Genetika
Izvor: Wikipedija
Genetika je znanost o naslijedjivanju. ispituje i razlikuje naslijedjene pojave, njihovu stalnos i promjenjljivost; ispituje odnose naslijedja prema raznim dijelovima medicine i njihovoj primjeni (antropologija, bakteriologija, biosociologija, biokemija, ekologija, psihologija, razviće-individualno ili filogenetsko, sistematika, citologija; daje znanstvenu podlogu za oplemenjivanje biljnih i životinjskih vrsta (agronomija); otkriva uzroke mnogih anomalija i bolesti (veterina, medicina); ispituje fizičku i kemijsku prirodu naslijednih jedinica i traži uzroke evolucije živog svijeta. U tom slučaju zauzima centralno mjesto.
Sadržaj |
[uredi] Zakoni
1. Mendelov zakon - zakon o jednoličnosti generacije F1 (engl. law of dominance). Taj zakon govori da križanjem čiste linije jedinki, tj. homozigotnih roditelja (AA, aa) nastaju potomci generacije F1 koji su međusobno identični.
2. Mendelov zakon - zakon segregacije (engl. law of segregation). Zakon segregacije govori o razdvajanju alela tijekom mejoze u generaciji F2 uz stalne omjere pojedinih obilježja. Npr., kod monohibridnog križanja s dominacijom u generaciji F1 pojavit će se samo dominantna osobina, dok u generaciji F2 dominantna osobina dolazi u omjeru 3:1.
3. Mendelov zakon - zakon nezavisnog nasljeđivanja (engl. law of independent assortment). Taj zakon govori o tome da se pojedina svojstva, koja se nasljeđuju odvojeno, pri križanju dviju jedinki raspoređuju slučajno, bez nekakva pravila (ako geni za ta dva svojstva nisu na istom haplotipu, tj. blizu jedan drugom na istom kromosomu).
[uredi] Temeljne definicije u genetici
Aleli ili genske varijante su alternativni oblici sekvencije DNK. Ako su pronađeni u više od 1% populacije, onda se njihove pozicije na genomu nazivaju polimorfičnim lokusima. Posljedično, varijacije u sekvenciji DNK dovode do razlika u fenotipovima pojedinaca. Analiza povezanosti (engl. linkage analysis) mjeri povezanost bolesti unutar zahvaćenih obitelji s genskim biljezima. Potrebno je imati više od jedne generacije obitelji da bi se mogla pratiti segregacija biljega i bolesti na potomstvo. Idealni su polimorfični biljezi jednoliko raspoređeni duž genoma. Ako je biljeg povezan s fenotipom, može se očekivati da će se zajedno prenositi na potomstvo. Udaljenost između biljega i fenotipa (gena) može se izračunati ovisno o broju rekombinacija tijekom mejoze.
Centimorgan (cM) je mjera genske udaljenosti, a otprilike odgovara udaljenosti dvaju lokusa koji pokazuju 1% rekombinacije. Delecija je vrsta mutacije karakterizirana gubitkom dijela DNK, što može dovesti do bolesti ili abnormalnosti ukoliko je zahvaćen gen ili dio gena.
Geni kandidati su geni za koje se smatra da su mogući uzročnici fenotipa/bolesti. Da bi se pojedini gen proglasio kandidatom mora imati odgovarajući položaj na genomu (unutar QTL-a) te bi trebao kodirati proteine za koje je poznato da sudjeluju u pojedinim regulacijskim mehanizmima traženog stanja/bolesti, bilo na temelju podataka iz literature ili rezultata prethodnih istraživanja. Genomom nazivamo cjelokupnu DNK koju posjeduje jedinka.
Genomika je različita od genetike, a proučava organizaciju i evolucijsku povijest DNK. Ljudski genom ima oko tri milijarde nukleotida, odnosno oko 30.000 gena.
Genski biljezi se koriste pri genotipiziranju, a najčešće su to SLLP (engl. short sequence lenght polymorphism) te mikrosatelitski biljezi. Biljezi označavaju mjesta u genomu na kojima se ponavljaju CA dinukleotidi različit broj puta, a pokazuju visok stupanj polimorfizma među pojedincima.
Haplotip – segment DNK s pripadajućim genima na jednom kromosomu koji se nasljeđuje u „paketu“ (nema mogućnosti rekombinacije zbog blizine gena).
Insercija je oblik kromsomske abnormalnosti, odnosno mutacije, kod koje je dio DNK „umetnut“ unutar gena narušavajući tako njegovu normalnu strukturu i funkciju. Kloniranje gena je proces identifikacije gena koji se temelji na poznavanju produkta gena (protein), a sastoji se od određivanja redoslijeda aminokiselina te korištenja tih informacija u otkrivanju gena.
Kosegregacija (engl. cosegregation) je pojava nasljeđivanja dvaju ili više povezanih gena na istom kromosomu (haplotip). Mikrosateliti (eng. microsatellites) su kratki segmenti ponavljajućih oligonukleotida raspoređenih duž nekodirajućeg dijela genoma (npr. ATTATTATTATTATT...).
Mikrosatelitna nestabilnost (engl. microsatellite instability) je promjena u redosljedu nukleotida uzrokovana insercijom ili delecijom mikrosatelita. Ova pojava nastaje kao posljedica nemogućnosti stanica da poprave pogreške u redosljedu nukleotida nastale tijekom umnažanja DNK. Nakupljanje ovih promjena može dovesti do maligne transformacije stanice (npr. kod karcinoma debelog crijeva).
Mutacija je proces u kojem se remeti redoslijed nukleotida (sekvencija DNK), a može zahvatiti jedan ili više nukleotida. Promjena nukleotida može (ali i ne mora) posljedično dovesti do promjene redoslijeda aminokiselina, odnosno strukture proteina.
Nasljednost ili heritabilitet - h2 (eng. heritability) opisuje koliki je dio varijacije fenotipa uzrokovan genskim varijacijama. Izračunava se statističkim metodama, a specifičan je za populaciju, odnosno fenotip.
Neravnoteža spoja (engl. LD - linkage disequilibrium) ili asocijacijske studije koriste se za proučavanje kosegregacije bolesti (gena) i biljega između različitih zahvaćenih obitelji, čak i između jedinki koje nisu u srodstvu. Kako bi se na ovaj način otkrili geni, potrebno je imati ispitanike (bolesnike) i kontrole s približno jednakim frekvencijama alela. Kako to često nije slučaj, u ispitivanjima se koristi nezahvaćena rodbina kao kontrolna skupina. Naime, u idealnim bi uvjetima biljeg i gen (fenotip) trebali imati mogućnost slobodne rekombinacije i segregacije u potomstvu. Ako je biljeg blizu ciljanog gena (fenotipa) onda je vjerojatnost da se među njima dogodi rekombinacija vrlo mala te će haplotip (točno određena sekvencija kromosoma s biljezima i ciljanim genom) biti prenesen na potomstvo zajedno s bolešću. Za takve se alele/biljege kaže da su u neravnoteži (disekvilibriju) povezanosti.
Pleotropija je pojava više od jednog fenotipa ili bolesti koje su uzrokovane istim genima (npr. opisani zajednički genski čimbenik koji je medijator hipertenzije, dijabetesa i pretilosti među blizanacima iz Sjeverne Amerike).
Polimorfizam obično uključuje promjenu samo jednog nukleotida (SNP), deleciju manjeg ili većeg dijela sekvencije DNK, umetanje određenog broja nukleotida ili pak ponavljanja di-, tri- ili oligonukleotida različit broj puta, a koji varira među pojedincima.
Pozicijsko kloniranje je proces identifikacije gena koji uzrokuje ciljani fenotip/bolest koji se temelji na položaju gena na genomu. Taj proces uključuje izradu genskih karata, analize povezanosti te korištenje bioinformatičkih alata. Kod ovog pristupa nije nužno poznavanje biokemijske osnove bolesti, kao ni poznavanje produkta gena.
QTL – mjesto količinskih značajki (engl. quantitative trait loci) je genski lokus (područje genoma) koji je identificiran na temelju statističke analize složenog fenotipa, kao npr. tjelesna visina ili masa, arterijski tlak i slično, a koji je uglavnom uzrokovan interakcijom više gena i izvanjskih čimbenika.
Rekombinacijska frakcija (θ) je mjera vjerojatnosti da gameta ima rekombinaciju između dva ciljana lokusa.
Rekombinantna genska karta je karta dobivena računanjem broja rekombinacija (koje se događaju za vrijeme mejoze) na pojedinom kromosomu, odnosno određivanjem položaja i rekombinacija genskih biljega (alela) dobivenih genotipiziranjem.
Skeniranje genoma uobičajeno se radi zbog procjena kosegregacije genskog biljega s fenotipom na određenim intervalima duž cijelog genoma. Obično se genotipiziraju biljezi na udaljenosti svakih 5-10 cM.
SNP (engl. single nucleotide polymorphism) je polimorfizam jednog nukleotida u kojem je jedan od četiri nukleotida (A, T, C ili G) zamijenjen drugim. SNP-ovi uzrokuju promjenu sekvencije DNK. U ljudskom genomu ima oko 15 milijuna SNP-a, od kojih 50.000 do 100.000 može promjeniti funkciju ili izražaj gena. 70% SNP-a ima frekvenciju u populaciji manju od 5%, tako da ih nazivamo rijetkim SNP-om.
