Genetics
היסטוריה היפוקרטס אריסטו אאסקילוס Spermists Vs. Ovists Pangenesis Genetics Neta Zuckerman – computational biology course היסטוריה 460 לפנה"ס 1700 1800 היפוקרטס אריסטו אאסקילוס Spermists Vs. Ovists Pangenesis Blending theories
גרגור מנדל – אבי הגנטיקה 1865 Genetics Neta Zuckerman – computational biology course Gregor Mendel גרגור מנדל – אבי הגנטיקה 1865 הבנת חוקי הגנטיקה ע"י צמחים וסטטיסטיקה כדי להדגים שתכונות מועברות מהורה לילד ע"י תורשה של גנים התנסות על אפונת הגינה: א. קל לגדל אותה ב. מגוון רב של צורות, גדלים וצבעים ג. שליטה בזיווג
נחקרו 7 תכונות באפונת הגינה. לכל תכונה 2 צורות - Genetics Neta Zuckerman – computational biology course נחקרו 7 תכונות באפונת הגינה. לכל תכונה 2 צורות -
Genetics Neta Zuckerman – computational biology course הניסוי הראשון של מנדל: הכלאה בין אפונה עם גרעין חלק ואפונה עם גרעין מחוספס
ניסוי אחר: הכלאה בין אפונה עם תרמיל ירוק ואפונה עם תרמיל צהוב Genetics Neta Zuckerman – computational biology course ניסוי אחר: הכלאה בין אפונה עם תרמיל ירוק ואפונה עם תרמיל צהוב דור F1 תרמיל ירוק דור F1 X דור F1 = דור F2 428 בעלי תרמיל ירוק, 152 בעלי תרמיל צהוב יחס של 3:1 P F1 F2
חוק ההיבדלות של מנדל Mendel’s law of segregation Genetics Neta Zuckerman – computational biology course חוק ההיבדלות של מנדל Mendel’s law of segregation יש צורות אלטרנטיביות לגנים (היחידה שקובעת תכונה מורשת) - הגן לצבע תרמיל קיים ב-2 צורות: ירוק או צהוב - צורות שונות לגנים נקראות אללים 1 P F1 F2
לכל תכונה מורשת קיימים שני אללים – אחד מהאם ואחד מהאב Genetics Neta Zuckerman – computational biology course לכל תכונה מורשת קיימים שני אללים – אחד מהאם ואחד מהאב - הניסוי התבצע על הורים עם זוג אללים לתרמיל ירוק X זוג אללים לתרמיל צהוב - לדור F1 היה אלל אחד לתרמיל ירוק ואלל אחד לתרמיל צהוב 2 P F1 F2
בזרע או ביצית יש רק אלל אחד. בהפריה מתרחש איחוד של האללים Genetics Neta Zuckerman – computational biology course בזרע או ביצית יש רק אלל אחד. בהפריה מתרחש איחוד של האללים - בניסוי, כל הורה תרם אלל אחד לצבע תרמיל – צהוב / ירוק - התוצאה נתנה דור F1 עם אללים מסוג שונה 3 P F1 F2
- האלל לתרמיל הצהוב רצסיבי Genetics Neta Zuckerman – computational biology course כאשר קיימים שני אללים שונים: אחד מבוטא בצורה מלאה דומיננטי השני מוסווה לחלוטין רצסיבי - האלל לתרמיל הצהוב רצסיבי 4 P F1 F2
חישוב הקומבינציות האפשריות ע"י ריבוע פונט Genetics Neta Zuckerman – computational biology course חישוב הקומבינציות האפשריות ע"י ריבוע פונט יחסי גנוטיפ 1:2:1 יחסי פנוטיפ 3:1 F2 generation
S (אות גדולה) תכונה דומיננטית s (אות קטנה) תכונה רצסיבית Genetics Neta Zuckerman – computational biology course S – seed S (אות גדולה) תכונה דומיננטית s (אות קטנה) תכונה רצסיבית הומוזיגוט דומיננטי רצסיבי הטרוזיגוט הומוזיגוט – כאשר שני האללים זהים הטרוזיגוט – כאשר שני האללים שונים
X הומוזיגוט רצסיבי דומיננטי הטרוזיגוט 1 : 2 : 1 3 : 1 Genetics Neta Zuckerman – computational biology course דומיננטי רצסיבי X הומוזיגוט הטרוזיגוט 1 : 2 : 1 יחס גנוטיפ 3 : 1 יחס פנוטיפ
מבחן ההכלאה (test cross) Genetics Neta Zuckerman – computational biology course מבחן ההכלאה (test cross) מאחר ויש אללים דומיננטים ורצסיבים, הפנוטיפ לא תמיד משקף את הגנוטיפ testcross נותן אפשרות לדעת האם אורגניזם בעל פנוטיפ דומיננטי הוא הטרוזיגוט דומיננטי או הומוזיגוט לתכונה testcross = הכלאת האורגניזם הנעלם עם הומוזיגוט רצסיבי
הכלאת הנעלם עם הומוזיגוט רצסיבי Genetics Neta Zuckerman – computational biology course הכלאת הנעלם עם הומוזיגוט רצסיבי אם הנעלם הוא הטרוזיגוט אם הנעלם הוא הומוזיגוט דומיננטי
X חוק התורשה העצמאית של מנדל Mendel’s law of independent assortment Genetics Neta Zuckerman – computational biology course חוק התורשה העצמאית של מנדל Mendel’s law of independent assortment מונו היבריד – כאשר הצמחים המוכלאים שונים אחד מהשני בתכונה אחת די היבריד – כאשר הצמחים המוכלאים שונים אחד מהשני בשתי תכונות האם בהכלאת די היברידים התכונות השונות נורשות ביחד או באופן עצמאי? ניסוי: הכלאה בין צמחים בעלי צבע גרעין וצורת גרעין שונה ירוק מחוספס צהוב חלק RRYY rryy X R עגול דומיננטי r מחוספס רצסיבי Y צהוב דומיננטי y ירוק רצסיבי
? X X P RrYy RRYY rryy F1 RrYy RY F2 ry Ry rY 3:1 9:3:3:1 Genetics Neta Zuckerman – computational biology course RrYy X RRYY rryy X RrYy P F1 F2 ? RY ry Ry rY 3:1 9:3:3:1
מנדל ערך עוד ניסויים בכל 7 התכונות בקומבינציות שונות Genetics Neta Zuckerman – computational biology course מנדל ערך עוד ניסויים בכל 7 התכונות בקומבינציות שונות היחס הפנוטיפי תמיד יצא 9:3:3:1 החוקים הללו כשרים לכל האורגניזמים שמתרבים ברבייה מינית, בדפוסים פשוטים של תורשה ניסיונות באורגניזמים רבים מוכיחים שקיימים דפוסים מסובכים יותר: - כאשר אלל אחד לא דומיננטי לחלוטין - כאשר קיימים יותר מ-2 אללים לתכונה אחת - כאשר הגנוטיפ לא מכתיב את הפנוטיפ בצורה נוקשה
Genetics Neta Zuckerman – computational biology course מחזור החיים פלוידיות (ploidy) מספר הסטים של כרומוזומים שיש בכל תא של אורגניזם מסוים דיפלויד (diploid) 2n אורגניזמים עם שני סטים של כרומוזומים בכל תא הפלויד (haploid) n אורגניזמים עם סט אחד של כרומוזומים בכל תא
כאשר קיימים שני עותקים מכל כרומוזום (מצב דיפלוידי): Genetics Neta Zuckerman – computational biology course מנדל הגדיר את האפונה כ: בעלת שני סטים של אללים, אחד מכל הורה דיפלוידית כאשר קיימים שני עותקים מכל כרומוזום (מצב דיפלוידי): כרומוזומים הומולוגים: נושאים את אותם הגנים הומוזיגוט: כשהאללים על כרומוזומים הומולוגים זהים הטרוזיגוט: כשהאללים על כרומוזומים הומולוגים שונים האם כל האורגניזמים מתנהגים לפי חוקי הגנטיקה של מנדל? תשובה – כל האורגניזמים שעוברים מיוזה כחלק ממעגל החיים שלהם
רוב תאי הגוף הם דיפלוידים מתחלקים בתהליך המיטוזה Genetics Neta Zuckerman – computational biology course רוב תאי הגוף הם דיפלוידים מתחלקים בתהליך המיטוזה תאי המין הם הפלוידים מתחלקים בתהליך המיוזה gametes
Genetics Neta Zuckerman – computational biology course מיטוזה (mitosis) כאשר תא סומטי מתחלק ל-2 תאים בעלי אותה פלוידיות כמו התא המקורי
Genetics Neta Zuckerman – computational biology course מיוזה (meiosis) כאשר תא מין מתחלק ל-2 תאים בעלי חצי מה-פלוידיות שהיתה לתא המקורי עותק אחד מכל כרומוזום הומולוגי עובר לגמטה (ביצית, זרע) יש מעבר לפלוידיות המקורית כאשר הגמטות מתאחדות
הפרעות גנטיות גנטיקה רפואית עוסקת בהפרעות גנטיות נדירות Genetics Neta Zuckerman – computational biology course Symbols used in a human pedigree analysis הפרעות גנטיות גנטיקה רפואית עוסקת בהפרעות גנטיות נדירות בעץ המשפחה ניתן להבחין בין 4 סוגי תורשה כללים: א. אוטוזומלי רצסיבי ב. אוטוזומלי דומיננטי ג. עם קשר לכרומוזום X - רצסיבי ד. עם קשר לכרומוזום X - דומיננטי
הפרעות אוטוזומליות רצסיביות Genetics Neta Zuckerman – computational biology course הפרעות אוטוזומליות רצסיביות הפנוטיפ הנגוע נקבע ע"י אלל רצסיבי הפנוטיפ הנורמלי נקבע ע"י אלל דומיננטי אנשים הסובלים מההפרעה נושאים שני אללים רצסיבים לתכונה (aa) דוגמה: נורמלי A הפרעה a דפוסי זיהוי בעצי המשפחה: א. ההפרעה תופיע בשושלת של הורה ללא ההפרעה ב. צאצאים נגועים הם נשים וגברים לא ניתן לראות יחסים מנדליאנים במשפחות מאחר ומידת הדגימה קטנה מידי
לשניהם חייב להיות אלל A – הם נורמלים ב. חלק מהגנומים של הצאצאים Genetics Neta Zuckerman – computational biology course דוגמה: מה ניתן להסיק מהעץ א. שני ההורים הם הטרוזיגוטים להפרעה (Aa) לשניהם חייב להיות אלל a – הורישו ביחד לילד נגוע לשניהם חייב להיות אלל A – הם נורמלים ב. חלק מהגנומים של הצאצאים דוגמאות להפרעות אוטוזומליות רצסיביות א. PKU (phenylketonuria) פוגע ביצירת האנזים פניל אלאנין הידרוקסילז שהופך את ח"א פניל אלאנין לח"א טירוזין כתוצאה, נוצרת חומצה שמפריעה להתפתחות מערכת העצבים פיגור שכלי ב. אלביניזם פגיעה בכמות הייצור הסטנדרטית של פיגמנטים בשם מלנין (melanin) ג. ציסטיק פיברוסיס (CF) פגיעה בחלבון שמעביר יוני כלור דרך ממברנת התא יש פגיעה באיזון המחלים שגורם להפרשת כמויות גדולות של מוקוס אל הריאות דלקת מוות
הפרעות אוטוזומליות דומיננטיות Genetics Neta Zuckerman – computational biology course הפרעות אוטוזומליות דומיננטיות הפנוטיפ הנגוע נקבע ע"י אלל דומיננטי הפנוטיפ הנורמלי נקבע ע"י אלל רצסיבי אנשים הסובלים מההפרעה נושאים לפחות אלל אחד דומיננטי לתכונה (AA , Aa) דוגמה: נורמלי a הפרעה A דפוסי זיהוי בעצי המשפחה: א. ההפרעה תופיע בכל דור בעץ ב. אם גם האם וגם האב נגועים, הם יעבירו את התכונה לבניהם ובנותיהם לא ניתן לראות יחסים מנדליאנים במשפחות מאחר ומידת הדגימה קטנה מידי
דוגמה לעץ משפחה בהפרעה אוטוזומלית דומיננטית Genetics Neta Zuckerman – computational biology course דוגמה לעץ משפחה בהפרעה אוטוזומלית דומיננטית דוגמאות להפרעות אוטוזומליות דומיננטיות: א. מחלת הנטינגטון ניוון נוירונים הגורם לעוויתות ומוות המחלה מתפתחת רק כאשר לחולה יש ילדים ב. polydactyly - אצבעות נוספות brachydactyly - אצבעות קצרות
גנים שאב מוריש לבנו מאחר ורק לזכרים יש את כרומוזום Y Genetics Neta Zuckerman – computational biology course תורשה בכרומוזום Y גנים שאב מוריש לבנו מאחר ורק לזכרים יש את כרומוזום Y TDF (testis determining factor) גן האחראי ליצירת האשכים, זוהה בכרומוזום Y מלבד גן זה, לא הוכח בצורה החלטית פנוטיפ אנושי שקשור לכרומוזום Y שולי אוזניים שעירות נבחן כמועמד להוכחת תורשה בכרומוזום Y במשפחות הודיות נפסל מאחר ובחלק מהמשפחות האב הוריש את הפנוטיפ רק לחלק מבניו Y chromosome (small) X10,000