ALELIAI IR DOMINAVIMAS

ALELIAI IR DOMINAVIMAS

Metabolines reakcijas katalizuoja fermentai, informacija apie kuriuos uzrasyta genuose. Kiekvienas fermentas turi savą geną . Tačiau daugelis ląstelių yra diploidinės - turi po porą homologinių chromosom% 252d317c 1; [zr. 07_NR]. Vienas homologinių chromosomų pozymis yra tai, kad homologinėse chromosomose toje pat vietoje yra tie patys genai. Taigi, homologinių chromosom% 252d317c 1; poroje yra du to paties geno egzemplioriai. O po perrasos (replikacijos), kai sudvigubėjusios chromosomos pasidaro dvichromatidės, kiekvieno geno būna net po keturius egzempliorius.

Panagrinėkime, ar sie genų egzemplioriai vienodi?

Chromosomų dvigubėja taip, kad naujoji DNR grandinė būtų tokia pati, kaip senoji. Tačiau klaidų pasitaiko. Vienos klaidos sukelia pakaitos mutacijas kai naujoje DNR grandinėje vietoje vieno nukleotido įmontuojamas kitas. Dėl pakaitos mutacijos pakinta vienas geno kodonas.

Kitos klaidos sukelia skaitymo rėmelio poslinkį gene, kai iskrenta vienas nukleotidas ar įsiterpia papildomas nukleotidas. Pradedant kodonu, kuriame įvyko pokytis, pasislenka kodonų skaitymas, nes genetiniame kode nėra skirtukų.

Tarkime, pradinė nukleotidų seka:

CAT CAT CAT CAT CAT CAT CAT.

Iskritus vienam nukleotidui seka keičiasi:

CAT ATC ATC ATC ATC ATC ATC.

Ji keičiasi ir įsiterpus papildomam nukleotidui:

CAT CGA TCA TCA TCA TCA TCA.

UZDAVINYS: Pagalvokite, kaip pasikeis genas, jei jame

a) iskris vienas nukleotidas , o kitoje geno vietoje įsiterps vienas nukleotidas?

b) iskris 3 nukleotidai?

Naująsias DNR grandines tikrina specialūs reparacijos fermentai. Jie slenka naująja DNR grandine ir iesko vietų, kur nukleotidų poros neatitinka komplementarumo principo ir taiso klaidas. Jie iskerpa netinkamą nukleotidą ir įsiuva reikiamą.

Tačiau perrasa ir reparacija nėra idealiai tikslios, todėl klaidų lieka. Tos likusios klaidos tampa genų mutacijomis.

ALELIAI.

Dėl mutacijos gene keičiasi nukleotidų seka, susidaro naujas geno variantas.

Skirtingi aleliai gali koduoti skirtingus baltymo variantus. Atvejis, kai egzistuoja daugiau kaip du geno aleliai, vadinamas polialelizmu.

Kaip alelių įvairovė veikia ląstelių ir organizmų metabolizmą?

Mutacijų naudingumas. Geno mutacijos, tiek pakaitos, tiek poslinkio, atsiranda visiskai atsitiktinai. Todėl ir baltymas, susintetintas pagal taip mutavusį geną, irgi bus pakitęs atsitiktinai. Pvz., pakis mutavusių fermentų aktyvumas (tikriausiai, smarkiai sumazės ar visiskai isnyks). Neretai geno viduryje ar pradzioje susidaro terminacijos kodonas, reiskiąs polipeptidinės grandinės sintezės pabaigą. Baltymo sintezė nutrūksta per anksti, ir "nutrumpintas" baltymas, be abejo, būna neaktyvus, neatliekąs savo funkcijos. Tokie atsitiktiniai pakitimai gerai veikiančius baltymus pagadina, o geriausiu atveju, palieka kokie buvo. Todėl mutacijos dazniausiai būna neigiamos ar neutralios (tiesa, neutralios mutacijos dazniausiai nepastebimos, nes nepasireiskia).

HOMOZIGOTISKUMAS IR HETEROZIGOTISKUMAS

Diploidinėse ląstelėse kiekviena chromosoma turi po homologinę porininkę. Homologinėse chromosomose toje pačioje vietoje yra du to paties geno egzemplioriai. Viena homologinė chromosoma yra gauta is motininio organizmo, kita - is tėvinio, todėl homologinėse chromosomose tie geno egzemplioriai gali būti skirtingi.

[Homozigotiskumo ir heterozigotiskumo schema]

Kartais vienoje homologinėje chromosomoje dėl mutacijos trūksta didelės chromosomos atkarpos (chromosominė mutacija). Toje atkarpoje buvo vienas geno egzempliorius, bet prapuolė kartu su atkarpa. Tokiu atveju diploidinė ląstelė to geno turi tik vieną kopiją. Toks genas yra hemizigotinėje būsenoje, o ląstelė yra hemizigotine pagal tą geną. [hemizigotiskumo schema ir gerai būtų - nuotrauka]

Panasus atvejis yra zinduolių 23-ojoje chromosomų (tai lytinės chromosomos) poroje. Viena chromosoma yra mazdaug vienodai ilgais pečiais (ji vadinama X chromosoma), o kitos vienas petys yra labai trumpas, nes trūksta nemazo gabalo. Trumpesnioji chromosoma primena V ar Y raidę ir vadinama Y chromosoma. [SCHEMA] Genai, esantys X chromosomos petyje, kurio neturi Y chromosoma, neturi savo porininkų. Organizmas yra hemizigotinis pagal to chromosomos peties genus.

DOMINAVIMAS 

Kaip ląstelė (ir organizmas) sintetina baltymus, jei ląstelė geno A poziūriu gali būti keliose būsenose?

Panagrinėkime hipotetinį ziedinio augalo geną A, kuris koduoja fermentą A. Fermentas A sintetina pigmentą, kuris nudazo augalo vainiklapius raudonai.

Tarkime, genas A yra homozigotinėje būsenoje. Tokiu atveju pagal abu geno egzempliorius nurasoma vienoda iRNR, o pagal tas iRNR sintetinamos vienodos fermento A molekulės. Fermentas A sintetina pigmentą, kuris kaupiasi vainiklapių ląstelėse ir nudazo jas raudonai.

Tarkime, augalas yra homozigotinis pagal geno A alelį a. Pagal abi a kopijas nurasoma iRNR, o pagal sią - sintetinami fermentai A. Tačiau sie fermentai yra neveiklūs, nes dėl mutacijos pakito aminorūgsčių seka baltymo polipeptidinėje grandinėje, ir fermentas neįgavo reikiamos tretinės sandaros. Nesusidarė veiklus aktyvumo centras, ir fermento molekulės neveiklios. Augalo vainiklapių ląstelės pigmento negamina, ir vainiklapiai lieka bespalviai. Smulkiose bespalvėse ląstelėse lūztant dienos sviesos spinduliams, sios ląstelės atrodo baltos . Augalo ziedai - balti.

O kas bus, jeigu vienas geno egzempliorius bus alelio A, o kitas alelio a?

Gali būti piesinio dalyje C nurodytas atvejis: pagal alelio A kopiją gaminamo veiklaus fermento kiekio nepakanka normaliai raudonai nudazyti ziedams, ir sie yra rausvi.

Gali būti ir taip, kad fermentas A yra toks veiklus, jog pakanka vieno alelio A egzemplioriaus. Pusinio fermento A kiekio pakanka ziedams visiskai nudazyti. Toksai atvejis vadinamas visisku alelio A dominavimu pries alelį a (arba tiesiog visisku dominavimu). Alelis A vadinamas dominantiniu aleliu, o alelis a vadinamas recesyviuoju aleliu.

Jeigu vieno veiklaus alelio egzemplioriaus nepakanka intensyviai spalvai gauti, tuomet tai dalinis alelio A dominavimas pries alelį a (trumpiau - dalinis dominavimas).

Visisko dominavimo atveju alelis A nulemia raudoną spalvą, todėl sakoma, kad raudona spalva yra dominuojantis pozymis. Alelis a nulemtų bespalvį (baltą) ziedą, tačiau heterozigotinėje būsenoje jį uzgozia alelis A. Todėl balta spalva, nulemiama alelio a, vadinama recesyviu pozymiu.

Ne visuomet recesyvieji aleliai duoda neveiklius fermentus. Jų sintetinami fermentai gali būti mazai veiklūs, todėl heterozigotinėje būsenoje juos nesunkiai uzgozia zymiai veiklesni (taigi - dominuojantys) aleliai. Tačiau kartais abu aleliai veikia neuzgozdami vienas kito. Toks atvejis vadinamas kodominavimu. Pavyzdziu gali būti kraujo grupių sistemos AB0 paveldėjimas.

intarpas KRAUJO GRUPIŲ SISTEMA AB0

Nukraujavusiems zmonėms tenka papildyti kraujo kiekį, o stipriai apsinuodijusiems zmonėms - perpilti kraują. Perpilant kraują svarbu atsizvelgti į kraujo grupes. Pagrindinės kraujo grupių sistemos yra AB0 ir Rhezus (rėzus).

AB0 kraujo grupių sistemą atrado Karlas Landsteineris (Karl Landsteiner) apie 1901 m. Perpylus kraują, nesuderinamą pagal AB0 sistemą, sio kraujo eritrocitai suyra - hemolizuoja . In vitro netinkami eritrocitai tiktai suklijuojami. Tačiau pakankamai ilgai in vitro laikomas toks misinys irgi hemolizuoja.

Imuninė sistema atpazįsta kai kurias pakankamai stambias molekules kaip svetimas organizmui. Atpazįstamos molekulės ar molekulių dalys vadinamos antigenais. Pries atpazintas molekules imuninė sistema ima gaminti ardančius imuninius baltymus.Sie baltymai vadinami antikūnais.

Kraujo grupių sistemoje AB0 kraujas skirstomas į 4 pagrindinės grupės - 0, A, B ir AB. Sias grupes nulemia eritrocito membranos antigenai - glikolipidų oligosacharidinės dalys. Svetimus eritrocitus ardantys antikūnai juos suklijuoja (todėl vadinami agliutininais ), o paskui suardo. Antigenai, pagal kuriuos svetimieji eritrocitai atpazįstami, vadinami agliutinogenais. Sios sistemos agliutinogenai zymimi lotyniskomis raidėmis, o agliutinogenus veikiantys agliutininai - graikiskomis raidėmis.

Europiečiams labiausiai būdinga grupė buvo pavadinta A, o retesnioji - B. Grupė, kurios eritrocitai nesuklijuojami, buvo pavadinta 0. O paskutinė grupė, kurios eritrocitus agliutinuoja visų kitų grupių kraujo serumas, buvo pavadinta AB. Tokie kraujo grupių pavadinimai buvo oficialiai patvirtinti 1925 m. vykusiame Teismo ir socialinės medicinos kongrese.

A grupės kraujo eritrocitai pazymėti agliutinogenais A, o kraujo plazmoje plaukioja agliutininų molekulės, ardančios agliutinogenu B pazymėtus eritrocitus. Agliutininų ir agliutinogenų pasiskirstymas AB0 grupių kraujyje pazymėtas lentelėje.

Sistemos AB0 genas apsprendzia baltymo glikoziltransferazės sintezę. Sis baltymas apdoroja kitų fermentų jau susintetintą glikolipidą.

Organizme pirmiau veikia genas H. Genas H koduoja fermentą fukozil-transferazę, kuris prie sacharidi­nės grandinėlės prijungia fukozę (Fuc) ir susidaro medziaga antigenas H, kurį turi 0 grupės eritrocitai. Sio geno alelis h koduoja neaktyvų fermentą, todėl zmo­nių su genotipu hh organizme nebūna antigeno H. Tokie zmonės neturi jokios kraujo grupės - nei A, nei B, nei 0. Tai labai retas vadinamas Bombėjaus tipo kraujas. Pirmas zmogus su tokiu krauju aptiktas Bombėjuje.

Sistemos AB0 genas I gali pasireiksti tik tada, jei genas H pagamino antigeną H. Geno I koduojama glikoziltransferazė prie antigeno H prijungia monosacharozę - galaktozę arba N-acetilgliukozaminą

Genas I turi tris alelius - I^A, I^B ir i.

Alelis i koduoja neaktyvų fermentą, kuris nieko nedaro, todėl antigenas H nepakinta. Kai abiejose homologinėse chromosomose yra alelis i (organizmas yra homozigotinis pagal alelį i), eritrocitai būna 0 grupės.

Alelis I^A koduoja fermentą, kuris prie eritrocito membranos glikolipidų angliavandeninių grandinėlių prijungia po vieną galaktozės darinio (N-acetilgliukozamino) molekulę, ir gaunasi antigenas A. Kai abiejose homologinėse chromosomose yra alelis I^A (organizmas yra homozigotinis pagal alelį I^A), eritrocitas tampa A grupės eritrocitu.

O alelis I^B koduoja fermentą, kuris prijungia galaktozę. Kai abiejose homologinėse chromosomose yra alelis I^B (organizmas yra homozigotinis pagal alelį I^B), susidaro B grupės eritrocitai.

Antigenai A ir B gaminami taip, nes A, B ir AB grupių eritrocitai turi siek tiek antigeno H. Taip ir turi būti, nes sių grupių zmonių organizmuose geno I koduojami fermentai ne visus antigenus H perdirba į antigenus A ir/ar B.

Jei zmogaus ląstelės yra heterozigotinės pagal AB0 grupės geną, turi alelius I^A ir I^B, tuomet jo eritrocitai pazymėti tiek antigenu A (su galaktoze), tiek antigenu B (su N-acetilgalaktozaminu). Sis zmogus turi kraujo grupę AB. Atvejis, kai organizme (ląstelėje) veikia vienas kito neuzgoziantys aleliai (čia aleliai I^A ir I^B), vadinamas kodominavimu.

Nulinės kraujo grupės eritrocitų membranos nepazymėtos nei galaktoze, nei N-acetilgalaktozaminu. Jas zymi tik antigenas H, nes pagal alelį i pagaminta glikoziltransferazė yra neveikli ir antigeno H neperdirba.

1969 m. si geno I veikimo schema buvo patvirtinta eksperimentiskai: is 0 grupės eritrocitų buvo isskirti antigenai H, paveikti fermentais ir paversti antigenais A bei B.