Lidská genetika - Human genetics

„Genetika člověka“ přeadresuje tady. Pro deník viz Human Genetics (deník).
Netechnický úvod do tématu najdete v části Úvod do genetiky.

Lidská genetika je studie dědičnosti, jak se vyskytuje v roce lidské bytosti. Lidská genetika zahrnuje řadu překrývajících se oblastí, včetně: klasická genetika, cytogenetika, molekulární genetika, biochemická genetika, genomika, populační genetika, vývojová genetika, klinická genetika, a genetické poradenství.

Geny jsou společným faktorem vlastností většiny vlastností zděděných po člověku. Studium lidské genetiky může odpovědět na otázky o lidské povaze, může pomoci porozumět chorobám a vývoji účinné léčby nemocí a pomoci nám porozumět genetice lidského života. Tento článek popisuje pouze základní rysy lidské genetiky; genetiku poruch viz: lékařská genetika.

Reprezentace struktury dvojité šroubovice člověka DNA

Genetické rozdíly a vzorce dědičnosti

Autozomálně dominantní vzor, ​​šance 50/50.

Dědičnost vlastností pro člověka je založena na Gregor Mendel model dědičnosti. Mendel odvodil, že dědičnost závisí na diskrétních jednotkách dědičnosti, nazývaných faktory nebo geny.[1]

Autozomálně dominantní dědičnost

Autozomální znaky jsou spojeny s jediným genem na autosomu (nepohlavním chromozomu) - nazývají se „dominantní „protože k tomu, aby se tento znak objevil, stačí jediná kopie - zděděná po kterémkoli z rodičů. To často znamená, že jeden z rodičů musí mít také stejný znak, pokud nevznikl kvůli nepravděpodobné nové mutaci. rysy a poruchy jsou Huntingtonova choroba a achondroplázie.

Autosomálně recesivní dědičnost

Autosomálně recesivní dědičnost, 25% šance

Autosomálně recesivní znaky jsou jedním vzorem dědičnosti pro vlastnost, nemoc nebo poruchu, které mají být předávány prostřednictvím rodin. K zobrazení recesivního znaku nebo nemoci je třeba předložit dvě kopie znaku nebo poruchy. Znak nebo gen bude lokalizován na nepohlavním chromozomu. Protože k zobrazení znaku jsou zapotřebí dvě kopie znaku, mnoho lidí může být nevědomky nositelem nemoci. Z evolučního hlediska může recesivní choroba nebo rys zůstat skrytý po několik generací před zobrazením fenotypu. Příklady autosomálně recesivních poruch jsou albinismus, cystická fibróza.

Dědičnost vázaná na X a Y.

Geny vázané na X se nacházejí na chromozomu X pohlaví. Geny vázané na X, stejně jako autosomální geny, mají dominantní i recesivní typy. Recesivní poruchy vázané na X se u žen vyskytují jen zřídka a obvykle postihují pouze muže. Je to proto, že muži dědí svůj chromozom X a všechny geny spojené s X budou zděděny z matčiny strany. Otcové předávají svůj chromozom Y pouze svým synům, takže z otce na syna nebudou zděděny žádné znaky spojené s X. Muži nemohou být nositeli recesivních znaků spojených s X, protože mají pouze jeden chromozom X, takže se objeví jakýkoli znak spojený s X zděděný od matky.

Ženy exprimují poruchy spojené s X, pokud jsou pro tuto poruchu homozygotní a stávají se nositelkami, jsou-li heterozygotní. Dominantní dědičnost vázaná na X bude vykazovat stejný fenotyp jako heterozygot a homozygot. Stejně jako X-vázaná dědičnost bude nedostatek dědičnosti mezi muži a muži, díky čemuž je odlišitelná od autosomálních vlastností. Jedním příkladem znaku spojeného s X je Rakev – Lowryho syndrom, který je způsoben mutací genu ribozomálního proteinu. Výsledkem této mutace jsou kosterní, kraniofaciální abnormality, mentální retardace a nízký vzrůst.

X chromozomy u žen procházejí procesem známým jako X deaktivace. Inaktivace X je, když je jeden ze dvou chromozomů X u žen téměř úplně inaktivován. Je důležité, aby k tomuto procesu došlo, jinak by žena produkovala dvojnásobné množství normálních proteinů X chromozomu. Mechanismus inaktivace X nastane během embryonální fáze. Pro lidi s poruchami jako trizomie X, kde má genotyp tři chromozomy X, inaktivace X deaktivuje všechny chromozomy X, dokud nebude aktivní pouze jeden chromozom X. Muži s Klinefelterův syndrom, kteří mají další X chromozom, také podstoupí inaktivaci X, aby měli pouze jeden zcela aktivní X chromozom.

Dědičnost spojená s Y nastává, když je gen, znak nebo porucha přenesena chromozomem Y. Protože chromozomy Y lze nalézt pouze u mužů, vlastnosti spojené s Y se přenášejí pouze z otce na syna. The faktor určující varlata, který se nachází na chromozomu Y, určuje mužnost jednotlivců. Kromě mužnosti zděděné v chromozomu Y neexistují žádné další nalezené vlastnosti spojené s Y.

Analýza rodokmenů

Příklad rodinného rodokmenu zobrazujícího autozomálně recesivní rys

A rodokmen je diagram ukazující vztahy předků a přenos genetických vlastností po několik generací v rodině. Čtvercové symboly se téměř vždy používají k reprezentaci mužů, zatímco kruhy se používají pro ženy. Rodokmeny se používají k detekci mnoha různých genetických chorob. Rodokmen lze také použít k určení pravděpodobnosti, že rodič získá potomka se zvláštním znakem.

Čtyři různé vlastnosti lze identifikovat analýzou rodokmenu: autozomálně dominantní, autozomálně recesivní, x-spojený nebo y-spojený. Částečnou penetraci lze zobrazit a vypočítat z rodokmenů. Penetrance je procento vyjádřené frekvence, s jakou jednotlivci daného genotypu projevují alespoň určitý stupeň specifického mutantního fenotypu spojeného se znakem.

Příbuzenské plemenitby, nebo páření mezi blízce příbuznými organismy, lze jasně vidět na rodokmenových mapách. Vývodové mapy královských rodin mají často vysoký stupeň příbuzenské plemenitby, protože bylo obvyklé a vhodnější, aby se královská rodina provdala za jiného člena královské rodiny. Genetičtí poradci běžně používají rodokmeny, aby pomohly párům určit, zda budou rodiče schopni plodit zdravé děti.

Karyotyp

A karyotyp lidského muže s 46 chromozomy včetně XY pohlavních chromozomů.

A karyotyp je velmi užitečným nástrojem v cytogenetice. Karyotyp je obrazem všech chromozomů v metafáze stupeň uspořádaný podle délky a polohy centromery. Karyotyp může být také užitečný v klinické genetice díky své schopnosti diagnostikovat genetické poruchy. Na normálním karyotypu, aneuploidie lze detekovat jasnou schopností pozorovat chybějící nebo extra chromozomy.[1]

Giemsa páskování, g-pruhy, karyotypu lze použít k detekci vypuštění, vložení, duplikace, inverze a translokace. G-bandování obarví chromozomy světlými a tmavými pruhy jedinečnými pro každý chromozom. RYBA, fluorescenční hybridizace in situ, lze použít k pozorování delecí, vložení a translokací. FISH používá fluorescenční sondy k navázání na specifické sekvence chromozomů, které způsobí, že chromozomy fluoreskují jedinečnou barvou.[1]

Genomika

Genomika je oblast genetiky zabývající se strukturálními a funkčními studiemi genomu.[1] A genom je veškerá DNA obsažená v organismu nebo buňce včetně jaderné a mitochondriální DNA. The lidský genom je celková sbírka genů v lidské bytosti obsažených v lidském chromozomu, složená z více než tří miliard nukleotidů.[2] V dubnu 2003 se Projekt lidského genomu byl schopen sekvenovat veškerou DNA v lidském genomu a zjistit, že lidský genom byl složen z přibližně 20 000 genů kódujících proteiny.

Lékařská genetika

Hlavní článek: Lékařská genetika

Lékařská genetika je pobočkou lék to zahrnuje diagnostiku a řízení dědičné poruchy. Lékařská genetika je aplikace genetiky do lékařské péče. Překrývá lidskou genetiku, například výzkum příčin a dědičnosti genetické poruchy by byly považovány v rámci lidské genetiky i lékařské genetiky, zatímco diagnostika, management a poradenství jednotlivcům s genetickými poruchami by byly považovány za součást lékařské genetiky.

Populační genetika

Populační genetika je odvětví evoluční biologie odpovědné za vyšetřování procesů, které způsobují změny ve alelách a genotypových frekvencích v populacích na základě Mendelovo dědictví.[3] Frekvence mohou ovlivnit čtyři různé síly: přírodní výběr, mutace, tok genů (migrace) a genetický drift. Populace může být definována jako skupina jedinců křížení a jejich potomků. V případě lidské genetiky budou populace sestávat pouze z lidského druhu. The Hardy-Weinbergův princip je široce používaný princip pro stanovení alelických a genotypových frekvencí.

Mitochondriální DNA

Navíc nukleární DNA, lidé (jako téměř všichni eukaryoty ) mít mitochondriální DNA. Mitochondrie „Energetické domy“ buňky mají vlastní DNA. Mitochondrie se dědí po matce a jejich DNA se často používá ke sledování mateřských linií původu (viz mitochondriální Eva ). Mitochondriální DNA má délku pouze 16 kB a kóduje 62 genů.

XY chromozomy

Geny a pohlaví

Hlavní článek: Systém určování pohlaví XY

The Systém určování pohlaví XY je systém určování pohlaví nalezen v lidé, většina ostatních savci, nějaký hmyz (Drosophila ) a některé rostliny (Ginkgo ). V tomto systému je sex jednotlivce je určena dvojicí pohlavní chromozomy (gonosomy). Ženy mají dvě pohlaví stejného druhu chromozóm (XX) a nazývají se homogametický sex. Muži mají dva odlišné pohlavní chromozomy (XY) a jsou nazýváni heterogametický sex.

Vlastnosti spojené s X.

Hlavní článek: Sexuální vazba

Sexuální vazba je fenotypová exprese alely související s chromozomálním pohlavím jedince. Tento způsob dědičnosti je na rozdíl od dědičnosti znaků na autozomálních chromozomech, kde obě pohlaví mají stejnou pravděpodobnost dědičnosti. Protože lidé mají na X mnohem více genů než Y, je jich mnohem více Vlastnosti spojené s X. než vlastnosti spojené s Y. Ženy však nesou dvě nebo více kopií chromozomu X, což vede k potenciálně toxické dávce Geny vázané na X.[4]

Aby se tato nerovnováha napravila, vyvinuli si savčí ženy jedinečný mechanismus kompenzace dávky. Zejména prostřednictvím tzv. Procesu Inaktivace X-chromozomu (XCI), samice savců transkripčně umlčují jeden ze svých dvou X komplexním a vysoce koordinovaným způsobem.[4]

X-link dominantníX-link recesivníReference
Alportův syndromAbsence krve v moči
Rakev – Lowryho syndromŽádné kraniální malformace
Barevné viděníBarvoslepost
Normální koagulační faktorHemofilie A & B
Silná svalová tkáňDuchennova svalová dystrofie
syndrom křehkého XNormální X chromozom
Aicardiho syndromAbsence mozkových vad
Absence autoimunitySyndrom IPEX
Krevní skupina XgAbsence antigenu
Produkce GAGHunterův syndrom
Normální svalová sílaBeckerova svalová dystrofie
Nepostižené těloFabryho choroba
Žádná progresivní slepotaChoroideremie
Žádné poškození ledvinDentova nemoc
Rettův syndromŽádná mikrocefalie
Produkce HGPRTLesch-Nyhanův syndrom
Vysoká úroveň měďMenkesova choroba
Normální imunitní hladinyWiskott – Aldrichův syndrom
Fokální dermální hypoplázieNormálně pigmentovaná kůže
Normální pigment v očíchOční albinismus
Racheta odolná vůči vitaminu D.Absorpce vitaminu D.
SynestézieNon barevné vnímání

Lidské vlastnosti s možnými monogenními nebo oligogenní dědičnost vzory

Hlavní článek: Seznam Mendelovských rysů u lidí
DominantníRecesivníReference
Nízká srdeční frekvenceVysoká srdeční frekvence[5]
Vdovský vrcholrovné linie vlasů[6][7]
oční hypertelorismusHypotelorismus
Normální trávicí svalPOLIP syndrom
Obličejové jamky *Žádné dolíčky na obličeji[8][9]
Schopen ochutnat PTCNelze ochutnat PTC[10]
Nepřipojený (volný) ušní lalůčekPřipojený ušní lalůček[8][11][12]
Směr vlasů ve směru hodinových ručiček (zleva doprava)Směr vlasů proti směru hodinových ručiček (zprava doleva)[13]
Rozštěp bradyhladká brada[14]
Žádné progresivní poškození nervůFriedreichova ataxie
Schopnost otáčet jazykem (schopnost držet jazyk ve tvaru písmene U)Žádná schopnost otáčet jazykem
extra prst nebo špičkaNormální pět prstů na rukou a nohou
Rovný palecStopařův palec
PihyŽádné pihy[8][15]
Mokrý typ ušní mazSuchý typ ušní maz[11][16]
Normální plochá dlaňSyndactylismus Cenani Lenz
krátkost prstůNormální délka prstu
Pletené prstyNormálně oddělené prsty
Římský nosŽádný prominentní most[17]
Marfanův syndromNormální tělesné proporce[18]
Huntingtonova chorobaŽádné poškození nervů[19]
Normální slizniceCystická fibróza[20]
Fotický kýchací reflexŽádný reflex ACHOO[21]
Kovaná bradaUstupující brada[17]
Bílý ForelockDark Forelock[22]
Ligamentous angustusLigamentous Laxity[23]
Schopnost jíst cukrGalaktosemie[24]
Celková leukonychie a syndrom Bart Pumphreyčástečná leukonychie[25]
Absence rybího tělesného pachuTrimethylaminuria[26]
Primární hyperhidrózamalé pocení v rukou[27]
Perzistence laktózy *Laktózová intolerance *[28]
Prominentní brada (ve tvaru V)méně prominentní brada (ve tvaru U)[29]
AknéČistá pleť[30]
Normální výškaHypoplázie chrupavky a vlasů

Zakázání podmínek

Genetický
Chromozomální

ÚčinekZdrojReference
Downův syndromDalší 21. chromozom[31]
Cri du chat syndromČástečná delece chromozomu ve skupině B.[32]
Klinefelterův syndromJeden nebo více sexuálních chromozomů navíc[33]
Turnerův syndromPřesmyk jednoho nebo obou chromozomů X, delece části druhého chromozomu X, přítomnost části chromozomu Y[34]

[35]

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d Nussbaum, Robert L .; McInnes, Roderick R .; Willard, Huntington F. (2007). Genetika v medicíně (7. vydání). Philadelphia: Saunders.
  2. ^ "Glosář". Genetická domácí reference. Americká národní lékařská knihovna <http://ghr.nlm.nih.gov/ >. 14. března 2008. Externí odkaz v | vydavatel = (Pomoc); Chybějící nebo prázdný | url = (Pomoc)
  3. ^ Freeman, Scott; Jon C., Herron (2007). „Evoluční analýza“ (4. vydání). Horní sedlo: Pearson: Prentice Hall. Chybějící nebo prázdný | url = (Pomoc)
  4. ^ A b Ahn, J .; Lee, J. (2008). „Inaktivace chromozomu X“. Vědecká tabulka. Přírodní výchova.
  5. ^ Calkins, Hugh. „Může se dědit sinusová bradykardie?“. Hodinky NEJM Journal. Massachusetts Medical Society.
  6. ^ Campbell, Neil; Reece, Jane (2005). Biologie. San Francisco: Benjamin Cummings. p. 265. ISBN  0-07-366175-9.
  7. ^ McKusick, Victor A. (10. února 2009). „Widow's Peak“. Online Mendelian Inheritance in Man. Univerzita Johna Hopkinse. 194000. Archivovány od originál dne 9. prosince 2015.
  8. ^ A b C "Genetika / reprodukce". ScienceNet - Life Science. Singapurské vědecké centrum. Archivovány od originál dne 25. 9. 2003.
  9. ^ McKusick, Victor A. (25. června 1994). „Dimples, Facial“. Online Mendelian Inheritance in Man. Univerzita Johna Hopkinse. 126100. Archivovány od originál dne 9. dubna 2019.
  10. ^ Wooding, Stephen (28. června 2004). „Přirozený výběr při práci v genetické variaci podle chuti“. Lékařské zprávy dnes. Archivováno od originálu 2007-12-13.
  11. ^ A b Cruz-Gonzalez, L .; Lisker, R. (1982). "Dědičnost typů ušních vosků, připevnění ušních lalůčků a schopnost rolování jazyka" Acta Anthropogenet. 6 (4): 247–54. PMID  7187238.
  12. ^ McKusick, Victor A .; Lopez, A (30. července 2010). „Earlobe Attachment, Attached vs. Unattached“. Online Mendelian Inheritance in Man. Univerzita Johna Hopkinse. 128900.[trvalý mrtvý odkaz ]
  13. ^ McDonald, John H. (8. prosince 2011). „Vlasová kukla“. Mýty o lidské genetice. University of Delaware.
  14. ^ McKusick, Victor A. (23. března 2013). "Rozštěp brady". Online Mendelian Inheritance in Man. Univerzita Johna Hopkinse. 119000. Archivovány od originál dne 29. dubna 2017.
  15. ^ Xue-Jun Zhang; et al. (2004). „Gen pro pihy na mapy chromozomu 4q32 – q34“. Journal of Investigative Dermatology. 122 (2): 286–290. doi:10.1046 / j.0022-202x.2004.22244.x. PMID  15009706.
  16. ^ McKusick, Victor A .; O'Neill, Marla J. F. (22. listopadu 2010). "Sekrece apokrinních žláz, změna v". Online Mendelian Inheritance in Man. Univerzita Johna Hopkinse. 117800. Archivovány od originál dne 30. dubna 2017.
  17. ^ A b „Mendelovy rysy u lidí“ (PDF). Genetika člověka. San Diego Superpočítačové centrum (SDSC).
  18. ^ Chen, Harold (08.03.2019). Buehler, Bruce (ed.). „Genetics of Marfan Syndrome“. Medscape. WebMD LLC.
  19. ^ Stafford, Kate; Mannor, Michael. „Mutace a genetická nemoc“. Genetické nemoci. ThinkQuest. Archivovány od originál dne 03.01.2007.
  20. ^ „Autosomálně recesivní: cystická fibróza, srpkovitá anémie, Tay Sachsova choroba“. Lékařská genetika. Dětská nemocnice v Pittsburghu. 3. února 2008. Archivovány od originál dne 24. srpna 2009. Citováno 28. září 2011.
  21. ^ Schrock, Karen (10. ledna 2008). „Pohled na slunce může vyvolat kýchnutí“. Scientific American. Archivováno od původního dne 2011-03-19.
  22. ^ „Zděděné lidské vlastnosti“. EdQuest. Archivováno od originálu dne 2012-02-01.
  23. ^ Scott, C. I. (1971). „Neobvyklá facie, hypermobilita kloubů, anomálie genitálií a nízká postava: Nový dysmorfický syndrom“. Vrozené vady Originální série článků. 7 (6): 240–246. PMID  5173168.
  24. ^ Fankhauser, D. B. (2. února 2006). "Lidské dědičné vlastnosti". University of Cincinnati Clermont College. Archivovány od originál dne 2012-02-23.
  25. ^ Tüzün, Yalçın; Karaku, Özge (2009). "Leukonychia" (PDF). Deník Turecké dermatologické akademie. JTAD.
  26. ^ „Učení o trimethylaminurii“. genome.gov. Národní institut pro výzkum lidského genomu.
  27. ^ Kaufmann, Horacio; et al. (Duben 2003). „Primární hyperhidróza - důkazy o autozomálně dominantní dědičnosti“ (PDF). Klinický autonomní výzkum. 13 (2): 96–98. doi:10.1007 / s10286-003-0082-x. PMID  12720093. S2CID  37824317.
  28. ^ Bowen, R. (25. dubna 2009). „Intolerance laktózy (non-persistence laktázy)“. Colorado State University.
  29. ^ Jablecki, Donna Mae. „Variace na lidské tváři“ (PDF). Vědecké experimenty v evidenci. Fakta o spisu.
  30. ^ Strickland, Barbara. „Akné je slovo se čtyřmi písmeny“. Sage Poradenství. Barbara Strickland. Archivovány od originál dne 2006-02-07.
  31. ^ "Downův syndrom". Mosbyho slovník lékařství, ošetřovatelství a zdravotnických profesí. Elsevier Health Sciences. Citováno 27. září 2013.
  32. ^ „Cri Du Chat Syndrome (Cat Cry Syndrome)“. Encyklopedie speciálního vzdělávání. Wiley. Citováno 27. září 2013.
  33. ^ „Klinefelterův syndrom“. Encyklopedie speciálního vzdělávání. Wiley. Citováno 27. září 2013.
  34. ^ Tager-Flusberg, Helen (1999). Neurodevelopmentální poruchy. Massachusetts: Massachusetts Institute of Technology. p. 227. ISBN  0-262-20116-X.
  35. ^ "Etiologie". Encyklopedie speciálního vzdělávání. Wiley. Citováno 27. září 2013.

Další čtení

externí odkazy