Monogensko nasleđivanje

Uvod

Sva svojstva čoveka uslovljena su međusobnim delovanjem gena i spoljašnje sredine. Jedna osoba ne nasleđuje osobine od roditelja već nasleđuje gene koji te osobine determinišu. Rekombinacijom gena (krosing-over) u gametogenezi roditelja i spajanjem dve različite garniture gena (od majke i od oca) obezbeđuje se varijabilnost osobina potomaka.

Osobine čoveka mogu biti normalne (uobičajene) i nenormalne (neuobičajene), pri čemu i jedne i druge variraju, s tim što normalne više variraju.

Ako je neka osobina determinisana (određena) jednim parom alela (gena) na istom lokusu na paru homologih hromozoma, onda se takvo nasleđivanje naziva monogensko. Jednu osobinu može da određuje i veći broj različitih gena (poligeni) pri čemu i sredina utiče na ispoljavanje ove osobine pa je takvo nasleđivanje poligensko.

Monogensko nasleđivanje

Zajednička osobina svih oblika ovog tipa nasleđivanja je da se vrši po Mendelovim pravilima. (Bavićemo se u ovom tekstu nasleđivanjem oboljenja.)

Pri ovom nasleđivanju oboleli fenotip se javlja kao posledica mutacija. Mutacije mogu biti dominantne ili recesivne, a mutirani gen može biti smešten na autozomnim ili polnim hromozomima. Prema tome razlikuju se sledeći načini monogenskog nasleđivanja :

• autozomno-dominantno
• autozomno-recesivno
• dominantno nasleđivanje vezano za X hromozom
• recesivno nasleđivanje vezano za X hromozom
• holandrično nasleđivanje (vezano za Y hromozom)

Autozomno – dominantno nasleđivanje

Autozomono-dominantno nasleđivanje je oblik monogenskog nasleđivanja pri kome jednu osobinu (oboljenje) određuje dominantan alel jednog gena.

Autozomono-dominantno se nasleđuju bolesti koje su determinisane dominantnim mutiranim alelom smeštenim na nekom od autozomnih hromozoma. Dominantan mutirani alel ispoljava svoje dejstvo i u homozigotnom i u heterozigotnom stanju (ponaša se kao svaki dominantan alel).

Genotipovi obolelih i zdravih osoba

Obolele osobe mogu imati jedan od sledeća dva genotipa :

mogu biti dominantni homozigoti ( A*A*, gde je sa A*obeležen dominantan mutirani alel) ili heterozigoti (A*a, gde je sa a obeležen recesivan alel koji određuje normalno stanje). Zdrave osobe su uvek recesivni homozigoti – aa.

Osobine dominantnog alela

Dominantan mutirani alel pokazuje osobine karakteristične za dominantne alele, a to su:

• izražajnost (ekspresivnost)i
• probojnost (penetrabilnost).

Pored toga, fenotip heterozigotne osobe se razlikuje od fenotipa homozigotne osobe. Homozigoti skoro uvek imaju teži oblik bolesti ili fenotip nije poznat zato što je ta kombinacija alela letalna. Primer za to je oboljenje familijarna hiperholesterolemija (povišen nivo holesterola u krvi koji može dovesti do infarkta miokarda). Homozigoti imaju teži oblik ove bolesti i obično umiru pre 30-te godine života od infarkta, a heterozigoti imaju povišen nivo holesterola koji može dovesti do infarkta.

Bolesni roditelji, heterozigoti mogu dobiti zdravo dete sa verovatnoćom od 25%

Kada je samo jedan roditelj oboleo, verovatnoća rađana zdravog deteta je 50%

Mendelova pravila nasleđivanja

Na autozomno-dominantan način nasleđivanja mogu se primeniti Mendelova pravila nasleđivanja.

Tako, ako su u braku obolele osobe i obe su heterozigoti za gen koji determiniše to oboljenje, onda se u potomačkoj F1 generaciji javljaju dva fenotipa – oboleli i zdravi potomci u odnosu 3:1, s napomenom da je homozigotna kombinacija dominantnih alela (A*A*) najčešće letalna (šema A). Ako su u braku obolela osoba, koja je heterozigot, i zdrava osoba onda se u F1 generaciji javljaju oboleli i zdravi potomci u odnosu 1:1 (50% : 50%)- vidi shemu pod B.

Bolesti i osobine determinisane autozomno-dominantnim genima

Autozomno- dominantno se nasleđuju sledeće bolesti čoveka :

• polidaktilija – šestoprstost;
• brahidaktilija – skraćeni prsti
• sindaktilija – srasli prsti
• ahondroplazija – patuljast rast (treba ga razlikovati od patuljastog rasta koji je izazvan nadovoljnim *lučenjem hormona rasta, tj. hipofunkcijom adenohipofize ) ;
• astigmatizam
• Hantingtonova horea (Dž. Hantington je prvi opisao 1872.g.)
• Marfanov sindrom i dr.

Nail-patela (nokti-čašica) sindrom je posledica genske mutacije na hromozomu broj 9 na kome se nalazi i gen za ABO sistem krvnih grupa. Osobe sa ovim sindromom na hromozomu 9 nose dominantni mutirani alel koji dovodi do obrazovanja defektnih noktiju i čašice kolena ili se oni uopšte ne obrazuju. Autozomno-dominantno nasleđivanje šematski je predstavljeno na slici.U porodici u kojoj se javi ovaj sindrom je vezan za određenu krvnu grupu. Smatra se da su geni za ABO sistem krvnih grupa i nokti-čašica sindrom međusobno udaljeni 10 cM (centi- Morgana).

Više od polovine danas poznatih osobina čoveka determinisana je dominantnim genom koji se nalazi na nekom od autozomnih hromozoma; među njima su:

• osetljivost na fenil-tiokarbamid (PTC);
• sposobnost uvrtanja jezika ;
• beli pramen kose kod muškarca;
• slobodan ušni režanj;
• maljavost na drugom članku prstiju
• guste obrve
• spojene obrve
• uzan i dug nos
• rupica u bradi (u kosti) i dr.

Sposobnost uvratanja jezika

Sposobnost uvrtanja jezika je normalna osobina čoveka koja se nasleđuje autozomno-dominantno i monogenski.

Jezik se može savijati na dva načina:

• ivice jezika se savijaju prema nepcu pa jezik dobija izgled trube i
• vrh jezika se savija prema nepcu.

Osobe koje mogu da savijaju jezik mogu da imaju heterozigotni ili homozigotni genotip, dok su osobe koje tu sposobnost nemaju isključivi recesivni homozigoti (iamaju par istih, recesivnih alela).

Osećanje gorkog ukusa PTC

Sposobnost osećanja gorkog ukusa fenil-tiokarbamida je normalna nasledna osobina čoveka koja se nasleđuje autozomno-dominantno po Mendelovim zakonima. Neosetljivost na PTC uslovljava recesivan alel na autozomnom hromozomu. Osobe koje osećaju gorak ukus PTC-a mogu biti heterozigotne ili dominantni homozigoti.

U različitim delovima sveta i kod različitih populacija vršena su istraživanja radi utvrđivanja učestalosti osoba koje ne osećaju gorak ukus PTC-a, na osnovu čega se dolazi do sledećih saznanja:

• najniža zastupljenost je kod:
  • afričkih crnaca i iznosi 3%;
  • mongola i američkih Indijanaca je 6%;
  • kod Evropljana je 30%;
• najveća frekvencija je kod Arapa i iznosi čak 40%

Pogledaj Autozomno-dominantno nasleđivanje u Virtuelnoj nastavi

Autozomno-recesivno nasleđivanje

Autozomno-recesivno nasleđuju se normalne osobine ili bolesti koje determiniše recesivan gen (alel) smešten na nekom od autozomnih hromozoma.

Pravila autozomno-recesivnog nasleđivanja bolesti

Autozomno-recesivno nasleđivanje kada su oba roditelja zdravi, heterozigotni prenosioci: r- recesivan mutirani alel; R- dominantan alel

Mutirani recesivni alel ispoljava se samo u homozigotnom stanju (a*a*, gde je sa a* obeležen recesivan mutirani alel ).Zdrave osobe mogu biti genotipa:

• AA ili
• Aa*.

Osobe genotipa Aa* su heterozigotni prenosioci recesivnog mutiranog alela. To su zdrave osobe koje, za razliku od homozigota AA, recesivan alel mogu preneti na potomke. Na taj način se recesivan mutirani alel prenosi iz generacije u generaciju, a ispoljava se samo kada se nađe u paru (u homozigotnom stanju). Znači ,da bi dete obolelo od autozomno-recesivnog oboljenja oba roditelja moraju da imaju bar po jedan recesivan alel koji uzrokuje to oboljenje.

Za razliku od autozomno-dominantnog nasleđivanja kod koga zdravi roditelji ne mogu imati bolesnu decu, kod ovog nasleđivanja je to moguće sa verovatnoćom od 25%. Da bi se to dogodilo oba roditelja moraju biti heterozigotni prenosioci recesivnog mutiranog alela.

Enzimske bolesti

Autozomno-recesivno nasleđuju se bolesti koje su posledica nedostatka nekog enzima pa se zajedno nazivaju enzimopatije ili enzimske bolesti. Nedostatak određenog enzima dovodi do poremećaja metabolizma.

Najčešće enzimopatije u ljudskoj populaciji su :

• albinizam – usled nedostatka određenog enzima na metaboličkom putu pretvaranja tirozina u melanin; u tom metaboličkom putu učestvuje veći broj enzima i dovoljno je da se jedan od njih ne stvara pa da izostane i stvarenje pigmenta melanina; takve osobe su bez pigmenta u kosi, koži i očima;
• alkaptonurija je prvo opisano enzimsko oboljenje ; i kod ovog oboljenja je nedostatkom određenog enzima poremećen metabolizam tirozina pa dolazi do nagomilavanja alkaptona koji se izlučuje mokraćom; u dodiru sa vazduhom mokraća postaje crna; tokom vremena hrskavica nosa i ušiju postaje mrka, a kasnije u starosti dolazi do artritisa (zapaljenje zglobova);
• fenilketonurija nastaje kao posledica nedostatka enzima koji aminokiselinu fenil-alanin pretvara u tirozin; zbog tog nedostatka dolazi do nagomilavanja fenil-alanina u krvi što utiče na nervni sistem dovodeći do mentalne zaostalosti; ova bolest se može sprečiti ako se novorođenčetu iz ishrane izbaci fenil-alanin;
• Tej-Saksova bolest (amaurotična idiotija) je poremećaj metabolizma lipida koji dovodi do umne zaostalosti i slepila;
• galaktozemija je poremećaj metabolizma šećera galaktoze; dovodi do umne zaostalosti i rane smrtnosti dece; može se sprečiti izbacivanjem mleka iz ishrane beba (za ove bebe je majčino mleko kao otrov);
• hipotireoidni kretenizam posledica je nepretvaranja tirozina u tironin pa se ne stvaraju hormoni štitne žlezde ; manifestuje se teškim oštećenjima CNS-a; ovo oboljenje može da bude uslovljeno i nedostatkom joda u hrani i piću; odnosno i genetički faktori i faktori sredine mogu da daju isti fenotip što se naziva fenokopija .

Za više podataka pogledati hipotireoidni kretenizam

Normalne autozomno-recesivne osobine

Recesivne osobine predstavljaju alternativu dominantnim osobinama:

• neosetljivost na fenil-tiokarbamid (PTC);
• nesposobnost uvrtanja jezika u trubu;
• beli pramen kose kod žena;
• vezan ušni režanj;
• odsustvo maljavost na drugom članku prstiju
• retke obrve
• razdvojene obrve
• kratak i širok nos
• bez rupice u bradi (u kosti) i dr.

Pogledaj Autozomno recesivno nasleđivanje u Virtuelnoj nastavi

Literatura

• Tucić, N, Matić, Gordana: O genima i ljudima, Centar za primenjenu psihologiju, Beograd, 2002.
• Marinković, D, Tucić, N, Kekić, V: Genetika, Naučna knjiga, Beograd
• Tatić, S, Kostić, G, Tatić, B: Humani genom, ZUNS, Beograd, 2002.
• Matić, Gordana: Osnovi molekularne biologije, Zavet, Beograd, 1997.
• Ridli, M: Genom - autobiografija vrste u 23 poglavlja, Plato, Beograd, 2001.
• Prentis S: Biotehnologija, Školska knjiga, Zagreb, 1991.
• Dumanović, J, marinković, D, Denić, M: Genetički rečnik, Beograd, 1985.
• Kosanović, M, Diklić, V: Odabrana poglavlja iz humane genetike, Beograd, 1986.
• Lazarević, M: Ogledi iz medicinske genetike, beograd, 1986.
• Švob, T. i sradnici: Osnovi opće i humane genetike, Školska knjiga, Zagreb, 1990.