Genetika

Genetika
 
1. Definujte základné genetické pojmy: gén, alela, genotyp, fenotyp,  homozygot, heterozygot. genetická informácia, genetický kód, Opíšte štruktúru nukleových kyselín.

Gén  (dedičná vloha ) - je základnou funkčnou jednotkou dedičnosti .  Je to úsek molekuly DNA, ktorý nesie úplnú genetickú informáciu pre určitý biologický prejav- vlastnosť. Potomkovia nededia od rodičov hotové znaky, ale len predpoklady - gény, ktoré sa môžu, ale nemusia prejaviť napr. gén pre farbu očí.
 
Alela – konkrétna forma (kvalita) určitého génu. nesie informáciu pre príslušnú formu znaku.
Napr. gén pre farbu kvetu hrachu má alelu pre červenú farbu kvetu hrachu a alelu pre bielu farbu kvetu
 
l  Dominantná – nadradená – označuje sa veľkým písmenom
l  Recesívna – fenotypový prejav bol potlačený – označuje sa malým písmenom
 
Genotyp – súbor všetkých génov živého organizmu,  tak ako sa u neho vyskytujú v konkrétnych formách – alelách. Každý gén v genotype je zastúpený jedným alelickým párom – jedna alela od otca a druhá od matky.
 
Fenotyp – súbor všetkých znakov živého organizmu, ktoré sa u neho prejavili -  napr. farba tela, farba očí, typ metabolizmu, temperament atď.
 
Homozygot - je jedinec, ktorý má pre určitý znak na obidvoch chromozómoch rovnaké alely.
- napr.: farbu kvetu rastliny podmieňuje gén, ktorý má dve alely - alela pre červenú farbu ("A") a alela pre bielu farbu ("a"). Homozygot dostal od oboch rodičov rovnaké alely teda alelový pár génu tvoria obe červené alely -"AA" alebo obe biele "aa"
 
Heterozygot - je jedinec, ktorý má pre určitý znak na obidvoch chromozómoch rôzne alely. podľa predch. príkladu má v géne jednu alelu pre červený kvet a jednu pre biely "Aa"
 
Genetická informácia organizmov je zapísaná v primárnej štruktúre molekuly DNA. Predstavuje ju poradie nukleotidov so 4 dusíkatými bázami. Teda pomocou 4 písmen: A, T, C, G je zapísaná celá genetická informácia.
 
Genetický kód je kľúč – šifra, pomocou ktorého sa dá čítať (dešifrovať) genetická informácia. Je tripletový (tvorený 3 nukleotidmi).
 
Vlastnosti genetického kódu:
a) univerzálny – všetky organizmy majú rovnaký spôsob kódovania genetickej informácie
b) neprekrývajúci – každý nukleotid je súčasťou len jedného kodónu
c) degenerovaný – jednu aminokyselinu kóduje viac kodónov. Napr. valín je kódovaný: GUC, GUU, GUA, GUG.
 
ŠTRUKTÚRA  NUKLEOVÝCH  KYSELÍN
Nukleové kyseliny (NK) sú makromolekulové látky označované ako hmotní nositelia dedičnosti. V ich primárnej štruktúre je zapísaná genetická informácia. 
 
Nukleové kyseliny objavil v r. 1869 Švajčiar J. F. Miescher – názov dostali podľa toho, že sa našli v jadre bunky.
 
Rozlíšili sa 2 typy nukleových kyselín. Kyselina deoxyribonukleová - DNA a kyselina ribonukleová - RNA. Objav štruktúry molekuly DNA sa datuje do roku 1952 a o rok neskoršie dostali jej objavitelia J. Watson a F. Crick za tento objav Nobelovu cenu.
 
Základnou stavebnou jednotkou nukleových kyselín sú nukleotidy.
 
Každý nukleotid pozostáva z:
•  dusíkatej organickej bázy
•  cukru (pentózy) 
•  kyseliny fosforečnej
 
DNA je pravotočivá dvojzávitnica, ktorej obidva reťazce vznikli spojením nukleotidov.
 
Stavba nukleotidu DNA:
•  dusíkatá báza 
A (adenín) ↔ T (tymín)
C (cytozín) ↔ G (guanín)
Tieto dusíkaté bázy sú navzájom doplnkové – komplementárne, čo znamená, že sa môžu viazať iba navzájom a nie s inými dusíkatými bázami. Sú spojené pomocou vodíkových väzieb.   
•  cukor - deoxyribóza
•  zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej PO43-
 
Úlohou DNA je uchovávať a odovzdávať genetickú informáciu (o poradí aminokyselín  v bielkovinách), ktorá je zapísaná v jej primárnej štruktúre.
 
Molekula RNA je tvorená len jedným vláknom stočeným do závitnice, čím je štruktúra o čosi jednoduchšia.
 
 Stavba nukleotidu RNA:
•  dusíkatá báza
A (adenín) ↔ U (uracyl)
C (cytozín) ↔ G (guanín)
Tieto dusíkaté bázy sú navzájom doplnkové – komplementárne.
•  cukor - ribóza
•  zvyšok kyseliny trihydrogénfosforečnej PO43-
 
V bunkách sú prítomné 3 druhy RNA:
•  mRNA (mediátorová RNA) – obsahuje prepis informácie z molekuly DNA o primárnej štruktúre bielkovín na miesto proteosyntézy
•  tRNA (transferová RNA) – prenáša voľné aminokyseliny na miesta proteosyntézy
•  rRNA (ribozómová RNA) – je súčasťou ribozómov
 
Úlohou RNA je zabezpečovať realizáciu genetickej informácie. Ich funkcia spočíva v sprostredkovaní prenosu genetickej informácie z poradia nukleotidov v DNA do poradia aminokyselín pri biosyntéze bielkovín.
 
2. Vysvetlite mechanizmus replikácie DNA a expresie génu a lokalizujte ich v bunke. Posúďte vzťah medzi nukleovými kyselinami a bielkovinami.
 Za pomoci tabuľky genetického kódu konkretizujte expresiu úseku génu:
GTAGCACCTCCAGGGACT

Replikácia – syntéza (tvorba) molekuly DNA
!Molekula DNA sa replikuje podľa molekuly DNA!
 
· reťazce pravotočivej dvojzávitnice molekuly DNA sa od seba oddelia porušením vodíkových mostíkov medzi komplementárnymi bázami oboch reťazcov
· každý z reťazcov pôvodnej molekuly DNA slúži ako matrica (predloha) na syntézu nového reťazca
· k obnaženým dusíkatým bázam, ktoré sú súčasťou nukleotidov sú priradzované voľné nukleotidy, ktoré sú svojimi dusíkatými bázami komplementárne
 
· enzým DNA – polymeráza spája priradené nukleotidy do súvislého reťazca
· energia na vytvorenie väzby medzi jednotlivými nukleotidmi sa získava z molekuly ATP
· výsledkom replikácie sú 2 rovnaké molekuly DNA, z ktorých každá obsahuje jeden reťazec pôvodnej molekuly DNA a jeden novosyntetizovaný, t. j. dcérsky. Obe molekuly DNA obsahujú presne tie isté gény ako mala východisková molekula.

Expresia génu
Expresia génu je realizácia génu, ktorá prebieha na molekulovej úrovni ako dvojstupňový proces. Zahŕňa transkripciu a transláciu.
 
1. Transkripcia (prepis): ide o prepis genetickej informácie z molekuly DNA do molekuly mRNA, čím sa syntetizuje molekula mRNA.
 
Prebieha týmto spôsobom:
Narušením vodíkových väzieb medzi komplementárnymi bázami vlákna DNA sa čiastočne oddelia reťazce DNA. Jeden reťazec sa stane matricou (predlohou) na transkripciu. Na princípe komplementarity báz sú priraďované voľné nukleotidy RNA, čím sa utvorí nové vlákno molekuly mRNA. Keďže mRNA obsahuje namiesto tymínu uracil, komplementarita báz
 
Jednotlivé nukleotidy potom navzájom spojí (spolymerizuje) v správnom poradí enzým RNA – polymeráza. Vzniknuté vlákno mRNA sa cez jadrové póry uvoľní do cytoplazmy, kde sa viaže na ribozómy.
 
2. Translácia (preklad): zahŕňa preklad genetickej informácie z poradia nukleotidov do poradia aminokyselín polypeptidového reťazca (t.j. do primárnej štruktúry bielkovín). Týmto procesom sa syntetizujú molekuly bielkovín, v procese nazvanom proteosyntéza. Je prísne regulovaná.
 
Syntéza bielkovín sa uskutočňuje na ribozómoch. Niekedy sa na jednu molekulu mRNA viaže niekoľko ribozómov, čím sa vytvára útvar polyzóm (pripomína korálky navlečené na šnúrke). Každý ribozóm pozostáva z veľkej a malej podjednotky.
 
Translácia prebieha týmto spôsobom:
Na ribozómy sa k jednotlivým kodónom (tripletom dusíkatých báz) mRNA dočasne pripájajú svojimi antikodónmi molekuly tRNA, nesúce jednotlivé aminokyseliny zo zásoby voľných aminokyselín v cytoplazme. Každá aminokyselina má svoju vlastnú tRNA. Teda ak existuje 20 aminokyselín, existuje 20 rôznych tRNA.
 
Len čo sa tRNA s aminokyselinou pripojí ku kodónu mRNA, utvorí sa peptidová väzba medzi susednými aminokyselinami. tRNA sa uvoľní a môže prenášať ďalšiu aminokyselinu. Postupným pripájaním tRNA s aminokyselinami a ich spájaním polypeptidovou väzbou rastie polypeptidový reťazec novej bielkoviny. Po ukončení syntézy sa oddelí od ribozómu, zostáva v cytoplazme alebo je transportovaná do bunkových organel alebo membrán.
 
„Čítanie kodónov“ sa uskutočňuje rýchlo, za 1 minútu sa zaradí do polypeptidového reťazca asi 1000 aminokyselín.
 
 
Vzťah medzi nukleovými kyselinami a bielkovinami :
 
-  obidva sú makromolekulové látky a pri syntéze bielkovín je potrebná tRNA, ktorá viaže AMK a prenáša ich z cytoplazmy na ribozómy.
 
3. Aplikujte na príklade, ako sa syntetizuje RNA a DNA.
Príklad: Prepíšte genetickú informáciu týchto kodónov DNA do kodónov RNA:
AGA CAA CGA AAA CCA ATA GCT CCT CTA
Aký typ RNA ste vytvorili? Vytvorte aj druhý komplmentárny reťazec DNA.
Ktoré aminokyseliny kóduje genetická informácia týchto kodónov? Vyhľadajte v tabuľke.

4. Definujte a popíšte Mendelove zákony-
Uveďte ich schematické znázornenie.
 
1. Mendelov zákon = zákon o jednotnosti prvej generácie krížencov (= zákon uniformity a reciprocity)

- ak sa navzájom krížia homozygotné jedince, tak je prvá generácia fenotypovo aj genotypovo zhodná - uniformná bez ohľadu na to, od ktorého rodiča vloha (alela) pochádza.
 
Pr.:  P: AA x  AA
  G: A, A,  A, A
   F: AA  AA AA AA
 
P: aa x aa
G: a,a,a,a
F: aa aa aa aa
 
A- hnedé oči a- modré oči
 
2. Mendelov zákon – zákon o segregácii alel a ich kombinácii v druhej generácii krížencov
  - vzájomným krížením heterozygotov vzniká druhej filiálnej generácie potomkov genotypovo aj fenotypovo odlišná, štiepia sa v určitých číselných pomeroch
Pr::  P: Aa x  Aa
  G: A,a,A,a
  F: AA Aa Aa aa ––– 1 : 2 : 1 – genotypový štiepny pomer
3 (hnedé) : 1 (modré) – fenotypový štiepny pomer

3. Mendelov zákon = zákon o voľnej kombinovateľnosti rôznych alelových párov
 
  - pri tovrbe gamét sa alely roznych párov správajú k sebe nazávisle a kombinujú  sa na princípe každý s každým; dihybrid tvorí 4 typy  gamét, ak sa kombinujú vzniká 16 kombinačných možností
 
Platnosť Mendelových zákonov:
- majú všeobecnú platnosť- pre Ž, R, človeka, mikroorganizmy
- za pedpokladu, že jeden gén kóduje jeden znak
- gény sú lokalizované v autozómoch – nie v gonozómoch
- ak sledujeme viac znakov- každý gén leži na inom CHRMZ
- todičia  musia byť homozygoti (AA x aa)

5. Definujte princíp dedičnosti kvalitatívnych znakov:
· monohybridné kríženie
· dihybridné kríženie
· spätné kríženie
· dedičnosť s úplnou a neúplnou dominanciou
· kodominancia
 
· Monohybridné kríženie
 
- sleduje sa 1 znak
 
1. Mendelov zákon = zákon o jednotnosti prvej generácie krížencov (= zákon uniformity a reciprocity)
- ak sa navzájom krížia homozygotné jedince, tak je prvá generácia fenotypovo aj genotypovo zhodná - uniformná bez ohľadu na to, od ktorého rodiča vloha (alela) pochádza

Pr.:  P: AA x  AA
  G: A, A,  A, A
   F: AA  AA AA AA
P: aa x aa
G: a,a,a,a
F: aa aa aa aa
 
A- hnedé oči a- modré oči

2. Mendelov zákon – zákon o segregácii alel a ich kombinácii v druhej generácii krížencov
  - vzájomným krížením heterozygotov vzniká druhej filiálnej generácie potomkov genotypovo aj fenotypovo odlišná, štiepia sa v určitých číselných pomeroch
Pr::  P: Aa x  Aa
  G: A,a,A,a
  F: AA Aa Aa aa ––– 1 : 2 : 1 – genotypový štiepny pomer
3 (hnedé) : 1 (modré) – fenotypový štiepny pomer
 
· Dihybridné kríženie
- sledujú sa 2 znaky
 
3. Mendelov zákon = zákon o voľnej kombinovateľnosti rôznych alelových párov
  - pri tovrbe gamét sa alely roznych párov správajú k sebe nazávisle a kombinujú  sa na princípe každý s každým; dihybrid tvorí 4 typy  gamét, ak sa kombinujú vzniká 16 kombinačných možností
 
Pr.:
 
· Spätné kríženie
Využíva sa pri určovaní genotypu. Je to kríženie heterozygota s homozygotom. Potomkovia majú rovnaké genotypy a fenotypy ako rodičia.
 
Testovacie kríženie:
Kríženie heterozygota a recesívnym homozygotom, potomkovia sú heterozygoti a recesívni homozgyti (1:1) ale dajú sa fenotypovo odlíšiť. Využíva sa pri určovaní genotypu.
 
rodičia:   P:   Aa x   aa
gaméty: G: A, a   x a, a
potomkovia:     F1: Aa,  Aa,  aa,  aa 
 
pr.:
Máme čierneho pudlíka a chceme zistiť, či je homozygot alebo heterozygot - skrížime ho s hnedou pudlicou a čo vznikne?
ak bol pudlík dominantný homozygot (čierny):
P: (neznámy) BB (čierny) x bb (hnedý)
F1: Bb (čierne) Bb (čierne) Bb (čierne) Bb (čierne)
budú všetky šteniatka čierne
ak bol pudlík heterozygot (čierny):
P: (neznámy) Bb (čierny) x bb (hnedý)
F1: Bb (čierne) Bb (čierne) bb (hnedé) bb (hnedé)
ak budú niektoré šteniatka hnedé, vieme, že neznámy pudlík bol heterozygot
 
· Úplná dominancia 
– je stav, keď jedna alela v genotype prevláda nad druhou.  Alela A je úplne dominantná nad alelou a,
ak sa fenotypovo heterozygot Aa a dominantný homozygot aa neodlišujú (napr. červená farba kvetu
Hrachu siateho je úplne dominantná  nad bielou; heterozygot Aa má červený kvet)
 
· Neúplná dominancia – intermediarita 
– Nie je vzťah nad a podriadenosti. Je to stav, keď sa obe alely A, a podieľajú na utvorení znaku heterozygota
s rovnakou intenzitou; heterozygot Aa sa fenotypovo odlišuje od homozygotov AA, aa. (napr. kvety nocovky – dominantný homozygot AA má červené kvety, recesívny homozygot aa má biele a heterozygot Aa má ružové kvety).
P: aa x AA
G: a, a, A, A
F: Aa, Aa, Aa, Aa
 
· Kodominancia
- zvláśtny typ neúplnej  dominancie, keď sa pri heterozygotovi fenotypovo prejavujú obe alely
 - pojmy dominancia, recesivita, kodominancia vyjadrujú vzťahy medzi alelami.
 
 Pr.: dedičnosť krvných skupín systému AB0
- gén je zodpovedný za realizáciu krvných skupín, má 3 alely: IA IB i
- genotypy ľudí s KS :
AB - IA IB  - nazýva sa aj kodominantný ( rovnako dominantný)
0 –  ii – recesívny homozygot
A-  IA IA   aj  IAi
B- IB IB  aj  IB i
 
6. 1. Farba srsti morčiat môže byť čierna (úplne dominantný znak) a biela – albín ( úple recesívny znak).
· aké potomstvo získame vzájomným krížením čiernych heterozygotov?
· aké potomstvo získame krížením albínov s čiernymi heterozygotmi?
2. Matka má kŕvnu skupinu AB. Môže byť otcom jej dieťaťa, ktoré má krvnú skupinu AB muž s krvnou skupinou 0? Vysvetlite, akú krvnu skupinu by mohol mať otec dieťaťa.
 
7. Vysvetlite princíp gonozómovej dedičnosti.
Popíšte chromozómové určenie pohlavia.
 
GONOZÓMOVÁ DEDIČNOSŤ
 
Je to dedičnosť viazaná na pohlavie.  Gonozómy sú pohlavné chromozómy. Ostatné chromozómy sa nazývajú telové, somatické chromozómy -  autozómy. Na určení pohlavia sa okrem pohlavných chromozómov podieľa aj ďalšia časť genotypu - maskulinné a femininne faktory. Maskulínne faktory – génové komplexy, ktoré prispievajú k vytvoreniu samčieho pohlavia. Feminínne faktory – prispievajú k vytvoreniu samičieho pohlavia.
 
Pohlavné chromozómy sa líšia:
•  Tvarom – heterochromozómy
•  Veľkosťou – Y chromozóm je menší
•  Genetickým obsahom – Y chromozóm má menej génov
Samičie pohlavie: má v bunkách obidva pohlavné chromozómy rovnaké – XX – nazýva sa homogametné .
Samčie pohlavie:  má rozdielne pohlavné chromozómy – XY – heterogametné.
 
Diploidná somatická bunka obsahuje kompletný súbor autozómov a jeden pár pohlavných chromozómov – napr. AAXX alebo AAXY. O pohlaví dieťaťa sa rozhoduje v čase oplodnenia ženskej pohlavnej bunky :
•  Chlapec môže získať Y chromozóm vždy len od otca a X chromozóm od matky
•  Dievča – jeden X chromozóm od otca a druhý X od matky
 
Pohlavné chromozómy majú homologické a nehomologické úseky:
•  Homologické – ak na ak na rovnakých miestach X a Y chromozómu ležia rovnaké gény
•  Nehomologické – nachádzajú sa na X chromozóme ale na Y chromozóme sa nenachádzajú
 
Poznáme 2 základné typy chromozomóveho určenia pohlavia:
•  Typ drozofila – cicavčí typ – XX samica XY samec
•  Typ abraxas – vtáčí typ XX samec XY samica
 
Dedičnosť viazaná na X chromozóm:
S touto dedičnosťou sú spojené vážne dedičné ochorenia ako napr. hemofília alebo daltonizmus - neschopnosť rozlíšiť červenú a zelenú farbu. V tomto prípade sú ženy často prenášačkami recesívneho génu viazaného na pohlavný X- chromozóm, ktorý sa zriedkavo prejavuje v ich fenotype. (sú heterozygotné).
 
Príkl. Ak je muž zdravý a žena prenášačka – synovia majú 50% pravdepodobnosť choroby, dcéry 50% prenášačky
XH  Xh H - zdravý
XH  XHXH XHXh  h - hemofília
Y XHY HhY
 
Otec chorý a matka zdravá
XH  XH H - zdravý
Xh  XHXh  XHXh  h - hemofília
Y  XHY HXY
 
Deti zdravé, iba dcéry prenášačky.
Otec nikdy neodovzdáva genetickú informáciu v X chromozóme synom.
 
Dedičnosť viazaná na Y chromozóm: Gény sa prenášajú z otca na syna.
 
8. Definujte a charakterizujte mutácie.
Vymenujte a popíšte druhy mutácií, príčiny ich vzniku a dôsledky pôsobenia mutagénov
v životnom prostredí.
 
 
Mutácie sú dedičné zmeny, ktoré sa prejavujú ako trvalé a jedinečné zmeny znakov a vlastností organizmu, ktoré sú podmienené zmenami v DNA. Vždy súvisia so zmenou genotypu, ale nemusia sa fenotypovo prejaviť. Väčšina mutácií poškodzuje svojich nositeľov, má deštrukčný charakter a je nezlučiteľná s normálnymi funkciami organizmu. Väčšinou svojho nositeľa usmrcuje už v embryonálnom štádiu. Časť mutácií je neutrálna, v danom prostredí bez významu a len veľmi nepatrné množstvo mutácií je v daných podmienkach pozitívnych. Všetky mutácie vedú k zmene funkcie génu. Mutácie sú základným predpokladom pre evolúciu.
 
Mutácie sú:
•  náhle - k mutáciám dochádza náhle, skokom, organizmus sa na ne nepripravuje
•  neusmernené – organizmus nemá možnosť si mutácie vyberať, preto môžu byť pre nositeľa priaznivé aj škodlivé, nedá sa predpovedať ich veľkosť ani účinok
•  trvalé – mutácie sú zmeny, ktoré sa prenášajú na potomstvo
•  jedinečné – mutáciou môže vzniknúť nová alela, nový genotyp, ktorý sa predtým nevyskytoval
 
Mutagény - sú zodpovedné za vznik mutácií. Sú to látky alebo faktory, ktoré zvyšujú početnosť mutácií
Rozdeľujú sa do troch skupín:
 
1. fyzikálne mutagény - rôzne druhy ionizačného a neionizačného žiarenia
 
Najčastejšie sa používa ÚV žiarenie.  Najstarším mutagénnom je röntgenové (RTG) žiarenie. ÚV žiarenie nepreniká do hlbších častí tela, poškodzuje najčastejšie kožu (vznikajú kožné nádory).
 
 2. chemické mutagény - chemické zlúčeniny, ktoré každoročne produkuje chemický priemysel. Podľa zdroja sa rozdeľujú do skupín:
lieky
•  látky získané potravou
•  pesticídy
•  ostatné chemické látky – farby, riedidlá
 
3. biologické mutagény - niektoré onkogénne vírusy
 
 
Antimutagény: sú látky, ktoré znižujú frekvenciu mutácií. Sú to napr. antioxidanty, medzi ktoré patrí predovšetkým vitamín C a E, karotenoidy, selén.
 
 Rozdelenie mutácií: podľa rôznych kritérií
1. Podľa vzniku: 
•  spontánne mutácie - sú náhodným javom, bez zásahu človeka
•  indukované mutácie - sú cieľavedome vyvolávané mutácie v laboratórnych podmienkach
 
2. Podľa typu zasiahnutej bunky:
•  gametické mutácie - postihujú genetický materiál pohlavných buniek, vznikajú počas spermatogenézy (tvorby spermií) alebo oogenézy (tvorby vajíčok) a sú dedičné, pretože sa prenášajú do ďalších generácií
•  somatické mutácie - postihujú somatické (telové) bunky a neprenášajú sa do ďalších generácií.
 
3. Podľa veľkosti genetickej informácie, ktorú mutácie postihujú:
•  génové mutácie – zmeny v molekule DNA
•  chromozómové mutácie – zmeny v štruktúry a tvaru chromozómov
•  genómové mutácie – zmeny v počte chromozómov alebo chromozómových sád
 
 
 4. Podľa lokalizácie mutácie:
•  jadrové mutácie - vznikajú v bunkovom jadre
•  mimojadrové mutácie - v mitochondriách alebo chloroplastoch
 
 Vznik mutácie
Podstatou vzniku mutácií je schopnosť chemických, fyzikálnych a biologických mutagénov reagovať buď priamo, alebo prostredníctvom ich metabolických produktov s DNA.
Tento proces je zložený z niekoľkých fáz:
•  najprv musí mutagén preniknúť do jadra, aby mohol zreagovať s DNA
•  touto reakciou vznikne gén s predmutačným poškodením, buď sa vráti do pôvodného stavu – reparácia, alebo sa stabilizuje a vznikne mutácia
•  ak sa mutácia stabilizuje, dochádza v bunke k zmene genetickej informácie menia sa biochemické vlastnosti mutovaných buniek
•  podľa rozsahu poškodenia bunky mutáciou postihnutá bunka buď hynie – letálna mutácia, alebo sa rozmnožuje a vzniká klon mutovaných buniek
 
Oprava DNA
DNA, v ktorej je zakódovaná genetická informácia, je dynamickou štruktúrou podliehajúcou množstvu zmien (mutáciám) vyvolaných pôsobením rôznych vnútorných alebo environmentálnych faktorov. Je preto pochopiteľné, že si organizmy v priebehu evolúcie vyvinuli enzymatické mechanizmy, ktoré im umožňujú opraviť alebo aspoň tolerovať poškodenia DNA. Nazývajú sa opravné - reparačné mechanizmy.
 
Génové mutácie
Génové mutácie sú dedičné zmeny v jednom géne, ktoré vznikajú vsunutím alebo vypadnutím jedného prípadne viacerých nukleotidov alebo zámenou jedného alebo viacerých nukleotidov v molekule DNA. Mutácia môže spôsobiť vážne poruchy bunkového metabolizmu. Typy génových mutácií:
- substitúcia – zámena jedného alebo niekoľkých po sebe nasledujúcich nukleotidov za iné
 
- delécia – strata jedného alebo niekoľkých nukleotidov
 
- inzercia – vsunutie jedného alebo viacerých nukleotidov
 
 
Delécia a inzercia sa označujú aj ako posunové mutácie, lebo dochádza k posunu čítania pôvodného genetického kódu.
 
Chromozómové mutácie
Sú zmeny v štruktúre a tvare chromozómov, ktoré spôsobujú väčšie zmeny ako génové mutácie. Zisťujú sa cytogenetickými metódami, hlavne analýzou karyotypu. Základnou podmienkou pre vznik chromozómovej mutácie je jeden alebo viac zlomov v chromozómoch alebo na ich chromatídach. Dôsledkom zlomu môže byť chybné spojenie alebo strata časti chromozómu.
 
Typy chromozómových mutácií:
 
•  delécia – strata časti chromozómu
 
•  duplikácia – zdvojenie úseku chromozómu. Opakované úseky sa môžu vyskytovať v tom istom chromozóme bezprostredne za sebou, alebo v obrátenom poradí.
 
•  inverzia – otočenie určitého úseku v chromozóme o 180°
 
•  translokácia – výmena úsekov medzi nehomologickými chromozómami
 
Genómové mutácie
Ide o zmeny v počte chromozómov odlišné od normálneho stavu. Každá telová bunka človeka má 46 chromozómov (23 párov), spermia a vajíčko majú po 23 chromozómov.
 
Typy genómových mutácií:
 
•  polyploidia - je dôsledkom zmnoženia celej chromozómovej sady, bez následného delenia jadra (3n, 4n, 5n). Polyploidia sa pri cicavcoch a u človeka veľmi nevyskytuje (výnimkou sú niektoré pečeňové bunky), ale pre niektoré druhy rastlín je polyploidia prirodzený stav (napr. pšenica, jačmeň). Rastliny znásobením počtu chromozómov majú lepšie vlastnosti napr. triploidná cukrová repa má vyšší obsah cukru, ďatelina vyššiu produkciu.
 
•  haploidia - Je to typický stav v pohlavných bunkách, v ktorých má človek 23 chromozómov (na rozdiel od somatických buniek). Haploidia v telových bunkách je nezlučiteľná so životom.
 
•  aneuploidia - zmena počtu chromozómov, ktorý nie je násobkom haploidného počtu. V genóme je jeden alebo viac chromozómov navyše, alebo jeden alebo viac chromozómov chýbajú. Aneuploidia vzniká nerovnomerným rozostupením chromozómov pri meiotickom delení. Príkladom aneuploidie je monozómia (2n-1), keď chýba 1 chromozóm v sade, alebo trizómia (2n+1), keď je 1 chromozóm v sade navyše.

9. Opíšte geneticky podmienené choroby človeka, ich patogenézu, dispozíciu a možnosti ich prevencie.
Poukážte na význam génového inžinierstva pri poznaní týchto porúch.
 
Dedičné choroby
Medicína v súčasnosti pozná asi 2000 dedičných chorôb. Sú to choroby, ktoré sa za zvyčajných životných podmienok s takmer stopercentnou istotou prejavujú u jedincov s určitými charakteristickými odchýlkami genotypu. 
 
Dispozície - vrodené predpoklady alebo náchylnosť k určitým ochoreniam. Aby sa ochorenie rozvinulo musia pôsobiť určité faktory prostredia (zložka potravy, prostredie, počasie…)
Dôležitá je prevencia – vyhýbanie sa negatívnym vplyvom prostredia.
 
Dedičné choroby - vznikajú ako dôsledok mutácií, vplyv prostredia je minimálny, prejavia sa v každom prípade
 
a) molekulové choroby – chybná informácia štruktúrneho génu je príčinou neschopnosti vytvárať peptidový reťazec enzýmu. Chýbajúci enzým poruší alebo pozastaví metabolický reťazec a v tele sa hromadí medziprodukt tohto reťazca, ktorý pôsobí ako jed.
 
galaktozémia – autozómovo recesívne ochorenie, nevytvára sa enzým rozkladajúci galaktózu, hromadí sa medziprodukt, spôsobuje nechutenstvo, tráviace ťažkosti, žltačku
fenylketonúria - autozómovo recesívne ochorenie, netvorí sa enzým zabezpečujúci premenufenylalanínu na tyrozín, dochádza k poškodeniu mozgu
celiakia - autozómovo recesívne ochorenie,neschopnosť tráviť lepok (bielkovina v pšenici), spôsobuje tráviace ťažkosti
albinizmus - autozómovo recesívne ochorenie,neschopnosť syntetizovať melanín (kožné farbivo)
 
b) dedičné vývinové chyby – vznikajú počas vnútromaternicového vývinu, postihujú niektoré orgány, prsty, ústnu dutinu…). Moderná plastická chirurgia odstraňuje tieto chyby (eufenický zásah) a zvyšuje tak životaschopnosť jedincov.
 
polydaktylia (viacprstosť)- autozómovo dominantný znak
brachydaktylia (krátkoprstosť) - autozómovo dominantný znak, postihnutí jedinci majú krátke a hrubé prsty
rážštepy podnebia a perí(neúplné uzatvorenie kostí) - dedia sa polygénne
 
c) gonozomálne dedičné choroby – viazané na X chromozóm
 
hemofýlia – gonozómovo recesívne ochorenie,neschopnosť tvoriť niektorý z faktorov zrážania krvi, postihnutí bývajú častejšie muži, ženy sú prenášačky
daltonizmus - gonozómovo recesívne ochorenie, neschopnosť rozlišovať zelenú a červenú farbu
 
d) syndrómy – chromozómové poruchy
 
Turnerov syndróm – chýbanie jedného X chromozómu. Takáto žena (X0) je neplodná, duševne zaostalá a väčšinou má nižší telesný vzrast.
Klinefelterov syndróm – zdvojenie X chromozómu muža. Takýto jedinec (XXY alebo XXXY ) je sterilný, má mužský výzor, vysoký.
Syndróm „supermuž“(XYY) - vysoký, duševne zaostalý, sklony k agresivite a asociálnemu správaniu, znížená plodnosť.
Syndróm „superžena“ (XXX alebo XXXX) - prehnane vyvinuté ženské atribúty, slabomyselnosť, znížená plodnosť.
Dawnow syndrom - trizómia 21 chromozómu, prejavy: malý nos a ústa, veľký jazyk, krátky trup, široké ruky, krátke prsty, zvýšená ohybnosť v kĺboch, krátke nohy, poruchy duševného vývoja, chyby srdca, náchylný na leukémiu.
 
Genetická prevencia: snaha predchádzať dedičným postihnutiam populácie. Rieši sa cez genetické poradenectvo = komplexná služba ľuďom, ktorí chcú získať informácie o dedičnosti.
V každom kraji pracuje genetické oddelenie krajského ústavu národného zdravia. Ich hlavnou úlohou je genetické poradenstvo, registrácia všetkých dedičných chorôb a lekársko-genetický výskum. Najvýznamnejšia a pomerne samostatná zložka každého oddelenia je genetická poradňa. Lekári- genetici sa musia presne oboznámiť s klinickou a genetickou situáciou príslušného prípadu a na vedeckom základe potom stanoviť genetickú predpoveď (prognózu) –  pravdepodobnosť ďalšieho výskytu danej dedičnej choroby alebo chyby. Pri zvýšenom genetickom riziku sa navrhujú možnosti preventívneho opatrenia – napr. prenatálna diagnostika, umelé oplodnenie alebo zábrana počatia, prípadne prerušenie tehotenstva.