Variabilitatea genetica curs 9.pptx

7/27/2019 Variabilitatea genetica curs 9.pptx

1/81

Variabilitatea genetica

1. Recombinarea genetica

2. Variatia (diversitatea) genetica


2/81

DEFINITIE: variabilitatea este

(1) tendinta caracteristicilor genetice individuale de

a fi diferite la nivel populational

(2) potentialul unui genotip de a se modifica,atunci cand este supus actiunii unor factori de

mediu sau genetici


3/81

Definitie Variabilitatea genetica var iatia genetica

(sau diversitateagenetica).

Daca variabilitatea descrie masura in care

un genotip sau fenotip (caracter) tinde sa

fie diferit (sa varieze), variatiagenetica

masoara numarul efectiv de modificari la

nivelul populatiilor.

Desi deseori folosite ca sinonime cele doua

notiuni difera.


4/81

DEFINITIE

Variatia genetica a unei populatii este masurata

prin gradul de polimorfism, respectiv

heterozigozitate

Variatia se refera la actualele diferente prezente

la indivizii unei populatii sau grup studiat si

poate fi direct observataca o colectie de

trasaturi/caracteristice.


5/81

DEFINITIE

Variabilitatea descrie potentialul sau

capacitateade a varia, de a fi diferit.

Comparativ cu variatia,variabilitateagenetica este mai dificil de masurat.

La nivel molecular, de ex. variabilitatea genetica poate fi

estimata prin determinarea ratei mutatii lor.


6/81

Definitie

Termenul VG poate fi utilizat pentru:

1. Observarea, descrierea, analizadiferentelor dintre genotipurile (Gt)

individuale (si implicit a fenotipurilor/

caracterelor) dintr-o populatie si

2. Evidentierea ratei (gradului) la care un

anumit genotip se poate schimba, ca

raspuns la actiunea unor factori de mediu

sau genetici.

Simplificand, variabilitatea studiaza

genotipurile la nivel de indivizi si populatii, iar

variatia studiaza genotipurile din interiorul

unei specii si comparativ intre specii.

Definirea conceptului de

variabilitate genetica

(VG) presupune

intelegerea urmatoarelor

doua specificari:


7/81

Semnificatia VG

Cu cat VG este mai mare,

cu atat este mai apta

populatia sa se adapteze

la modificarile mediului,

deci sa reziste la boli,modificari ale climei,

specii competitoare, etc.


8/81

Metodele de masurare a VG 1. POLIALELISMUL sporeste VG

2. Determinarea RATEI

MUTATIILOR indica in ce masura

(cat de repede /incet) se adapteza

un anumit genotip la stimulii

genetici sau din mediu.

O rata inalta a mutatiilor indica

faptul ca gena ar trebui sa fie

capabila sa raspunda rapid noilor

conditii, ceea ce este specific uneiVG mari.

3. Experimente de SELECTIE

ARTIFICIALA (raspunsul Gt la

modificarile artificiale ale mediului)


9/81

Surse de variabilitate Pentru ca selectia naturala sa poata actiona in

cadrul unei populatii, este nevoie ca indivizii ce o

alcatuiesc sa fie diferiti.

Variabilitatea la eucariote are urmatoarele 5

mecanisme posibile:

1. Aparitia mutatiilor

2. Diploidia 3. Reproducerea sexuata

4. Incrucisarile in afara speciei

5. Polimorfismele fenotipice echilibrate in populatia

studiata


10/81

Natura dovedeste calegendele isi au radacinile

in realitate.


11/81

Mutatiile asigura aparitia unor noi

variante alelice (polialelism sau

polimorfism genic).

Diploidia, adica prezenta celor doi

cromozomi omologi in celule, contribuiela pastrarea in genofond (= totalitatea

genelor unei populatii) a alelelor

recesive. In stare de heterozigotieaceste alele nu sunt supuse selectiei

naturale, raman ascunse si

depozitate pentru generatiile viitoare,

pentru descendenti.


12/81

Reproducerea sexuata creeaza indivizicu noi combinatii alelice. Aceste

rearanjamente (sau aceasta

recombinare genetica) isi au originea in3 evenimente, care au loc in timpul

reproducerii sexuate:

1. crossing-overul 2. asortarea independenta a omologilor

3. cuplarea intamplatoare a gametilor


13/81

Recombinarea intracromozomica

1. Crossing - overul sau schimbul de

fragmente egale de ADN intre

cromatidele nesurori ale cromozomilor

omologi din pahitenul si diplotenul

profazei meiozei reductionale/

heterotipice are drept urmare

modificarea continutului informational alcromozomilor recombinanti. Acesti

cromozomi nu vor mai aduce informatia

de la un singur ascendent/predecesor.


14/81

Recombinarea

intercromozomica

2. Asortarea independenta a omologilor in metafazaprimara creeaza celule fiice avand combinatii

intamplatoare de cromozomi materni si paterni

Dispunerea cromozomilor in placa metafazica va

influenta orientarea lor spre un pol sau celalalt al

celulei in anafaza primara.

Daca unii cromozomi vor fi de origine materna, altii

vor fi de origine paterna in ovocitele de ordin II si

spermatocitele de ordin II.


15/81

Prin asortarea independenta a cromozomilor se pot forma

223 tipuri de gameti, adica peste 8,4 milioane de gameti

diferiti, la fiecare dintre cele doua sexe.

Dupa fecundare pot rezulta teoretic 2

46

combinatii, valoarece depaseste de opt mii de ori populatia actuala a globului.

Aceste cifre sunt insa calculate pentru situatia in care

cromozomii se deosebesc prin alelele unei singure perechi

de gene, ceea ce nu corepunde realitatii!

In concluzie fiecare individ are o structura genica unica.


16/81

Recombinareagenomica 3. Combinarea intamplatoare a gametilor in

cursul fertilizarii contribuie la diversificarea

combinatiilor genice la nivelul zigotului.

Desi se considera ca fiind uneveniment in mare masurasupus intamplarii, nu totispermatozoizii au aceeasiviteza de deplasare (legat separe de forma lor).


17/81

Importanta recombinarii

1. mareste rata starii de heterozigotie

2. determina dinamica evolutiei biologice,

prin amplificarea diversitatii 3. determina o capacitate de adaptare

(raspuns) diferentiata a indivizilor lamodificarile factorilor de mediu (de ex.

medicamente) 4. intervine in realizarea tipului genetic

constitutional individual


18/81

Surse de variabilitate la eucariote :

1. Aparitia mutatiilor

2. Diploidia

3. Reproducerea sexuata

4. Incrucisarile in afara speciei

5. Polimorfismele fenotipice echilibrate

in populatia studiata


19/81

Incrucisari in afara speciei?.....

doar Sci-fi!
http://ehudadams.files.wordpress.com/2008/08/centaur.jpghttp://www.amazon.com/exec/obidos/ASIN/B000E8M0WO/shapeshiftere-20


20/81

Incrucisarile in afara speciei

Liger = hibrid intre un leu (Panthera

leo) si o tigroaica (Panthera tigris),

avand parinti apartinand aceluiasi

gen dar unorspecii diferite.

Este diferit de tiglon.Este cea mai mare felina cunoscuta.

Inoata precum tigrii si este sociabil

precum leii.

Exista doar in captivitate deoarecehabitatele speciilor parentale nu se

suprapun.

De observat, tipic ei cresc atat cat

sunt ambii parinti pusi la un loc.

http://en.wikipedia.org/wiki/Liger
http://en.wikipedia.org/wiki/Tiglonhttp://en.wikipedia.org/wiki/Tiglon


21/81

Polimorfismele fenotipiceechilibrate in populatia studiata

Deseori un singur fenotip asigura cea maibuna adaptare, in timp ce altele sunt maiputin avantajoase

In astfel de cazuri, frecventa alelelor

pentru caracterul avantajos va creste inpopulatie in detrimentul frecventeicelorlalte alele


22/81

Polimorfismele fenotipice

In general insa, in multe populatii seobserva coexistenta a doua sau maimulte fenotipuri diferite

Prezenta polimorfismelor in cadrulpopulatiilor se explica prin 3 mecanisme:

- heterosis (hibrizi vigurosi) - avantajul minoritatii

- avantajul heterozigotilor


23/81


Heterosisul consta din selectarea prinhibridare a unor loci avantajosi desi heterozigoti ;de ex. porumbul va fi mai rezistent la imbolnaviri, urmare a reducerii locilorcu alele recesive homozigote, ce il predispun la boala.

Reproducerea sexuata prin recombinareagenomica asigura atat ereditatea (continuitatea,pastrarea genelor si respectiv caracterelor), cat sivariabilitatea. Descendentii indivizilor neinruditi vorprezenta o vitalitate sporita, calitati noi, o

adaptabilitate si o feritilitate crescute, datoritaheterozigotismului.

In cazul consanguinitatii, gradul de VG sereduce si apare o omogenizare genetica si respectivfenotipica (se reduce sau dispare heterozigotismul si crestehomozigotismul)


24/81

Polimorfismele fenotipice Avantajul minoritatii apare cand cel mai putin

obisnuit fenotip reprezinta un avantaj selectiv; deex., atunci cand o prada prezentand caracteristici rareori intalnite este evitata de

pradator, acesta avand o imagine de cautaresau reprezentare standard a

vanatului.

La om, de ex. in infectia cu HIV (virusulimunodeficientei umane) sunt prezente o serie

de specii virale mutante, care se dezvoltaindependent de restul populatiei virale si careeludeaza tratamentul antiviral; initial minoritareacestea pot deveni insa dominante servind dreptun rezervor de variabilitate si accelerand

instalarea rezistentei la terapie.


25/81


Avantajul heterozigotilor apare atunci cand starea

de heterozigot acorda un avantaj selectiv

superior starii de homozigot, a.i toate cele 3

genotipuri si implicit fenotipurile pe care le

determina, se vor pastra in cadrul populatiei.

In cursul evolutiei de obicei la un moment dat aupredominat heterozigotii, adaptati mai bine

conditiilor de mediu.

Un exemplu la om este anemia falciforma.


26/81

In alcatuirea unei molecule de hemoglobina intra 4 lanturi de globina


27/81

Genele care codifica globina, in functie de perioada ontogenetica.

Lanturile de globina sunt codificate de un sistem poligenic:

unele gene sunt pe cromozomul 11, altele pe cromozomul 16

Hemoglobina

A este alcatuita

din lanturi

alpha si doua

lanturi beta de

globina


28/81

Paloare(anemie)

Bose frontale;

febra

Hepato- si

splenomegalie

(hemoliza)

DureriDureri

osoase

Edeme palmare si plantare;

Frotiu sanguin: hematii in

secera

Nu toti copii au

tabloul cliniccomplet

Substitutia punctiforma*

(A T) din codonul 6 alglobinei determina

inlocuirea acidului

glutamic cu valina.

* transversie: purina inlocuita cupirimidina


29/81

Electroforeza hemoglobinei unui heterozigot, a unei persoane cu anemiefalciforma si a uneia normale. Petele de culoare arata pozitiile in care au

migrat hemoglobinele in gelul de agaroza fata de punctul de origine

Care este

oare tipul de

transmitere aacestei boli?


30/81

MALARIA este cauzata de un parazit

(Plasmodium falciparum) unicelular,

care se transmite cu ajutorul unui

vector (femela tantarului Anopheles)

de la o persoana infectata la una

sanatoasa.


31/81

Hematii normale si una in forma de secera.

(dg.= drepanocitoza)

In conditii speciale, de

presiune scazuta a O2

celulele normale se

deformeaza dovedind

starea de heterozigot!

Parazitului

Plasmodium

falciparum

nu ii plac nici

eritrocitele

homozigotului/

persoanei bolnave

(SS) si nici cele ale

heterozigotului/

persoanei purtatoare

(AS).


32/81

deces

selectati

deces


33/81

In imaginea anterioara s-a putut observa cum inurma cu sute de ani mutatia producatoare de HbSs-a pastrat in cadrul populatiei umane.

In acel moment, starea de heterozigot eraavantajoasa, deoarece nu exista un tratament

pentru malarie. Astazi, populatiile cu risc crescut sunt consiliate, sa

efectueze analize prenuptiale in vederea cunoasteriiposibilei stari de heterozigozitate.

Daca sotii sunt heterozigoti se recomandadiagnosticul prenatal. Daca produsul de conceptiese dovedeste a fi homozigot pentru mutatiacauzatoare de anemie falciforma se discutaoptiunile reproductive (terminarea sau continuarea

sarcinii) cu cei doi soti.


34/81

Cele 3 boli eritrocitare s-au raspandit in populatia umana datorita malariei.


35/81

Variabilitatea

Transferul ADNului poate sa se faca siprin alte mecanisme, in afara de

reproducere sexuata, recombinare sianume prin:

- conjugarea bacteriana

- transductia dintre bacteriofagi si bacterii

- transformarea bacteriilor prin plasmide

- transfectia in culturi de celule eucariote


36/81

Recombinarea la bacterii

In 1946, Lederberg si Tatum au aratat cainformatia genetica poate fi schimbata/

transmisa de la o bacterie la alta sau dela o tulpina de bacterii la alta.

Aceasta ar corespunde unei asa numitesexualitati si ar conduce la

recombinarea materialului genetic laprocariote


37/81

Recombinarea la procariote

Bacteriile sunt avantajos de studiat caci:

o - sunt organisme haploide

o - au un timp de viata reduso - se multiplica rapid (timp redus per generatie)

o - organismele mutante pot fi usor identificate

Prin urmare, un numar aproape nelimitat

poate fi testat in scurt timp, ceea ce leface utile in studiul mutatiilor.


38/81

In 1952 Joshua si Esther Lederberg au folosit o stampila (replica)

acoperita cu catifea pentru a muta coloniile din culturile de origine pe:

1. mediu normal si respectiv

2. mediu cu antibiotic.

In al doilea caz au crescut doar coloniile rezistente la antibiotic.

1.2.


39/81

Experimentul identifica bacteriile mutante

Primul vas Petri contine colonia martor/normalaIn al doilea este cultura cu mediu mai putin nutritiv (= minimal), iar in

urmatoarele doua este mediu minimal imbogatit diferentiat.

Bacteriile care lipsesc in al doilea vas sunt fie deficitare in Thr, fie in Arg,

fapt dovedit de prezenta unora in al treilea si a altora in al patrulea vas

Petri, unde s-a adaugat cate unul din acesti aminoacizi.


40/81

Recombinarea la bacterii

In experimentul lor devenit clasic, Lederberg siTatum au folosit 2 tulpini bacteriene diferite,ambele auxotrofe (mutante, nu pot creste fara

anumite substante din mediul de cultura) Ce au observat? Cand se amesteca cele 2

tulpini, fara a adauga aminoacizi in mediul decultura, vor creste colonii.

Neasteptatul fenomen apare destul de rar(aprox.1 din 107 celule cultivate in Petri), dar afost evident datorita numarului mare de bacteriipuse pe placa.


41/81

Tulpina A necesita metionina si biotina, iar cea B treonina si leucina.

Apar insa colonii pe un mediu minimal, fara a.a., cand se cultiva impreuna

cele 2 tulpini.

Interpretare: a avut loc o recombinare intre tulpinile A si B.

Proprietatile genetice ale celulelor din tulpinile parentale s-au completat

reciproc (complementare genetica)


42/81

Recombinareala bacterii

Schimbul de material genetic intre bacterii

(CONJUGAREA) a fost evidentiat cu microscopul

optic.

Transferul de ADN bacterian decurge numai intr-unsingur sens: materialul cromozomial masculin este

introdus intr-o celula feminina

Bacteriile Escherichia coli difera in functie de

prezenta/absenta factorului de fertilitate F

Cand sunt mixate celule F+ si F-, se formeaza niste

perechi conjugale: un pil(us) sexual al bacteriei

masculine (F+) se ataseaza la suprafata celulei F-.

Recombinarea la


43/81

Recombinarea labacterii

Factorul F (de fertilitate)

poate fi integrat (1) in cz.

bacterian printr-un

crossing-over specific.

Cz. nou format se numeste

Hfr(high frequency of

recombination), deoarece are

o frecventa mare derecombinare cu genele

altor bacterii in urma

procesului de conjugare.


44/81

Recombinarea

bacteriana

Bacteriile pot contine factorul F de fertilitate subforma unui cz. mic aditional (2), respectiv o molecula

circulara de ADN de aprox. 94 000pb,plasmidul F

Acesta reprezinta cam 1/40

din totalul informatiei

genetice continute in cz.

bacterian.

Intr-o celula apare un singur

plasmid si el poate fi

transferat altei bacterii.


45/81

Aprox. 1/3 din ADNul

factorului F (plasmidului)

consta din gene de transfer,

inclusiv gene pentru

formarea pililor sexuali.

Transferul factorului F incepe dupa ce

se deschide dubla catena. O

monocatena este transferata celulei

acceptoare, se replica si devine dubla.Si monocatena ramasa in celula

donoare se replica redevenind dubla.

In final ambele celule sunt de tip F+

R bi


46/81

Recombinareabacteriana

Uneori cromozomul se rupe in timpul transferului.

Astfel, bacteriile F- receptoare mostenesc o copieincompleta a elementului F.

Celulele F- , care au primit doar o parte din cz. donor

se numesc zigoti partiali sau hemizigoti si raman de

tip F-

Daca transferul este complet, bacteria receptoare va

mosteni un element F complet si proprietatea Hfr;descendentii sai vor fi tot celule Hfr, respectiv F+

Cand cromozomii bacterieni contin diferiti markeri

genetici, celulele au suferit frecvente recombinari.


47/81

Bacteriofag =

Virus bacterianDesi initial (1941) s-a

crezut ca s-a identifi-

cat o modalitate de

combatere a infectii-

lor bacteriene, de faptacestia au fost utilizati

pt a analiza bacteriile.

Reproducerea bacteriofagilor nu

are loc totdeauna imediat dupa

infectarea celulei.

Ocazional, ADNul fagic este

integrat in cz. bacterian si

replicat odata cu acesta (ciclullizogenic)


48/81

In acest caz bacteriofagul Lambda s-a inserat prin crossing-

over in ADNul bacteriei E.coli, dupa formarea unui inel.

Atasarea se face la o secventa cu omologie din cz.bacterian.

Fagul induce ciclul litic si apoi se elibereaza prin mecanismul

invers.


49/81

In 1952 Zinder si Lederberg au

descris un nou tip de recombina-re intre 2 tulpini de bacterii.

Fagi care au infectat anterior

bacterii, care produceau lactoza,

au transferat aceasta proprietate

noilor gazde.

Transductia = transferul unui mic

fragment de ADN dintr-un cz. bacterian

prin intermediul unui bacteriofag in alta

celula bacteriana.


50/81

-T. Generalizata: fagul se

insera oriunde in genomul

gazdei

-T. Specializata: fagul se

insera numai la nivelul

unui segment de ADN cz.

particular

Transductia poate

fi de 2 feluri:


51/81

Celulele modificate genetic prin incorporarea de ADN sunt considerate

transformate. Termenul se refera de obicei la rezultat si nu la

mecanism.Transformarea prin plasmide

Plasmidele = molecule mici, circulare de

ADN, care se replica autonom si care nu

intra in componenta cz. din celula bacteriana

in care se gasesc

Deseori contin gene de rezistenta la

antibiotice (de ex. la ampicilina)

Incorporarea plasmiduluitransformacelula bacteriana initial sensibila la

ampicilina in una rezistenta.


52/81

Pentru aceasta se utilizeaza

un mediu selectiv a.i vor

creste pe el doar bacteriile

care au incorporatplasmidul recombinant

continand ADNul

de investigat.

Plasmidele sunt

utilizate ca vectori intransferul de ADN.


53/81

Transfectia = transferul de

ADN intre celule eucariote incultura

- Poate fi folosita in analizatransmiterii unor caracteristici

genetice

In cele 2 cazuri alaturate

fibroblastele normale pierd

contactul de inhibitie si se

transforma asemanator

celulelor cu care vin in contact.

Astfel de studii au fost initial

utilizate pentru a identifica

oncogene (gene cauzatoare de

cancere)


54/81

Contrar celor crezute anterior, copia ARN nu este totdeauna fidela

ADN-ului.

Atat la copil, cat si la adult s-au evidentiat niste modificari, ce intial au

parut erori de transcriptie.

Aceste modificari au fost detectate in numar semnificativ in ARN-ul

leucocitelor, celulelor din piele si din creier.

Modificarile fiind mereu aceleasi se presupune, ca au un rol.

De exemplu, in limfocitele B (la un grup de 27 persoane) peste 10 000

de nucleotide au fost gasite modificate, ceea ce a insemnat una (sau

mai multe) erori in fiecare gena transcrisa, respectiv in 40% din

genele translatate (traduse).

Un alt nivel al variabilitatii genetice


55/81

Polimorfismele

- genetice sunt responsabile pentru cea mai

mare parte din diversitatea si individualitatea

observate in cadrul speciei umane

- proteice au fost studiate primele (ABH, Rh,

etc). Cel mai polimorfic sistem genetic uman

este considerat sistemul HLA


56/81

Polimorfisme proteice - exemple

1. Antigene eritrocitare: ABH, Rh, MNS, Xg, Lutheran,

Lewis, etc

2. Proteine serice: Hp, Trf, imunoglobuline, alfa-1-antitripsina (A1AT), etc

3. Enzime eritrocitare: PAE, G6PD, etc

4. Enzime plasmatice: pseudocolinesteraza, etc

5. Enzime tisulare: alcool-dehidrogenaza, etc

Variatia individuala in populatia generala a polimorfismelor proteice

poate atinge 20% din totalul proteinelor.


57/81

Polimorfisme proteice Cu cat 2 persoane sunt mai indepartate dpdv

genetic, adica apartin unor grupuri etnicediferite, cu atat gradul de diversitate este mai

accentuat. Datorita numarului mare de sisteme polimorfice

(peste 30) si de variante in fiecare sistem, sepoate realiza un numar imens de combinatii

Fiecare individ poseda o combinatie specifica a

acestor variante, ceea ce il face unic dpdv

biologic.


58/81

Polimorfismul A1ATA1AT produsa in ficat protejeaza plamanul deactiunea elastazeieliberata de neutrofile (ininflamatii).

A1AT este codificata de gena SERPINA 1 de lanivel 14q32.1. Gena are peste 100 alele mutante(ex. S si Z). Alela normala este M

Gt: MS, MZ, SS, SZ, si ZZ (forma ceamai grava); alelele sunt codominante

A1AT = inhibitor de proteaza (PI)

Pi ZZ este fenotipul cel mai grav, al deficitului deA1AT, cand sunt manifeste afectarea pulmonarasi hepatica.

Activitate enzimatica redusa =>elastaza poate actiona nestingherita (afectarepulmonara)

Agregarea moleculelor de A1AT lanivelul RE al hepatocitelor determina afectareaficatului (hepatita, ciroza)

Alte fenotipuri nu prezinta afectare hepatica.Se estimeaza, ca 95% din cazuri nu sunt dg.


59/81

Secventa ADN-ului nucleareste identica in proportie de99,9% la doua persoanealese la intamplare.

Genomul uman fiindcompus din 3 miliarde deperechi de baze, inseamnaca 0,1% reprezinta aproape3 milioane de baze azotate,

ceea ce determinadiferentele fenotipice (uneoridramatice) dintre douapersoane!


60/81

DIVERSITATEA GENETICA

INDIVIDUALA SI POPULATIONALA Din cele 0,1% secvente de ADN unele nu auefecte sau au

efecte fenotipice minore, pe cand altele sunt directresponsabile de producerea unor boli (mutatii punctiforme).

Intre aceste doua extreme se gasesc variatiile geneticecare au drept urmare variabilitatea fenotipica, precum: - caracterele anatomice

- particularitatile fiziologice

- intolerantele alimentare

- raspunsul imun si/ sau susceptibilitatea la infectii

- reactiile adverse si/sau raspunsul la o anumita terapie - predispozitia pentru dezvoltarea anumitor boli (tumori)

- caracteristicile temperamentale si psihologice

- talentul artistic

- aptitudinile sportive, etc


61/81

Un concept important al geneticii umane simedicale

Boala genetica este doar cea mai evidenta sideseori cea mai extrema manifestare a

diferentelor genetice, extremitatea unuicontinuum format din variatii ce se intind de lavariante rarece produc boala, trecand prinvariantele mai obisnuitecare pot spori

susceptibilitatea pentru a dezvolta maladia,pana la cea mai comuna (obisnuita) variantadincadrul populatiei, care nu are nici o relevantacunoscuta in patologia umana.


62/81

Majoritatea PG suntsilentioase fenotipic

O varianta genetica (alela) obisnuita, adica cu o

frecventa peste (sau egala cu) 1% in populatia

generala, este considerata un POLIMORFISM

GENETIC (PG).

Alelele cu o frecventa < 1%

sunt numite variante rare.

Nu exista o corelatie directaintre frecventa cu care apare

o alela mutanta si efectul

sau in patologia umana.


63/81

Motoo Kimura postula teoria neutralista a evolutiei la sfarsitul anilor

1960: nivelul de evolutie moleculara explica evolutia speciei prin

mutatiile succesive pastrate in genom si produse cu precadere printr-

o deriva aleatorie; diversitatea specifica fiind in mare parte rezultatul

acumularii substitutiilorneutre, care nu modifica adaptabilitatea

organismului la mediul sau de viata.

Diversitatea genetica este unul din mijloacele prin care populatiile se

adapteaza la mediul mereu schimbator.

Diversitatea este cu atat mai mare cu cat:- numarul de alele ale unei gene este mai mare

- frecventele alelice sunt apropiate, adica nu exista una mai frecventa

- frecventele indivizilor heterozigoti si homozigoti sunt echilibrate


64/81

Se estimeaza ca aprox. 1 din 2500

perechi de baze azotate sunt

heterozigote in regiunile ce codifica

proteine din genom.

Polimorfismele pot fi localizate:

- intre gene

- in introni

- in exoni

- in regiunile reglatoare


65/81

Variom-ul = totalitatea modificarilor genetice gasite

in populatiile speciilor care au avut o schimbare

evolutiva relativ scurta

De exemplu, la om, aprox. 1 din 1200 nucleotide

difera.

Specia umana a aparut acum doar 10.000 de ani,

rata variatiei fiind comparativ mica.

In practica, variomul poate fi suma SNPs ( single

nucleotide polymorphisms) de la nivelul populatiei.
http://en.wikipedia.org/wiki/Specieshttp://en.wikipedia.org/wiki/Single_nucleotide_polymorphismshttp://en.wikipedia.org/wiki/Single_nucleotide_polymorphismshttp://en.wikipedia.org/wiki/Single_nucleotide_polymorphismshttp://en.wikipedia.org/wiki/Single_nucleotide_polymorphismshttp://en.wikipedia.org/wiki/Species


66/81

Polimorfismele ADN

1. Polimorfismele unui singur nucleotid (SNPs)RFLP

2. Polimorfismele fragmentelor mai mici de 1000 perechi

de baze (minisateliti, microsateliti,VNTR, indel)

3. Polimorfismele submicroscopice

4. Polimorfismele microscopice (heteromorfismele

heterocromatinei si ale eucromatinei, situsurile fragile)


67/81

Polimorfismele unui singur nucleotid: SNP

SNPs reprezinta forma cea mai frecventa a polimorfismelor ADN.

Prin secventierea genomului uman s-au identificat aprox. 18 milioane

de SNPs (1% din genom), 1 SNP la circa 1.000 de nucleotide, dar

frecventa poate fi mai inalta in anumite regiuni, precum insulele CpG

s.a 1 la 100 sau mai redusa in interiorul unor gene s.a 1 la 2.500 pb.
http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Datei:Dna-SNP.svg&filetimestamp=20070706014029


68/81

SNPs neutre sunt folosite ca markeri genetici


69/81

SNP inlantuit cu gena Y


70/81

In prezent SNPs utilizate pentru:

Localizarea genelor de susceptibilitate incazul bolilor multifactoriale (diabet)folosindu-se studii de dezechilibru alinlantuirii si de asociere a haplotipurilor

Studii de farmacogenetica

Intelegerea originii si evolutiei speciei

umane(migratia populatiei)


71/81

SNPs au fost identificate prin digestia ADN-ului cu endonucleaze de

restrictie; aceste enzime bacteriene recunosc si sectioneaza ADN-ul

la nivelul unei secvente specifice. In acest caz CCTGAGG. Urmare amutatiei punctiforme (SNP) dispare un situs de restrictie, iar

fragmentele de ADN vor fi diferite in cazul lantului normal si

respectiv anormal de globina. RFLP (restriction fragment length

polymorphism) a fost folosit in dg. genotipic indirect.

Fragmentele de

restrictie cu lungimi

variate sunt

evidentiate prin

tehnica Southern blotdupa hibridarea cu o

proba complementara

Vezi

http://science.howstuffworks.com/dna-

profiling1.htm


72/81

Variatia cea mai mare la nivelul unui locus

se evidentiaza in interiorul unei populatii sinu intre populatii..adevarat/fals?

85% este variatia genetica in interiorul raselor continentale sinumai 15% intre ele.

Concret, pentru un locus dat X in populatia 1 frecventa alelei Apoate fi 40%, iar in populatia 2 poate fi 45%. Adica micadiferenta nu este informativa.

Dar exista loci informativi: o mare parte a variatiei culoriitegumentului la doua populatii poate fi anticipata analizand gena

SLC24A5, care codifica o proteina intracelulara membranara (Na, K, Ca)

SNP, o substitutie, are un efect fenotipic major. O varianta esteaproape fixata in populatia Europei si alta aproape fixata in ceadin Africa.

Altfel spus variatia genetica in cazul acesta este de aproape

100%, (si nu 15%) INTRE POPULATII


73/81

Variatiile identificate in genomul uman

Variatii de secventa- prin modificarea unui singurnucleotid:

prin substitutie

SNV (single nucleotid variation)< 1% in pop.

SNP >1%

prin insertie/deletie = DIP (deletion-insertionpolymorphism of one base pair)

Variante structurale fragmente de ADN modificate: Variatiile fragmentelor avand intre 2 1.000 nucleotide

Variatiile submicroscopice ( 1kb cateva Mb)

Variatiile microscopice cromozomiale sau genomice(heteromorfisme cz., inversii, situsuri fragile, unii cz.markeri)


74/81

Variatiile fragmentelor ADN cu lungime intre 2 1.000 pb:

1. SSR (short sequence repeats), numite mai intai VNTR(variable number tandem repeats) sunt de 2 feluri:

Microsateliti (sau STR): repetitii foarte scurte (1-15pb),

frecvent dinucleotidice (CA/TA) sau trinucleotidice, ce

formeaza fragmente de 100pb foarte numeroase, polimorfe

(cu circa 10 alele/locus)si cu o distributie uniforma: un

microsatelit la 1.000pb

Minisateliti: repetitii de secvente scurte (15-500pb), ce

formeaza fragmente de 1-20 kb, dispersate in structura

autozomilor si ocupand situsuri specifice (peste 1.000 de

localizari)

Ambele tipuri utile in medicina legala pentru realizareaprofi-

lului genetic individual, specific (identificare sau paternitate)


75/81

Locusul A este o repetitie in tandem GC: 4 alele posibile, cu cate2,3,4 sau 5 repetitii (A2,A3,A4, andA5).

Locusul B cu motivulAGCT : 2 alele, cu 2 sau 3 repetitii (B2 and B3).AMPRENTA GENETICA include simultan ambii loci.

Individ1:HeterozigotAsihomozigotBIndivid2:heterozigotAsiB

Cele 2 persoane

se diferentiaza

prin ambii loci.

AMPRENTELE

GENETICE

includ de obicei

peste 10 loci

polimorfihttp://www.mun.ca/biology/scarr/VNTR_f

ingerprinting.html vezi homework

Genotipuri hTERT MNS16 A
http://www.mun.ca/biology/scarr/VNTR_fingerprinting.htmlhttp://www.mun.ca/biology/scarr/VNTR_fingerprinting.htmlhttp://www.mun.ca/biology/scarr/VNTR_fingerprinting.htmlhttp://www.mun.ca/biology/scarr/VNTR_fingerprinting.html


76/81

Hofer P et al. Carcinogenesis 2011;32:866-871

The Author 2011. Published by Oxford University Press. All rights reserved. For Permissions,please email: [email protected]

MNS16A minisateliti ai genei umane pentru telomeraza :

un factor de risc pentru cancerul colorectal

S-au identificat 5 VNTR (2 Scurte si 3 Lungi) in 10

combinatii alelice


77/81

heterocromatina


78/81

Variatiile fragmentelor ADN cu lungime intre 2

1.000 pb:

1. SSR (short sequence repeats) = VNTR

2. INDELS = insertion + deletion

- secventele nucleotidice sunt scurte - 1/3 din ele sunt intre 200 400 pb si

reflecta polimorfismul secventelorAludingenomul uman

- utilizate in studiul evolutiei genomului umansi pentru intelegerea structurii sale dinamice


79/81

Polimorfismele submiscroscopice (1kbcateva Mb)

1. Variatiile numarului de copii (CNV) reprezinta

principala sursa de variatie genetica intre indivizi

CNP = polimorfismul numarului de copii, cand

CNV au o frecventa peste 1% in populatie

33% din genomul uman

2. Polimorfismul inversiilor sau translocatiilor

3. Polimorfismele genelor ARN necodant


80/81

Orice clasificare este

relativa, prin ea incercam

doar sa intelegem putin

mai mult lumea


81/81

Incercam sa intuim viitorul presupunand ca intelegem trecutul

Date post:	14-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	tya
View:	299 times
Download:	0 times

Variabilitatea genetica curs 9.pptx

Documents