a
liczba chromosomów nie zależy od pozycji systematycznej,
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
DNA
centromerowy
utworzony
z powtarzalnych sekwencji – (jest to DNA satelitarny)
Składa
się z jednostek 171pz
nazywa
się go DNA alfa.
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
Idiogram
– kariotyp powstały w oparciu o pomiary chromosomów z dużej
liczby komórek
Typy
morfologiczne chromosomów
Płytka
metafazalna
Kariotyp
żeński
Kariotyp
męski
Trisomia
Rodzaje
dziedziczenia:
1.
Dominująco (AA, Aa) 1. Autosomalnie
2.
Recesywne (aa) 2. Sprzężone z płcią
(jakimi genami i
gdzie się one znajdują)
Dziedziczenie
cech sprzężonych z płcią
-Jest
to dziedziczenie cech somatycznych
-Geny
na te cechy znajdują się tylko w chromosomach X
-Chromosom
Y jest „genetycznie pusty”
Mężczyzna
jest hemizygotą na tzw. cechy sprzężone z płcią
Dziedziczenie
hemofilii (h)
♀ ♂
XHXH
XHY
XHXh 2:1
XhY 1:1
XhXh
Cechy
sprzężone z płcią synowie dziedziczą tylko po matce
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%.
Osobniki
homozygotyczne na chr płci są monogametyczne,
a
heterozygotyczne są digametyczne (50% gamet z X i 50% z Y )
Determinacja
płci
Typ
dziedzicz.
♀ ♂
Lygeus
XX XY
Protenor
XX X
Abraxsas
XY XX
Fumea
X XX
Chromatyna
płciowa – ciałko Barra
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
W
celu zrównania aktywnych genów sprzężonych z chr. X u obu płci.
L.c.
Barra = nX - 1
Chromatyna
płciowa
Heterochromatyna
w c. B.– jest nie aktywna genetycznie, nie podlega transkrypcji.
Aktywność
tego chromosomu jest przywracana w oocytach i aktywność obu chr X
jest niezbędna do prawidłowwej oogenezy, brak – zespół
Turnera.
Drosophila
melanogaster
U
muszki , podobnie jak u człowieka, samice mają dwa chromosomy X,
a
samce XY.
Jednak
o płci zwierzęcia nie decyduje bezpośrednio obecność lub brak
chromosomu Y czy X,
a
stosunek
liczby chromosomów X do liczby haploidalnych kompletów autosomów.
U
samca stosunek X/A wynosi 1/2 - jeden chromosom X na dwa (u
diploidalnej Drosophila)
komplety autosomów.
U
samicy ten stosunek wynosi odpowiednio 1.
2X/2A=1 ♀;
1x/2a=0,5 ♂
Krzyżując
osobniki o różnej ploidalności uzyskano szerokie spektrum
wartości stosunku X/A.
Pozwoliło
to na odkrycie wartości progowej X/A=0,67, poniżej której
różnicują się samce, zaś powyżej której - samice.
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:
1.
etap:
sygnał
wywoławczy kierunkuje
rozwój organizmu według typu ♀ lub ♂
sygnał
genetyczny
sygnał
środowiskowy
Różnicowanie
samorzutnie na płeć podstawową (u ssaków ♀, u Drosophila
♂)
2. etap:
2.
uruchomienie kaskady genów regulatorowych biorących udział w
determinacji płci
3.
etap: aktywacja genów determinujących różnicowanie się struktur
i narządów płciowych
Kontrola
genetycznej determinacji płci u Drosophila
melanogaster
Sygnałem
wywoławczym do procesu różnicowania płci u muszki jest stosunek
chr X do autosomów.
Prawidłowa
liczba uruchamia nadrzędny gen kontroli Sxl
(Sex
lethal) warunkujący 3 procesy.
W jaki
sposób organizm, czyli
jego pojedyncze komórki
mierzą ilość chromosomów?
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)
produkty
genów sis-a
i sis-b
aktywują
nadrzędny gen regulatorowy Sxl
inicjując
kaskadę genów biorących udział w różnicowaniu się płci u
Drosophila.
nadrzędny
gen kontroli Sxl
(Sex
lethal) warunkuje 3 procesy:
1.regulację
mechanizmu kompensacyjnego - u ♂ podwyższona ekspresja genów
sprzężonych z chromosomem X
2.
determinację płciową komórek generatywnych
3.
determinację płci somatycznej
Gen Sxl
jest aktywny tylko u ♀
Gdyż
u muszki płeć podstawowa - ♂
U
♀
powstaje białko funkcjonalne Sxl, u ♂
niefunkcjonalne
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).
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:
tra
(transformer) – decyduje o determinacji płci somatycznej ♀
tra
2
ix
(intersex) jego aktywność jest niezbędna do ekspresji genu dsx,
ale tylko u ♀, u ♂ bez znaczenia
dsx
(dablesex) ma podwójną funkcję:
u
XX powoduje róż. w kierunku ♀
u
XY w kierunku ♂ i jest aktywny bez pobudzania
Kontrola
determinacji płci u człowieka
TDF
(Testis
Determining Factor)
na chromosomie Y
Jest
w pobliżu regionu pseudoautosomalnego (sekwencje DNA mają swoje
odpowiedniki w chr. X)
Tylko zarodki
zawierające zarówno przedjądrze żeńskie oraz męskie rozwijały
się prawidłowo.
Wyniki
tego doświadczenia świadczą o tym, że do normalnego rozwoju
zarodka ssaka potrzebna jest obecność genomu żeńskiego i
męskiego,
Z
tego wynika, że genomy rodzicielskie nie są równowartościowe,
I
są one w pewien sposób napiętnowane.
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.
Imprinting
ma związek ze zróżnicowaną inaktywacją odcinków DNA poprzez
metylację w pewnych określonych odcinkach chromosomów matki i
ojca.
Imprinting
taki przenoszony jest przez gamety do zygoty,
w
której utrzymuje się przez cały okres rozwoju zarodka,
a
następnie przez całe życie osobnika,
ale
wyłącznie
w komórkach somatycznych.
W
komórkach linii płciowej imprinting odziedziczony po rodzicach
zostaje wymazany.
Wprowadzony
zostaje nowy w czasie gametogenezy, a jego specyfika zależy od
płci.
Ponieważ
komórki somatyczne zachowują imprinting obu rodziców, to możliwe
jest klonowanie somatyczne.