Teoria ereditatii mendeliene a derivat din munca si observatiile lui Gregor Mendel, un calugar austriac din secolul al 19th-lea care a condus experimente de hibridizare pe mazarea de gradina (Pisum sativum). El si-a publicat rezultatele intr-o lucrare intitulata Experimente de Hibridizare a Plantelor in 1865 si 1866, dar initial atat acestea cat si interpretarea lor au fost extrem de controversate si ulterior abandonate. Lucrarea sa a fost re-descoperita in 1900. Cand teoriile lui Mendel au fost integrate Teoriei Cromozomiale a Ereditatii a lui Thomas Hunt Morgan in 1915, ele au devenit nucleul Geneticii clasice.

Ce este ereditatea?Trecerea caracterelor (transmiterea) de la o generatie la alta (de la parinti la urmasi).

Genetica este stiinta ereditatii.

Mendel a folosit mazarea...Fiindca se reproduce sexuatMazarea are doua tipuri celulare reproductive diferite, mascul si femela, numite gametiTransmiterea caracterelor este usor de evidentiat (nu chiar! )Mendel le-a incrucisat si a studiat caracterele hibrizilorFertilizarea unirea a doi gameti, unul masculin si unul femininIncrucisare - combinarea gametilor din parinti cu caractere diferite

Ce a descoperit Mendel?A descoperit diferite legi si reguli care explica factorii care afecteaza ereditatea

Mendel a adus doua inovatii stiintei geneticii:

A dezvoltat linii pure A numarat rezultatele sale si a tinut note statistice

Linie Pura o populatie din care plantele, incrucisate, isi pastreaza nealterat un anumit caracter [aceasta a fost o inovatie importanta, deoarece orice generatie impura (ce segrega) ar afecta si chiar a afectat (inducand confuzie in) rezultatele experimentelor genetice]

Regula Factorilor EreditariFiecare organism are doua alele pentru fiecare caracter

Alele forme diferite ale aceleiasi gene (initial denumite factori ereditari de catre Mendel) care definesc forme diferite ale aceluiasi caracter

Gene (factori ereditari) localizate pe cromozomi, cu localizari specifice = (locus/loci) ele controleaza cum se dezvolta un organism (prin prisma caracterelor)

Heterozigot vs HomozigotHeterozigot ("hetero" inseamna altfel) daca cele doua alele pentru un caracter sunt diferite (Aa, AB)Homozigot ("homo" means la fel") daca cele doua alele pentru un caracter sunt identice (AA,aa,BB)Un organism cu genotip Heterozigot se mai numeste Hibrid.

Regula Dominantei/RecesivitatiiCaracterul (A) care este observat la toti urmasii, indiferent daca sunt heterozigoti pentru alela A (hibrizi, Aa sau AA) sau homozigoti pentru alela A (AA) se numeste Dominant (se noteaza cu litera mare)

Aa sau AA fenotip A

Caracterul (a) care nu se exprima la urmasii heterozigoti Aa (hibrizi), in schimb se exprima la urmasii homozigoti pentru alela a (aa) se numeste recesiv (se noteaza cu litera mica)

aa fenotip a

Prima Lege a lui MendelLegea puritatii gametilorCele doua alele pentru un caracter se separa obligatoriu cand se formeaza gametiiUn parinte transmite aleatoriu numai o alela pentru fiecare caracter fiecarui urmas

A doua Lege a lui MendelLegea segregarii independente a caracterelorGenele (factori ereditari) pentru caractere diferite sunt mostenite independent unele de altele.

Fenotip & GenotipFenotip = forma exprimata/observata"; este manifestarea externa, fizica, a unui anumit caracter/a unor caractere = felul in care un organism aratad.ex. culoarea parului sau a ochilor, inaltime forme diferite ale unor proteine din structura noastra (TOATE manifestarile)Genotip - combinatia de gene/alele a unui organismd.ex. AA or Aa or aa in cazul unei perechi de aleleExista intotdeauna in genotip cate doua gene (identice sau nu) pentru fiecare caracter (ca rezultat al reproducerii sexuate), un cod al caracterelor venind de la organismul mama & celalalt venind de la organismul tata, astfel incat fiecare descendent primeste doua coduri.Fiecare comporta trei posibile GENOTIPURI homozigot TT, heterozigot/hibrid Tt, homozigot tt.

Careul Punnett = o alta forma de reprezentare a incrucisarilor

Dihibridarea (ia in calcul doua seturi de caractere)De remarcat raportul

9:3:3:1 /16intre fenotipuri

Extensii si Exceptii de la Legile lui MendelCombinatii de alele letaleAlele homozigote recesive elimina o clasa de urmasi.

Alele multiple (A1, A2, A3 An)O gena poate avea mai mult de doua alele. Diferite combinatii de alele pot produce fenotipuri diferite si/sau diferite severitati ale simptomelor.

Exceptii de la regula Dominanta-recesivitate:DOMINANTA INCOMPLETA a unei alele produce la heterozigot un fenotip intermediar intre cele ale homozigotilor (urmatorul slide)

ALELE CODOMINANTE sunt ambele exprimate la heterozigot (reprezentare peste doua slide-uri)

Epistazie Cand o gena afecteaza expresia alteia

Penetranta (procent de indivizi afectati) = completa (100%) sau incompletaExpresivitatea (severitatea simptomelor) = variabila sau invariabila (constanta) la indivizi diferiti

Pleiotropie O gena, mai multe efecte. O gena cu mai mult de un efect fenotipic este pleiotropica.

Fenocopii Cand efectul nu se regaseste in gena/gene. Un caracter determinat de mediu dar care mimeaza un caracter determinat genetic este o fenocopie.

Heterogenicitatea Genetica Mai multe moduri de a mosteni un caracterApare cand gene (sau alele) diferite determina acelasi fenotip.

DOMINANTA INCOMPLETADominanta incompleta:* cand o alela (forma a unei gene) este partial dominanta fata de cealalta* este un amestec al efectelor fenotipice ale alelelor

D.ex. florile Four O'clockGene:R = rosii/red (fenotip) W = albe/white (fenotip)

Genotip:RW sau WR= roz (fenotip)

ALELE CODOMINANTECodominanta = Ambele caractere sunt egal dominante. Aceasta inseamna ca ambele caractere vor aparea (nemodificate) in fenotip si sunt ambele notate cu majuscule.

Gene: Rosu/Red = R & Alb/White = W

Alele multipleCand exista mai mult de 2 alele pentru o genaIn cazul celulelor sanguine umane, pe suprafata eritrocitelor exista 3 alele posibile pentru sistemul antigenic ABO:

IA - antigenul AIB - antigenul Bi fara antigen eritrocitar ABO ambele IA si IB sunt dominante fata de i dar,ambele IA si IB sunt codominante intre ele (aceasta inseamna ca ambele sunt exprimate egal)

Ereditatea X-linkata recesiva * Femeile (XX) intotdeauna transmit urmasilor un cromozom X; barbatii pot transmite un X sau un Y (50%-50% sanse); aceasta este determinata prin selectia aleatorie a cromozomilor din timpul gametogenezei (meiozei)*in afara de caracterele legate de sex, exista multe alte caractere codate de acesti cromozomi. Cromozomul X poate prezenta o alela disfunctionala (cu o mutatie)D.ex. Hemofilia, color blindness (discromatopsii/daltonism) recesive legate de X

X = Cromozom X normalXC = Cromozom X carrier XY = normal Y chromosome

Femeile sunt daltoniste numaidaca au genotip XcXc (mult mai rar)

Barbatii cu daltonism au genotip XcY(mai frecvent)

Ereditatea materna si Genele Mitocondriale

1. Numai sexul feminin transmite genele mitocondriale, prin citoplasma oocitului. In ereditatea materna, un caracter este transmis de la femeie la urmasii de ambe sexe, dar nu de la barbat (spermatozoidul nu contribuie cu citoplasma si organite)

2. ADN mitocondrial nu sufera recombinare (crossing-over), este mai susceptibil la mutatii decat ADN nuclear si este prezent in multe copii per celula. In timpul diviziunii celulare, mitocondriile se impart aleator in cele doua celule fiice (precum bilele de la loterie); Daca la un moment dat survine o mutatie intr-una din ele, este greu de previzionat in cate copii s-a replicat si in ce tesuturi s-au distribuit. Fenomenul este denumit Heteroplasmie (o mutatie este prezenta numai in unele mitocondrii).

Bolile mitocondriale:O varietate de afectiuni, multe cauzand slabiciune musculara (mitocondriile sunt generatorii de energie ai celulei) si oboseala, impreuna cu un peisaj pestrit de afectari de organ (in functie de distributia lor), aparent fara legatura. Frecvent letale.

ADN mitocondrial ne poate folosi in studii filogenetice (linie materna)

Ereditatea mendeliana in patologia umanaEste responsabila de aprox 40% din bolile genetice cunoscuteAcestea numara aprox 10,000 (cf OMS)Se aplica bolilor monogeniceCele mai multe boli umane sunt poligenice (si cel mai frecvent multifactoriale, in privinta mediului) se discuta din ce in ce mai mult predispozitia geneticaModuri de transmitere a caracterelor si bolilor mendeliene: AD = autosomal dominantAR = autosomal recesivX-linkat dominantX-linkat recesivY-linkat=holandric)