1. Przebieg spermatogenezy

Gametogeneza - proces powstawania oraz rozwoju specjalnej populacji komórek, które

określamy gametami lub komórkami rozrodczymi.

Spermatogeneza - proces dzielenia się i przekształcania gonocytów w czasie dojrzewania

płciowego. W życiu płodowym gonocyty dzielą się wielokrotnie i ostatecznie, prowadzi to do

powstania form uśpionych. Formy te umieszczają się pomiędzy komórkami podpórkowymi

kanalika nasiennego, którego światło jest zamknięte do ok. 7 roku życia.

Spermatogeneza obejmuje dwa procesy: spermacytogenezę (zredukowanie o połowę liczby

chromosomów) oraz spermiogenezę ( spermatyda przekształca się w komórkę o specyficznym kształcie, czyli w plemnik.

(Warunek: temperatura moszny-34 stopnie Celsjusza)

cykl spermatogeniczny (na podstawie rozróżnienia następujących po sobie postaci komórek)

I. Spermatogonie - komórki kuliste o średnicy 9-15 mikrometrów, z dużym jądrem bogatym

w chromatynę oraz niewielkim rąbkiem cytoplazmy z pojedynczymi mitochondriami i innymi

organellami komórkowymi. Dzięki temu, że poszczególne komórki są ze sobą połączone

mostkami siarczkowymi ich podział następuje synchronicznie (w wyniku 6 podziałów

mitotycznych powstają 64 komórki). Wyróżniamy:

1. spermatogonie A:

a) Ad spermatogonie ciemne (dark) - rezerwa dla rozplemu następnych pokoleń komórek

b) Ap spermatogonie jasne (pale) - kilkakrotnie dzielą się mitotycznie i tworzą spermatogonie

B

2. spermatogonie B: przesuwają się ku światłu kanalika, wzrastają i przekształcają się w

spermocyty I rzędu

II. Spermatocyty I rzędu - duże komórki o średnicy 25 mikrometrów, z owalnym jądrem, bogate w organelle komórkowe. Przystępują do podziału mejotycznego (dwa kolejne podziały, redukcja liczby chromosomów do połowy). Po pierwszym podziale powstają spermocyty II rzędu

III. Spermocyty II rzędu - komórki z haploidalną liczbą chromosomów. Komórki te bardzo szybko przystępują do drugiego podziału mejozy (podział wyrównawczy) i ostatecznie powstają 4 spermatydy.

IV. Spermatyda monowalentna (1 n)

cykl spermiogenezy

Cykl spermatogenezy trwa u człowieka trwa 74 dni. Dla poszczególnych komórek trwa:

Spermatogonie Ap - 18 dni

Spermatogonie B - 9 dni

Spermatocyty I rzędu - 23 dni

Spermatocyty II rzędu - 1 dzień

Spermatydy - 23 dni.

Nie wiem za bardzo wiem o co chodziło z rozdzieleniem tych pytań.. Spermatogeneza to

spermacytogeneza i spermiogeneza. Tak więc jak uzasadnić rozdzielenie tego i fakt istnienia

oddzielnie pytania nr 2? Po dogłębnym przestudiowaniu tematu stwierdzam, że pytanie

drugie ma być dogłębnym rozwinięciem drugiej części pytania pierwszego i zapewne ma się

kończyć: cykl spermiogenezy - zamiana spermatydy w plemnki. Pytanie drugie natomiast będzie traktowało dogłębnie o samym procesie spermiogenezy. Przynajmniej wg mnie

2. Proces spermiogenezy - przekształcenie się spermatydy w plemnik

Zmianom podlega jądro komórkowe i cytoplazma. Proces ten możemy podzielić na 4 stadia:

I. stadium Golgiego

II. stadium czapeczki

III. stadium akrosomalne

IV. stadium dojrzewania

Jądro przesuwa się do bieguna komórki, spłaszcza się i wydłuża oraz zmniejsza swą objętość.

Następuje kondensacja chromosomów, chromatyna tworzy równolegle ułożone blaszki, pory jądrowe zanikają, nadmiar otoczki jądrowej zwija się w fałd. Aparat Golgiego przesuwa się na zewnątrz bieguna jądra. W pęcherzykach diktiosomów pojawiają się początkowo pojedyncze ziarenka, które zlewają się stopniowo w ziarno akrosomalne. Ziarno przekształca się w pęcherzyk akrosomalny, który w formie czapeczki akrosomalnej nasadzony jest na jądro. Centriola dzieli się na dwie centriole: bliższą i dalszą. Bliższa pozostaje przy jądrze a dalsza odsuwa się i przekształca w włókno osiowe witki i na końcu wstawki tworzy pierścień dalszy. Mitochondria wydłużają się i w obrębie wstawki

wytwarzają osłonkę mitochondrialną.

Przeciętny czas potrzebny plemnikowi na przebycie drogi od światła kanalika nasiennego, przez system przewodów wyprowadzających, do ejakulacji wynosi ok. 12 dni (najkrócej: 1 doba, najdłużej 21 dni).

3. Oogeneza

Gonocyty - pierwotne komórki płciowe pojawiają siew zarodku ludzkim w ścianie pęcherzyka żółtkowego w okolicy omoczni. Stamtąd - dzięki zdolnościom do samoistnego ruchu - przesuwają się do jelita tylnego i dalej po krezce osiągają zawiązek niezróżnicowanej gonady. Wnikając do części korowej gonady decydują o jej dalszym zróżnicowaniu się w jajniku.

Od tego umownego momentu gonocyty nazywamy oogoniami (oocytami). Między 8 a 30

tygodniem życia płodowego oogonie namnażają się zasadniczo poprzez podział mitotyczny, niemniej już ok. 10 tygodnia ciąży spostrzega się część oogonii, które przystępują do podziału mejotycznego.

Pod koniec okresu płodowego (ok. 7 miesiąca) oogonia rozpoczyna podział mejotyczny przechodząc przez kolejne stadia profazy pierwszego podziału dojrzewania do leptonu poprzez zygoten, pachyten i diploten. W fazie diplotenu następuje zahamowanie podziału mejotycznego i w tym stanie komórka zwana oocytem I rzędu pozostaje aż do pierwszej owulacji w okresie pokwitania.

Mechanizm zahamowania podziału mejotycznego nie jest ostatecznie wyjaśniony.

Przypuszcza się, że otaczające komórkę jajową komórki pęcherzykowe wydzielają inhibitory białkowe oraz cykliczny AMP, które hamują mejozę. Oocyt I rzędu znajduje się w pierwotnym pęcherzyku jajnikowym. Otoczony jest kilkoma komórkami zrębowymi kory jajnika, tworzącymi warstwę spłaszczonych komórek pęcherzykowych. Komórki pęcherzykowe połączone są z oocytem I rzędu przez połączenie zwierające oraz połączenia jonowo-metaboliczne. Średnica komórki jajowej wynosi ok. 40 mikrometrów, a średnica pęcherzyka ok. 50 mikrometrów.

Noworodek płci żeńskiej w czasie narodzin ma w części korowej obu jajników ok. 2 milionów oocytów pierwotnych w pierwotnych pęcherzykach jajnikowych. W wieku dziecięcym większość z nich zanika. W okresie pokwitania w jajnikach znajduje się od 20 000 d0 40 000 oocytów pierwotnych. Z tej liczby 420 - 480 podlega procesowi różnicowania oraz dojrzewania i może ulec wydaleniu w cyklach owulacyjnych w ciągu kilkudziesięciu lat aktywności płciowej kobiety.

Mam nadzieję, że dobrze będzie się Wam uczyło z tego opracowania.

Dołączam ryciny pochodzą z książki „Embriologia dla studentów medycyny” pióra Hieronima Bartla

wydanej przez PZWL (1995 rok)

Budowa plemnika nie jest potrzebna ale wrzucam ją w ramach przypomnienia wiadomość z okresu szkolnego.

4. Budowa komórki jajowej

* wieniec promienisty (liczne niewielkie komórki) - ochrona, transport substancji;

*jądro - nośnik informacji genetycznej;

*gruba osłonka przejrzysta - ochrona, przez nią musi się przebić plemnik;

*mitochondria (mitochondrialne DNA dziedziczone po matce, plemnik nie zawiera itochondrii);

*cytoplazma = ooplazma;

*żółtko - substancja zapasowa dla zarodka w pierwszych dniach życia;

*izo-, oligolecytalne jajo.

5. cykl maciczny (fazy) -cykliczne zmiany w endometrium pod wpływem hormonów sterydowych jajnika, od pierwszego dnia krwawienia do ostatniego dnia przed następnym. Cztery fazy:

miesiączkowa - warstwa czynnościowa macicy ulega złuszczeniu; z pozostałych elementów gruczołów odnawia się nabłonek.

folikularna (wzrostowa) - cienka błona śluzowa ulega pogrubieniu; gruczoły powiększają się, zwiększa się ich liczba; podścielisko jest bogatsze w składniki komórkowe; zwiększa się unaczynienie. Wpływ estrogenów.

owulacyjna - dalszy rozrost błony śluzowej, zasadnicza struktura jw.

lutealna (wydzielnicza) - dalszy rozrost błony śluzowej, gruczoły stają się szersze o przebiegu falistym, wężykowatym, a nabłonek gruczołowy grubieje. Wpływ ciałka żółtego.

Zanik ciałka żółtego → nagły ↓ wydzielania progesteronu i estrogenów → zmiany wsteczne w błonie śluzowej (1-2 dni przed miesiączką) → zapadanie się jam gruczołowych, obrzęk podścieliska (okres niedokrwienia) → złuszczanie warstwy czynnościowej błony śluzowej

6. cykl jajnikowy (in. menstruacyjny, miesiączkowy) - powtarzające się regularnie zmiany w organizmie dojrzałej kobiety (po pokwitaniu ale przed przekwitaniem), zachodzące w ustalonym rytmie biologicznym pod wpływem układu nerwowo-hormonalnego.

*długość cyklu liczy się od pierwszego dnia krwawienia miesiączkowego do ostatniego dnia przed następną miesiączką

*najlepiej widoczne - krwawienie; najważniejsze - jajeczkowanie

*cel: dojrzewanie komórki jajowej, jajeczkowanie i przygotowanie błony śluzowej  na przyjęcie zapłodnionego jajeczka

*długość cyklu (i jego poszczególnych faz) różna dla różnych kobiet; najczęściej 28 dni, a owulacja następuje w połowie cyklu - w 14. dniu

ETAPY CYKLU MIESIĄCZKOWEGO

Nazwa	Czas trwania	Temperatura ciała
menstruacja	4 dni	ok. 36,4-36,6°C
faza folikularna	9 dni	ok. 36,4-36,6°C, pod koniec może nieznacznie spadać
owulacja	1 dzień	nagły wzrost o ok. 0.5°C
faza lutealna^[2]	14 dni	36,9-37,1°C

lub:

• faza pęcherzykowa wczesna - do momentu wzbudzenia dojrzewania pęcherzyka jajnikowego;

• faza pęcherzykowa późna - czas dojrzewania dominującego, czyli przedowulacyjnego pęcherzyka jajnikowego;

• faza ciałka żółtego (lutealna) - czas istnienia ciałka żółtego w jajniku.

Ze względu na płodność:

• faza przedowulacyjnej niepłodności względnej - dłuższa w długich cyklach, w bardzo krótkich może nie wystąpić. Podczas menstruacji i fazy folikularnej - do ok. 3 dni przed jej końcem;

• faza okołoowulacyjna płodności -kilka dni przed i po owulacji; w sumie 6-9 dni;

• faza poowulacyjnej niepłodności bezwzględnej - od końca fazy płodności do ostatniego dnia cyklu. Od ok. 3 dnia fazy lutealnej.

Nie u każdej kobiety można wyodrębnić fazę niepłodności przedowulacyjnej - właściwość osobnicza. Okres poowulacyjny względnie stały, czas przed owulacją jest zmienny - rozstrzyga o długości cyklu miesiączkowego.

PRZEBIEG CYKLU MIESIĄCZKOWEGO

Menstruacja

- pierwszy etap cyklu miesiączkowego

- spowodowane złuszczaniem się nabrzmiałej błony śluzowej macicy (endometrium)

- skład: błona śluzowa + krew (ok. 35ml, norma do 80ml)

- czas trwania: zwykle od 3 do 5 dni, norma od 2 do 7 dni

- krew miesiączkowa nie krzepnie- duża zawartości plazminy

- często bolesne skurcze w podbrzuszu, ból pleców i ud; zespół napięcia przedmiesiączkowego (PMS): zwiększona drażliwość, huśtawka nastrojów, zwiększona wrażliwość piersi

Występowanie regularnych miesiączek jest oznaką tego, że kobieta nie zaszła w ciążę. Nie można jednak z całą pewnością stwierdzić ani wykluczyć ciąży wyłącznie obserwując cykl miesiączkowy- miesiączki mogą stawać się nieregularne lub w ogóle ustawać z innych niż ciąża powodów; krwawienie podobne do miesiączki może wystąpić w czasie ciąży.

Faza folikularna (proliferacyjna)

- intensywnie narasta nabłonek błony śluzowej macicy.

- pobudzenie kilku pęcherzyków Graffa do dojrzewania- ↑ FSH i estrogenów

- konkurencja pęcherzyków do wyłonienia dominującego - jeden rozwija się

- dojrzewający pęcherzyk wydziela estradiol i estrogen- pobudzają komórki macicy do proliferacji (namnażania się i wzrostu)., wywołują produkcję charakterystycznego śluzu w szyjce macicy.

Owulacja

- wysoki poziom estrogenu → wpływ na przysadkę → szybkie uwolnienie dużych ilości LH → stymulacja niedojrzałego oocytu II rzędu, osłabienie ścian pęcherzyka → uwolnienie oocytu z pęcherzyka (12-16 dzień, naprzemiennie z obu jajników)

- oocyt wyłapany przez jajowód

-dojrzewanie w jajowodzie - w dojrzałą komórkę jajową

- jeśli niezapłodnione, umiera po ok. 1 dniu

- jeśli zjawią się plemniki - możliwe zapłodnienie

-nagłe zmiany stężeń hormonów mogą powodować niewielkie krwawienia międzymiesiączkowe

Faza lutealna

- resztki pęcherzyka Graafa → pod wpływem FSH i LH w ciałko żółte

- ciałko żółte - gruczoł dokrewny, wydziela estrogeny oraz progesteron

- progesteron przygotowuje endometrium do implantacji zarodka; niezbędny do utrzymania ciąży; powoduje wzrost temperatury ciała

- estrogeny oraz progesteron powodują spadek wydzielania FSH i LH (sprzężenie zwrotne -)

- nie ma zapłodnienia → ↑LH → zanikanie ciałka żółtego → ↓ progesteronu → (złuszczanie endometrium- menstruacja)

- jest zapłodnienie → zygota produkuje gonadotropnę kosmówkową (hCG) → podtrzymanie życia ciałka żółtego → utrzymanie ciąży → brak złuszczania

Gonadotropina kosmówkowa jest wydzielana tylko przez zarodek, w związku z tym jej obecność w organizmie kobiety jest dowodem na zajście w ciążę. Większość testów ciążowych wykrywa obecność właśnie tego hormonu

Cykl (od owulacji do menstruacji)trwa ok. 14 dni, norma od 10 do 16 dni. Czas trwania fazy lutealnej na ogół stały w różnych cyklach tej samej kobiety, folikularnej niekoniecznie - stąd zmiany w długości.

7. Zapłodnienie u człowieka (przebieg i aktywacja komórki jajowej)

Zapłodnienie

Odnajdywanie się komórek rozrodczych

Powstanie zygoty: syngamia- łączenie się plemników i komórek jajowych, kariogamia- łączenie się jąder komórkowych.

Aktywacja rozwojowa i rozpoczęcie pierwszego cyklu komórkowego nowego organizmu.

Zapłodnienie jest to połączenie się haploidalnych gamet: plemnika i komórki jajowej w diploidalną, pierwszą komórkę nowego organizmu - zygotę.

Proces poprzedzony zaplemnieniem czyli zdeponowaniem plemników w pobliżu komórki jajowej.

Po połączeniu się gamet ma miejsce aktywacja komórki jajowej, która uruchamia w zygocie metabolizm i umożliwia rozpoczęcie pierwszego cyklu komórkowego zakończonego podziałem bruzdkowania

Zapłodnienie składa się z następujących procesów cytofizjologicznych:

1. Kapacytacja

2. Przenikanie plemników przez komórki wieńca promienistego

3. Przyleganie plemników do osłony przejrzystej oraz ich penetracja przez osłonę

4. Fuzja plemnika z komórką jajową

5. Podjęcie drugiego podziału dojrzewania przez zahamowany w metafazie oocyt
   II rzędu

6. Reakcja korowa

7. Reakcja osłony przejrzystej

8. Blok przeciwko polispermii

9. Tworzenie się przedjądrza żeńskiego i męskiego (komórkę posiadającą przedjądrze męskie i żeńskie nazywa się ootydą)

10. Kondensacja chromosomów z przedjądrzy oraz powstanie zygoty

KAPACYTACJA

Pod wpływem substancji wydzielanych w żeńskim układzie rozrodczym plemniki nabywają zdolności do zapłodnienia:

1. Usunięcie glikokaliks - śluz szyjki macicy

2. Hyperaktywancja - mleczko jajowodowe

3. Reakcja akrosomowa - mleczko maciczne, płyn pęcherzykowy, zona pellucida

CHEMOTAKSJA PLEMNIKÓW SSAKÓW

CHEMOTAKSJA - zdolność poruszających się w przestrzeni komórek do rozpoznawania substancji chemicznych w środowisku i kierowania się gradientem ich stężenia.

Do chemotaksji zdolne są plemniki ssaków, w naturalnych warunkach proces ten jest ograniczony do bezpośredniego otoczenia komórki jajowej w bańce jajowodu.

Substancje chemotaktyczne zawarte są w płynie pęcherzykowym oraz wydzielane przez komórki tworzące corona radiata owulatu.

Substancje chemotaktyczne: liczne hormony, prostaglandyny, czynniki wzrostu, drobnocząsteczkowe peptydy, interleukiny

AKTYWACJA OOCYTU DO ROZWOJU

0 sek. Fuzja błon oocytu i plemnika

10 sek. Wzrost poziomu jonów Ca w ooplazmie

20. Sek. Zatrzymanie ruchów witki plemnika

5 min. Reakcja korowa

7 min. Wzrost syntezy ATP

10 min. Początek anafazy II mejozy w oocycie

12 min. Wyrzucenie II ciałka kierunkowego

1.5 godz. Formowanie się przedjądrzy

2.5 godz. Migracja przedjądrzy i koniugacja

3.5 godz. Kariogamia i początek syntezy DNA

14 godz. Koniec syntezy DNA

24 godz. Pierwszy podział bruzdkowania

Na skutek zapłodnienia dochodzi do:

1. Odtworzenia diploidalnej liczby chromosomów

2. Określenia płci przez chromosom X lub Y gamety męskiej

3. Zapoczątkowania serii podziałów komórkowych, które nazywamy podziałami bruzdkowania lub bruzdkowaniem

11. Powstawanie mezodermy w zarodku

Mezoderma wewnątrzzarodkowa leży między ektodermą a endodermą. Podlega oona podziałowi (metameryzacji) wzdłuż osi długiej oraz w płaszczyźnie poziomej na boki. Z chwilą powstania wyrostka struny grzbietowej utworzyła się mezoderma osiowa. Mezoderma wewnątrzzarodkowa różnicuje się po obu stronach struny grzbietowej w wyniku intensywnej poliferacji początkowo cienkiego pokładu komórek. W efekcie powstaje lite pasmo komórek rozciągające się od błony gardłowej do błony stekowej, które stanowi mezodermę przyosiową. Mezoderma przyosiowa przechodzi odśrodkowo w mezodermę pośrednią, a ta z kolei, ulegając stopniowemu ścieńczeniu, tworzy mezodermą boczną. Około 20 dnia rozwoju mezoderma przyosiowa zaczyna ulegać podziałowi metamerycznemu i powstają kuliste bloki komórek nabłonkowych, zwane somitami. Pierwsza para somitów powstaje z głowowym końcu struny grzbietowej i od tego miejsca następne somity tworzą się w kierunku ogonowym. Między 20 -30 dniem rozwoju powstaje około 38 somitów. Ostatecznie w końcu 5 tygodnia liczba somitów może nawet osiągnąć 40-42. Nadają one zarodkowi kształt segmentowy i są wyraźnie widoczne na jego powierzchni grzbietowej. Opierając się na liczbie somitów, można określić okres rozwoju zarodka: stąd wprowadzona pojęcie okresu lub wieku somitarnego. Wyróżnia się : 4 pary somitów potylicznych, 8 szyjnych, 12 piersiowych, 5 lędźwiowych, 5 krzyżowych i 8-10 ogonowych. W końcu 4 tygodnia w somicie wyróżnia się trzy części: sklerotom, miotom, dermatom. Część brzuszno-przyśrodkowa stanowi sklerotom. Komórki sklerotomu tracą swe nabłonkowe właściwości, przyjmują kształt wieloboczny z licznymi wypustkami i nabywają właściwości ruchowych. W ten sposób przekształcają się w komórki mezenchymalne. Komórki sklerotomu układają się dookoła cewy nerwowej i zanikają struny grzbietowe i uczestniczą w powstawaniu elementów kostnych, chrzęstnych i włóknistych kręgosłupa. Po wywędrowaniu komórek sklerotomu pozostała część grzbietowo-boczna somitu tworzy dermatomiotom, który dzieli się na komórki tworzące przyśrodkowo miotom i bocznie dermatom. Komórki miotomu różnicują się w tkankę mięśniową poprzecznie prążkowaną i razem z listkiem ściennym mezodermy bocznej biorą udział w wytworzeniu mięśni poprzecznie prążkowanych szkieletowych kończyn i tułowia. Komórki dermatomu po wędrowaniu z somitu utworzą skórę właściwą i tkankę podskórną. Mezoderma pośrednia - podlega także podziałowi segmentarnemu, ale tylko w odcinku ogonowym stanowi niepodzielone skupienie komórek. Mezoderma pośrednia łączy się z somitem od strony przyśrodkowej i bocznie z mezodermą boczną. Z mezodermy pośredniej powstają : układ wydalniczy i płciowy.

Płytka mezodermy bocznej- rozdziela się na dwa listki, co związane jest z tworzeniem się wewnątrzzzarodkowej jamy ciała. Wewnątrzzarodkowa jama ciała powstaje w ten sposób, że następuje zlanie się w jedną podkowiastego kształtu jamę, początkowo małych, szczelinowatych przestrzeni, które powstały w mezodermie bocznej oraz mezodermie sercotwórczej. Wewnątrzzarodkowa jama ciała dzieli mezodermę boczną na listek trzewny i listek ścienny. Przestrzeń zawarta między listkami stanowi wewnątrzzarodkową jamę ciała. Listek trzewny łączy się z mezodermą pozazarodkową przykrywającą pęcherzyk żółtkowy, a listek ścienny łączy się z mezodermą pozazarodkową wchodzącą w skłąd ściany owodni. Wskutek tych połączeń wewnątrzzarodkowa jama ciała przechodzi w pozazarodkową jamę ciała. Mezoderma somatyczna wraz z ektodermą pokrywającą tworzy ścianę ciała zarodka albo otrzewną ścienną. Mezoderma trzewna razem z endoddermą tworzy ścianę pierwotnego jelita i nazywa się otrzewną trzewną.

W 2 miesiącu rozwoju wewnątrzzarodkowego jama ciała dzieli się na jamę osierdziową, jamy opłucnej i jamę otrzewnej. Podział ten pozostaje w związku z utworzeniem przegrody poprzecznej. Z mezodermy wywędrowują komórki mezenchymalne, z których powstają następujące tkanki i narządy:

1. Z mezodermy przyosiowej:

1. Mięśnie poprzeczne prążkowane tułowia

2. Układ szkieletowy z wyjątkiem czaszki

3. Skóra właściwa i tkanka podskórna

4. Tkanka łączna

2. Z mezodermy pośredniej:

1. Układ moczowo-płciowy

3. Z mezodermy bocznej

1. Tkanka łączna i tkanka mięśniowa gładka narządów trzewnych

2. Tkanka mięśniowa serca

3. Błony surowicze - opłucnowa, osierdziowa, otrzewnowa

4. Układ sercowo - naczyniowo- limfatyczny

5. Szpik kostny

6. Krwinki

7. Śledziona

8. Kora nadnerczy

4. Z mezodermy okolicy głowowej

1. Czaszka

2. Mięśnie i tkanka łączna głowy

12. Błony płodowe

Są to struktury, które powstają z zygoty, ale nie tworzą części składowych zarodka. Można je określić jako pomocnicze narządy zarodkowe, które w pewnych okresach rozwoju chronią zarodek, wspomagają w procesach odżywiania, wymiany gazowej oraz wydalania produktów przemiany materii. Do błon płodowych zaliczamy :pęcherzyk żółtkowy, omocznię, owodnię i kosmówkę.

Pęcherzyk żółtkowy > u wielu gatunków jest błoną otaczającą kulę żółtka. W czasie rozwoju zarodka kurzego komórki nabłonka pęcherzyka pobierają substancje odżywcze z żółtka i dostarczają zarodkowi , aż do wyklucia się . U człowieka pęcherzyk żółtkowy nie magazynuje żółtka. W rozwoju pęcherzyka żółtkowego u człowieka wyróżnić można trzy jego postacie:

1. Pęcherzyk pierwotny- który powstaje około 7-8 dnia. Pęcherzyk pierwotny wysłany jest błoną Heusera. W takim przypadku pęcherzyk żółtkowy pierwotny lub zewnątrzzarodkowa jama ciała składa się z mezenchymalnej błony Heusera, do której na zewnątrz przylegają komórki cytotrofoblastu.

2. Pęcherzyk wtórny - powstaje on 9 dnia, z chwilą kiedy komórki endodermy wyścielają wewnętrzną powierzchnię błony Heusera.

3. Pęcherzyk ostateczny, który powstaje po wytworzeniu fałdów - głowowego i ogonowego zarodka, kiedy prajelito łączy się szerokim przewodem żółtkowo-jelitowym z pęcherzykiem żółtkowym. W końcu 5 tygodnia następuje odłączenie się pęcherzyka od jelita pierwotnego, a utworzona szypuła pęcherzyka żółtkowego wraz z naczyniami żółtkowymi i otaczającą mezodermą wchodzi w skład sznura pępowinowego. W 3 miesiącu ciąży, mały pęcherzyk żółtkowy leży w pozazarodkowej jamie ciała, między owodnią a kosmówką i stopniowo zmniejsza się. Między 2-3 tygodniem pęcherzyk żółtkowy spełnia ważną rolę w przenoszeniu płynu odżywczego z trofoblastu przez mezodermę pozazarodkową i pozazarodkową jamę ciała do zarodka.

W 3 tygodniu w ścianie pęcherzyka pojawiają się wyspy krwiotwórcze i rozpoczyna się hemopoeza, która trwać będzie aż do 5 tygodnia, kiedy funkcję tę przejmie wątroba. W 3 tygodniu, także w ścianie pęcherzyka, pojawiają się pierwotne komórki płciowe, które z tej okolicy wędrują do zawiązków gonad. W 2-4% przypadkó szypuła pęcherzyka żółtkowego, wskutek nie oddzielenia się od jelita, pozostaje i towrzy uchyłek jelitowy - uchyłek Meckela.

Omocznia powstaje w 16 dniu rozwoju, przez uwypuklenie się tylnej części jelita pierwotnego do szypuły brzusznej. To ślepo zakończone uwypuklenie nazywa się zachyłkiem omoczniowo -jelitowym lub omocznią. Ściana omoczni składa się z dwóch warstw : 1. Wewnętrznej endodermalnej 2. Zewnętrznej mezodermalnej, którą stanowi pozazarodkowa szypuła brzuszna. Między 3 a 5 tygodniem w ścianie omoczni powstają wyspy krwiotwórcze i naczynia krwionośne, które następnie utworzą żyłę i tętnice pępowinową. W 8 tygodniu omocznia rozciąga się na całej długości sznura pępowinowego. W tym okresie rozpoczyna się jej nagły zanik w odcinku obwodowym. Wewnątrzzarodkowa część omoczni łączy się z zawiązkiem pęcherza moczowego, ale w miarę rozwoju pęcherza zanika. Pozostałość stonowi moczownik, który w życiu pozapłodowym tworzy więzadło pępkowe pośrodkowe.

Kosmówka - błona leżąca między owodnią a błoną śluzową macicy. W odpowiednim okresie rozwoju, łącząc się z jedną i drugą błoną, bierze udział w wytworzeniu ściany pęcherza płodowego. Kosmówka powstaje w 2-3 tygodniu rozwoju z połącznia się trofoblastu z mezodermą pozazarodkową jamy ciała. Wyliczając od światła kosmówki, w skład jej ściany wchodzą: warstwa komórek mezodermy pozazarodkowej, komórki cytotrofoblastu i syncytiotrofoblastu. W 7 tygodniu trofoblast wytwarza kosmki, które pokrywają całą powierzchni e jaja płodowego. Dalszy rozwój kosmków związany jest z rozwojem łożyska. Okoła 10 tyg. Kosmówka dzieli się na kosmówkę kosmatą i kosmówkę gładką . Na biegunie przeciwległym do okolicy przyszłego łożyska kosmówka gładka zrasta się z błoną owodniową. Kosmówka kosmata łączy się z doczesną podstawową i powstaje łożysko.

Owodnia

Powstaje około 7 dnia z połączenia się małych jamek, które pojawiają się między komórkami epiblastu węzła zarodkowego. Początkowo zbudowana jest z pojedynczej warstwy komórek nabłonkowych - amnioblastów, które w górnym biegunie przylegają do cytytrofoblastu. Dno małej jamki owodniowej tworzą na początku same cylindryczne komórki ektodermy. Wkrótce między trofoblastem a warstwę amnioblastów wnika mezoderma pozazarodkowa, która utworzy warstwę zewnętrzną owodni. Wypełniającą się płynem owodniowym jama owodni powiększa się i rozciąga wzdłuż brzegów tarczki zarodkowej, tworząc połączenie owodniowo - ektodermalne. Po wytworzeniu się fałdów tarczki zarodkowej połączenie owodniowo - ektodermalne przemieszczone zostaje na powierzchnię wewnętrzną zarodka, przyjmuje owalny kształt i nazywa się odtąd pierwotnym pierścieniem pępowinowym. Przez pierścień przechodzą szypuła brzuszna, szypuła pęcherzyka żółtkowego i kanały łączące wewnątrzzarodkową i zawnątrzzarodkową jamę ciała. W 5 tygodniu pierścień pępowinowy zaciska się i powstaje pierwotny sznur pępowinowy, całkowicie otoczony przez owodnię. W 4 miesiącu, wskutek tego, że jama owodni powiększa się znacznie szybciej niż jama kosmówki, następuje zaciśnięcie pozazarodkowej jamy ciała. Błona owodniowa i kosmówkowa łączą się. Zespolona całość błona owodniowo- kosmówkowa jest złożoną wielowarstwową strukturą składającą się zarówno z elementów nabłonkowych, jak i elementów łącznotkankowych. W macierzy pozakomórkowej tej błony znajdują się liczne glikoproteiny kolagenowe oraz niekolagenowe związki, takie jak płodowa fibronektyna, integryna, proteolokany. Brak natomiast elastyna. Związki wyżej wymienione odgrywają ważną rolę w mechanizmie pęknięcia błon płodowych. Później błona owodniowo- kosmówkowa łączy się z doczesną pokrywową, a kiedy zaniknie doczesna pokrywowa, połączy się z doczesną ścienną. Połączone błony, owodniowo-kosmówkowa i doczesnej ściennej, stanowią pęcherzyk płodowy. Owodnia jest błoną cienką, przezroczystą, zbudowaną z nabłonka jednowarstwowego, sześciennego lub cylindrycznego, spoczywającego na grubej błonie podstawnej. Wyróżnia się trzy rodzaje owodni:

-pokrywającą pęcherz płodowy

-pokrywającą łożysko

-pępowinową

Nabłonek owodni pełni funkcję wydzielniczo- resorpcyjną. Wodnisty, słomkowej barwy płyn owodniowy częściowo wydzielany jest przez amnioblasty, a w części pochodzi z krążenia matczynego. W końcu ciąży płód połyka około 400 ml płynu owodniowego dziennie. Jest on absorbowany przez jelita i dostaje się do krążenia. Około ½ litra moczu dziennie wydziela płód do płynu owodniowego. Wymiana wody w płynie owodniowym następuje co 3 godziny. Płyn owodniowy składa się w 99% z wody, pozostałą część stanowią związki organiczne i nieorganiczne. Nabłonek owodniowy metabolizuje prostaglandyny, syntetyzuje heksozaminy, gromadzi tłuszcze. Stwierdzono również występowanie prolaktyna w nabłonku owodniowym.

13. Czynności łożyska

Łożysko - Przejściowy narząd płodowy, w którym dochodzi do najściślejszego zbliżenia krwi matki i zarodka.

• część matczyna - z tkanki łącznej błony śluzowej macicy (z doczesnej podstawnej)

• część płodowa - z zewnętrznej warstwy komórek kosmówki (z kosmówki kosmatej)

Czynności łożyska

• Oddechowa (łożysko służy do wymiany gazowej między krwioobiegiem matki i płodu. We krwi matki przepływającej przez łożysko więcej jest tlenu, a we krwi płodu więcej dwutlenku węgla - wymiana gazowa odbywa się na drodze dyfuzji prostej)

• Odżywcza (polega dostarczaniu do przestrzeni międzykosmkowej substancji odżywczych: glukozy, aminokwasów, kwasów tłuszczowych, witamin, elektrolitów; występuje także transport leków, przeciwciał i krwinek)

• Wydalnicza (produkty przemiany materii z krwi płodu wydalane są do krwi matki przez łożysko i stąd przez nerkę ciężarnej matki usuwane są wraz z moczem)

• Ochronna (bariera immunologiczna - w łożysku bezpośrednio stykają się tkanki matki z odmiennymi genetycznie tkankami zarodka. Uważa się, że substancja zwana fibrynoidem maskuje antygeny trofoblastu, a progesteron produkowany przez łożysko hamuje reakcję immunologiczną matki)

• Wewnątrzwydzielnicza (łożysko wytwarza hormony, które regulują procesy fizjologiczne matki zmienione pod wpływem ciąży i regulują jej układ rozrodczy w kierunku utrzymania ciąży. Są to hormony białkowe - gonadotropina kosmówkowa /hCG/, laktogen łożyskowy /hPL/, tyreotropina łożyskowa /hCT/ i steroidowe - estrogeny i gestageny)

14. Sposoby klonowania zarodków

Klonowanie zarodków metodą izolacji blastomerów.

Polega na usunięci osłonki przejrzystej zarodka gdy występuje on w stadium 4-komórkowym - składa się z 4 blastomerów (wykorzystywane też są czasami zarodki składające się z 2, lub 8 blastomerów), a następnie umieszczeniu w pożywce pozbawionej jonów magnezu i wapnia, co powoduje osłabienie połączeń pomiędzy blastomerami i rozdzielenie się ich. Następnie rozdzielne blastomery hoduje się w warunkach in vitro do momentu uzyskania przez nie stadium moruli lub blastocysty. Następnie wszczepie się je do macicy samicy-biorcy.

Klonowanie tą metodę jest jednak mało skuteczne. Jest to metoda czysto laboratoryjna.

Klonowanie zarodków metodą dzielenie (bisekcji).

Polega na przecięciu zarodków występujących w stadium moruli lub blastocysty odpowiednie przygotowanym skalpelem. Jest to zabieg stosunkowo prosty, dzieli się zarodek na dwie równe części, i po krótkiej hodowli in vitro przeszczepie się je do samic-biorczyń.

Ograniczeniem tej metody jest możliwość uzyskania tylko dwóch identycznych genetycznie osobników - dzielenie zarodka na 3, 4 i więcej części nie przynosiło rezultatów.

Klonowanie zarodków metodą reagregacji blastomerów (klonowanie chimerowe).

Organizm chimerowy - chimera - jest to organizm złożonych z komórek pochodzących z dwóch lub więcej, organizmów, czyli pochodzący z komórek różniących się pod względem genetycznym i genotypowym.

Klonowanie chimerowe opiera się na hipotezie „inside-outside, wg której zewnętrznie położone komórki zarodka wytwarzają trofoblast (odpowiedzialny za implantację w ścianie macicy), a z komórek będących wewnątrz, odizolowanych od środowiska zewnętrznego, rozwinie się ostatecznie przyszły osobnik. W metodzie tej pojedyncze blastomery wyizolowane wcześniej z zarodka klonowanego (zwykle 4 lub 8 komórkowego) otacza się innymi blastomerami - tzn. blastomerami nośnikowymi. Następnie po hodowli in vitro wszczepie się taki już chimerowy zarodek do samicy-biorcy.

Metoda ta mimo że pozwala na uzyskanie większej liczby klonów pozostaje jednak metodą czysto laboratoryjną, ze względu na duże trudności z hodowlą i przeżywalnością agregowanych blastomerów.

Klonowanie metodą transplantacji jąder komórkowych.

Jest to najczęściej wykorzystywana metoda klonowania. Jest jedyną która pozwala na sklonowanie dorosłych osobników, oraz umożliwiająca uzyskanie wielu klonów. Ta właśnie metodą sklonowana została owca Dolly.

Polega na usunięciu jądra komórkowego z niezapłodnionego oocytu (komórki jajowej) i wszczepieniu jądra z innej komórki - pochodzącej z organizmu jaki chcemy klonować. Jądro można obierać z komórek zarodka, z komórek hodowanych in vitro, a także co najważniejsze w tej metodzie, z dorosłych już osobników. W przypadku Dolly były to komórki pochodzące z wymienia jednej z owiec.

Pierwszym etapem tej metody klonowania jest usuniecie jądra z niezapłodnionego oocytu. Zabieg polega na mikrochirurgicznym usunięciu chromosomów ułożonych w płytce metafazowej II podziału mejotycznego. Następnie izoluje się jądra z komórek które chcemy klonować. W przypadku klonowania zarodków będą to blastomery, a przypadku chęci sklonowania dorosłego osobnika będą to komórki pochodzące z różnych tkanek. Kolejnym etapem jest wprowadzenie wyizolowanego jądra do oocytu, z którego wcześniej usunięto jego własne jądro. Zabieg ten można przeprowadzić metodą mikrochirurgiczną - polegającą na bezpośrednim wprowadzeniu jądra do komórki jajowej za pomocą mikromanipulatora, lub metodą niechirurgiczną - za pomocą inaktywowanego wirusa Sendai (wirus z grupy wirusów grypy) albo poprzez elektrofuzję, czyli za pomocą impulsów pola elektrycznego. Oocyt z umieszczonym wcześniej jądrem pod osłonką przejrzysta umieszcza się w roztworze dielektryku pomiędzy dwoma elektrodami. Impulsy prądu stałego powodują fuzję. Ta metoda jest najpowszechniej stosowana na świecie - zastosowano ją także przy klonowaniu Dolly.

Następnie aktywuje się oocyt - czyli pobudza go do rozwoju. W tym celu stosuje się czynniki chemiczne: np. alkohol etylowy, lub fizyczne: np. impulsy prądu stałego. W końcu rozwijający się zarodek wszczepie się do macicy samicy-biorcy.

15. Genom (co to, organizacja, funkcje):

Genom - materiał genetyczny zawarty w podstawowym haploidalnym zespole chromosomów. Składa się z 22 diploidalnych autosomów, 2 allosomów oraz mtDNA. Chromosomalny genom zawarty jest w jądrze w 23 parach chromosomów.

Wielkość genomu człowieka wyrażona w bp to 3,079x10^9, długość DNA skręconego w pojedynczym jądrze komórki wynosi ok 2 metrów. Całkowita długość DNA w organizmie człowieka przekracza kilka milionów kilometrów. Kwas nukleinowy występuje zawsze w formie upakowanej, co jest skutkiem oddziaływania kwasu nukleinowego z białkami histonowymi (histony).

Budowa fizyczna genomu.

• Genom jądrowy:

- zbudowany z około 3 miliardów par zasad

- złożony z 24 różnych dwuniciowych liniowych cząsteczek DNA - chromosomów

- wśród chromosomów wyróżniamy autosomy i heterosomy

• Genom mitochondrialny:

- dużo mniejszy niż genom jądrowy

- kolista dwuniciowa cząsteczka DNA

- występuje w mitochondrium w kilku kopiach

- obecny we wszystkich mitochondriach

- obecny w wielu kopiach w komórce (mamy wiele mitochondriów w jednej komórce)

Sekwencje związane z genami to: eksony (sekwencje kodujące) i introny (odcinki niekodujące).

Funkcji genomu za nic w świecie nie mogłam znaleźć, sorki

16. Regulacja ekspresji genów u bakterii

U bakterii geny są zwykle zorganizowane w grupy genów zwane operonami (np. operon laktozowy), które są regulowane jako grupa i przepisywane na zawierający kilka genów mRNA. W skład pojedynczego operonu wchodzą:

• geny kodujące białka i enzymy (geny struktury lub też geny strukturalne),

• dwa odcinki DNA niekodujące białek: promotor i operator.

Operon zawiera też terminator (odcinek genu, na którym kończy się transkrypcja operonu). Po transkrypcji powstaje fragment RNA, który może tworzyć strukturę przestrzenną działającą jako sygnał do terminacji transkrypcji. Promotor to miejsce rozpoznawane przez polimerazę RNA, zaś operator jest miejscem, gdzie "przyczepia" się regulator (białko), które reguluje operon. Mechanizm regulacji polega na włączaniu lub wyłączaniu transkrypcji.

17. Regulacja ekspresji genów u eukariontów:

Ekspresja genów- odczytanie informacji, zapisanej w genach i przepisanie jej na białka.

U eukariontów regulacja oraz przepisywanie na mRNA odnosi się do pojedynczego genu. Proces ten zachodzi w kilku etapach:

• Transkrypcja: w przeciwieństwie do polimerazy RNA bakterii, jądrowe polimerazy RNA organizmów eukariotycznych potrzebują do rozpoczęcia transkrypcji zestawu właściwych dla danej polimerazy podstawowych czynników transkrypcyjnych, ponieważ rozpoznają nie sekwencję promotora, ale kompleks kwas nukleinowy-białko. Sterowanie transkrypcją - przez związanie czynników białkowych czy hormonalnych - może odbywać się z różnych miejsc na DNA. Miejsca te mogą leżeć w obrębie genów (promotory), lub też w odległości kilku tysięcy nukleotydów (enhancery, silencery). Pierwszym etapem transkrypcji jest powstanie kompleksu preinicjacyjnego (PIC) składającego się z ogólnych czynników transkrypcyjnych, który wiąże się z sekwencją promotora. Na dostępność miejsc wiązania się czynników transkrypcyjnych wpływa struktura (upakowanie) chromatyny. Następny etap transkrypcji to elongacja. Polimeraza RNA przesuwa się dalej, a ogólne czynniki transkrypcyjne są uwalniane. Terminacja transkrypcji nie wymaga białek uwalniających, a jej sygnały są inne, niż u prokariontów. Zaproponowano dwa modele terminacji transkrypcji u eukariotów. Według pierwszego po transkrypcji miejsca poliadenylacji w polimerazie zachodzi zmiana konformacji, która ułatwia terminację transkrypcji. Według drugiego modelu w terminacji transkrypcji bierze udział trawiąca RNA egzonukleaza, która przecina cząsteczkę mRNA, a następnie niszczy ten fragment RNA, który ciągle jest związany z polimerazą. Transkrypt jest komplementarny do nici matrycowej i homologiczny z nicią kodującą. Należy jednak pamiętać, że jakkolwiek homologami G, C i A w pre-mRNA są rybonukleotydy niosące te same zasady azotowe, to homologiem T jest rybonukleotyd zawierający uracyl (U) a nie tyminę. pierwotny transkrypt - pre-mRNA - musi jednak zostać poddany obróbce posttranskrypcyjnej, aby można go było wykorzystać do translacji. W przeciwnym wypadku mRNA po wydostaniu się z jądra zostałoby zniszczone w cytozolu przez białka, których zadaniem jest niszczenie kwasów nukleinowych. Jest to obrona przed dostaniem się do komórki obcego kwasu nukleinowego np. wirusa. Aby mRNA był rozpoznawany jako "swój" ma miejsce obróbka posttranskrypcyjna. Polega ona na: dołączeniu czapeczki guanylowej na 5'-końcu mRNA; dołączeniu ogonka poliA na 3'-końcu mRNA. Ogonek poliA jest krótką nicią złożoną z kilkudziesięciu nukleotydów z adeniną. Dzięki temu mRNA jest rozpoznawana jako własny, a nie obcy kwas nukleinowy. Niektóre wirusy, np. wirus grypy potrafią dołączać do swoich nici mRNA ogonek poliA, przez co nie są zabijane w cytozolu; splicingu, czyli usuwaniu intronów.

• Translacja: proces syntezy łańcucha polipeptydowego białek na matrycy mRNA. W jego wyniku dochodzi do ostatecznego przetłumaczenia informacji genetycznej zawartej pierwotnie w kodzie genetycznym DNA na konkretną strukturę białka, zależną od uszeregowania aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. Translacja składa się z czterech faz: aktywacji, inicjacji, elongacji i terminacji. W aktywacji właściwy aminokwas jest dołączany do właściwego tRNA za pomocą wiązania estrowego, powstałego przez reakcję grupy karboksylowej aminokwasu i grupy OH przy końcu 3' tRNA. Taki zespół określa się mianem aminoacylo-tRNA. Inicjacja translacji ma miejsce, kiedy mała podjednostka rybosomu przyłącza się do końca 5' mRNA. Do małej podjednostki przyłącza się duża podjednostka rybosomu. Na podjednostce 50s uaktywniają się dwa miejsca: P - miejsce peptydowe i A - miejsce akceptorowe. Pierwszy aminoacylo-tRNA ustawia się w miejscu P. Elongacja ma miejsce, kiedy następny aminoacylo-tRNA przyłącza się do rybosomu w miejscu A. Następnie proces translacji zachodzi na zasadzie komplementarności kodonu mRNA z antykodonem na tRNA. Rybosom i tRNA są tak ukształtowane, aby dwa aminokwasy, przyłączone do tRNA zajmujące w rybosomie miejsca A i P znajdowały się blisko siebie. Dzięki temu zachodzi reakcja między resztą aminową i karboksylową - dwa aminokwasy łączą się. Ten proces - tworzenie wiązań peptydowych jest katalizowany przez peptydylotransferazę - rybozym (rRNA) wchodzący w skład rybosomu. Po syntezie, tRNA szybko zwalnia miejsce P i wraca do cytoplazmy, z kolei aminoacylo-tRNA ulega przesunięciu z miejsca A na miejsce P. Proces ten nazywamy translokacją. Jednocześnie przesuwa się także mRNA. Wielkość tego przesunięcia wynosi zawsze trzy nukleotydy. Na miejsce A nasuwa się nowy tRNA zawierający antykodon odpowiadający kolejnemu kodonowi na mRNA. Proces elongacji powtarza się aż do napotkania przez podjednostkę mniejszą rybosomu w miejscu A kodonu stop (UAA, UAG lub UGA). Tych trójek kodonowych, w normalnych warunkach, nie koduje żaden tRNA. W tym momencie następuje terminacja translacji. Łańcuch polipeptydowy zostaje uwolniony do cytoplazmy, tRNA zostaje oddzielone od mRNA, a rybosom rozpada się na podjednostki, które mogą zostać ponownie wykorzystane do inicjacji translacji kolejnego mRNA.

• Następnie powstałe białko zostaje fałdowane i poddawane mechanizmom obróbki potranslacyjnej (glikozylacja, fosforylacja).

18. Zmienność genetyczna

To naturalne różnice sekwencji DNA (genotypu) organizmów jednego gatunku. Różnice te mogą powodować zmiany w budowie białek lub czasie i miejscu ich wytwarzania, w efekcie prowadząc do różnic w fenotypie, np. inne ubarwienie sierści, różna odporność na zmiany temperatury, zdolność (lub jej brak) do trawienia laktozy. Wiele cech, które są zróżnicowane genetycznie prawdopodobnie nie ma wpływu na przeżycie organizmów (np. kolor oczu u ludzi), ale zmienność genetyczna cech, które mogą wpłynąć na przystosowanie organizmów, to „paliwo” ewolucji. Organizmy mogą się też różnić nie kodującymi sekwencjami DNA. Takie różnice nie mają znanego nam wpływu na fenotyp, ale są użyteczne w analizie zmienności genetycznej przez biologów.

Zróżnicowanie genetyczne jest ważne dla odporności danego gatunku na pasożyty - jeśli dany gatunek jest w niedużym stopniu zmienny, to pasożyt (np. wirus, bakteria) musi przystosować się do niewielu genotypów gospodarzy i może łatwo odnieść sukces. Z tego powodu monokultury uprawne łatwiej ulegają atakowi pasożytów, a przy ochronie gatunków zagrożonych wyginięciem trzeba zachować pewną minimalną pulę genową zapewniającą zmienność genetyczną.

Stopień zmienności genetycznej różnych gatunków pozwala wysnuć wnioski co do ich przeszłości - wiadomo np., że gepardy przeżyły bardzo silne zredukowanie liczebności i odrodziły się z niewielkiej grupy osobników, gdyż są w niewielkim stopniu zmienne. Ludzie również są stosunkowo mało zróżnicowanym genetycznie gatunkiem. Źródłem zmienności genetycznej są mutacje, powodujące pojawianie się nowych wariantów sekwencji DNA. Dzięki zaś rekombinacji DNA powstają nowe zestawienia różnic genetycznych.

19. Mechanizm mutagennego działania promieniowania UV i X.

Po dotarciu do żywych warstw naskórka i skóry, promieniowanie UV absorbowane jest przez struktury komórkowe i wyzwalana jest seria reakcji biochemicznych.

Promieniowanie UV uszkadza struktury komórkowe poprzez dwa główne mechanizmy. Pierwszy to bezpośrednia absorpcja fotonów promieniowania UV przez struktury komórkowe (tzw. chromofory), która indukuje dalsze reakcje. Są to tzw. reakcje fotoindukowane. Ten mechanizm jest charakterystyczny dla uszkodzeń DNA.

Drugi, pośredni mechanizm przebiega z udziałem specyficznych substancji - fotosensybilizatorów. Sensybilizatory są to substancje, które pod wpływem promieniowania UV łatwo ulegają rozpadowi. Po zaabsorbowaniu energii w postaci fotonu cząsteczka sensybilizatora przechodzi w stan wzbudzony. Jest to stan niekorzystny energetycznie, dlatego cząsteczka może ulec rozpadowi na dwa wolne rodniki. Wolne rodniki są bardzo aktywnymi cząsteczkami, w efekcie zostaje wyzwolona reakcja łańcuchowa, w której powstają kolejne wolne rodniki atakujące struktury żywych tkanek. Reakcja łańcuchowa może zostać zahamowana przez substancję o działaniu przeciwrodnikowym (np. witaminę C lub E), które w reakcji z wolnym rodnikiem tworzą niereaktywne cząsteczki.

Cząsteczki DNA pochłaniając promieniowanie X ulegają zniszczeniu przez rozczepienie. Efektem działania promieniowania jonizującego są zmiany w sekwencji DNA i aberracje chromosomowe, np. promienie X wycinając nukleotydy pirymidynowe powodują rozerwanie cząsteczki DNA. Częstość mutacji, będących skutkiem napromieniowania, zależy od dawki oraz od czasu działania promieniowania na komórki. Ponadto komórki intensywnie dzielące się, są bardziej podatne na mutagenne działanie promieniowania jonizującego niż komórki nie ulegające podziałom. Najbardziej wrażliwe na promieniowanie X są komórki rozrodcze , tkanka limfatyczna i krwiotwórcza. Bardzo promienioczułe są również komórki kościotwórcze, chrzęstne, śródbłonka naczyń, śluzówka jelit, głębokie warstwy skóry oraz soczewka oka.

20. Mutagenne działanie leków

TERATOGENNE DZIAŁANIE LEKÓW, toksyczne działanie leków powodujące powstanie wad rozwojowych płodu w okresie embriogenezy; leki, przenikając przez łożysko, powodują uszkodzenie i zniszczenie komórek, z których miał powstać określony narząd, np. agenezję nerki, rozszczepienie podniebienia; podczas ciąży zaleca się stosowanie środków farm. jedynie w przypadkach, gdy korzyści terapeutyczne wyraźnie przewyższają ryzyko uszkodzenia płodu. Działanie teratogenne wykazują m.in.: niesterydowe leki przeciwzapalne, powodując nadciśnienie płucne, antybiotyki aminoglikozydowe nieodwracalną głuchotę, amiodaron uszkodzenie tarczycy, leki hormonalne zaburzenia rozwoju narządów moczowo-płciowych, barbiturany zaburzenia krzepnięcia krwi, beta-adrenolityki hipoglikemię, rzadkoskurcz, zaburzenia oddychania, chinina zniekształcenia kończyn, leki cytostatyczne działanie mutagenne, narkotyczne leki przeciwbólowe depresję ośr. oddechowego, objawy abstynencji, tricykliczne leki przeciwdepresyjne częstoskurcz, drgawki, salicylany nadciśnienie płucne i krwotoki wewnątrzczaszkowe.

Dobrym przykładem jest talidomid. Ma on silne działanie teratogenne (szkodliwe na ludzkie płody), szczególnie jeśli był brany przez kobiety w okresie pierwszych 50 dni ciąży. Zanim wykryto teratogenne działanie tego związku, jego ofiarami zostało ok. 15 000 ludzkich płodów, z czego 12 000 zostało donoszone i urodzone jako dzieci z głębokimi wadami genetycznymi, a z tych 12 000 pierwszy rok życia przeżyło ok. 8 000. Większość z ocalałych dzieci żyje do tej pory, choć niemal wszystkie mają ciężkie deformacje ciała, w rodzaju braku kończyn (fokomelia lub amelia) i bardzo nienaturalnych proporcji ciała.

21. zaburzenia chromosomowe u człowieka

Aberracja chromosomowa (mutacja chromosomowa) to zaburzenie polegające na zmianie struktury lub liczby chromosomów. Do aberracji chromosomowych może dochodzić spontanicznie lub pod wpływem czynników mutagennych (np. promieniowanie jonizujące, promieniowanie ultrafioletowe, wysokiej temperatury).

Dzielą się na liczbowe i strukturalne i mogą dotyczyć wszystkich chromosomów człowieka, zarówno autosomalnych jak i chromosomów płci..

Nieprawidłowością chromosomową jest również mozaicyzm (mozaikowatość) czyli obecność w organizmie linii komórkowych prawidłowych i z aberracjami. Mozaicyzm powstaje w wyniku nieprawidłowego rozdzielenia się chromosomów w czasie bruzdkowania i wyraża się często łagodniejszymi objawami klinicznymi.

ABERRACJE LICZBOWE

- poliploidia: powstaje w wyniku zwielokrotnienia haploidalnej liczby (23) chromosomów . U człowieka jest to zwykle cecha letalna.

- triploidia: powstaje na skutek zapłodnienia komórki jajowej dwoma plemnikami /69,XXY/ lub przez połączenie dwóch gamet, w tym jednej nieprawidłowej - diploidalnej /69,XXY lub 69XXX/

- tetraploidia: /92,XXXX lub 92,XXYY/ powstaje w wyniku braku pierwszego podziału zygoty i to jest przyczyną podwojenia liczby chromosomów bezpośrednio po zapłodnieniu. Większość tetraploidów jest eliminowana w pierwszym trymestrze ciąży.

- aneuploidia: polega na dodaniu lub utracie jednego chromosomu do diploidalnego garnituru chromosomowego. Przyczyną jest nie rozdzielenie się (nondysjunkcja) chromosomów homologicznych w I lub II podziale mejotycznym lub w czasie podziału mitotycznego. W wyniku nondysjunkcji mejotycznej powstają gamety disomiczne (zawierające dwie kopie danego chromosomu) oraz nullisomiczne (bez danego chromosomu). Połączenie z gametą prawidłową prowadzi do powstania zygoty trisomicznej (47 chromosomów) lub monosomicznej (45 chromosomów). Wszystkie komórki rozwijającego się zarodka mają tę samą nieprawidłową liczbę chromosomów. Jeśli nondysjunkcja zachodzi podczas podziału mitotycznego to jej efektem może być powstanie linii komórkowych o różnej, prawidłowej i nieprawidłowej liczbie chromosomów. Prowadzi to do powstania mozaikowości.

ABERRACJE STRUKTURALNE

Powstają w wyniku złamania jednego lub kilku chromosomów i nieprawidłowego połączenia się „lepkich końców”, co może prowadzić do przegrupowania fragmentów chromosomów. Wśród aberracji strukturalnych wyróżnia się:

- translokacje: polegają na przemieszczeniu fragmentu chromosomu w inne miejsce tego samego lub innego chromosomu

- insercje: powstają w wyniku trzech złamań w dwóch chromosomach i przeniesienia fragmentu chromosomu powstałego pomiędzy dwoma złamaniami do drugiego chromosomu w miejsce złamania

- inwersje: polegają na odwróceniu fragmentu chromosomu pomiędzy dwoma punktami złamań w chromosomie

- izochromosomy: powstają w wyniku duplikacji jednego i utraty drugiego ramienia chromosomu. Są to więc chromosomy składające się z dwóch identycznych ramion (długich lub krótkich)

- delecje: polegają na utracie fragmentu chromosomu w wyniku jednego złamania (terminalna) lub dwóch złamań (interstycjalna) chromosomu

- duplikacje: oznaczają obecność dwóch kopii danego fragmentu chromosomu powstających najczęściej w wyniku translokacji, inwersji lub powstania izochromosomu

-chromosomy pierścieniowe: powstają w wyniku połączenia dwóch złamanych końców jednego lub kilku chromosomów. Efektem jest delecja fragmentu chromosomu.

-chromosomy dicentryczne: zawierają dwa centromery , mogą powstajwać w wyniku translokacji

Biorąc pod uwagę efekt fenotypowy aberracje strukturalne można podzielić na:

- zrównoważone: nie prowadzą do ubytku lub zwiększenia ilości materiału chromosomowego, nie mają wpływu na cechy fenotypowe ich nosiciela, mogą powodować wystąpienie patologicznego fenotypu u potomstwa

- niezrównoważone: są konsekwencją ubytku lub nadmiaru fragmentów chromosomu, powstają w wyniku mejotycznej segregacji aberracji zrównoważonych lub mogą powstać spontanicznie

NAJCZĘSTSZE ZESPOŁY CHOROBOWE

Trisomia chromosomu 21 - jest przyczyną wystąpienia tzw. zespołu Downa. Osoby z tą wadą mają mongoidalne rysy twarzy, niski wzrost, szczególny układ bruzd na dłoniach, niezborność ruchów i niedorozwój umysłowy, a przy tym pogodne usposobienie.

Trisomia 13 pary chromosomów - zespół Pataua. Przykładowe skutki: niedorozwój umysłowy, niezrośnięty otwór międzyprzedsionkowy w sercu, wnętrostwo, szczelina w tęczówce, rozszczep wargi (tzw. zajęcze usta).

Trisomia 18. pary chromosomów - zespół Edwardsa. Powoduje niedorozwój umysłowy. Prowadzi do śmierci we wczesnym dzieciństwie z powodu poważnych nieprawidłowości w budowie wewnętrznej (m.in. niezrośnięty otwór międzyprzedsionkowy).

Zespół Klinefeltera (47,XXY) - mężczyźni z tą wadą charakteryzują się ponadprzeciętnym wzrostem, wydłużonymi kończynami, małym owłosieniem na twarzy lub jego brakiem, ograniczonym owłosieniem ciała, ginekomastią, mają kobiecą sylwetkę i małe jądra. Z reguły są bezpłodni.

Zespół 47,XYY - występuje z częstością 1 na 800 mężczyzn i nie powoduje zmian fenotypowych. Rozpoznanie tej trisomii jest zwykle przypadkowe. Mężczyźni są płodni.

Zespół 47,XXX - częstość występowania wynosi 1 na 800 noworodków płci żeńskiej. Większość przypadków pozostaje nie rozpoznana, ponieważ większość kobiet nie ma żadnych objawów klinicznych. Kobiety są płodne i zwykle rodzą zdrowe potomstwo.

Monosomia chromosomu X - zespół Turnera (45,X). U dorosłych cechami charakterystycznymi są; niski wzrost, brak cech dojrzewania płciowego, pierwotny brak miesiączki i bezpłodność. Są to kobiety z krótką, płetwiastą szyją i niedorozwojem żuchwy. Zewnętrzne narządy płciowe wykazują niedorozwój.

Mężczyźni XX i kobiety XY jako przykład czystej dysgenezji gonad z odwróceniem płci (sex reversal). U około 1/20 000 mężczyzn występują objawy przypominające zespół Klinefeltera, ale analiza chromosomów wykazuje kariotyp żeński (46,XX). Mężczyźni ci mają jeden chromosom X zawierający gen SRY (ang. Sex-determining region Y, powoduje inicjację rozwoju jąder z niezróżnicowanej gonady zarodka, zlokalizowany jest w krótkim ramieniu chromosomu Y). Potomek dziedziczący chromosom Y pozbawiony genu SRY będzie kobietą z kariotypem 46,XY. Kobiety te mają prawidłową sylwetkę żeńską, mogą mieć cechy zespołu Turnera.

Zespół Cri du chat /kociego krzyku/ (46,5p-): delecja fragmentu krótkiego ramienia chromosomu 5. Niemowlęta charakteryzują się płaczem przypominającym miałczenie kota. Inne cechy to małogłowie, zmarszczki nakątne, nisko osadzone, zniekształcone małżowiny uszne, niedorozwój żuchwy. Zwykle występują wady serca, zniekształcenia kręgosłupa oraz upośledzenie rozwoju umysłowego.

Zespół Wolfa-Hirschhorna (46,4p-): Charakterystyczne cechy fenotypowe to: upośledzenie rozwoju somatycznego występujące już w okresie prenatalnym oraz postnatalnym, małogłowie, twarz o kształcie „hełmu greckiego wojownika”, wypukłe czoło, szeroka nasada nosa, rozszczep podniebienia, niedorozwój żuchwy. Często występują wady serca, napady padaczkowe oraz głębokie upośledzenie umysłowe.

W załączniku prezentacja, z której nie korzystałam przy pisaniu tego co wyżej, ale może do kogoś łatwiej dotrze ze zdjęciami, obrazkami i inaczej napisane ;)

---