Materiały: wykłady, Genetyka Zwierząt, Podstawy genetyki dla studentów i lekarzy, Genetyka (krótkie wykłady), strony różnych laboratoriów, notatki z zajęć

Wykład 1: Podstawowe informacje dotyczące genomów i ich właściwości

Nośnik informacji genetycznej- u zdecydowanej większości organizmów jest to DNA, u nielicznych wirusów (retrowirusy) to informacja zawarta jest w RNA

DNA-cząsteczka składa się z 2 owiniętych wokół siebie łańcuchów polinukleotydowych- podwójna helisa. Składa się z deoksyrybonukleotydu (zasada azotowa (puryny: A, G, pirymidyny: T, C) + cukier deoksyryboza + reszta kwasu fosforowego). Między nicami jest słabe wiązanie wodorowe (2 lub 3). Długość wyraża się w liczbie par nukleotydów (par zasad), Angstremach (1Á= 10 ^-10m), nano-metrach (3000Mpz ̴ 10,2 * 10⁵ nm ̴ 1,02m)

Typy DNA

Co?	B-DNA	A-DNA	Z-DNA
Liczba par zasad na skręt	10,4	11	12
Kąt skrętu	+34,6	+32,7	-30,0
Kierunek	prawoskrętny	prawoskrętny	Lewoskrętny
średnica	2,37nm	2,55nm	1,84nm

RNA- kwas rybonukleinowy, cząsteczki zbudowane z pojedynczych łańcuchów polinukletydowych, gdzie zamiast deoksyryboz jest ryboza, a zamiast zasady pirymidowej T, występuje inna zasada pirymidynowa U.

mRNA- informacyjny RNA, powstaje podczas transkrypcji genu.

rRNA- rybosomowy RNA, jest to część strukturalna rybosomów (organelle komórkowe odpowiedzialne za translacje). W jąderku znajdują się 4 rodzaje rRNA, wyrażane wielkością S (stała sedymentacji). 3 rodzaje: 5.8S, 18S, 28S (kodowane przez geny umiejscowione w obszarach jąderko twórczych- przewężenia wtórne), powstają poprzez obróbkę 45S (pre-RNA powstające poprzez transkrypcję prowadzoną przez polimerazę I RNA), czwarty rodzaj: 5s rRNA (kodowany przez gen występujący w wielu powtórzeniach w innej części genomu, są transkrybowane przez polimerazę III RNA).

tRNA- transportujący RNA, zaangażowany w proces translacji, dostarcza do rybosomów właściwe aminokwasy. Jest zbudowana z mniej niż 100 nukleotydów, struktura przypomina liść koniczyny (4 pętle, zaczynają się od końca 5’, a na końcu 3’ jest sekwencja CCA, gdzie przyłączany jest aminokwas)

Replikacja DNA (proces samoodtwarzania się RNA)- proces enzymatyczny, zapewnia wierne powielenie cząsteczki macierzystej. przebiega w fazie S cyklu życiowego komórki, jest niezbędny do jakiegokolwiek podziału. Rozpoczyna się równocześnie w wielu miejscach (miejsce nazywa się replikonem, zawiera ono początek i koniec replikacji. U bakterii replikacja zachodzi nieprzerwanie, jeśli rosą na bogatej pożywce). Dzieli się etapy:

1. Inicjacja- rozpoczyna się od rozpoznania miejsca inicjacji replikacji (czyli Ori, rozpoznają je wyspecjalizowane kompleksy białek, u organizmów prokariotycznych zawsze tylko jedno w chromosomie, a u eukariota, takich miejsc może być wiele w jednym chromosomie), przed syntezą, nici są okresowo rozplecione (przez helikazę; widełki replikacyjne- w miejscu rozdzielenia dwóch nici DNA powstaje „oczko” i jest to miejsce w tym „oczku”, gdzie następuje synteza DNA; każda nić służy jako matryca dla nici potomnej), dodatkowo do rozpoczęcia potrzebna jest synteza krótkich odcinków RNA (starterów, jest syntetyzowany bezpośrednio na nici matrycowej, u prokariota jest syntetyzowany przez prymazę, a u eukariota przez polimerazę α) oraz kompleks białkowy- prymosom.

2. Elongacja- wydłużenie nowych nici DNA na matrycy łańcuchów oryginalnych. Przebiega przy udziale kompleksu białkowego (replisom, tworzy się na początku replikacji, składa się z: DNA, helikazy, prymosomu, polimerazy DNA i białek SSB (lub RPA, dzięki nim, pojedyncze nici DNA nie mogą ponownie się zwinąć) u prokariota, a u eukariota są to kompleksy zwane fabrykami replikacyjnymi), przyjmuje on charakterystyczną strukturę na widełkach replikacyjnych, umożliwia mu to obracanie się i przesuwanie względem nici macierzystej)

3. Terminacja- proces komplementowania nowych łańcuchów (helisy) DNA. Umożliwia precyzyjne zahamowanie syntezy DNA

Na podstawie matrycy (rozplecione łańcuchy) w sposób komplementarny syntetyzowane są drugie łańcuchy. Przyłączenie kolejnych nukleotydów jest katalizowane przez polimerazę DNA (odpowiada za powstanie wiązania estrowego między atomem 3’ (wydłużanego łańcucha)), a nowym nukleotydem. Postępuje od od końca 5’ w kierunku 3’, zatem tylko na jednej nici dobudowa nowego łańcucha zachodzi w sposób ciągły, na drugim dobudowywane są krótkie odcinki (fragmenty Okazaki), które potem łączone są przez ligazę (enzym) w ciągłą nić. Nić opóźniona- nić powstająca sposób nieciągły, nić prowadząca (wiodąca)- nić syntetyzowana w sposób ciągły.

Replikacja semikonserwatywna- po replikacji powstają dwie nowo powstałe cząsteczki DNA, składające się z jednego starego łańcucha i jednego nowego.

Inaktywacja- kondensacja

Transkrypcja- pierwszy proces ekspresji genu, polega na syntezie informacyjnego kwasu rybonukleinowego (mRNA) na matrycowej nici DNA. Rozpoczyna się od rozplecenia helisy i przyłączenia polimerazy RNA do promotora (poprzedza część strukturalną genu; wiązanie ich zależy od równoczesnego przyłączeniu się w tym miejscu czynników transkrypcyjnych). Łańcuch mRNA jest syntetyzowany w kierunku od 5’ do 3;, ale matrycowa nic DNA (komplementarna do nici sensownej) jest odczytywana od 3’ do 5’, zatem powstające mRNA ma sekwencje taką sama jak nić sensowna DNA. Jako, iż w geny zawierają introny, muszą one zostać usunięte (splicing; proces składania RNA), czyli obróbka pre-mRNA, która jest drugim etapem ekspresji genu. Dodatkowo na końcu 3’ mRNA dobudowana jest sekwencja poliA, na końcu 5’ dołączona zostaje czapeczka (cap, 7-metyloguanozyna), Powstaje w tym samym czasie również tRNA i rRNA.

Translacja- po obróbce mRNA przechodzi do cytoplazmy i łączy się z rybosomami (początek trzeciego etapu ekspresji genu- na matrycy mRNA budowany jest łańcuch polipeptydowy). Synteza łańcucha polipeptydowego zaczyna się się od kodonu start (metonimia, AUG, koniec 5’mRNA), łączy się on (kodon) z inicjatorowym tRNA (dla metioniny), po czym kompleks (metoninia + inicjator) wiąże się z rybosomem, w tym czasie antykodon tRNA wiąże się komplementarnie z pierwszym kodonem na końcu 5’ (AUG, metionina). Potem do rybosomu dostarczany jest kolejny aminokwas (przez właściwy tRNA, antykodon jest komplementarny do drugiego kodonu mRNA). Zsyntetyzowany dipeptyd jest związany z tRNA dla drugiego aminokwasu, a rybosom przesuwa się o jeden kodon w kierunku końca 3’ (+ uwalnia inicjator tRNA dla metioniny). Synteza postępuje, aż rybosom obejmie jeden z trzech kodonów nonsensownych (STOP, UAA, UAG, UGA), w tym momencie translacja kończy się i następuje uwolnienie łańcucha polipeptydowego. Ten łańcuch podlega modyfikacjom potranslacyjnym (zmiany wiązań chemicznych, modyfikacje końca aminowego lub karboksylowego, modyfikacja łańcuchów bocznych aminokwasów), co prowadzi do powstania ostatecznego białka

Rodzaje komórek:

1. Totipotentna- może się zmienić we wszystko

2. Pluripotentna- zmienia się we wszystko oprócz trofoblastómultipotentna- zmieni się we wszystko, w obrębie danej tkanki

3. Unipotentna- wyspecjalizowana

Kod genetyczny- Komórkowy system zapisujący w DNA kolejność aminokwasów w białku. Sekwencje (kolejność zasad azotowych) zapisujemy używając liter A,G, C, T. Zapis zaczyna się od końca 5’. Cechy kodu:

1. Trójkowy- aminokwas jest kodowany przez kodon (3 leżące obok siebie nukleotydy). Występuje 20 różnych aminokwasów (4¹=4, 4²=16, 4³=64)

2. Jednoznaczny- jedna trójka koduje tylko jeden aminokwas, ale aminokwas jest kodowany przez wiele trójek nukleotydów (wyjątki: metonimia, tryptofan)

3. Zdegenerowany- 1 aminokwas jest kodowany przez wiele trójek

4. Bez przecinkowy- 3 nukleotydy kodujące aminokwas nie są od siebie oddzielone innym nukleotydem

5. Niezachodzący- kolejne aminokwasy kodowane są przez kolejne 3 nukleotydy

6. Uniwersalny- trójka nukleotydów koduje ten sam aminokwas w każdym organizmie (odstępstwo: w mitochondrialnym DNA ssaków UGA to tryptofan, a w jądrowym DNA STOP)

Gen- jednostka substancji dziedzicznej (DNA), zlokalizowana w chromosomie (kilka/kilkadziesiąt cząstek genomu (inf. Genetyczna zawarta w komórce organizmu żywego) z których każda w połączeniu z białkami tworzy chromosom), bądź poza nim (mitochondria- organella komórek eukariotycznych, chloroplasty- organella komórkowa roślin i glonów eukariotycznych), różnej długości, zajmujący zawsze to samo miejsce w tych samych chromosomach (locus) i posiadający określony początek (kodon inicjujący- promotor; rozpoczyna transkrypcję informacji z DNA na RNA) u koniec (kodon terminacyjny- część terminalna; sygnał zakończenia transkrypcji). Ma specyficzną sekwencję nukleotydów (stanowią informację genetyczną), pod której kontrolą odbywa się synteza określonych polipeptydów lub łańcuchów aminokwasowych. Możemy je podzielić na:

1. Geny ciągłe (promotor-ekson (odcinek kodujący)-kodon terminacyjny)

2. Geny nieciągłe (promotor-ekson-intro (odcinek nie kodujący)-ekson- kodon terminacyjny)

3. Geny podzielone (dwie niezależne części, które muszą zostać połączone przed translacją)

Układ genów: cis (AB/ab) i trans (Ab/aB)

Aktywność genu

-ekspresja genu- proces, w którym zapisana informacja genetyczna (zawarta w genie), zostaje odczytana i przepisana na łańcuch aminokwasowy, polipeptydu lub inna formę RNA (ujawienie się). Procesy: transkrypcja, potranskrypcyjna modyfikacja mRNA, translacja, potranslacyjna modyfikacja białka. Zmienną ekspresję obserwuje się przy chorobach genetycznych i wadach dziedzicznych.

-penetracja genu- częstość ekspresji określonego genu wyrażona w procentach lub wartościach liczbowych. Dzielimy ją na całkowitą ( gdy u wszystkich osobników o danym genotypie występuje ten san fenotyp) albo niezupełną (gdy nie u wszystkich osobników o tym samym genotypie występuje ten sam fenotyp np. drżenie kurcząt).

Mogą się zmieniać (zależnie od genotypu, rodzaju komórek, warunków środowiska, w trakcie życia)

Regulacja ekspresji genu

-zachodzi najczęściej na poziomie transkrypcji

-potranskrypcyjna modyfikacja mRNA

-regulacja stabilności mRNA

-transport mRNA do cytoplazmy

-potranslacyjna modyfikacja białek

Zmiany w obrębie genu:

-mutacje genowe prowadzą do powstania form allelomorficznych (alleli)

Cechy genu:

-podleganie mutacjom

-polimorfizm DNA

-uczestniczy w rekombinacji genetycznej podczas podziału mejotycznego

-podlega transkrypcji

Rodzaje genów:

-geny strukturalne- ich mutacje powodują zmianę struktury kodowanego przez nie białka

Geny regulatorowe- ich mutacje powodują zmianę ilości białka produkowanego przez geny strukturalne, wpływają na ekspresję genów strukturalnych

-geny cytohomeostatyczny- mutacja powoduje brak produkcji białka, ulegają stałej i niezmiennej ekspresji we wszystkich tkankach,. Housekeeping genes- wysepki CpG

Części genu:

-fragment DNA, gdzie zawarta jest informacja genetyczna o produkcje (białko, rRNA, tRNA)- część strukturalna (ekson, intron)

-sekwencje regulatorowe, odpowiedzialne za uruchomienie/zakończenie trankrypcji (kodon start/stop; promotor, wzmacniacz, wyciszacz)

Promotor- poprzedza część strukturalna genu, powiązując się z grupą białek(czynniki transkrypcyjne), powoduje przyłączenie się polimerazy II RNA (dzięki niej, zachodzi synteza pre-mRNA)

Wzmacniacz- odpowiada za nasilenie transkrypcji genu

Wyciszacz- odpowiada za spowolnienie transkrypcji genu

Wysepki CpG- sekwencja składając się z licznych powtórzeń dinukleotydu CG. Towarzyszą wszystkim genom, ulegając ekspresji we wszystkich komórkach, właśnie ich ekspresja jest konieczna do funkcjonowania komórki (ang. Housekeeping genes)

Genom- zbiór informacji genetycznej zawartej w gamecie. Składa się na to DNA jądra komórkowego i DNA występujący mitochondrialnie (mtDNA). Opisuje się go jako kaploidalną liczbę chromosomów charakterystycznych dla gatunku lub jako łączną długość DNA występującego w haploidalnym zestawie chromosomów lub jako całkowitą liczbę loci genów.

1. Genom jądrowy- składa się z sekwencji kodujących i niekodujących (około 97% całego DNA, dzieli się je na sekwencje niepowtarzające się, introny i sekwencje powtarzające się (mogą powtarzać się tandemowo ( dana sekwencja nukleotydów występuje w wielu miejscach genomu i powtarza się wielokrotnie jeden za drugim ;minisatelity, mikrosatelity, telomerowe sekwencje) albo są elementami nukleotydowymi (czyli SINE- krótkie, LINE- długie ))

2. Genom mitochondrialny- z niego powstają białka, które nie mogą przedostać się przez błonę mitochondrium, mtDNA jest kolisty, zawiera bardzo dużo sekwencji kodujących, ma mało sekwencji powtarzających się tandemowo, nie zawierają intronów, transkrypcji podlegają obie nici kolistego DNA,

Wykład 2: Budowa chromosomów, podziały komórki

Chromosom

-chromosomowa teoria dziedziczenia Morgana: 1) geny są zlokalizowane w chromosomach 2. Każdy gen ma stałe położenie (locus) w chromosomie 3. Loci genów uszeregowane są liniowo w chromosomie

-struktura jądra komórkowego

-zbudowany z DNA, RNA, białek histonowych i niehistonowych

-chromosomy w stadium metafazy jest zbudowany z dwóch chromatyd, połączonych przewężeniem pierwotnym (centromer)

-chromatyny powstają w fazie S cyklu komórkowego (siostrzane, zawierają taką samą sekwencje nukleotydów)

-centromer dzieli chromosom na ramię krótkie (p) i długie (q)

-telomer to część końcowa ramienia chormosomu

-typy morfologiczne: akro-, meta-, submeta-, subtelo-

-przewężenie wtórne- obszar jąderkotwórczy, odpowiedzialny jest za uformowanie jąderek podczas interfazy (tu są geny kodujące rRNA(5,8S,18S,28S)

-satelita- fragment ramienia chromosomu występujący za przewężeniem wtórnym

-dzieli się je na chromosomy autosomalne (u płci męskiej i żeńskiej występują identyczne pary homologiczne chormosomów o identycznym ulokowaniu loci genów)i heterosomy (płci, chromosomy X, Y różnią się między sobą długością, morfologią, układem prążków i zestawem loci genów, są szczątkowo homologiczne (obszar pseudoautosomalny)).

-podlegają kondensacji (na początku podziału komórkowego) i dekondensacji (po zakończeniu podziału komórkowego)

-w trakcie telofazy i fazy G1 są zbudowane z jednej chromatydy (zawiera jedną cząsteczkę DNA)

-w fazie S dochodzi do powstania dwóch chromatyd siostrzanych

-chromosom ma dwie chromatydy siostrzane, składające się z chromatyny

-organizacja wewnętrzna: nukleosom (rdzeń białkowy na który nawinięty jest fragment DNA owinięty na oktamerze histonowym), który zwija się spiralnie tworząc solenoid

-frakcje chromatyny: euchromatyna (podlega kondensacji i dekondensacji cyklicznie, tu są geny) i heterochromatyna (skondensowana, dzieli się na heterochromatynę fakultatywną (może ulec trwałej kondensacji, np. chromosom X który w jądrze interfazowym występuje jako ciałko Barra) i heterochromatynę konstytutywną (zawsze występuje w stanie skondensowanym, zawiera niekodujące sekwencje nukleotydów, replikacja zachodzi w późnym okresie fazy S))

-liczba chromosomów w jądrze komórki somatycznej powinna być diploidalna (2n, w trakcie zapłodnienia haploidalny (n) zestaw chromosomów ojca, łączy się z haploidalnym zestawem chromosomów matczynych).

-chromosomy homologiczne mają loci tych samych genów, ale mogą zawierać różne allele.

-liczba chromosomów zwykle jest stała (wyjątki: lis polarny i jenot, powód: mutacja (fuzja centryczna))

-barwienie prążkowe chromosomów: pozwala na opis wielkości, morfologii, rozróżnienie gatunków. Wyróżnia się: Prążki Q (uwidocznione w mikroskopie fluorescencyjnym, pojawiają się poprzeczne prążki świecące i nie świecące), Prążki G (w efekcie pojawiają się prążki ciemne i jasne, odpowiadają prążkom Q), Prążki R (ukazuje odwrotnie niż prążki G i Q, czyli jeśli prążek był świeciący i jasny pojawia się prążek ciemny), Prążki C (ujawniają miejsca bogate w heterochromatynę konsytutywną, po oddziaływaniu związków, znaczna część euchromatyny zostaje usunięta, a te które zostają wybarwia się inaczej), Prążki Ag-I/Ag-NOR (ujawnia aktywny obszar jąderkotwórczy- pokazują się ciemne plamy)

Mitoza

-prowadzi do powstania dwóch komórek potomnych o identycznym genotypie, z tym jaki miała komórka rodzicielska

-związana z np. procesem wzrostu organizmu, odnawianiem niektórych komórek u dorosłych organizmów, proliferacji limfocytów, pierwsze etapy gametogenezy

-interfaza

1. G1- ekspresja genów, związanych z funkcją danej komórki

2. S- replikacja DNA, do replikacji 2C, po replikacji 4C (najmniej mają gamety- 1C)

3. G2- okres przygotowania komórki do podziału

-podział

1. Profaza- kondensacja chromosomów, rozchodzenie się centroli do przeciwległych biegunów, zanik jąderka, dezintegracja błony komórkowej

2. Metafaza- formowanie się wrzeciona podziałowego (włókna wychodzą z centrosomu, czyli obszaru w okół centrioli), łączenie się jego z centromerami (aby do każdego chromosomu przylegały dwa włókna z dwóch przeciwległych stron), ustawienie się chromosomów w płaszczyźnie równikowej, podział centromeru

3. Anafaza- chromatyna siostrzana staje się chromosomem siostrzanym, kurczenie się włókienek wrzeciona podziałowego, przesuwanie się wrzeciona do przeciwległych biegunów

4. Telofaza- dekondensacja chromosomu, odbudowa błony jądrowej, jąderka, podzielenie się centrioli

-cytokineza- podział cytoplazmy i rozdział organelli komórkowych, powstają finalnie dwie komórki potomne (poprzez podzielenie się przewężenia w części środkowej)

Mejoza

-prowadzi do powstania komórek, gdzie liczba chromosomów jest zredukowana o połowę (czyli z dipol robi się haplo)

-komórki po podziale mają zrekombinowaną informację genetyczną (czyli! W genomie powstają kombinacje alleli pochodzenia matczynego i ojcowskiego)

-zawartość DNA: 1C

-komórka rozpoczynająca podział ma 4C DNA

-crossing over- wymiana fragmentów chromatyd nie siostrzanych w obrębie biwalentu. Jest to zdarzenie losowe, jednak losowość jest ograniczona, wystąpienie jednego C/O wpływa ograniczająco na wystąpienie drugiego w pobliżu- interferencja. Dodatkowo zachodzi rzadziej w pobliżu centromeru, a częściej w końcowych ramionach chromosomów. Musi zajść w obrębie każdego biwalentu (nawet w XY). Jest to mechanizm odpowiedzialny za rekombinacje genetyczną (1 z 3)

-podział I

1. Profaza – zmiany cytologiczne (kondensacja chromosomów, dezintegracja błony jądrowej, zanik jąderek, rozchodzenie się centrioli)

• Leptoten

• Zygoten- koniugacja chromosomów homologicznych (łączenie i przyleganie chromosomów na ich całej długości, zachodzi dzięki kompleksowi synaptonemalnemu (składa się z z 2 elementów leteralnych i jednego centralnego, ale między elementami leteralnymi występują guzki rekombinacyjne, które odpowiadają za crossing over, jednak bez nich też może ono zajść), po koniugacji, powstaje haploidalna liczba biwalentów

• Pachyten- rozkład kompleksów synaptonemalnych (oprócz miejsc gdzie zaszło C/O, tu powstają chiazmy- cytologicnzy dowód zajścia crossing over),

• Diploten

• Diakineza- kontunuacja kondensacji chromosomów i rozpoczęcie terminalizacji chiazm (zanik)

1. Metafaza- biwalenty składają się z skondensowanych chromosomów homologicznych, zmierzają do płaszczyzny równikowej, włókna wrzeciona łączą bieguny komórki z centromerami (do centromeru przyłączają się włókna tylko z jednego bieguna, a do centromeru chromosomu homologicznego wiąże się wrzeciono z drugiego bieguna). Koniec terminalizacji chiazm

2. Anafaza- chromosomy homologiczne rozchodzą się do przeciwległych biegunów (do bieguna zmierza po jednym chromosomie z każdej pary homologicznej- zmniejszenie o połowę liczby chromosomów)

3. Telofaza- odbudowa jądra i dekondensacja chromosomów

-podział II- brak replikacji DNA, zatem 2CDNA, zgodny z mitozą oprócz tego, że uczestniczy w nim już tylko haploidalna liczba chromosomów, a ich chromatydy mają zrekombinowane układy alleli

-po zakończeniu podziału II zawartość DNA wynosi 1C, chromosomy haploidalnego zestawy zbudowane są z pojedynczych chromatyd (gdzie jedne są pochodzenia matczynego, drugie ojcowskiego)

Rekombinacja genetyczna

-chromosomowa- anafaza I, po losowym rozdzieleniu się chromosomów homologicznych, w telofazie I powstają jądra komórkowe zawierające kombinacje chromosomów pochodzenia ojcowskiego i matczynego (mogą być już zrekombinowane)

-chromatydowa- anafaza II, rozchodzenie się losowe chromatyd, które mogą być zrekombinowane lub mieć układ alleli pochodzenia ojcowskiego i matczynego.

-wewnątrzchromatydowe-> pojawienie się podczas profazy I chromatydy składającej się z fragmentów o pochodzeniu ojcowskim i matczynym

Rekombinanty- osobniki potomne, u których po crossing over pojawiają się kombinacje cech, inne niż u rodziców. Częstość samej wymiany, jest większa im dalej znajdują się d siebie geny

Rekombinacja- proces pękania i ponownego łączenia się łańcuchów DNA. Można stwierdzić iż ma trzy funkcje: pierwotna- proces naprawy pęknięć po replikacji, wtórna- utrzymanie chromosomów homologicznych w parach, podczas procesu mejotycznego, dodatkowa- zachowanie różnorodności i dynamiki ewolucji.

Modele rekombinacji mejotycznej:

1. Hollidaya ???

Wykład 3: Tworzenie i wykorzystywanie kariotypów; mutacje chromosomowe

Kariotyp- uszeregowanie chromosomów, występujących w jądrze komórki somatycznej, w pary homologiczne. Układanie polega na zestawieniu par homologicznych, spośród chromosomów w stadium metafazy mitotycznej, chromosomy są wycinane ze zdjęcia mikroskopowego. Chromosomy rozpoznaje się na podstawie cech morfologicznych (długość, położenie centromeru, wzór prążków). Kariogram to opracowanie kariotypu dla konkretnego gatunku, w sposób ustalony (międzynarodowy wzorzec) graficznie

Mutacja- nagłe, trwałe (ew. dziedziczne) zamiany strukturalne całego genomu, chromosomu lub genu, prowadzące do zmiany informacji genetycznej, rzadko korzystne dla organizmu, napędza ewolucje. Mogą powstać samoistnie, jako wynik błędów w procesach komórkowych (replikacja DNA, podział jądra komórkowego, naprawy uszkodzeń pod wpływem czynników mutagennych). Nie wszystkie mutacje są równie prawdopodobne, częstość zależy od warunków zewnętrznych i tempa mutacji typowego dla danego genu.

I podział mutacji

1. mutacja genomowa- dotyczy zmiany w liczbie całych genomów lub pojedynczych chromosomów. Identyfikuje się je na podstawie obserwacji mikroskopowej.

1. Euplidie- jest to mutacja prowadząca do zmiany liczby genów w komórce. Przykład: 2n zamienia się na 3n (triploidia) lub 4n (tetraploidia) lub n (haploidia, monoploidia). Powód: 1. Zapłodnienie haploidalnego oocytu II rzędu przez więcej niż jeden plemnik, co daje zygotę triploidalną (2 plemniki) lub triploidalną (3 plemniki)- polispermia. 2. Zaburzenie mejozy np. żeńskiej co prowadzi do powstania oocytu II rzędu o niezredukowanej liczbie chromosomów (2n), zapłodnienie takiej zygoty, powoduje powstanie zygoty triploidalnej. Zakłócenie może powstać w trakcie anafazy I (nie wyrzucenie ciałka kierunkowego, oocyt II rzędu finalnie ma diploidalną liczbę chromosomów), anafazy II. 3. Podział mejotyczny spermatogonium lub oogonium o nieprawidłowym poziomie plidalności (taki poziom ploidalności może być spowodowany zakłóceniem cytokinezy), finalnie powstaje triploidalna zygota. 4. Podjęcie podziałów mitotycznych przez niezapłodniony oocyt, co ddaje haploidalny zarodek. 5. Zakłócenie pierwszych podziałów mitotycznych zarodka (np. brak cytokinezy po podziale jądra komórkowego). Euploidie są to mutacje letalne (śmierć osobnika).

2. Aneuploidie- jest to mutacja dotycząca zmiany liczby chromosomów w pojedynczych parach homologicznych. Typy: monosomia- brak jakiegoś chromosomu (2n-1; zespół Turnera), trisomia- nadmiar chormosomu (2n+1), podwójna monosomia- zmiana następuje równocześnie w dwóch paracg chromosomów (2n -1 -1), podwójna trispomia (2n + 1 +1), nullisomia- brak pary chromosomów (2n-2), tetrasomia- obecność dwóch dodatkowych chromosomów homologicznych (2n+2). Powodem są nieprawidłowość w podziałach komórkowych: 1. Segregacja chromosomów do przeciwległych biegunów komórki- anafaza I mejozy 2. Anafaza II mejotyczna, anafaza I mejozy- gdy chromosomy siostrzane nie rozejdą się symetrycznie do przeciwległych biegunów komórki. Większość jest letalna, jeśli nie są to powoduje duże wady rozwojowe, aneuploidie chromosomów płci prowadzą zwykle do niepłodności. U zwierząt: monosomia chromosomu X u klaczy- kariotyp 2n=63,X0 (brak drugiego chromosomu 0) lub mozaikowy: 63,X0/64,XX. Klacz jest bezpłodna (niedorozwój jajników). Trisomia XXY u buhajów- bezpłodność, wolniejsze tempo wzrostu somatycznego i niedorozwój jąder. Zespół Downa, zespół Klinefeltera (XXY)f

1. mutacja chromosomowa- aberracje chromosomowe, są związane z naruszeniem budowy chromosomu. Identyfikuje się je podstawie analizy mikroskopowej. Przyczyny: uszkodzenie (pęknięcie), niezrównoważona wymiana fragmentów chromatyd nie siostrzanych podczas C/O (delecja, duplikacja). Dzieli się je na: mutacje chromosomowe zrównoważone (zwykle negatywny wpływ na płodność, nie następuje zmiana ilości informacji genetycznej, np. na początku fuzje, inwersje) i niezrównoważone (letalne, lub prowadzą do poważnych zmian fenotypowych, zmiana ilości informacji genetycznej, np. delecje, duplikacje, izochormosomy). Takie mutacje mogą spowodować zmianę sąsiedztwa genów, co może wpłynąć na ekspresje (wywołać lub nie)

1. Inwersja- przegrupowanie fragmentu w obrębie chromosomu (nieprawidłowa naprawa), pęknięcie dotyczy dwóch fragmentów tego samego chromosomu, fragment został odwrócony o 180⁰. Dzielimy je na inwersje pericentryczne (gdy fragmenty są po dwóch stronach centromeru) lub paracentryczna (gdy fragmenty są po tej samej stronie centromeru)

2. Delecja- pęknięcie chromosomu, które nie zostaje naprawione, a następnie utrata fragmentu. Zespół krótkich ramion chromosomu 5- cri du chat

3. Translokacje wzajemne-Wymiana fragmentów chromosomów, między chromosomami niehomologicznymi. Powstaje po nieprawidłowej naprawie pęknięć nici chromatynowych, pochodzących z dwóch różnych chromosomów. Prowadzą do powstania gamet obarczonych delecją lub duplikacją. Zwykle letalne.

4. Fuzja centryczna/centromerowa/translokacja robertsonowska- powstają, gdy dwa chromosomy pękają w okolicy centromeru, a uszkodzenie nie zostaje prawidłowo naprawione. 2 długie ramiona chromosomów, łączą się w centromerze (tworzy się jeden duży chromosom), a małe fragmenty okołocentromerowe zostają zgubione (podczas kolejnych podziałów komórkowych), utrata tych małych fragmentów, nie wpływa negatywnie (zawierają one sekwencje nie kodujące), ale skutkiem jest zmniejszenie liczby chromosomów o 1, lecz liczba ramion chromosomów zostaje zachowana. W wypadku, gdy fuzji uległy chromosomy homologiczne, podczas anfazy I nastąpi nieprawidłowa segregacja, powstanie zygota aneuploidalna. Jeśli fuzja dotyczy chromosomów niehomologicznych to, segregacja anafazy I zajdzie raczej prawidłowo, jeśli nie to powstaną chromosomy aneuploidalne. Płodność osobnika będzie zmniejszona. Np. fuzja bydła chromosomu z pary 1 i 29.

5. Fuzje tandemowe- nieprawidłowa naprawa pęknięć w dwóch chromosomach, pęknięcia zachodzą w jednym chromosomie w części końcowej, a w drugim tuż pod centromerem (od strony ramienia długiego), w efekcie fragmentu duże zostają połączone, a małe zgubione. W przypadku chromosomów homologicznych dochodzi do powstania gem aneuploidalnych, lecz przy niehomologicznych dochodzi do obniżenia płodności osobnika (jak przy fuzji centrycznej)

6. Duplikacje

7. Izochromosomy- chromosom zbudowany z dwóch identycznych ramion. Przyczyną tutaj jest nieprawidłowy podział centromeru w płaszczyźnie prostopadłej do osi chromosomu.

8. Chromosom kolisty- powstaje w wyniku dwóch pęknięć na przeciwległych końcach chromosomu, a następnie połączenia tych miejsc (+utrata małych fragmentów na obu końcach chromosomu)

1. mutacja genowa- dotyczą zmian w budowie genu. Identyfikuje się je dzięki metodom molekularnym . Mogą zachodzić samoistnie (błędy w procesie replikacji DNA), przez modyfikacje chemiczne zasad azotowych. Jeśli zachodzą w komórkach rozrodczych, powodują przekazywanie mutaji z pokolenia na pokolenie. Zachodząc w komórkach somatycznych, nie są przekazywane. Powód: zakłócenia splicingu, indukowane, samoistne,

Typy:

1. Tranzycja- zmiana jednej zasady purynowej na drugą purynową lub jednej pirymidowej a drugą pirymidową

2. Transwersja- zamiana zasady purynowej na pirymidową lub pirymidowej na purydową

3. Delecja- wypadnięcie/utrata jednej lub kilku par nukleotydów

4. Insercja- wstawienie jednej lub kilku pa nukleotydów

Skutki:

1. Mutacja zmiany sensu- na skutek tranzycji lub transwersji, kodon jednego aminokwasu zostaje zamieniony na kodon drugiego aminokwasu.

2. Mutacja typu nonsens (mutacja stop)- na skutek tranzycji ub transwersji kodon aminokwasu (sensowny) zostaje zamieniony na kodon nonsensowny (kodon STOP, terminacyjny)

3. Mutacja zmiany fazy odczytu (ramki)- z powodu delecji lub insercji jedej lub kilku par nukleotydów następuje przesunięcie fazy odczytu (mutacja wyniki z cechy bezprzecinkowości kodu genetycznego).

4. Mutacja typu delecja lub insercja aminokwasu- delecja lub insercja trzech par nukleotydów stanowiących kodon dla aminokwasu powoduje utratę lub dodanie (jednego lub więcej) aminokwasów w białku kodowanym przez dany gen. Np. mukowiscytoza.

5. Mutacja spowodowana zaburzeniami splicingu- na skutek nieprawidłowego wycięcia intronów, powstaje nieprawidłowy mRNA, co powoduje syntezę zmienionego białka. Np. polidaktylia, skrócenie kręgosłupa, skrócenie ogona lub fenyloketonuria, kretynizm tarcztycowy, tyrozynoza, alkaptonuria, albinizm,

II podział mutacji

1. spontaniczne- mutacja zachodząca bez ingerencji, często są odwracalne. Przyczyną są błędy w czasie replikacj Dna (błędy polimerazy Dna i teutomeria zasad –NH₂ na =NH oraz –CO na =C-OH)

2. indukowane- mutacja zachodząca przez działanie mutagennych czynników chemicznych lub fizycznych. Np. promieniowanie jonizujące (zmiany struktury zasad azotowych, rozrywanie mostków wodorowych), promieniowanie nadfioletowe (zmiany w zasadach pirymidynowych, rozrywanie podwójnej helisy DNA), hydroksyloamina (tranzycja C -> T), kwas aotowy (deaminacja zasad w DNA i RNA), związki alkilujące (powodują alkilację zasad), barwniki akrydynowe (deformacja helisy), analogi zasad (wbudowują się w DNA)

III podział mutacji

1. germinalne- mutacja dotyczy komórek rozrodczych, zatem są przekazywane na następne pokolenia.

2. somatyczne- są przekazywane na drodze rozmnażania bezpłciowego (pączkowanie, podział komórki itd.), u organizmów rozmnażających się płciową, nie są przekazywane (nie mają znaczenia).

Wykład 4 Mechanizmy zachowania ciągłości materiału genetycznego

Modele replikacji

1. replikacja zachowawcza, konserwatywna- nie dochodzi do rozplecenia podwójnej helisy, a po replikacji otrzymuje się cząsteczkę starą i nową

2. replikacja przypadkowa- dochodzi do rozplecenia i fragmentaryzacji macierzystej cząsteczki DNA, poczym dochodzi do syntezy nowej cząsteczki DNA (komplementarnie do macierzystej). Po replikacji DNA składałoby się zarówno z nowych i starych cząsteczek (w obu niciach).

3. Replikacja semikonserwatywna- po replikacji powstają dwie nowo powstałe cząsteczki DNA, składające się z jednego starego łańcucha i jednego nowego (u eukariotów i prokariotów)

Inicjacja replikacji z lekarskiej, szukasz ori, elongacja i terminacja

Dziedziczenie

Cecha- właściwość organizmu, która jest łatwa do odróżnienia w zespole innych właściwości (np. barwa, rożność). Można je podzielić na jakościowe (są zwykle warunkowane jedną para genów, rzadziej wieloma, np. umaszczenie kolor upierzenia, rogatość, układy grup krwi, odróżnienie fenotypowe jest raczej proste, wpływ środowiska jest niewielki, może też tu zajść plejotropia (jeden gen- kilka cech)) i ilościowe (na ekspresje wpływa duża liczba par genów, mogą być warunkowane środowiskiem).

Genotyp- zestaw genów występujących w komórkach jednego osobnika. Można go ustalić na podstawie fenotypu osobnika, rodziny lub badań DNA.

Fenotyp- zespół cech warunkowanych przez genotyp i czynniki środowiskowe

I prawo Mendla- gameta zawiera tylko jeden gen z danej pary alleli. W procesie gameto genezy allele z danej pary rozchodzą się do gamet. Podczas zapłodnienia dochodzi do losowego łączenia się alleli w pary (potomek dziedziczy jeden allel od matki, jeden od ojca)

II prawo Mendla- podczas mejozy segregacji alleli jednej pary jest niezależna od drugiej pary. Segregacja jest niezależna gdy: geny znajdują się w różnych chromosomach lub gdy znajdują się na tym samym chromosomie w dużej odległości od siebie.

Podział dziedziczenia:

• Pozajądrowe/cytoplazmatyczne/pozachromosomowe- DNA znajduje się również w mitochondriom i w chloroplastach. Mitochondrialne DNA jest przekazywane wyłącznie przez matki. Przykładem jest wpływ wydajności mleka u bydła, innym przykładem jest masa jagniąt przy urodzeniu (owce, polimorfizm fragmentów restrykcyjnych mtDNA). Mutacje w mtDNA dotyczące ludzi, są bardzo poważne, dotykają ośrodkowego układu nerwowego i układu mięśniowego. Mutacje są przekazywane zarówno córkom jak i synom, ale dalszym pokoleniom cechę przekazują tylko córki. Mutacje polegają na substytucjach nukleotydów (tranzycja, zespół Lebera, padaczka miokloniczna), insercji lub delecji nukeotydów (obie: miopatia oczna, zespół Pearsona).

1. Mutacje heteroplazmatyczne

2. Mutacje homoplazmatyczne

• Jądrowe- dziedziczenie mendlowskie

1. zgodne z prawem mendla

1. dominacja całkowita/Pisum- np. bezrożność w bydła (allel P- dominująca bezrożność, allel p- recesywna rożność. PP- bezrogie, Pp- bezrogie (allel P maskuje ekspresję allelu p), pp- rogie,), biały bas u czarno umaszczonych świń rasy Hampshire (Be^w jest dominujący)

2. dominacja niezupełna/Zea- polega na tym, iż u osobników heterozygotycznych występuje pośredni fenotyp osobników homozygotycznych, np. bydło rasy shorthorn (umaszczenie, jedne czerwone, drugie białe, pośrednie mroziate), szurpatość u kur, upierzenie kur andaluzyjskich, długość uszu u owiec rasy karakuł. Ważne jest to, że fenotyp zwierzęcia odzwierciedla jego genotyp.

3. kodominacja- w fenotypie ujawniaj się obydwa geny z pary (równorzędne), np. grupa krwi AB (układ ABO) u ludzi, gdzie allele L_A i L_B ulegają ekspresji w jednakowym stopniu

4. naddominacja- genotyp heterozygotyczny (Aa) warunkuje większą ekspresję, niż genotyp homozygotyczny (AA lub aa)

5. allele wielokrotne- (szereg alleli wielokrotnych- układ taki, gdzie w jakiejś populacji występuje więcej niż 2 allele warunkujące daną cechę), charakteryzują się: warunkują tylko jedną cechę, każdy osobnik może mieć tylko dwa allele z danego szeregu, wśród populacji można napotkać wiele genotypów (różne homozygotyczne, różne heterozygotyczne), jeżeli n to liczba allelom to liczba genotypów to: [n(n+1)]/2

6. komplementarność- dwa dominujące geny z różnych par alleli, współdziałają razem, tworząc nową odmienną formę cechy niż ta, która powstaje w wyniku działania każdego z nich osobno, np. grzebienie u drobiu.

7. Epistaza- od obecności genu z określonej pary alleli zależy ekspresja genu z innej pary alleli, np. dziedziczenie umaszczenia u świń niektórych białych ras (gen dominujący hamuje ujawnienie się barwy kolorowej, mimo obecności genu warunkującego barwę)

8. Sumujące działanie genów /komplementacja/- cecha jest determinowana przez wiele genów, a ich sumujące się działanie wpływa na nasilenie ekspresji, geny polimeryczne,addytywne, poligeny, np. dziedziczenie cech ilościowych (wydajność mleczna, nieśność)

1. niezgodne z prawem mendla

1. cechy sprzężone- przekazywanie genów z określonego chromosomu do komórki rozrodczej podczas procesu gameto genezy łącznie, gdy odległość między genami wynosi mniej niż 50cM

2. cechy sprzężone z płcią- cechy, których geny są umieszczone w chromosomach płci. Najczęściej dotyczy chromosomu X lub Z (ptaki), głównym tego powodem jest większa ilość loci na tych chromosomach, niż na Y lub W (ptaki).Np. hemofilia (na X, hemizygota- X^cośY),

3. plejotropia- jeden gen powoduje powstanie kilku cech np. plejotropia właściwa (gen oddziałuje na kilka odrębnych ośrodków) u lisów (platynowa barwa, są mniej żywotne i bardziej pobudliwe), plejotropia rzekoma (kontrolując jedną cechę, ma to wpływ na zróżnicowanie innych) przy szurpatości drobiu (wpływa też na przemianę materii, pracę serca i aktywność procesów trawiennych, co jest następstwem nieprawidłowego opierzenia, nie chroniącego przez nadmierną utratą ciepła). Gen Y odpowiedzialny za żółte umaszczenie myszy wywołuje efekt letalny, gen W odpowiedzialny za białe umaszczenie kotów i niebieski kolor tęczówki oka, gen POMC odpowiada za ciemne ubarwienie i agresywne zachowanie (na obrazku są sowy)

Wykład 5: Mapowanie genomów

Mapa fizyczna- mapa wykorzystuje rzeczywistą odległość pomiędzy genami, a wyraża ją w parach zasad. Aby powstała mapa fizyczna, należy: użyć specjalnych markerów na chromosomach, ustalić odległość fizyczną między nimi, zrekonstruować genom z małych fragmentów DNA. Jedną z metod jest hybrydyzacja In siut pomiędzy denaturowaną i wyznakowaną sondą DNA a denaturowanymi chromosomami metafazowymi utrwalonymi na preparacie mikroskopowym.

Mapa genetyczna mapa sprzężeń- jest to graficzna prezentacja odległości genów na chromosomie w jednostkach mapowych. Mapowanie zachodzi następująco: 1. Poszukiwanie sprzężeń pomiędzy loci 2. Szacowanie odległości genetycznej między sprzężonymi loci 3. Poznanie uszeregowania genów. Jednostką odległości genetycznej jest 1 cM (odległość, gdzie na 100 podziałów mejotycznych, pomiędzy sprzężonymi 2 genami, zachodzi jedno crossing over; 1cM= 1% rekombinacji). Odległości mapowe są obliczone z częstości rekombinacji między analizowanymi genami i kolejno sumowane. Przy mapowaniu przyjmuje się tzw. Markery genetyczne (patrz wykład 14)

Krzyżówka trzypunktowa- umożliwiają dokładne ustalenie położenia loci względem siebie, Przyjmując kolejność loci w chromosomie A-B-C, to obliczona odległość między A i C powinna być sumą odległości między A i B oraz B i C .

Crossing over

- pojedynczy/podwójny (iloczyn częstości przypadków pojedynczych crossing over, jednak wynik który wyjdzie, jest zawyżony, ponieważ w naturze występuje zjawisko interferencji, wpływające na to, iż crossing over zachodzą w większej odległości). Można wykryć crossing over pojedynczy lub podwójny na podstawie krzyżówki testowej rodziców ( BCV/bcv x bcv/bcv), w wyniku pojedynczego crossing over powstaną gamety bCv i Bcv (I obszar) oraz BCb i bcV (II obszar), a po podwójnym bCv i BcV. Odległość między genami liczy się sumując liczbę rekombinantów w I obszarze i liczbę podwójnych rekombinantów i dzieląc przez sumę osobników, wyraża się ją w procentach.

-zachodzi losowo (ale przy tym założeniu, trzeba pomyśleć o interferencji)

-zachodzi pomiędzy dwoma chromosomami homologicznymi (w wielu miejscach), ale w pojedynczych C/O pomiędzy nie siostrzanymi chromatydami biwalentu

-im większa odległość między genami tym większe prawdopodobieństwo zajścia.

-interferencja- częstość podwójnych crossing over jest zazwyczaj niższa w rzeczywistości, niż to obliczono teoretycznie.

-częstość podwójnych crossing over: iloczyn pojedynczych crossing over z sąsiednich obszarów chromosomu

-współczynnik koincydencji: obserwowana liczba podwójnych crossing over/oczekiwana liczba podwójnych crossing over. K=1-I

Test komplementacji

-określa czy dwie mutacje wpływają na ten sam fenotyp zaszły w tym samym genie czy w dwóch różnych genach

-testuje tylko mutacje recesywne

-informuje, czy sekwencja DNA odpowiadająca za dany fenotyp znajduje się w tym samym obszarze chromosomu (dwa allele jednego locus) czy w różnych obszarach (allele różnych loci)

-jest podstawą w doborze osobników heterozygotycznych w krzyżówkach testowych podczas tworzenia map

Wykład 6: Chromosomowa determinacja płci

i

Wykład 7:Genetyczna determinacja płci

-androgeny- grupa hormonów płciowych, obejmuje testosteron i jego pochodne (mniej więcej)

-chromosomy płci powstały w drodze ewolucji z pary homologicznych autosomów

-determinacja płci u człowieka i ssaków zależy od obecności chromosomów XX i XY

-chromosom X nie zawiera w większości genów dotyczących determinacji płci

-regiony pseudoautosomalne OAR- są to regiony homologiczne na chromosomach X i Y, dzięki tym regionom podczas spermatogenezy może dojść do crossing over między genami w tym regionie

-chromosom Y: jego wielkość może być różna,

-gen SRY- znajduje się koło PAR, determinuje powstanie jąder (gen specyficzny dla Y),występuje jako aktywator (indukuje rozwój jąder i represje żeńskich przewodów rozrodczych) oraz jako represor (blokuje aktywność genu przekształcającego testosteron w estradiol)

-dziedziczenie holandryczne- dziedziczenie chromosomu Y, przechodzi z ojca na syna

Chromatyna X/ciałko X/ ciałko Barra- obecny w niemal wszystkich tkankach. Jest to część chromatyny jądrowej, która w pierwszych dniach rozwoju zygoty, uległa inaktywacji (lionizacja),z niej powstaje jeden z dwóch chromosomów X (tylko jeden wykazuje aktywność transkrypcyjną). Inaktywacja tego chromosomu jest mechanizmem wyrównującym ilość informacji geneycznej zawartej w 2 chromosom X kobiety do jednego chromosomu męskiego. Inaktywacja obejmuje większość chromosomu, ale nie całość, . Aberracje liczbowe chromosomów X prowadzą do braku lub zwiększenia liczby ciałek Barra w komórkach. Jest to forma piętnowania. Do zajścia potrzebna jest metylacja wysp CpG.

Systemy determinacji płci:

1. środowiskowy - płeć zależy od warunków środowiska zewnętrznego, głównie temperatury, w jakich rozwija się zarodek, np. żółwie, krokodyle

2. haploidiploidalna- płeć zależy od tego czy jajo zostało zapłodnione (samice) czy nie (samce) np. pszczoły

3. behawioralna- zwierzęta takie są obojniakami, a w zależności od środowiska społecznego, osobnik przyjmuje role męską lub żeńska. U ryb występują nawet gatunki, które zmieniają płeć w trakcie życia.

4. Chromosomalny- płeć zależy od chromosomów, układ XX/XY, układ ZZ/ZW

Etapy ukształtowania się płci u ssaków:

1. Powstanie w wyniku zapłodnienia układu chromosomów płci- kształtowanie płci chromosomowej

2. Rozwój niezróżnicowanych gonad zarodka w kierunku jądra lub jajnika- płeć gonadowa

3. Uformowanie się wewnętrznych i zewnętrznych cech płciowych- płeć fenotypowa (+ płeć psychiczna)

Rozróżnianie identycznych chromosomów płciowych

1. Różny stopień heterochromatyzacji (wybarwienia?)

2. Różny czas replikacji

3. Antygeny H-Y u płci heterogametycznej

Poziomy identyfikacji płci:

1. Chromosomowy

2. Chromatynowa (ciałko Barra)

3. Genetyczny

4. Gonadalny (narządy płciowe wewnętrzne)

5. fenotypowy

Odwrócona płeć:

-ze względu na problem z genem SRY (znajdującym się na chromosomie Y), powstaje samica o kariotypie XY. Powstają samice o genotypach ZZ, ZW, XY, XX.

Interseksualizm- wady wrodzone układu rozrodczego, spowodowane zaburzeniami procesów determinacji płci i różnicowania płci. Wywoływane są mutacjami chromosomów płci lub mutacjami genów zaangażowanych w proces determinacji płci., dodatkowo mogą być spowodowane nieprawidłowym przebiegiem ciąży. Wyróżnia się: 1. Hermafrodytyzm prawdziwy (równoczesna obecność gonad męskich i żeńskich, bądź występowanie struktur typu jajnikojądro) 2. Pseudohermafrodytyzm męski (gonadom męskim towarzyszą zaburzenia w przekształcaniu się przewodów Wolffa i Miillera lub powstawaniu zewnętrznych narządów płciowych).

Co?	Układ/przebieg	Narządy rozrodcze zewnętrzne	Narządy rozrodcze wewnętrzne	dodatkowo
Frymartynizm (głównie bydło)	Podczas rozwoju ciąży mnogiej (osobniki przeciwnej płci), powstają anastozmozy, między płodami. Przez to, iż androgeny dostają się do płodu żeńskiego, rozwój samicy zostaje zaburzony.	Anastozmozy przez zróżnicowaniem gonady żeńskiej- powstaje gonada męska Anastozmozy podczas kształtowania się jajnika- zakłócenia w różnicowaniu się dróg wyprowadzających Anastozmozy po wykształceniu się jajnika- upośledzenie zewnętrznych narządów rozrodczych	Niepłodność sami, męski bliźniak rozwinięty prawidłowo
Niewrażliwość na androgeny/feminizujące jądra	Układ chromosomów płci XY	prawidłowo rozwinięte narządy płciowe żeńskie zewnętrzne	niedorozwinięte narządy płciowe żeńskie wewnętrzne i jądra.	Przyczyną jest mutacja na chromosomie X. Nieprawidłowy receptor dla androgenów- komórki docelowe nie odbierają sygnału związanego z testosteronem i dihydrotestosteronem- różnicują się narządy płciowe w kierunku żeńskim
Odwórcona płeć u koni	Niezgodność między płcią fenotypową i chromosomową. Zwykle samice o XY	Prawidłowo zwykle, czasem powiększona łechtaczka	Narządy płciowe z przewodów Miillera (prawidłowo mniej lub bardziej)	Brak geny SRY (albo nierównoważne crossing over do chromosomu X, transolakacja chromosomowa między Y a autosomem)
Odwrócona płeć	Samiec XX	Wszystko bardzo nie tak, jak być powinno. Narządy mogą być od typowo samiczych do typowo samczych rozwinięte.	Brak geny SRY.
Interseksualizm bezrogich kóz	Osobniki bezrożne, XX, brak genu SRY, obojniak.	Znowu pierdolnik. Jądra/jajnikojądra, zewnętrznie może być prawidłowo.
Choroba białych jałowic	Allel R zakłóca różnicowanie się przewodów Miillera w kierunku żeńskich narządów płciowych u jałówek		Brak/niedorozwój pochwy, szyjki macicy i macicy. Jajniki są ok.

Wykład 8: Mutacje genomwe i genomowe (patrz wykład 3) i procesy naprawcze

Naprawa uszkodzeń DNA:

-dzięki niemu można przywrócić pierwotny stan materiału genetycznego

-enzymy: pomierazy DNA, ligazy Dna, białka pomocnicze itd.

-może być naprawa kompletna i niekompletna (powstają mutacjie genowe lub aberracje chromosomowe, jeśli enzym nei zdoła naprawić uszkodzeń, komórka może zostać zniszczona (apoptoza))

-zachodzą w okresie: przedreplikacyjnym, podczas replikacji lub poreplikacyjnym

1. naprawa DNA przez bezpośrednią rewersję uszkodzenia- usunięcie uszkodzenia przez odwrócenie reakcji, w wyniku której doszło do uszkodzenia

2. usunięcie błędnie sparowanej zasady MMR- typy błędów: replikacyjne (nie naprawione przez polimerazę), rekombinacyjne (parowanie zasad podczas rekombinacji DNA), działania niektórych związków chemicznych

3. wycięcie zasad azotowych BER- usuwanie uracylu lub alkilowanych zasad. Sposób działania: 1. Usunięcie nieprawidłowej zasady (przez glikozylazy) i wytworzenie miejsca AP 2. Nacięcie wiązania fosfodiestrowego powyżej miejsca AP i wytworzenie wolnego końca 3’-OH 3. Wypełnienie miejsca AP przez polimerazę.

4. Wycięcie nukleotydów- usuwa większość uszkodzeń DNA. Mechanizm: 1. Rozpoznanie uszkodzenia 2.przyłączenie kompleksu białkowego 3. Podwójne nacięcie uszkodzonej nici w miejscu oddalonym o kilka nukleotydów od miejsca uszkodzenia (po obu stronach) 4. Usunięcie uszkodzenia między nacięciami 5.wypełnienie powstałej luki przez polimerazę DNA 6.połączenie wolnych końców przy udziale ligazy DNA

5. Rekombinacja- naprawa pęknięć dwuniciowych. U eukariota wyróżnia się: rekombinację homologiczną, dopasowanie pojedynczych nici DNA i rekombinacje niehomologiczną.

6. Odpowiedź SOS- komórki bakteryjne, uruchamiany, gdy w komórce powstały liczne mutacje lub została zatrzymana replikacja.

Wykład 9: Elementy epigentyki

Efekt epigenetyczny- długoterminowe zamiany w ekspresji genu wynikające z modyfikacji struktury chromatyny bez zmian w sekwencji DNA

Epigenetyka- opisuje zjawiska, w których genetycznie identyczne komórki lub organizmy mają różną ekspresje genów (bliźniaki), co powoduje różnice fenotypowe. Zmiany epigenetyczne tworzą się też pod wpływem środowiska.

Epigenom- informacja kodowana poza sekwencją DNA, powoduje modyfikację struktury chromatyny lub modyfikację wiązań kowalencyjnych w DNA

Czynniki epigenetyczne- czynnik decydujący o modyfikacji genomu, innych niż zmiana sekwencji nukleotydów w DNA

1. Metylacja DNA- kowalencyjne przyłączenie grupy metylowej (-CH₃). Za powstanie odpowiedzialne są enzymy DNAmetylotransfery. Wywołuje zmianę powinowactwa DNA do czynników transkrypcyjnych oraz reorganizację nici nuklosomowej, czego skutkiem jest przejść DNA w stan nieaktywny (inaktywacja chromosomu X) . Skutki: imprinting genomowy, inaktywacja X, tworzenie kompleksów heterochromatyny fakultatywnej, zmiany rozwojowe (zarodek),

2. Acetylacja histonów- zmiana oddziaływań histonów z DNA. Powoduje powstanie specyficznych struktur chromatyny, ułatwia czynnikom transkrypcyjnym dostęp do matrycy

3. Konformacja struktury chromatyny

4. Kolejność replikacji poszczególnych obszarów genomu

Imprinting genów (rodzicielskie piętnowanie genów)- ekspresja jednorodzicielska/monoalleliczna, nie jest przekazywane z pokolenia na pokolenie i nie jest dziedziczne. Jest to genetyczna nierówność żeńskiego i męskiego genomu rodzicielskiego, tzn. geny autosomalne pochodzące od matki i ojca wywierają zróżnicowany wpływ na ekspresję genów embrionu (zatem część informacji genetycznej, zostaje niewykorzystana- geny napiętnowane są nieaktywne lub mają zmodyfikowaną ekspresję)

Zespół Angelamana- chromosom 15 uszkodzony pochodzi od matki, głębokie upośledzenie umysłowe, brak mowy, drgawki . Brakuje fragmentu w chromosomie pochodzenia matczynego, a chromosom od ojca nie ulega ekspresji, bądź pacjent ma dwie kopie tego samego fragmentu chromosomu (disomia ojcowska)

Zespół Prada-Willi’ego- chromosom 15 uszkodzony pochodzenia ojcowskiego, otyłość i niedorozwój umysłowy. Brakuje fragmentu w chromosomie pochodzenia ojcowskiego, a ten od matki nie ulega ekspresji

BRCA1- mutacja (uszkodzenie) genu BRCA1, który koduje białko biorące udział w procesie naprawy DNA. Mutacja odpowiada za dziedziczną predyspozycję do raka piersi i jajnika. Nosicielki wykazują 50-80% ryzyko rozwoju raka piersi i 40-60% ryzyko raka jajnika. Jedna kopia genu zostaje utracona (delecja) lub uszkodzona, a druga jest dezaktywowana przez nieprawidłową metylację promotora. Prowadzi to do bi-allelicznej inaktywacji i braku funkcji tego genu.

Wykład 10: Polimorfizm i rola alleli wielokrotnych

I

Wykład 13: Genetyczna determinacja procesów odpornościowych

Grupy krwi układ grupowy AB0

-aglutynacja-> zlepienie się krwinek czerwonych pod wpływem surowicy. Brak aglutynacji oznacza brak danego antygenu na krwinkach (pokazuje jaki jest antygen), np. grupa A jeśli zaszła reakcja aglutynacji z surowicą zawierającą przeciwciała anty-A

-antygeny krwinek czerwonych umiejscowione są w błonie erytrocytów i na powierzchni pozostałych komórek (oprócz komórek układu nerwowego)

-3 allele: A, B, 0, zajmują to samo locus I w 9q

-allele A i B są dominujące w stosunku do 0

-allele A i B wykazują kodominacje

-osocze z grupą krwi A- izoprzeciwciała anty-B

-osocze z grupą B- izoprzeciwciała anty-A

-osocze z grupą AB- brak izoprzeciwciał

-osocze z grupą 0- izoprzeciwciała A i B

-gen H- nie jest sprzężony z genami locus AB0, koduje enzym fukozylotransferazę przenoszącą fukozę do „terminalnej” galaktozy, w wyniku powstaje substancja grupowa H będąca prekursorem antygenów A i B. Ekspresja u osób z antygem A i B jest osłabiona, a u osobó 0 pozostaje niezmieniona. Co więcej produktem alleli A, B i H są enzymy o (właściwości transferaz), przenoszą odpowiedni cukier do cząsteczki będącej prekursorem antygenu grupowego. Nie ma izoprzeciwciał skierowanych przeciw substancji prekursorowej H krwinek czerwonych grupy 0 (wyjątek: fenomen bombajski)

fenomen bombajski- u tych osób krwinki nie są aglutynowane przez żadną z wzorcowych surowic. Stwierdza się u nich przeciwciała anty-A, anty-B i anty-H. dziedziczenie: homozygoty recesywne.

-reguły dziedziczenia, są to zwykłe krzyżówki mendlowskie na wszystkie sposoby (typu jeśli mama ma grupe A i ojciec też, to dziecko nie będzie miało B)

Grupy krwi układ grupowy Rh

-dziedziczy się nie zależnie od AB0

-chromosom 1p

-składa się z 3 alleli, (Cc,Dd,Ee), w praktyce najważniejszy jest D- odznacza się znaczną mocą pobudzającą do wytwarzania przeciwciał

-DD i Dd to Rh(+), a dd to Rh(-)

-przeciwciała te, mają charakter odpornościowy

-konflikt serologiczny- jest to następstwo reakcji immunologicznej, jaka zachodzi między antygenami krwinek czerwonych płodu (Rh+) a przeciwciałami anty-Rh matki. Dochodzi tylko jeśli matka ma: Rh+ a płód ma Rh+, krwinki płodu, przechodzące przez łożysko dostają się do krążenia matki, stymulując powstanie przeciwciał anty-Rh

-polimorfizm- występowanie różnorodnych odmian danego genu, co może prowadzić do różnicy w budowie białka kodowanego przez dany gen i powodować różnice w jego budowie i działaniu.

Sposoby obrony przed patogenami (czynnik wywołujący chorobę):

1. Mechanizmy niespecyficzne- zewnętrzne

1. Skóra

2. Błona śluzowa

3. Sekrecja obu tkanek

1. Mechanizmy specyficzne- wewnętrzne

1. Fagocytoza (białe krwinki)

2. Komplementacja (białka przeciwbakteryjne)

3. Stany zapalne

1. Mechanizmy specyficzne (system immunologiczny)

1. limfocyty

2. przeciwciała

Przeciwciała (immunoglobuliny)

- grupa złożonych białek obecnych w surowicy krwi i płynach tkankowych wszystkich ssaków

-wytwarzane przez limfocyty B (stymulowane jest przez kontakt z obcą immunogenetycznie cząsteczką (antygenem))

-element odporności swoistej

-skład: część zamienna łańcucha lekkiego, część zamienna łańcucha ciężkiego, część stała

-funkcja: rozpoznanie i neutralizacja obcych antygenów

-5 klas: IgA, IgD, IgE, IgG i IgM

-dziedziczność: nie dziedziczy się całych genów iummunogłobulinowych, tylko ich segmenty, po połączeniu tworzą dopiero gen. Część zamienna łańcucha lekkiego (przeń się różnią od siebie) jest zdeterminowana przez dwa genu V i J, a łańcucha ciężkiego (też się tym różnią) przez 3 geny: V, D i J.

-różnorodność: rearanżacja genów części zamiennych i stałych łańcuchów, rekombinacja między wieloma genami V, insercja minieksonów, mutacje somatyczne

Limfocyty

-limfocyty T- odpowiedz typu komórkowego (atakują i niszczą komórki zakażone) i odpowiedź typu humoralnego

-limfocyt B- odporność humoralna

Antygeny zgodności tkankowej

-funkcje kontrolowane przez kompleks zgodności tkankowej:

• wiązanie i prezentacja antygenu w kompleksie ze swoistym HLA limfocytom T oraz inicjacja odpowiedzi immunologicznej

• odrzucanie przeszczepów

• reakcja przeszczepu przeciwko gospodarzowi- GvHR

• stymulacja limfocytów w mieszanej hodowli- MLR

• regulacja poziomu niektórych składowych komplementu C2, C4, czynnik B oraz properdyna

Układ HLA- genu kompleksu MHC

-odznaczają się wysokim stopniem polimorfizmu: liczba alleli w większości loci jest >50, występuje w odcinkach (głównie) istotnych funkcjonalnie (kodujących miejsce wiązania peptydów), wpływa na możliwość immunologicznego rozpoznania obcych białek + alternatywny splicing, mutacje i rekombinacje

-seria sprzężonych genów na chromosomie 6p

-został podzielony na klasy, odpowiadającym produktom MHC

1. region klasy I- Znajdują się na wszystkich jądrzastych komórkach organizmu i uczestniczą w obronie przed patogenami wewnątrzkomórkowymi (np. wirusy i odrzucenie przeszczepu, ale prezentują krótkie peptydy). Ich głównym zadaniem jest prezentacja limfocytom T, po rozpoznaniu kompleksu obcego peptydu i własnej cząsteczki MHC I następuje aktywacja limfocytów T. Ta prezentacja prowadzi najczęściej do zniszczenia tej komórki.

2. region klasy II- region D, występuje na specjalnych komórkach prezentujących antygen (limfocytów B, makrofagach, komórkach dendrytycznych i komórkach nabłonkowych grasicy, mogą pojawić się okresowo). Charakteryzuje się dużym polimorfizemem allelicznym. Antygeny te są antygenami indukowanymi, przez nie przeszczep może być odrzucony. Antygeny (z dendrytów, makrofagów i limfocytów B) biorą udział w prezentacji antygenów zewnątrzpochodnych (np. baktyryjnych, większe peptydy). Antygeny są rozpoznawane przez limfocyty T pomocnicze (indukuje tym odpowiedź immunologiczną), komórki rozpoznane, najczęściej nie ulegają zniszczeniu.

3. region klasy III- stanowią różne cząsteczki, związane z procesem prezentacji antygenu. Zalicza się białka osocza (składnik układu dopełniacza) i cytokiny. Nie biorą udziału w prezentacji antygenów

-dziedziczenie: kodominacja, Mendel I. Geny s ą zgrupowane w dwa kaplotypy, każdy od jednego rodzica, a w każdym haplotypie znajdują się cztery genu układu HLA

-identyfikacja: 1. Metody serologiczne (pozwalające na identyfikację określonej cząsteczki) 2. Analiza molekularna DNA (wykrycie danego allelu MHC)

Choroby:

SCID- wynik wrodzonego defektu limfocytów T i B, towarzyszy mu zanik utkania limfatycznego. Dziedziczy się go autosomalnie recesywnie. Jest to spowodowane mutacją genu ADA na 20 chromosomie (przez tą mutację w limfocytach T gromadą się toksyczne metabolity)

Zespół Wiskotta-Aldricha- dziedziczy się recesywnie, sprzężony z X, u chłopców występuje skaza krwotoczna, nawracające zakażenia układu oddechowego, defekt funkcji limfocytów T + upośledzenie odpowiedzi typu komórkowego i humoralnego

Zespół Di George’a- brak grasicy i przytarczyc oraz wady serca, następstwo mikrodelecji chromosomu 22.

AIDS

Genetyka populacji

Wykład 11: wstęp do genetyki populacji- szacowanie parametrów genetycznych

i

Wykład 12: spokrewnienie i inbred

Populacja pamiktyczna- populacja, w której kojarzenie następuje losowo

Populacja- zbiór osobników tego samego gatunku, zamieszkujących dany obszar w określonym czasie. Organizmu kojarzą się między somą i dają płodne potomstwo, co więcej mają wspólną pulę genową.

Wzór Hardy’ego i Weinberga:

(p+q)² =p² + 2pq + q², gdzie p- częstość genu dominującego, q-częstość genu recesywnego

Sprzężone z płcią:

Np. daltonizm: kobieta: DD=p², Dd=2pq, dd=q², mężczyzna: D-= p, d-=q

pA=2/3pAżeński + 1/3pAmęski

Prawo: stan dynamicznej równowagi w populacji (duża populacja, losowe kojarzenie, frekwencje genów u obu płci są jednakowe) , na którą nie działają żadne czynniki zewnętrzne ani siły selekcyjne. Jeśli na populację, nie działają te czynniki, to częstość genotypów w następnym pokoleniu będą takie same i w populacji zostałaby zachowana równowaga genetyczna.

Czynniki wpływające na równowagę częstości występowania alleli w populacji:

1. mutacje- bezkierunkowa siła wnosząca nową zmienność do populacji. Nowo powstały allel może okazać się korzystny, szkodliwy lub obojętny. Konsekwencją jest zmiana frekwencji genotypów.

2. selekcje- w wyniku następuje eliminacja niekorzystnych genotypów związana ze zróżnicowaną rozrodczością osobników (wynika ona z różnic w płodności i zdolności przeżycia, przeżywalność zależy od czynników środowiskowych). Może działać utrwalająco (eliminowanie z populacji homozygot, co prowadzi do ustalenia się zbliżonej częstości obu alleli i przewagi heterozygot), kierunkowo (przesunięcie częstości alleli albo w kierunku przewagi alleli dominujących albo w kierunku alleli recesywnych)i rozdzielczo (prowadzi do podziału populacji na populacje różniące się częstością alleli). W hodowli jest to usunięcie niechcianych osobników.

3. Izolacje- zjawisko ograniczenia krzyżowania i zahamowania przepływu genów między populacjami. Izolacja graficzna np. osobliwości antropologiczne (kształt małżowiny usznej Buszmenów). Izolacje słabną przez migracje.

4. Migracje- przemieszczenie się osobników między populacjami; wprowadzenie nowych osobników do stada lub ich usuwanie.

5. dobór naturalny- nowe korzystne allele powstałe u pojedynczego osobnika zostaną włączone do puli genowej po przekazaniu ich następnym pokoleniom. Celem jest stworzenie osobników lepiej przystosowanych i ich udział w tworzeniu puli genowej populacji potomnej. Zachodzi na wszystkich etapach rozwoju osobniczego organizmów i prowadzi do wybiórczego powielenia korzystnych genotypów. Efekt zależy od stopnia nacisku (wyrażone współczynnikiem doboru naturalnego) i kierunku działania selekcji.

6. dryft genetyczny- statystyczne, losowe zmiany w częstości genów, które zdarzają się w niewielkich populacjach

7. kojarzenie krewniacze

Ocena częstości mutacji:

-metoda bezpośrednia- dotyczy cech autosomalnych dominujących o dużym stopniu penetracji. Obserwujemy w populacji wszystkie przypadki pojawienia się cechy dominującej (jeśli rodzice nie przejawiają tej cechy), po odrzuceniu teorii błędnego określenia ojcostwa, okazuje się, że cecha jest nową mutacją

-metoda pośrednia- przyjęcie założenia, że w populacji zachodzi równowaga między przyrostem częstości genów spowodowanych mutacją, a zmniejszeniem się częstości zmutowanego alleli w wyniku selekcji.

Frekwencja fenotypu- stosunek wybranego fenotypu do całkowitej liczby fenotypów

Frekwencja genotypu- stosunek wybranego genotypu do całkowitej liczby genotypów

Frekwencja genów- udział liczby loci zajętych przez dany allel względem ogólnej liczby loci, które ten allel mógłby zająć w badanej populacji.

P + q = 1

Struktura genetyczna populacji- składa się z np. frekwencji genotypów, frekwencji fenotypów

Krzyżowanie wypierające- krzyżowanie prymitywnej rasy z uszlachetnioną, w efekcie prymitywna rasa zostanie wyparta przez uszlachetnioną.

Cechy jakościowe- warunkowane jedną, rzadziej kilkoma współdziałającymi ze sobą parami genów, np. umaszczenie, rogatość, układ krwi . Zmienność jest skokowa (rozkład 0,1 lub dyskretny)

Cechy ilościowe- warunkowane są wieloma genami z różnych loci (poligeny), które specyficznie ze sobą współdziałają. Zakłada się, że poligen ma dwa allele o różnym działaniu (pozytywnym- zwiększenie wartości cechy i neutralnym- obojętnym), efekty alleli pozytywnych z różnych loci są sobie równe oraz, że efekty sumują się przy kształceniu fenotypu. u człowieka: pigmentacja skóry, oczu i włosów, mas ciała, ciśnienie krwi, inteligencja. Podlega prawu rozkładu normalnego

Gen główny- identyfikuje się go gdy u przeciwstawnych homozygot różnice wartości fenotypowej cech wynoszą co najmniej jedno standardowe odchylenie np. gen hormonu wzrostu G, wpływa na wydajność krów ras mlecznych, wydajność użytkowości mięsnej u ras mięsnych

Rodowód- występujący w formie graficznej, udokumentowany zapis pochodzenia.

- rodowód tabelaryczny -> zawiera dodatkowe opisy (np. przydomki hodowlane, umaszczenia, nagrody), zawiera czytelne informacje maksymalnie trzy pokolenia wstecz, pojedynczy osobnik może się pojawić wiele razy

-strukturalny-> jest ubogi w informacje (skróty), pokazuje pochodzenie wielu pokoleń wstecz, pojedynczy osobnik może pojawić się w tym rodowodzie tylko raz

Współczynnik spokrewieństwa- R- określa procent identycznych (wspólnych) genów dla dwóch osobników, które mają przynajmniej jednego wspólnego przodka.

-spokrewnienie w linii prostej- jeden ze spokrewnionych osobników przekazuje geny drugiemu (jest jednocześnie jego przodkiem)

-spokrewnienie w linii bocznej- dwa spokrewnione ze sobą osobniki posiadają identyczne geny pochodzące od przynajmniej jednego wspólnego przodka.

Genetyczna miara identyczności- współczynnik inbredu F- określa prawdopodobieństwo posiadania identycznych genów (w układzie homozygotycznym) u pojedynczego osobnika, wynikający z kojarzenia krewniaczego.

-wraz ze wzrostem homozygotyczności, zwiększa się prawdopodobieństwo ujawnienia się cech recesywnych

-skutki negatywne: ujawnienie się niepożądanych cech recesywnych, depresja inbredowa (obniżenie płodności, przeżywalności i ogólnej kondycji), identycznie genetycznie populacja nie obroni się przed negatywnym wpływem środowiska (brak systemów przystosowawczych)

-wykorzystanie: zwierzęta laboratoryjne (model doświadczalny- powtarzalność wyników), utrwalenie wybranych cech

Wykład 14: Markery genetyczne, diagnostyka genetyczna

Marker genetyczny- cecha jakościowa, uwarunkowana w sposób prosty (1 para alleli), przydatna do celów analizy genetycznej.

Przydatność: 1. Polimorfizm (gdy w populacji występują przynajmniej dwa allele w locus tego markera, bada się metodami analitycznymi) 2. Dziedziczenie proste 3. Łatwe w identyfikacji

Typy markerów:

1. marker klasy I- klasyczne markery, sekwencje kodujące- geny. Polimorfizm tych markerów wykrywany jest poprzez analizę produktów genów (metody serologiczne i technika elektroferezy) lub badanie DNA tych genów, MHC

2. marker klasy II- sekwencje niekodujące, tandemowo powtarzające się sekwencje mikrosatelitarne i minisatelitarne. Badania techniką elektroferezy.

Metody analityczne:

1. serologiczne- stosuje się surowice testowe rozpoznające konkretną determinantę antygenoą. Bada się tak: antygeny erytrocytarne (grupy krwi), antygeny determinanty białek surowicy krwi (allotypy), antygeny głównego układu zgodności tkankowej

2. elektorfereza- rozdział w polu elektrycznym białek oraz fragmentów DNA, analizuje polimorficzne loci zawierające sekwencje mikrosatelitarne

Allotypy- antygeny właściwości surowicy krwi. Ugrupowania chemiczne występujące na cząsteczkach białek i różnicujące osobniki tego samego gatunku. Zlokalizowane są głównie na α- β- γ-globulinach. Stopień polimorfizmu allotypowego jest zależny od gatunku. Dodatkowo są to antygeny imnunoglobulinyi lipoproteiny

Zastosowanie: kontrola pochodzenia, ocena wartości genetycznej zwierząt (cechy użytkowe i selekcje), ocena zmienności genetycznej wewnątrz i między populacjami i szacowanie dystansu genetycznego.

Metody stosowane w genetyce molekularnej

1. izolacja DNA- oddzielenie DNA od innych struktur komórkowych oraz od cząsteczek RNA i białek związanych z DNA, materiał: krew obwodowa, nasienie, wymazy komórkowe, mocz, mleko, płyn mózgowo-rdzeniowy

2. metoda PCR- powielanie in vitro fragmentu genomowego DNA wielkości od kilkudziesięciu do kilkutysięcy par zasad. Przebieg: 1.denaturacja dwunicowego DNA 2.przyłączenie starterów 3. Polimeryzacja DNA (wykorzystuje startery by przeprowadzić syntezę nici DNA komplementarnej do matrycy.

3. Metoda SSCP- wykorzystuje to, że kwasy nukleoinowe tworzą konformery, których kształt jest zależny od sekwencji. Zmiany struktury (np. mutacje punktowe) zmieniają konformacje pojedynczej nici DNA

4. Metoda RFLP- polimorfizm fragmentów DNA powstających w następstwie działania endonukleaz restrykcyjnych na nić DNA> Mutacje zachodzące w brębie miejsc restrykcyjnych zmieniają długość fragmentów restrykcyjnych, które można wykrywać innymi metodami. Analiza taka, umożliwia mapowanie genów i identyfikowanie genów.

5. Fingerprint- Analiza loci minisatelit pozwala uzyskać charakterystyczny dla niego wzór fragmentów DNA (profil DNA)