Uvod:

Zakoračenje u polje genetike je bio veliki napredak u nauci. U svijetu gena, koji iz dana u dan zahvata sve veće dimenzije, nalaze se odgovori na pitanje zašto smo ovakvi kakvi jesmo. Ako uzmemo u obzir da ,,nas’’ ima oko 7 000 000 000 na ovom svijetu, onda shvatimo da ima 7 000 000 000 pitanja i još više odgovora na njih. Polazeći od te teze zaključujemo da je posao odgovaranja na sva ta pitanja previše zahtjevan. No, svijet genetike otkriva neke svoje principe i zakone koji donekle uopštavaju i sistematizuju procese stvaranja naših osobina i samim tim i naših ličnosti.

Nažalost, u sklopu naših ličnosti se često nađu i neki poremećaji, neke bolesti. Otkrivanjem zakona nastanka i prenošenja tih ,,grešaka’’ omogućeno nam je njihovo predviđanje, u mnogim slučajevima i sprečavanje istih. Tako je definisano nekoliko tipova nasljeđivanja koji nam pružaju mogućnost da uđemo u suštinu problema.

Tipovi nasljeđivanja

MONOGENSKO

U zavisnosti od tipa hromozoma na kojem se nalaze geni:

AUTOZOMNO:

autozomno-dominantno nasljeđivanje (AD)

autozomno-recesivno nasljeđivanje (AR)

nasljeđivanje ograničeno polom

POLNI HROMOZOMI:

nasljeđivanje vezano za X hromozom

nasljeđivanje vezano za Y hromozom

U zavisnosti od interakcije alela jednog gena:

dominantno-recesivno

kodominantno

intermedijarno

Netradicionalno monogensko nasljeđivanje

Bolesti nestabilne DNK

Osim monogenskog postoji i poligensko (multifaktorsko) i mitohondrijalno nasljeđivanje.

Uvodni pojmovi:

ALEL - ,,Skraćenica za alelomorf. Jedna od dvije ili više alternativnih formi jednog gena na istom lokusu homologih hromozoma. Ako postoji više alelnih formi jednog gena, pojava je poznata kao multipli alelizam.’’

HOMOZIGOT I HETEROZIGOT- ,,Ako se gen javlja u dvije alelne forme (na primjer A i a) u odnosu na dati lokus, mogu se formirati tri različita genotipa: AA, Aa i aa. Genotipovi koji sadrže jednake alelogene (AA, aa) označavaju se kao homozigoti, a genotip sa različitim alelogenima (Aa) označava se kao heterozigot.’’

GENOTIP - ,,Genetičke konstitucije, tj. alelogenski sastav nasljednog materijala u određenom živom sistemu (ćeliji, organizmu) koji uslovljava fizički izgled tog sistema. Sveobuhvatnost nasljednih činilaca, gena koji postoje u ćelijskim hromozomima. Ako se posmatra samo jedan lokus, genotip diploidnog organizma je određen parom alela koji zauzimaju odgovarajuća mjesta u homologim hromozomima.’’

FENOTIP - ,,Sveukupnost osobina koje karakteriše jedan organizam. Nastaje kroz interakciju genetičkih činilaca koji determinišu razviće ovih osobina i faktora sredine pod kojima se to razviće dešava. Ne odnosi se samo na morfološke odlike jedinki, već isto tako na karakteristike koje označavaju sposobnost jedinki da obave neku radnju, na fiziološke ili biohemijske odlike pojedinih procesa, ili na odlike određenih stupnjeva. Fenotip u užem smislu odnosi se na izgled ( i variranje) jedne određene osobine ( na primjer oblik zrna graška, bojaq očiju ljudi, brzina preadultnog razvića nekog insekta, prisustvo-odsustvo aktivnosti nekog enzima).’’

Izvor:,,Genetički rečnik’’, Unija bioloških naučnih društava Jugoslavije, BEOGRAD, 1994

Mendelovo (monogensko) nasljeđivanje

Gregor Johann Mendel, sveštenik, botaničar, biolog i matematičar, se smatra osnivačem klasične genetike. Iako u vremenu u kojem je djelovao (19.vijek) nije bio dovoljno priznat, po mišljenju današnjih stručnjaka iz domena genetike bio je prilično ispred svog vremena. Ne poznavajući strukturu gena, hromozoma i uopšte suštinskih elemenata genetike (jer nije bila razvijena u to doba) on je eksperimentalno dokazao da postoje pravila pri nasljeđivanju određenih osobina.

EKSPERIMENT:Mendel je eksperimentisao sa graškom. Osam godina je pratio dvije sorte graška, jedna sa okruglim, druga sa naboranim zrnom.

PRVI DIO: ukrštanje te dvije sorte – parentalna (roditeljska) generacija PDRUGI DIO: potomstvo parentalne generacije ima okruglo sjeme – prva filijalna generacija F1TREĆI DIO: međusobno ukrštanje F1 generacijeČETVRTI DIO: potomstvo F2 sada sadrži biljke sa okruglim i sa naboranim sjemenom, s tim što preovladava okruglo sjeme u odnosu 3:1.

Zaključak nakon eksperimenta je da određeni faktori određuju koji će gen preovladati. Tako je faktor za ekspresiju okruglog sjemena u fenotipu dominantan, a za naborano sjeme recesivan. Dominantan faktor Mendel je označio velikim slovom A, a recesivan faktor malim slovom a. Po tom principu bi nasljeđivanje oblika sjemena izgledalo ovako:

Okruglo naboranoP: AA aaF1: Aa AaF2: AA Aa aA aa

Na osnovu rezultata ovog eksperimenta Mendel je formulisao dva pravila:

Prvi Mendelov zakon, ili zakon rastavljanja(segregacije), podrazumijeva da se alelni parovi rastavljaju i raspodjeljuju u različite polne ćelije.

Drugi Mendelov zakon, ili zakon nezavisnog kombinovanja, podrazumijeva da se aleli jednog gena za dato svojstvo nezavisno odvajaju od alela gena za drugo svojstvo, koji su smješteni na različitim hromozomima i pri tome se slobodno kombinuju tokom gametogeneze.

Autozomno-dominantno nasljeđivanje (AD)

Autozom je tipičan hromozom. u čovjeku, od ukupno 23 hromozomska para diploidne hromozomske garniture, 22 para pripadaju kategoriji autozoma. Preostali par su polni hromozomi ili heterozomi.

U slučaju autozmno-dominantnog nasljeđivanja defektan (mutiran) je dominantan alel. To podrazumijeva da se bolest ispoljava i u homozigotnom i u heterozigotnom stanju. Zdrave osobe su uvijek recesivni homozigoti. Pošto AD bolesti spadaju u teža oboljenja čovjeka, najčešće su letalne (smrtonosne) prije samog rođenja. Bolest se ispoljava kod 1,4 od 1000 živorođenih.

OBILJEŽJA:1) oboljenja su teža u homozigotnom stanju2) pravilo je da bolesna osoba ima bar jednog bolesnog roditelja3) bolest je u svakoj generaciji porodice, a u izuzetke spadaju svježe mutacije i

nepenetrabilni geni (geni koji ne podliježu mutacijama)4) rizik za bolesno potomstvo u porodici jednak je riziku u opštoj populaciji5) rizik za javljenje bolesti kod potomstva oboljele osobe je 50% za svaku trudnoću6) ekspresija bolesti varira unutar iste porodice7) neprekidna vertikalna distribucija bolesti u porodičnom stablu

KARAKTERISTIKE:*Plejotopija – pojava da jedan gen istovremeno utiče na ispoljavanje većeg broja pojedinačnih fenotipskih osobina (više načina ekspresije u različitim tkivima i organima)

*De novo mutacije - U nekim slučajevima dijete može oboljeti, a da nijedan od roditelja ne nosi mutaciju. U takvim slučajevima vjerovatno je mutacija prvi put nastala u trenutku kad je dijete začeto. To nazivamo ‘de novo’ (iz latinskog), odnosno ‘nova’ mutacija.

NAJČEŠĆE BOLESTI:

ahondroplazija (patuljast rast), Marfan sindrom (koštani, očni ili srčani problemi), brahidaktilija (skraćeni prsti), osteogenezis inperfekta (,,staklene kosti’’), neurofibromatoza (pojava lezija na koži, nervnom sistemu i očima), policistični bubrezi (pojava cista na bubrezima), polidaktilija (šestoprstost), sindaktilija (srasli prsti) i dr.

Autozomno-recesivno nasljeđivanje (AR)

Uopšte, autozomno- recesivno naslješivanje podrazumijeva da je nosilac bolesti recesivni gen. U tom slučaju su homozigot tipa AA i heterozigot zdrave osobe, a homozigot tipa aa je bolestan. No, heterozigoti nisu bez uloge u ovom nasljeđivanju. Naime, heterozigoti, pošto nose i recesivni gen, imaju ulogu konduktora (prenosioca) bolesti. KARAKTERISTIKE:

1) oboljela osoba može imati roditelje koji su homozigoti ili su heterozigoti koji su zdravi

2) oboljenje se ispolji kod djece, preskoči roditelje i rođake

3) heterozigotni roditelji imaju rizik za rađanje bolesne djece od 25%, dok je kod homozigotnih roditelja 100% bolesno dijete (važi za oba pola)

4) horizontalna distribucija u rodoslovnom stablu

5) krvno srodstvo roditelja povećava rizik rađanja bolesne djece

NAJČEŠĆE BOLESTI:

enzimopatije (bolesti koje su posljedice nedostatka nekog enzima), a to su albinizam (bez pigmenta u kosi, koži i očima), alkaptonurija, fenilketonurija (posljedica je mentalna zaostalost), Tej-saks bolest (umna zaostalost i sljepilo), galaktozemija (umna zaostalost i rana smrtnost), hipotireoidni

kretenizam (nestvaranje hormona štitne žlijezde), cistična fibroza (bolest pluća i pankreasa), mukopolisaharidoza (lizozomska bolest), Verding-Hofman bolest (spinalana mišićna artrofija) i dr.

Nasljeđivanje vezano za X hromozom

Ovo nasljeđivanje se odvija preko X

hromozoma, tj. relevantna osobina je određena genom na X hromozomu. Postoje dva tipa ovog nasljeđivanjua:

X vezano dominantnoX vezano recesivno

X VEZANO DOMINANTNO

Ovaj tip nasljeđivanja poremećaja spada u rjeđe pojave. Žene oboljevaju dva puta češće od muškaraca.

HETEROZIGOTNA ŽENA A*a

-Oboljevanje zavisi od inaktivacije mutiranog gena. -Mogu biti samo prenosioci.-Prenose bolest na polovino potomstva, nezavisno od pola.

HOMOZIGOTNA ŽENA A*A*

-Teža bolest (klinička slika)-Predaje bolest svim svojim potomcima.

MUŠKARAC X*Y

-Uniformna klinička slika.-Predaje bolest samo ženskim potomcima.

NAJČEŠĆE BOLESTI:

Vitamin D (kalciferol), rezistentni rahitis (bolest kostiju), Ret sindrom (neurološki poremećaj), pigmentna inkontinencija (deformisani zubi) i dr.

X VEZANO RECESIVNO

HOMOZIGOTNA ŽENA a*a*

Majka prenosi na sinove bolest. Na kćerke prenosi mutirani gen, ali od oca dobiju i jedan zdravi X hromozom i ostaju samo prenosioci (ako je otac zdrav).

HETEROZIGOTNA ŽENA Aa*

Na jednom X hromozomu je mutirani gen, a na drugom je njegov normalni dominantni alel koji sprečava ispoljavanje defekta u fenotipu. Obično nemaju simptome bolesti, osim u rijetkim slučajevima kad se ispolje neki znaci poremećaja.Kod kćerke bi se ispoljila bolest pod uslovom da je otac bolestan. Sinovi oboljevaju.

MUŠKARAC X*Y

Bolestan jer nema na Y hromozomu normalan gen koji bi potisnuo djelovanje mutiranog gena. Prenosi mutirani gen samo na kćerke.

Mogućnost oboljevanja žena, osim navedenih, je i kad je majka prenosioc a na očevom X hromozomu se desila ,,de novo’’ mutacija. Distribucija bolesti kroz rodbinsko stablo je dijagonalna ili kao pokret konja u šahu.

NAJČEŠĆE BOLESTI:

Hemofilija A i B (nesposobnost zgrušavanja krvi), daltonizam (sljepilo za boje) i dr.

Nasljeđivanje vezano za Y hromozom

Y hromozom je muški polni hromozom. Tačnije, muškarac ima jedan X i jedan Y hromozom. Jedan dio Y hromozoma ima svoj homologi dio na X hromozomu. Onaj koji to nema je holandrični segment. Na ovom segmentu se nalaze geni za osobine svojstvene samo muškarcima. Ako je bolest/poremećaj dotična osobina, onda će je otac prenijeti samo na muško potomstvo. Pretpostavlja se da se ovako nasljeđuju dlakave uši.

U drugom dijelu, onom koji ima homologe alele na X hromozomu, nalaze se geni koji se naljeđuju na autozomalan način. To su pseudoautozomalni geni (djelimično vezani za pol). Prenošenje osobina vezanih za ove gene je nejasno i pretpostavlja se da se dešava usljed krosingovera ova dva polna hromozoma.

NAJČEŠĆE BOLEST:

Sljepilo za boje, pigmentna kseroderma, vučije čeljusti, zečije usne i dr.

Nasljeđivanje ograničeno polom

Postoje osobine koje se prenose na muško i na žensko potomstvo, tj. nalaze se u genotipu oba pola, ali se ispoljavaju samo kod jednog pola (mliječne žlijezde i lučenje mlijeka).Tako postoje i svojstva koja nisu determinisana na genima polnih hromozoma, ali njihovu fenotipsku ekspresiju uslovljava pol (ćelavost).

Bolesti nestabilne DNK ili netradicionalne monogenske bolesti

Ove bolesti su izazvane nestabilnošću određenih trinukleotidnih ponavljajućih sekvenci u DNK. Najčešće su to CGG i CAG. Ako su te nestabilne sekvence locirane na 5’ netranslatiranom regionu, osoba oboljeva od fragilnog X sindroma; ako su locirane na kodirajućem regionu, osoba oboljeva od Hantingtonove bolesti ili Kenedi sindroma; ako su locirane na 3’ netranslatiranom regionu, osoba oboljeva od miotoničke distrofije. Ove bolesti zahvataju neuromuskularno tkivo.

Intermedijarno nasljeđivanje (nepotpuna dominantnost)

Intermedijarno nasljeđivanje kao rezultat ima tri fenotipa, dva homozigotna i jedan heterozigotni. Heterozigotni fenotip ne ispoljava nikakvu dominantnu osobinu. U ovom slučaju heterozigotni fenotip je

međuprodukt homozigotnih genotipa. Fenotipski odnos u F2 generaciji nije 3:1, već 1:2:1.

PRIMJER I:Dijete čiji je jedan roditelj iz negroidne rase, a drugi iz evropoidne rase može imati blago smeđu boju kože.

PRIMJER II:Dijete,čiji jedan roditelj ima kovrdžavu kosu, a drugi ravnu,može imati talasast oblik kose.

Oboljenja koja se intermedijarno nasljeđuju su: talasemija, anemija srpastih eritrocita, familijarna hiperholesterolemija i dr.

Kodominantno nasljeđivanje

Krvne grupe čovjeka:ABO sistem

ABO-lokus se nalazi na hromozomu 9 i ima tri alela (multipli alelizam)

O A i Brecesivan Oba dominantna

Ta tri alela mogu dati sljedeće genotipe:

AA, AO, AB, BB, BO i OO

AA i AO će dati krnu grupu A, jer je A dominantno u odnosu na O.BB i BO će dati krvnu grupu B.OO će dati krvnu grupu O.

Aleli A i B su funkcionalni, to znači da proizvode antigene na eritrocitima, O je nefunkcionalan. A i B su dominantni u odnosu na O. Tačnije, oni su kodominantni, jer kada se nađu u paru na homologim hromozomima oba će se ispoljiti. Tako da će ta osoba imati krvnu grupu AB.

RH SISTEMI KRVNIH GRUPA:

Ako je osoba označena kao Rh +, onda to znači da se u njenoj krvi proizvode antigeni D. Za sintezu tog antigena je zadužen dominantan alela gena rh sistema krvnih grupa. Kod osoba sa recesivnim alelom antigen se ne stvara pa su označeni kao Rh-.Problem nastaje kada majka koja je Rh- nosi plod koji je Rh+. Dijete u majci proizvodi Rh antigene koji dospijevaju u krvotok majke i imuniziraju je. Majčin organizam reaguje tako što stvara antitijela koja mogu da uđu u plod i ozbiljno da ga oštete (naročito u drugoj i svakoj narednoj trudnoći).

Multifaktorsko (poligensko) nasljeđivanje

Za mnoge osobine u ljudskom organizmu je odgovorno više gena. Naime, genetska varijabilnost uslovljava varijabilnost svojstava. U pitanju su osobine kao što je visina, boja kože i sl. Nijedan gen se u toj međusobnoj interakciji ne izdvaja kao dominantan. Tek kao sistem čine jednu osobinu (aditivna poligenija).

Osim interakcije gena na ispoljavanje određene osobine utiče i spoljašnja sredina ili svjesno podešavanje samog organizma (npr. inteligencija se može trenirati, izloženost radijaciji i dr). Fenotipske osobine, o kojima je ovdje riječ, se nazivaju kvantitativne.

Ako je bolest dotična osobina, onda i za nju važi da je nastala kao rezultat uticaja većeg broja alela. Ovakav tip bolesti se, u prosjeku, javlja kod 46,4 od 1000 živorođenih. Zbog korelacije više alela teže je određivanje ,,kretanja’’ i oblika manifestacije bolesti. Na osnovu dosadašnjeg iskustva utvrđeno je da se ovakva oboljenja uglavnom javljaju unutar porodice, a rjeđe u opštoj populaciji.

NAJČEŠĆE BOLESTI: Dijabetes mellitus, astma, tumori, celijačna bolest, ateroskleroza, hipertenzija, ishemijska bolest srca, autoimuna oboljenja, ulkusna bolest, šizofrenija, multipla skleroza, psihoze, senilna demencija i dr.

Mitohondrijalno (citoplazmatsko) nasljeđivanje

U ćeliji čovjeka se DNK, sa genima za kodiranje proteina, ne nalazi samo u jedru već i u mitohondrijama. Mitohondrijalni genom je u obliku cirkularnog duplog heliksa. Naravno, one ćelije koje nemaju mitohondrije (ćelije kože) nemaju ni mitohondrijalni DNK. Spermatozoidi imaju nekoliko stotina kopija mitohondrijalne DNK, a ovocite oko 100 000 kopija. Tokom oplodnje samo ovocite prenose svoj mitohondrijalni genom na zigot, a spermatozoidi samo svoj jedarni genom.

Dakle, osobine determinisane u mitohondrijalnoj DNK se prenose samo sa majke na djecu, a ne i sa oca na djecu. Majka ih nasljeđuju potomstvu oba pola jednako.

Bolest koja se prenosi na ovaj način je Leber optička neuropatija (Leber optička atrofija).

Literatura:

*,,Genetički rečnik’’, Unija bioloških naučnih društava Jugoslavije, BEOGRAD, 1994

*Kulić M, Stanimirović Đ, Đelić H, Novaković M: ,,Humana genetika’’, Medicinski fakultet Foča, Foča 2010.

*Švob T, Švob M, Novaković M: ,,Osnove opće i humane genetike’’, Školska knjiga, Zagreb 1991

*Wikipedia: http://sr.wikipedia.org/sr-el/%D0%A2%D0%B8%D0%BF%D0%BE%D0%B2%D0%B8_%D0%BD%D0%B0%D1%81%D0%BB%D0%B5%D1%92%D0%B8%D0%B2%D0%B0%D1%9A%D0%B0