak jelen. Morgan következtetése: a két gén egy kromoszómán helyezkedik el, egymáshoz közel, ezért nem öröklődik függetlenül. Mendel III.törvénye csak akkor teljesül, ha a vizsgált gének különböző kromoszómán vannak.

A kísérlet magyarázata: az F1 generáció kétszeresen heterozigóta

az F1 generációban rekombináció zajlik F1 kromoszómái F1 gamétaképzése átkereszteződéssel

A kromoszómák független megoszlásából származó genetikai rekombináció Testcross utódok

A molekuláris rekombinációból származó genetikai rekombináció Testcross utódok

Kromoszómatérképet készít 18 év kitartó munkájával, amiért 1933-ban orvosi Nobel-díjat kap rekombinaciós = rekombináns egyedek száma gyakoriság összes egyed száma 1% rekombináció = 1 térképegység = 1 centimorgan (cM)

Az örökítőanyag a kromoszóma DNS tartalma és nem a fehérjetartalma Griffith-Avery 1928 transzformáció

M.Chase és A.Hershey izotóppal jelöltek bakteriofágokat

Rosalin Franklin röntgendifrakciós képe a DNS-ről felülnézetben (1952)

James D. Watson és Francis Crick 1952 a DNS szerkezete kettős spirál, Nobel-díj

I’m Watson the project manager Human Genom Project 1996-2003 Genom: a teljes DNS szerelvény A 23 db kromoszóma 3 milliárd nukleotidból épül fel (szakácskönyv sorozat 23 kötetben, kb. 50 ezer oldal/kötet) kb. 25 000 gén meghatározott sorrendben (receptek), de a kódolt fehérjék funkciójának többsége még nem ismert Gének között nagy mennyiségben szabályzást végző szakaszok találhatók, illetve hulladék DNS szakaszok (98,5%) Hogy működnek ezek? I’m Watson the project manager Két ember közti eltérés 0,01% Ember és csimpánz között 0,1% Ember és egér között 1%