Skrivning för biolog- och molekylärbiologlinjen, genetik 5p. Namn: Adress: Resultat: Betyg: Hjälpmedel: Miniräknare. Formelblad med tabell. Skrivtid: 9.00-13.00. Beräkningar och svar ska vara motiverade. Rätt löst uppgift ger 5 poäng, men delpoäng kan ges. Totalpoäng är 40. 24 poäng är godkänt, 32 poäng väl godkänt. Skriv namn på alla inlämnade papper! Häfta ihop dem med skrivningen. 1. Förklara följande genetiska begrepp a) Heritabilitet b) Doskompensering (förklara principiellt) c) Multipla alleler d) Population e) Variable Number Tandem Repeats (VNTR) 2. Beskriv vad följande molekylärgenetiska tekniker innebär och ge exempel på vad respektive teknik kan användas till. a) PCR (Polymerase Chain Reaction). b) DNA DNA hybridisering 3. Färgen på iris hos människa ( ögonfärg ) kontrolleras av minst tre loci. Två av dessa loci, bey2 (brown eye) och gey (green eye) har alleler för brun/blå respektive grön/blå ögonfärg. Den bruna allelen är dominant epistatiskt över den gröna som i sin tur är dominant epistatiskt över den blå i bey2 och dominant över den blå allelen i gey. Vilka genotyper är möjliga i dessa loci hos en grönögd individ? Vad har brunögda föräldrar för genotyper i dessa loci om de får ett grönögt och ett blåögt barn? Vad kan det finnas för orsaker till att man tidigare trodde att ögonfärg orsakades av alleler i endast ett loci?
4. Nail-patella är en human genetisk sjukdom som orsakar abnorm nageltillväxt samt missbildade till avsaknande av knäskålar. Den orsakas av en dominant gen, Nps1, som ligger på submetacentriska kromosom 9. På samma kromosom ligger även AB0 locus. Rekombinationsavståndet mellan de bägge loci är 10%. En frisk kvinna med blodgruppen 0 får barn med en nail-patella sjuk man, heterozygot för Nps1, med blodgruppen AB. Även mannens far hade nail-patella men hade blodgruppen B. a). Man kan karaktärisera Nps1 genens verkan som pleiotrop och med varierande expressivitet. Vad menas med dessa begrepp? b). Rita en skiss hur mannens kromosomer 9 ser ut, med bägge loci och alleler markerade, då de genomgår meiosens stadier anafas I och II. Bortse från rekombination mellan loci när du ritar skissen. c). Gör upp ett korsningsschema och visa vilka barn, och med vilken sannolikhet, paret teoretiskt sett kan få. Ange genotyper, med gängse beteckningar, och fenotyper i avkomman. 5. I nedanstående pedigree betecknas en viss ärftlig karaktär med fyllda symboler. Antag att karaktären beror på genverkan i ett locus och att den uppvisar fullständig penetrans. Pröva följande hypoteser för arvsgång av karaktären. Motivera varför du accepterar eller förkastar en viss hypotes. Ange också genotypen på de individer som kan genotypbestämmas enligt din hypotes. a). Autosomal recessiv. d). X-bunden dominant. b). Autosomal dominant. c). X-bunden recessiv. e) Y-bunden. 6. Hos människa har man påvisat en mängd olika kromosomavvikelser. a) Redogör för någon typ av avvikelse, uppkomst samt fenotypiska effekter. b) Vad menas med en prenatal diagnos av en sådan avvikelse?
7. Det har i många undersökningar visat sig att monozygota (MZ) respektive dizygota (DZ) tvillingar inte skiljer sig nämnvärt åt när det gäller flertalet cancersjukdomar. Frekvensen diskordanta par av de par som utvecklar cancer är ungefär lika stor hos MZ som DZ. a) Vad är konkordans respektive diskordans. b) Ge en generell karaktäristik av cancersjukdom. c) Vad tyder resultatet på i undersökningarna av cancersjukdomar? Förklara. 8. I en population av växten Phlox cuspidata undersöktes variationen av proteinet glukosfosfatmutas (PGM). Det visade sig att det i PGM locus fanns två alleler kodande för två olika varianter eller allozym, PGM a och PGM b. Man undersökte 570 plantor och fann att genotypfördelningen blev som följer: PGM a /PGM a PGM a / PGM b PGM b /PGM b Σ 410 110 50 570 a). Vad är allelfrekvenserna i stickprovet? b). Testa statistiskt om det föreligger genetisk jämvikt i PGM locus. c). Ge en tänkbar förklaring till en eventuell avvikelse från genetisk jämvikt.
( ) 2 ( x x ) 2 x = x 2 n P (x ) = n! x! (n x)! p x q n x f (x ) = e m m x x! (e = 2,7183) d 2 χ 2 = χ 2 exp. c = ( d 0,5) 2 exp. a b n 3 a d b c n 2 n c d n 4 χ 2 2 c = n n 1 n 2 n 1 n 2 n 3 n 4 χ 2 - fördelningen. Frihets- Sannolikhet (P) grader 0,90 0,80 0,70 0,50 0,30 0,20 0,10 0,05 0,02 0,01 0,001 1 0,02 0,06 0,15 0,46 1,07 1,64 2,71 3,84 5,41 6,64 10,83 2 0,21 0,45 0,71 1,39 2,41 3,22 4,61 5,99 7,82 9,21 13,82 3 0,58 1,01 1,42 2,37 3,67 4,64 6,25 7,82 9,84 11,34 16,27 4 1,06 1,65 2,2 3,36 4,88 5,99 7,78 9,49 11,67 13,28 18,47 5 1,61 2,34 3,00 4,35 6,06 7,29 9,24 11,07 13,39 15,09 20,52 6 2,20 3,07 3,83 5,35 7,23 8,56 10,65 12,59 15,03 16,81 22,46 7 2,83 3,82 4,67 6,35 8,38 9,80 12,02 14,07 16,62 18,48 24,32 8 3,49 4,59 5,53 7,34 9,52 11,03 13,36 15,51 18,17 20,09 26,13 9 4,17 5,38 6,39 8,34 10,66 12,24 14,68 16,92 19,68 21,67 27,88 10 4,87 6,18 7,27 9,34 11,78 13,44 15,99 18,31 21,16 23,21 29,59 11 5,58 6,99 8,15 10,34 12,90 14,63 17,28 19,68 22,62 24,73 31,26 12 6,30 7,81 9,03 11,34 14,01 15,81 18,55 21,03 24,05 26,22 32,91 13 7,04 8,63 9,93 12,34 15,12 16,99 19,81 22,36 25,47 27,69 34,53 14 7,79 9,47 10,82 13,34 16,22 18,15 21,06 23,69 26,87 29,14 36,12 15 8,55 10,31 11,72 14,34 17,32 19,31 22,31 25,00 28,26 30,58 37,70 16 9,31 11,15 12,62 15,34 18,42 20,47 23,54 26,30 29,63 32,00 39,25 17 10,09 12,00 13,53 16,34 19,51 21,62 24,77 27,59 31,00 33,41 40,79 18 10,87 12,86 14,44 17,34 20,60 22,76 25,99 28,87 32,35 34,81 42,31 19 11,65 13,72 15,35 18,34 21,69 23,90 27,20 30,14 33,69 36,19 43,82 20 12,44 14,58 16,27 19,34 22,78 25,04 28,41 31,41 35,02 37,57 45,32
BIG GMT Svar till övningsskrivning 3. Anta att bey2 har två alleler B och b och att gey G och g. a) En grönögd individ måste antingen vara b/b G/g eller b/b G/G b) De måste bägge vara heterozygoter i bey2, B/b. Minst den ena måste också vara heterozygot i gey, G/g. Möjliga föräldragenotyper blir alltså: B/b G/g B/b G/g eller B/b G/g B/b g/g. c) Om G-allelen är sällsynt ser det ut som om brunt dominerar över blått i de flesta fall. Det är svårt att kontrollera nedärvningen hos människa på grund av att varje föräldrapar får relativt få barn. Det går heller inte att göra kontrollerade korsningar. 4. a) En pleiotrop gen påverkar många karaktärer genom att genprodukterna ingår i bildningen av många karaktärer eller kontrollerar många karaktärer. Nail-patella är en sådan sjukdom där även varierande expressivitet förekommer d v s individer uppvisar olika grad av sjukdomen. Till exempel från missbildade till helt saknade knäskålar. b) Skiss över meiosens AI och AII c) i n I B N Föräldrarna är: (N = Nps1 allelen) i n I A n Gameterna från mannen kan bli: I B N, I A n, I B n, I A N De kan få alla dessa typer av barn eftersom mamman är recessiv i alla avseenden. Sannolikheterna för respektive barn blir 0,45, 0,45, 0,05 och 0,05 då rekombinationsfrekvensen är 0,1. 5. a) Autosomal recessiv arvsgång är fullt möjlig men mindre sannolik än X-bunden recessiv. Det är betydligt fler män än kvinnor som visar karaktären, men för att vara säker behövs ett större material. b) Autosomal dominant arvsgång utesluts då I:1 och I:2 är friska. c) X-bunden recessiv arvsgång är möjlig och sannolik. d) X-bunden dominant utesluts då I:1 är frisk. e) Y-bunden utesluts p g a att kvinnor visar karaktären. 6. a). Downs syndrom, trisomi 21 är den vanligaste födda trisomin. Individer med denna har epikantiska veck, fyrfingerfåra, nedsatta mentala förmågor, något förstorat huvud, stor tunga samt ett glatt humör. Medelfrekvensen födslar är 1/800 (Lowry et. al 1976). Den uppkommer genom nondisjunktion. Det är när separeringen av kromosomer under meiosen inte går rätt till utan bägge kromosomerna går till samma pol. Orsaken till detta är antingen att kromosomerna inte separerat ordentligt efter meios I eller att kärnspolen inte fungerar tillfredställande. b). Prenatal diagnos är en diagnos som ställs innan barnet är fött. Det innebär att ett fostervattenprov eller chorionvilliprov tas. Därefter uppodlas fostrets celler och karyotyperas.
BIG GMT 7. a) Konkordans är då individerna i ett tvillingpar uppvisar samma fenotyp. Diskordans då de uppvisar olika fenotyper. b) Cancer är ohämmad och okontrollerad celltillväxt. Detta beror på mutationer i vissa gener eller på förändringar i timing och reglering av genprodukter. Framför allt mutationer i de gener som reglerar cellcykeln. Cykliner och kinaser är exempel på genprodukter av stor betydelse för kontrollen av cellens delning. Tumörsupressorgener hindrar celldelning. Mutationer i dessa medför förlust av kontrollen över celldelningen. c) Cancer är i huvudsak en benämning på icke-ärftliga tumörsjukdomar, men det finns ärftliga cancerformer och gener som disponerar individer för cancer ärvs naturligtvis. 8. a). Allelfrekvenserna i stickprovet är p = (2 * 410) + 110 / (2 * 570) = 0,8158 respektive q = (2 * 50) + 110 / (2 * 570) = 0,1842 b). Hardy & Weinbergs lag ger de förväntade genotypfrekvenserna p 2, 2pq, q 2. PGM a /PGM a PGM a / PGM b PGM b /PGM b Σ Observerat 410 110 50 570 Förväntat 379,4 171,3 19,3 570 H 0 : Stickprovet är draget ur en population i genetisk jämvikt. χ 2 = ( 410 379, 4 )2 + 379, 4 P d.f.=1 << 0.0001 ( 110 171, 3 )2 + 171,3 ( 50 19,3 )2 19, 3 = 73, 25 c). Denna växt har för lite heterozygoter jämfört med förväntat. Det man kan misstänka är att den till viss del är självbefruktare eller på att populationen är substrukturerad d v s stickprovet är draget ur fler än en population.