Ľudský genóm obsahuje približne 24 000 génov a 3,1 miliardy nukleotidov. Tieto hodnoty odrážajú obrovskú komplexnosť a veľkosť ľudského genómu. Každý človek je z genetického hľadiska veľmi zložitým polyhybridom, má veľmi rozsiahly a individuálne zložito diferencovaný genotyp, a tým aj výsledný fenotyp. Za dedičné znaky sú považované morfologické znaky (tvarové), funkčné znaky (týkajúce sa činnosti orgánov) a psychické znaky (duševné).
Dedičnosť človeka nemožno z etického hľadiska skúmať metódou pokusného kríženia. Ľudské partnerské páry majú navyše veľmi málo potomkov na to, aby sa dedičnosť ktoréhokoľvek znaku mohla analyzovať priamo podľa štiepnych pomerov v jednotlivých generáciách. Pri priemernej generačnej dobe človeka (asi 27 rokov) môže genetik objektívne sledovať najviac 4 generácie. Človek žije v populáciách, ktoré sa odlišujú veľkosťou a mierou izolácie, v ktorých sa veľmi rozmanite uplatňujú vplyvy génového posunu (driftu).
Genetika človeka má teda v podstate k dispozícii namiesto experimentálnych metód pozorovacie metódy. Sleduje fenotypové prejavy osôb vybraných podľa určitého systému:
- genealogický výskum – skúma sa určitý rod a jeho rodokmeň cez niekoľko generácií
- populačný výskum – skúma sa náhodne vybratá vzorka populácie (výberový súbor)
- gemelologický výskum – skúmajú sa obidvaja jedinci páru dvojčiat
V praxi sa potom zvyčajne všetky tieto tri prístupy kombinujú, výsledky sa navzájom porovnávajú, dopĺňajú a získané údaje sa spracúvajú pomerne zložitými štatistickými metódami. V mnohých prípadoch treba vyšetrovať aj mikroskopický obraz chromozómov – karyotyp daného jedinca.
Cytogenetika link
Cytogenetika sa zaoberá štúdiom chromozómov (ich počtom, štruktúrou a segregáciou pri bunkovom delení) za normálnych aj patologických podmienok a súvislosťou týchto nálezov s fenotypom. Chromozómy majú podľa stupňa špiralizácie odlišný morfologický vzhľad; inak vyzerajú v interfáze a inak v metafáze, kedy sú najhrubšie a najlepšie viditeľné. Pozornosť cytogenetiky sa upína najmä na tieto fázy bunkového cyklu:
- profáza meiózy – sledovanie abnormalít počas párovania (konjugácie) chromozómov
- metafáza mitózy – sledovanie buniek umelo ovplyvnených mitotickým jedom kolchicínom. Kolchicín inhibuje depolymerizáciu tubulínu, čím zabraňuje tvorbe deliaceho vretienka. Chromozómy sa tak nemôžu rozísť do anafázy, bunka sa zastaví v metafáze (kedy sú chromozómy maximálne kondenzované) a dajú sa tak výborne hodnotiť pri tvorbe karyotypu.
- anafáza – sledovanie abnormalít počas rozchodu chromozómov k pólom bunky
Počet, tvar a veľkosť chromozómov sú stále a druhovo špecifické znaky. Ako je známe, človek má v každej telovej bunke 46 chromozómov, tzn. 23 párov. Jeden z týchto párov predstavujú gonozómy (pohlavné chromozómy X a Y), zvyšné predstavujú autozómy. Kombinácia gonozómov určuje u ľudí pohlavie tak, že XX je žena a XY je muž. Všetky ľudské chromozómy sa podľa Denverskej klasifikácie (na základe veľkosti a polohy centroméry) rozdeľujú do 7 skupín označených A až G:
| Skupina | Autozómy | Gonozómy | Charakteristika chromozómov | Počet u muža | Počet u ženy |
|---|---|---|---|---|---|
| A | 1 – 3 | – | veľké, viac-menej metacentrické | 6 | 6 |
| B | 4 – 5 | – | veľké, submetacentrické | 4 | 4 |
| C | 6 – 12 | X | stredne veľké, submetacentrické | 15 | 16 |
| D | 13 – 15 | – | stredne veľké, akrocentrické | 6 | 6 |
| E | 16 – 18 | – | malé, submetacentrické | 6 | 6 |
| F | 19 – 20 | – | malé, metacentrické | 4 | 4 |
| G | 21 – 22 | Y | malé, akrocentrické | 5 | 4 |
Pre úplnosť uvádzam aj prehľadnú tabuľku pre každý chromozóm zvlášť, vrátane veľkosti v megabázach (milión báz, Mbp) a počtu génov (údaj zahŕňa počet potvrdených a opísaných (anotovaných) oblastí kódujúcich bielkoviny, tRNA a rRNA):
| Chromozóm | Skupina | Typ (podľa centroméry) | Veľkosť v Mbp | Počet génov |
|---|---|---|---|---|
| 1 | A | metacentrický | 248,96 | 2 378 |
| 2 | A | metacentrický | 242,19 | 1 328 |
| 3 | A | metacentrický | 198,30 | 1 123 |
| 4 | B | submetacentrický | 190,21 | 799 |
| 5 | B | submetacentrický | 181,54 | 1 023 |
| 6 | C | submetacentrický | 170,81 | 2 413 |
| 7 | C | submetacentrický | 159,35 | 1 026 |
| 8 | C | submetacentrický | 145,14 | 867 |
| 9 | C | submetacentrický | 138,39 | 808 |
| 10 | C | submetacentrický | 133,80 | 756 |
| 11 | C | submetacentrický | 135,09 | 1 445 |
| 12 | C | submetacentrický | 133,28 | 1 109 |
| 13 | D | akrocentrický | 114,36 | 353 |
| 14 | D | akrocentrický | 107,04 | 710 |
| 15 | D | akrocentrický | 101,99 | 775 |
| 16 | E | submetacentrický / metacentrický | 90,34 | 974 |
| 17 | E | submetacentrický / metacentrický | 83,26 | 1 445 |
| 18 | E | submetacentrický / metacentrický | 80,37 | 278 |
| 19 | F | metacentrický | 58,62 | 2 099 |
| 20 | F | metacentrický | 64,44 | 553 |
| 21 | G | akrocentrický | 46,71 | 279 |
| 22 | G | akrocentrický | 50,82 | 499 |
| X | C | submetacentrický | 156,04 | 901 |
| Y | G | akrocentrický | 57,23 | 89 |
Počet chromozómov nie je v žiadnom priamom vzťahu s komplexnosťou organizmu alebo s jeho fylogenetickým postavením. Nasledujúca tabuľka zobrazuje zoskupené diploidné počty chromozómov u rôznych významných druhov organizmov:
| Počet chromozómov (2n) | Príklady organizmov |
|---|---|
| 8 | drozofila (Drosophila melanogaster) |
| 12 | háďatko (Caenorhabditis elegans), mucha domáca (Musca domestica) |
| 14 | arábovka (Arabidopsis thaliana), hrach (Pisum sativum), jačmeň (Hordeum vulgare), raž (Secale cereale) |
| 17 (n) | chlamydomonáda (Chlamydomonas reinhardtii) – haploidné štádium |
| 20 | konope (Cannabis sativa), kukurica (Zea mays) |
| 24 | ryža (Oryza sativa) |
| 32 | kvasinka (Saccharomyces cerevisiae) |
| 38 | mačka (Felis catus) |
| 40 | myš (Mus musculus), sója (Glycine max) |
| 42 | pšenica letná (Triticum aestivum) – 6n hexaploidné štádium |
| 46 | človek rozumný (Homo sapiens) |
| 48 | šimpanz (Pan troglodytes), zemiak (Solanum tuberosum) – 4n štádium |
| 64 | kôň (Equus caballus) |
| 78 | kur domáci (Gallus gallus), pes (Canis familiaris), tur domáci (Bos taurus) |
| 104 | kapor (Cyprinus carpio) |
Monogénna dedičnosť u človeka link
Monogénne dedičnými nazývame také znaky, u ktorých sú jednotlivé fenotypové kategórie podmienené genotypom na jedinom lokuse a dedia sa klasickým mendelistickým spôsobom. Takto sa dedia aj krvné skupiny u človeka a mnoho dedičných chorôb, u ktorých sa dá štúdiom rodokmeňa presne určiť ich prognóza (tzn. pravdepodobnosť výskytu určitej poruchy u súrodencov a potomkov).
AB0 systém link
Krvná skupina je dôležitý imunologický znak. Na krvnú skupinu nemá životné prostredie žiadny vplyv. Každá krvná skupina systému AB0 je monogénne dedičný znak a lokus príslušného génu je autozómový, pričom sa nachádza na chromozóme 9. Alely určujúce skupiny A a B sú úplne dominantné (voči alele 0) a navzájom kodominantné, čo znamená, že v heterozygotnom genotype sú vo fenotype vyjadrené obidve rovnocenne. Tretia alela pre krvnú skupinu 0 je proti obidvom predchádzajúcim úplne recesívna. Znamená to, že lokus pre krvný systém AB0 je multialelický s tromi alelami Iᴬ, Iᴮ a i.
- krvná skupina A: genotyp IᴬIᴬ alebo Iᴬi
- krvná skupina B: genotyp IᴮIᴮ alebo Iᴮi
- krvná skupina AB: genotyp IᴬIᴮ
- krvná skupina 0: genotyp ii
Molekulárna podstata krvných skupín link
Veľké množstvo antigénov, medzi ktoré patria aj aglutinogény nachádzajúce sa na vonkajšej strane plazmatickej membrány červených krviniek, sú charakteru oligosacharidov, resp. glykolipidov. Ich špecifickosť je určená prítomnosťou konkrétnych monosacharidových zvyškov a ich usporiadaním (vetvením oligosacharidového reťazca). Za tvorbu krvných skupín sú zodpovedné dve glykozyltransferázy, čo sú enzýmy podieľajúce sa na prenose špecifického monosacharidu na základnú oligosacharidovú „kostru“ (alela i je nefunkčná a nepridáva žiadny monosacharid):
- krvná skupina A: alela Iᴬ zabezpečuje prenos monosacharidu N-acetylgalaktozamín
- krvná skupina B: alela Iᴮ zabezpečuje prenos monosacharidu galaktóza
- krvná skupina 0: alela i nezabezpečuje prenos žiadneho monosacharidu (–)
Bombay fenomén link
Je zaujímavosťou, že ani základný oligosacharidový prekurzor krvnej skupiny 0 nevzniká „z ničoho“, ale je na to potrebný enzým, ktorý je odlišný od lokusu AB0 systému. Jeho alela H zabezpečuje syntézu kompletného prekurzoru. Recesívna alela h vo veľmi vzácnom homozygotnom stave zapríčiňuje tzv. Bombay fenomén. Ten sa prejavuje neočakávaným výskytom fenotypu krvnej skupiny 0 u detí rodičov, z ktorých aspoň jeden má genotyp AA, BB alebo AB. Nekompletný prekurzor (z dôvodu mutácie génu H) nie je rozoznávaný glykozyltransferázami, takže krvná skupina A alebo B sa nemôže na membráne prejaviť, pričom sa krv javí ako 0.
Pri tomto fenoméne tak môže nastať zdanlivo paradoxná a kuriózna situácia, kedy dvaja jedinci s fenotypom krvnej skupiny 0 (z ktorých má jeden Bombay fenotyp, napr. IᴬIᴬ hh a druhý štandardnú nulu ii HH) môžu mať biologického potomka s krvnou skupinou A. „Pravú nulku“ od Bombay fenoménu vieme bezpečne rozlíšiť pomocou produkcie protilátok voči antigénu H prostredníctvom imunitnej reakcie (jedinci ii H- protilátky neprodukujú, jedinci hh protilátky produkujú).
Rh faktor link
Rh faktor je ďalším významným krvným systémom a je príkladom klasického autozómového typu dedičnosti. Lokus tohto génu sa nachádza na chromozóme 1. Znamená to, že dominantná alela D zabezpečuje tvorbu antigénu (aglutinogénu D) a určuje Rh-pozitívnu krv (DD alebo Dd). Recesívna alela d antigén netvorí a zodpovedá za Rh-negatívnu krv (homozygot dd).
Príklad na dedičnosť krvných skupín link
Príklad: Aká je pravdepodobnosť, že matka s krvnou skupinou A⁺ a otec so skupinou B⁺ budú mať dieťa 0⁻?
Poznáme krvné skupiny obidvoch rodičov, presne však nepoznáme ich genotypy (Iᴬ- D-, Iᴮ- D-). Ak však poznáme skupinu želaného dieťaťa s jasným genotypom (ii dd), môžeme dedukovať, že v tomto prípade môžu mať dieťa so skupinou 0⁻ len rodičia heterozygotní v obidvoch znakoch (Iᴬi Dd a Iᴮi Dd).
Odpoveď: Pravdepodobnosť, že dieťa dvoch takýchto heterozygotov bude mať krvnú skupinu 0⁻, je po zostavení kombinačného štvorca presne \( 1 : 16 \) (6,25 %).
Genetické choroby link
Geneticky podmienené patologické stavy predstavujú u človeka závažný medicínsky problém a dajú sa rozdeliť do viacerých kategórií na základe svojho pôvodu a mechanizmu.
Vrodené vývinové chyby (VVCh, napr. rázštepy pery a podnebia, chyby neurálnej trubice či vrodené chyby srdca) patria medzi multifaktoriálne podmienené znaky. Pri nich zohráva kľúčovú úlohu vonkajšie prostredie (teratogény, výživa, epigenetika) v kombinácii s genetickou predispozíciou jedinca.
Naopak, u monogénne podmienených ochorení (molekulových chorôb) prejav prakticky vôbec nesúvisí s vplyvom vonkajšieho prostredia, pretože vychádza zo samotnej mutácie konkrétneho génu prítomného v bunkách tela. Príčinou týchto porúch sú bodové mutácie, ktoré spôsobia neschopnosť vytvárať vôbec (alebo v dostatočnom množstve) príslušný polypeptidový reťazec. Keďže ten má často funkciu kľúčového enzýmu, hormónu či receptoru, organizmus stráca schopnosť určitej metabolickej reakcie. Väčšina takýchto metabolických enzýmopatií sa dedí autozómovo recesívne (AR).
Prognózu monogénneho ochorenia pre súrodencov a ďalšie generácie možno určiť pomocou zostavenia rodokmeňa (genealógia). Zostavuje sa na základe probanda, čo je osoba, u ktorej bola genetická choroba prvýkrát zaznamenaná.
Dedičné choroby z hľadiska naviazanosti na chromozómy môžu byť:
- autozómové – viazané na nepohlavný chromozóm
- gonozómové – viazané na pohlavný chromozóm X alebo Y
Na základe vzťahu medzi alelami na danom lokuse sú tieto choroby dvojakého charakteru:
- dominantné – ochorejú aj heterozygoti (stačí jedna zmutovaná alela)
- recesívne – ochorejú iba homozygoti pre príslušnú mutovanú alelu
Autozómovo dominantná dedičnosť (AD) link
Ak je dominantná mutovaná alela D v populácii veľmi zriedkavá, je takmer isté, že chorý jedinec dominantného fenotypu je heterozygot Dd, a teda všetky manželstvá sú najčastejšie typu Dd × dd. Pri AD dedičnosti sa jedná predovšetkým o mutácie základných bielkovín morfologicko-štruktúrneho charakteru a bielkovín vo funkcii biologických nosičov a receptorov bunky; len zriedka nimi bývajú bielkoviny enzýmového charakteru.
Typickými znakmi autozómovo dominantne dedičného znaku v rodokmeni sú:
- vertikálny prenos v rodokmeni (postihnuté dieťa má postihnutého rodiča) plynule cez viac generácií
- pravdepodobnosť postihnutia potomka u jedného postihnutého rodiča je 0,5 (50 %)
- pravdepodobnosť postihnutia potomka, ak sú obaja rodičia postihnutí (heterozygoti), je 0,75 (75 %)
- podiel postihnutých žien a mužov v populácii je zhruba rovnaký
- prenos do ďalšej generácie prebieha cez obidve pohlavia
Niekedy je komplikáciou pri hodnotení typu AD poruchy variabilná expresivita a neúplná penetrancia znaku. V prvom prípade sa jedná o rozličný kvalitatívny a kvantitatívny prejav znaku u jedincov s rovnakým genotypom (rôzna sila príznakov). Druhý prípad (penetrancia) súvisí s prejavom znaku u jedincov s rovnakým genotypom len v určitom percente prípadov, príp. so začiatkom prejavov ochorenia v odlišnom veku. Ak sa choroba prejaví u jedinca s daným genotypom vždy, jedná sa o 100 % penetranciu. Najčastejšou príčinou oboch stavov je práve heterozygotná konštitúcia (typická pre AD choroby) a modifikujúci vplyv iných génov alebo prostredia.
Klasickým príkladom dominantne autozómového dedičného ochorenia je familiárna hypercholesterolémia. Patrí k relatívne častým ochoreniam s frekvenciou výskytu približne 1 : 500 u heterozygotov. Ochorenie vykazuje znaky neúplnej dominancie, pretože vzácnejší dominantní homozygoti (1 : 1 000 000) trpia extrémnou a oveľa závažnejšou formou. Jedinci s týmto dedičným ochorením majú mutáciu v géne pre LDL receptor, v dôsledku čoho je periférnym tkanivám znemožnené prijímať cholesterol z krvi. Cholesterol sa tak hromadí v krvnom obehu a stáva sa mimoriadne vážnym rizikovým faktorom vzniku artériosklerózy a srdcového infarktu už v mladom veku. Ďalšími známymi príkladmi sú Huntingtonova choroba (typická neskorým nástupom v strednom veku) a achondroplázia (vývojová porucha kostry vedúca k trpasličiemu vzrastu).
Autozómovo recesívna dedičnosť (AR) link
Aj pri tomto prípade dedičnosti genetickej choroby pochádza väčšina postihnutých z krížení dvoch zdravých heterozygotov (Aa × Aa), pretože zmutovaná alela je v populácii pomerne zriedkavá. Produktom patologického génu je tu predovšetkým enzýmový defekt. Variabilita stupňa závažnosti patologického stavu je pri AR dedičnosti zvyčajne slabšie vyznačená ako pri dominantnej dedičnosti.
Typickými znakmi autozómovo recesívne dedičného znaku v rodokmeni sú:
- postihnutí sa vyskytujú zvyčajne len v jednej generácii (tzv. horizontálny prenos)
- rodičia postihnutých detí sú zvyčajne fenotypovo úplne zdraví (prenášači)
- pravdepodobnosť postihnutia ďalšieho súrodenca u už postihnutého dieťaťa je 0,25 (25 %) bez ohľadu na počet detí v súrodenectve
- postihnutí jedinci majú so zdravým partnerom zvyčajne úplne zdravých potomkov
- podiel postihnutých žien a mužov je rovnaký
- v rodokmeňoch sa často nachádza častejší výskyt príbuzenských sobášov u rodičov postihnutých detí
Klasickým príkladom recesívne autozómového dedičného ochorenia je galaktozémia, pri ktorej je postihnutý organizmus neschopný vytvárať jeden z enzýmov nevyhnutných na normálny priebeh katabolického reťazca pri odbúravaní mliečneho cukru – galaktózy. Nespracovateľný metabolit sa hromadí vo väčšine vnútorných orgánov, na ktoré pôsobí ako toxín, čo vedie k poškodeniu pečene, obličiek, zákalom šošovky a psychomotorickému zaostávaniu. Genetická informácia jednej mutovanej alely sa teda premieta do mnohých patologických znakov, čo nazývame pleiotropný účinok génu. Vzniku prejavov tejto choroby možno predísť včasným a prísnym vylúčením mlieka zo stravy. K ďalším klasickým príkladom AR ochorení patrí fenylketonúria (porucha metabolizmu aminokyselín testovaná novorodeneckým skríningom) a cystická fibróza (najčastejšie AR ochorenie u belochov s frekvenciou cca 1 : 2 500).
Gonozómovo dominantná dedičnosť (XD) link
Dominantnými genetickými chorobami, ktoré sú viazané na X-chromozóm, sú postihnuté aj ženy, avšak často je prejav ochorenia u nich miernejší než u mužov. Je to pravdepodobne preto, že postihnuté ženy sú zvyčajne heterozygotky XᴰXᵈ a ako pri všetkých bunkách s karyotypom XX dochádza v prvých štádiách ontogenézy k náhodnej inaktivácii jedného X-chromozómu do podoby Barrovho telieska (tzv. Lyonovej hypotéza). U mužov (hemizygotov) máva ochorenie často oveľa ťažší klinický priebeh, zatiaľ čo u žien normálna alela na druhom X-chromozóme účinok patologickej alely zmierňuje.
Typickými znakmi gonozómovo dominantne dedičného znaku v rodokmeni sú:
- postihnutí sú muži aj ženy
- podiel postihnutých žien v populácii je zhruba 2x vyšší ako mužov (aj z dôvodu ťažšieho priebehu u mužov a udržiavania ochorenia v populácii najmä cez ženy)
- potomok postihnutej ženy má 50 % riziko postihnutia ochorením bez ohľadu na pohlavie
- postihnutý muž má postihnuté všetky dcéry a žiadneho postihnutého syna
Príkladmi tohto typu dedičnosti je hypofosfatemická rachitída rezistentná na vitamín D a Rettov syndróm (ťažké neurologické ochorenie, typicky sa prejavujúce takmer výlučne u dievčat).
Gonozómovo recesívna dedičnosť (XR) link
Matka je zvyčajne asymptomatická (bezpríznaková) prenášačka a môže mať postihnutých potomkov výlučne mužského pohlavia. Postihnutie žien (homozygotiek) je mimoriadne zriedkavé. Výnimočne môže ochorenie u žien nastať podobne ako v predchádzajúcom prípade extrémnou inaktiváciou toho chromozómu, ktorý nesie „zdravú“ alelu. Taktiež ženy postihnuté Turnerovým syndrómom (karyotyp 45,X) majúce len jeden X-chromozóm, sú v podobnej pozícii ako hemizygotný muž (46,XY), takže sa u nich môže aj recesívna alela plne prejaviť.
Typickými znakmi gonozómovo recesívne dedičného znaku v rodokmeni sú:
- postihnutí sú zvyčajne výlučne muži
- postihnutí muži sa rodia fenotypovo nepostihnutým rodičom
- postihnutí muži neprenášajú ochorenie na žiadnych svojich synov
- všetky dcéry postihnutých mužov sú však obligátne prenášačky
- v rodokmeni sa môže vyskytovať tzv. preskočenie generácie
- nie je tu zvýšený výskyt konsangvinity (pokrvných sobášov) medzi rodičmi postihnutých
Najčastejšou recesívne gonozómovou poruchou krvnej zrážanlivosti u novonarodených chlapcov je klasická hemofília A. U chlapcov, keďže majú len jeden X-chromozóm, dôjde k postihnutiu vždy. U dievčat, ktoré majú X-chromozómy dva, sa choroba neprejaví. Dievčatá s jednou zmutovanou alelou sú prenášačky a môžu hemofíliu nepozorovane preniesť na svoje mužské potomstvo. Iným veľmi častým príkladom je daltonizmus (čiastočná farbosleposť, najčastejšie na zelenú a červenú farbu). Do skupiny XR ochorení s mutáciou svalového proteínu dystrofínu patrí aj Duchenneova svalová dystrofia (so skorším a progresívnejším priebehom) a Beckerova svalová dystrofia (s neskorším nástupom a miernejšími príznakmi).
Holandrická dedičnosť (Y) link
Je špeciálnym typom dedičnosti znakov, ktoré sa nachádzajú výlučne na nehomologickom úseku Y-chromozómu. Významným klinickým prejavom s holandrickou dedičnosťou sú mikrodelécie v oblasti AZF (azoospermia factor) na chromozóme Y. Tieto mutácie spôsobujú ťažké formy poruchy mužskej plodnosti (oligospermiu alebo azoospermiu – chýbanie spermií v ejakuláte). Ak takýto muž splodí potomka (napríklad pomocou metód asistovanej reprodukcie), túto závažnú poruchu s istotou prenesie na všetkých svojich synov.
Typickými znakmi holandrickej dedičnosti znaku v rodokmeni sú:
- postihnutí sú výlučne len muži
- všetci synovia postihnutých mužov sú tiež stopercentne postihnutí
Chromozómové aberácie link
Človek má v somatických bunkách 23 párov chromozómov (46 chromozómov), z čoho je 22 párov autozómov a 1 pár gonozómov (sexozómov), ktoré sú heterologické a označujú sa X a Y. Pohlavné bunky majú logicky len po jednom chromozóme z každého chromozómového páru, teda celkom 23 chromozómov. Heterogametické pohlavie (XY) je u človeka mužské a homogametické pohlavie (XX) je ženské. Na chromozómoch je DNA usporiadaná lineárne a jej jednotlivé úseky sú uložené v charakteristických väzbových skupinách, tvoriac tak komplexnú genetickú informáciu organizmu.
Zmeny v počte alebo štruktúre chromozómov majú mimoriadne vážne dôsledky na prežívanie jedinca. Napriek tomu existujú patologické prípady, ktoré sú zlučiteľné so životom. Ich reprodukčná schopnosť je však zvyčajne do značnej miery potlačená. Taktiež platí, že mnohými chromozómovými aberáciami (najmä translokáciami) sú charakteristické prevažne ľudské nádory a leukémie.
Niektoré známe genetické choroby súvisiace so zmenou štruktúry chromozómov:
- syndróm Cri du chat (syndróm „mačacieho plaču“) – delécia časti krátkeho ramena chromozómu 5
- Praderov-Williho syndróm – delécia časti dlhého ramena chromozómu 15
- chronická myeloidná leukémia – reciproká translokácia medzi chromozómami 9 a 22 (tzv. Philadelphský chromozóm)
- Burkittov lymfóm – reciproká translokácia medzi chromozómami 8 a 14
- fragilný chromozóm X – mnohonásobná duplikácia DNA na dlhom ramene chromozómu X
- myotonická dystrofia – mnohonásobná duplikácia DNA na dlhom ramene chromozómu 19
V súvislosti so zmenou počtu chromozómov (aneuploidiou), ku ktorej dochádza najčastejšie v dôsledku nerozchádzania sa chromozómov počas meiózy (tzv. nondisjunkcia), poznáme u človeka predovšetkým trizómie, ktoré sú zlučiteľné so životom. Autozómové monozómie ako aj celkové polyploidie sú u človeka nekompatibilné so životom a vedú k potratu v skorých štádiách embryonálnej ontogenézy. Najmenej závažné z hľadiska prežitia sú aneuploidie spojené s pohlavnými chromozómami, u ktorých je u žien do istej miery tolerovaná aj monozómia či tetrazómia:
- Downov syndróm – trizómia chromozómu 21
- Patauov syndróm – trizómia chromozómu 13
- Edwardsov syndróm – trizómia chromozómu 18
- Turnerov syndróm – monozómia chromozómu X (moderný zápis 45,X; starší zápis 45,X0)
- „superžena“ (Syndróm trizómie X) – karyotyp XXX (zriedkavo tetrazómia alebo pentazómia chromozómu X)
- „supermuž“ (Jakobsov syndróm) – karyotyp XYY
- Klinefelterov syndróm – karyotyp XXY (príp. XXYY, XXXY)
Inbríding link
Inbríding predstavuje uzatváranie manželstiev medzi geneticky príbuznými jednotlivcami (to znamená, že majú aspoň jedného spoločného predka, ktorý nie je vzdialenejší ako 4–5 generácií). Zvyšuje sa pri ňom riziko stretnutia dvoch zmutovaných recesívnych alel. Inbríding vedie v populácii k posunu genotypových frekvencií – rastie podiel homozygotov a klesá podiel heterozygotov. Tento jav sa odborne nazýva homozygotizácia populácie a jeho miera sa matematicky vyjadruje pomocou Wrightovho koeficientu inbreedingu \( (F) \).
Rozlišujeme dva základné druhy inbrídingu:
- systematický inbríding – príbuzenské manželstvá s presne definovaným typom príbuznosti (napr. bratranec a sesternica)
- nesystematický inbríding – manželstvá v rámci malej a geneticky prísne izolovanej populácie (napríklad ostrovy alebo uzavreté horské doliny)
Genetické poradenstvo link
Spoločnou úlohou genetiky a medicíny je včas a správne spoznať a liečiť choroby s dedičnou dispozíciou a dedičné choroby. Okrem toho je ich proaktívnou úlohou správne predpovedať možnosť ďalšieho výskytu týchto chorôb v rodinách a rodoch, kde sa už vyskytli, a na základe vypracovanej genetickej prognózy včas odporučiť účinné preventívne opatrenia.
V klinickej praxi na Slovensku i vo svete fungujú špecializované centrá lekárskej genetiky a Genetické poradne. Lekári-genetici sa musia presne oboznámiť s klinickou a rodinnou situáciou príslušného prípadu a na vedeckom základe potom stanoviť genetickú predpoveď (prognózu) – pravdepodobnosť ďalšieho výskytu danej dedičnej choroby alebo vrodenej chyby.
Odborné lekárske postupy tu kladú obrovský dôraz na tzv. nedirektívny prístup. Znamená to, že lekár – genetik pacientom poskytuje relevantné informácie, vysvetľuje riziká a prognózu ochorenia, no každé rozhodnutie (napríklad ohľadom reprodukcie) musí byť prísne dobrovoľné a ponechané výlučne na zvážení samotných pacientov. Moderná lekárska genetika sa prísne dištancuje od historickej eugeniky (ktorá je dnes vnímaná ako diskriminačná a rasistická pseudoveda), a jej cieľom nie je umelé zasahovanie do genofondu, ale výlučne individuálna medicínska, odborná a psychologická pomoc konkrétnej rodine.