Fejezetek a genetikábólPerczel Tamás

Genetika tudománytörténet dióhéjban

összeállította: Perczel Tamás

Johann Gregor Mendel

1822 - 1884

The Monastery Garden with the greenhouse whichGregor J. Mendel, O.S.A., had built in 1870. Its appearance before 1902.

Courtesy of Villanova University Archives.

Huszonegy évesen belépett az Ágoston-rendbe,

a brnoi Szent Tamás-kolostorba.

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

• Első utódnemzedék heterozigóta egyedeit egymás között továbbkeresztezzük: a második utódnemzedékben az eredeti szülői tulajdonságok elválnak egymástól, illetve mindkettő megjelenik.

szülőkAA

Gömbölyű magvú

xaa

Szögletes magvú

A aivarsejtek

Aa

Gömbölyű magvúF1

ivarsejtek ½ A ½ a

F2hímivarsejt

petesejt½ A ½ a

½ A ¼ AA ¼ Aa

½ a ¼ Aa ¼ aa

Tesztelő keresztezés

• A domináns fenotípusvajon milyen a genotípus? • Keresztezés homozigóta

recesszív egyeddel

szülőkAa

Gömbölyű magvú

x

½ A a

aa

Szögletes magvú

½ aivarsejtek

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

szülőkAABB

gömbölyű, sárga magvú

x

AB abivarsejtek

aabb

szögletes, sárga magvú

AaBb

gömbölyű, sárgaF1

ivarsejtek ¼ AB ¼ Ab ¼ aB ¼ ab

hímivarsejtek

petesejtek

F2¼ AB ¼ Ab ¼ aB ¼ ab

¼ AB 1/16 AABB 1/16AABb 1/16 AaBB 1/16 AaBb

¼ Ab 1/16AABb 1/16 AAbb 1/16 AaBb 1/16 Aabb

¼ aB 1/16 AaBB 1/16 AaBb 1/16 aaBB 1/16 aaBb

¼ ab 1/16 AaBb 1/16 Aabb 1/16 aaBb 1/16 aabb

gömbölyű, sárga Gömbölyű, zöld Szögletes, sárga Szögletes, zöld

Thomas Hunt Morgan1910

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 vgvghomozigóta 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

Human Genom Project 1996-2003

Két ember közti eltérés 0,01%

Ember és csimpánz között 0,1%

Ember és egér között

1%

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