Wykład XII cz. 2

Gametogeneza

Porównanie mitozy i mejozy

Porównanie oogenezy
i spermatogenezy

Budowa chromatyny i chromosomów

Ilość DNA nie zależy od liczby chromosomów

0. a liczba chromosomów nie zależy od pozycji systematycznej,

1. np. u człowieka jest 46 a u kury 78, koń 64, a świnia ma 38 chromosomów. Haplidalny genom u człowieka ma 3,5 pg, a muszka owocowa 0,18 pg – 8chr, Rana - 26 chr., zawierają 15,6 pg.

Upakowanie DNA

nukleosomy

Rdzeń histonowy nukleosomów

Solenoidy (fibrylle chromatynowe o średnicy 30nm zwane też nukleofilamentami)

Nukleosom i solenoid

Budowa chromosomu

Chromosom metafazalny

0. DNA centromerowy

1. utworzony z powtarzalnych sekwencji – (jest to DNA satelitarny)

2. Składa się z jednostek 171pz

3. nazywa się go DNA alfa.

4. W sumie są to powtórzenia

długości ok. 500kpz

NOR (nuclear organizer regions) są tam powtórzenia tandemowe genów kodujących podjednostki rDNA, tj. 18, 5,8 i 26 S rRNA

Chromosomy człowieka klasyfikuje się wg zasad opracowanych na międzynarodowych konferencjach:
1960 w Denver
1977 w Sztokholmie

Kryteria: względna wielkość i typ morfologiczny w zależności od położenia centromeru.

Kariogram – zestaw wszystkich chromosomów jednej dowolnie wybranej komórki uszeregowanych wg przyjętych zasad

Kariogram typowy i reprezentatywny dla danego osobnika nazywamy KARIOTYPEM

0. Idiogram – kariotyp powstały w oparciu o pomiary chromosomów z dużej liczby komórek

Typy morfologiczne chromosomów

Płytka metafazalna

Kariotyp żeński

Kariotyp męski

Trisomia

Rodzaje dziedziczenia:

0. 1. Dominująco (AA, Aa) 1. Autosomalnie

1. 2. Recesywne (aa) 2. Sprzężone z płcią

(jakimi genami i gdzie się one znajdują)

Dziedziczenie cech sprzężonych z płcią

0. -Jest to dziedziczenie cech somatycznych

1. -Geny na te cechy znajdują się tylko w chromosomach X

2. -Chromosom Y jest „genetycznie pusty”

3. Mężczyzna jest hemizygotą na tzw. cechy sprzężone z płcią

Dziedziczenie hemofilii (h)

0. ♀ ♂

1. XHXH XHY

XHXh 2:1 XhY 1:1

0. XhXh

1. Cechy sprzężone z płcią synowie dziedziczą tylko po matce

2. Córki po ojcu i po matce

Determinacja
płci u zwierząt

W garniturze chromosomowym u większości gat można wyróżnić autosomy i jedną parę chromosomów płci.

Zwykle na tej parze znajdują się geny, które decydują o wykształcaniu się I-szo rzędowych cech płciowych.

Płeć dziedziczy się zgodnie z I pr Mendla.

Determinacja płci

Zwykle jedna płeć jest homozygotyczna a druga hetero i dlatego płeć potomstwa dziedziczy się w stos 1:1, prawdopodobieństwo syna i córki jest po 50%.

0. Osobniki homozygotyczne na chr płci są monogametyczne,

1. a heterozygotyczne są digametyczne (50% gamet z X i 50% z Y )

Determinacja płci

0. Typ dziedzicz. ♀ ♂

1. Lygeus XX XY

2. Protenor XX X

3. Abraxsas XY XX

4. Fumea X XX

Chromatyna płciowa – ciałko Barra

0. Jeden z dwu chromosomów X u płodu płci żeńskiej ulega inaktywacji około 16 dnia życia płodowego, staje się heterochromatyczny, widoczny jako grudka chromatyny silnie się wybarwiającej

1. W celu zrównania aktywnych genów sprzężonych z chr. X u obu płci.

2. L.c. Barra = nX - 1

Chromatyna płciowa

0. Heterochromatyna w c. B.– jest nie aktywna genetycznie, nie podlega transkrypcji.

1. Aktywność tego chromosomu jest przywracana w oocytach i aktywność obu chr X jest niezbędna do prawidłowwej oogenezy, brak – zespół Turnera.

Drosophila melanogaster

0. U muszki , podobnie jak u człowieka, samice mają dwa chromosomy X,

1. a samce XY.

2. Jednak o płci zwierzęcia nie decyduje bezpośrednio obecność lub brak chromosomu Y czy X,

3. a stosunek liczby chromosomów X do liczby haploidalnych kompletów autosomów.

0. U samca stosunek X/A wynosi 1/2 - jeden chromosom X na dwa (u diploidalnej Drosophila) komplety autosomów.

1. U samicy ten stosunek wynosi odpowiednio 1.

2X/2A=1 ♀; 1x/2a=0,5 ♂

0. Krzyżując osobniki o różnej ploidalności uzyskano szerokie spektrum wartości stosunku X/A.

1. Pozwoliło to na odkrycie wartości progowej X/A=0,67, poniżej której różnicują się samce, zaś powyżej której - samice.

2. Osobniki wykazujące współczynnik równy 0,67 (2X/3a) były tzw. interseksami i posiadały zarówno komórki męskie, jak i żeńskie.

Główne etapy kontroli genetycznej determinacji płci i różnicowania płciowego:

0. 1. etap:

1. sygnał wywoławczy kierunkuje rozwój organizmu według typu ♀ lub ♂

2. sygnał genetyczny

3. sygnał środowiskowy

4. Różnicowanie samorzutnie na płeć podstawową (u ssaków ♀, u Drosophila ♂)

2. etap:

0. 2. uruchomienie kaskady genów regulatorowych biorących udział w determinacji płci

0. 3. etap: aktywacja genów determinujących różnicowanie się struktur i narządów płciowych

Kontrola genetycznej determinacji płci u Drosophila melanogaster

0. Sygnałem wywoławczym do procesu różnicowania płci u muszki jest stosunek chr X do autosomów.

1. Prawidłowa liczba uruchamia nadrzędny gen kontroli Sxl (Sex lethal) warunkujący 3 procesy.

W jaki sposób organizm,
czyli jego pojedyncze komórki
mierzą ilość chromosomów?

0. na chromosomach X znajdują się geny kodujące białka o charakterze czynników transkrypcyjnych (sis-a i sis-b), które po przekroczeniu wartości progowej (związanej z liczbą chromosomów X) powodują feminizację.

Na chromosomie X znajdują się geny:
sis-a, sis-b (sisterless)
da (daughterless)
suf (sans-fille)

0. produkty genów sis-a i sis-b aktywują nadrzędny gen regulatorowy Sxl

1. inicjując kaskadę genów biorących udział w różnicowaniu się płci u Drosophila.

nadrzędny gen kontroli Sxl (Sex lethal) warunkuje 3 procesy:

0. 1.regulację mechanizmu kompensacyjnego - u ♂ podwyższona ekspresja genów sprzężonych z chromosomem X

1. 2. determinację płciową komórek generatywnych

2. 3. determinację płci somatycznej

Gen Sxl jest aktywny tylko u ♀

0. Gdyż u muszki płeć podstawowa - ♂

1. U ♀ powstaje białko funkcjonalne Sxl, u ♂ niefunkcjonalne

0. Mechanizm kompensacyjny działa tylko u ♂

Mechanizm kompensacyjny, nie związany bezpośrednio z procesem determinacji płci, pozwala na wyrównanie dysproporcji pomiędzy iliczbą genów na chromosomie X u samca (XY) i u samicy (XX).

0. Zjawisko kompensacji zachodzi również u innych organizmów, w tym i u człowieka. W jądrze interfazowym normalnych komórek kobiecych jeden z chromosomów X przekształca się w ciałko Barra.

Determinacja płci somatycznej u Drosophila melanogaster (budowa wew. i zew. narządów płciowych) - przez 4 główne geny podlegające genowi Sxl:

0. tra (transformer) – decyduje o determinacji płci somatycznej ♀

1. tra 2

2. ix (intersex) jego aktywność jest niezbędna do ekspresji genu dsx, ale tylko u ♀, u ♂ bez znaczenia

3. dsx (dablesex) ma podwójną funkcję:

4. u XX powoduje róż. w kierunku ♀

5. u XY w kierunku ♂ i jest aktywny bez pobudzania

Kontrola determinacji płci u człowieka

0. TDF (Testis Determining Factor)

na chromosomie Y

0. Jest w pobliżu regionu pseudoautosomalnego (sekwencje DNA mają swoje odpowiedniki w chr. X)

1. XX z TDF różnicuje się w płeć ♂

2. XY bez TDF różnicuje się w ♀

Piętnowane geny - imprinting genomu rodzicielskiego

Tylko zarodki zawierające zarówno przedjądrze żeńskie oraz męskie rozwijały się prawidłowo.

0. Wyniki tego doświadczenia świadczą o tym, że do normalnego rozwoju zarodka ssaka potrzebna jest obecność genomu żeńskiego i męskiego,

1. Z tego wynika, że genomy rodzicielskie nie są równowartościowe,

2. I są one w pewien sposób napiętnowane.

3. Zjawisko to nosi nazwę piętnowania (znakowania) lub imprintingu genomu rodzicielskiego

Zakłada się, że różnice w genomach rodzicielskich (piętnowanie genów) powstają w czasie gametogenezy jako modyfikacje DNA, specyficzne dla męskiej i żeńskiej linii płciowej.

0. Imprinting ma związek ze zróżnicowaną inaktywacją odcinków DNA poprzez metylację w pewnych określonych odcinkach chromosomów matki i ojca.

0. Imprinting taki przenoszony jest przez gamety do zygoty,

1. w której utrzymuje się przez cały okres rozwoju zarodka,

2. a następnie przez całe życie osobnika,

3. ale wyłącznie w komórkach somatycznych.

0. W komórkach linii płciowej imprinting odziedziczony po rodzicach zostaje wymazany.

1. Wprowadzony zostaje nowy w czasie gametogenezy, a jego specyfika zależy od płci.

0. Ponieważ komórki somatyczne zachowują imprinting obu rodziców, to możliwe jest klonowanie somatyczne.

Zaburzenia genetyczne wywołane imprintingiem genomu rodzicielskiego.

0. U myszy, mimo prawidłowego garnituru chromosomowego wystąpił nieprawidłowy fenotyp

1. Odcinki chr. homologicznych pochodzące tylko od jednego z rodziców,

2. zatem geny w jednych chromosomach pochodzących od matki są nieaktywne, w innych pochodzących od ojca.

zaburzenia genetyczne wywołane imprintingiem genomu rodzicielskiego u człowieka

0. Zespół Pradel-Williego (otyłość, upoś. umysłowe, nieproporcjonalne stopy i dłonie)

1. Prawidłowy garnitur chromosomowy, ale oba chromosomy z pary 15. pochodzenia matczynego.

zaburzenia genetyczne wywołane imprintingiem genomu rodzicielskiego u człowieka

0. Brak matczynej kopii fragmentu chr. 15 prowadzi do powstania fenotypu zespołu Angelmana.

1. Nowotwór Wilmsa rozwija się, gdy oba antyonkogeny są nieaktywne (zmutowane).

2. Prawdopodobnie oba są wynikiem imprintingu w organizmie ojcowskim.

Na te Święta co nadchodzą,
Życzę ciepła i miłości.
Niech Cię ludzie nie zawodzą,
I niech uśmiech w sercu gości...