25.10.2013r. ćwiczenia 3.docx

25.10.2013r.

Ćwiczenia 3: Cykl życiowy komórki w powiązaniu ze zmianami struktury chromosomu.

Okres międzypodziałowy – fazy:

-G1 – ekspresja genów związanych z funkcją danej komórki;

-S – replikacja;

-G2 – przygotowanie komórki do podziału.

Podział

GO – faza spoczynkowa.

Telofaza i pierwszy okres interfazy (faza G1) – chromosomy zbudowane z 1 chromatydy (1 cząsteczka DNA).

Faza S – replikacja – powstają dwie chromatydy siostrzane w obrębie jednego chromosomu.

Frakcje chromatyny:

-chromatyna znajduje się w jądrze komórki;

-jest ona kompleksem DNA z białkami czyli jest deoksyrybonukleoproteidem;

-2 frakcje:

*Eurochromatyna, podlega cyklicznym procesom kondensacji i dekondensacji, w niej zlokalizowane są geny, podlega replikacji;

*Heterochromatyna jest frakcją skondensowaną i dzieli się na 2 typy: heterochromatyna fakultatywna i heterochromatyna konstytutywna;

-chromatyna podzielona jest na jednostki zwane chromosomami.

SKŁAD CHROMOSOMU

W skład chromosomu wchodzą:

-DNA;

-RNA;

-Białka histonowe;

-Białka niehistonowe.

Chromosom jest strukturą jądra komórkowego.

BUDOWA CHROMOSOMU

Morfologia chromosomu metafazowego

-chromosom w stadium metafazy mitotycznej jest zbudowany z dwóch chromatyd połączonych w przewężeniu pierwotnym, określonym jako centromer;

-o chromatydach mówi się, że sa siostrzane, ponieważ powstały w wyniku replikacji DNA w fazie S cyklu komórkowego;

-chromatydy siostrzane zawierają po jednej cząsteczce DNA o identycznej sekwencji nukleotydów i tym samym niosą dokładnie taką samą informacje genetyczną;

-centromer dzieli chromosom na ramię krótkie (p) oraz ramię długie (g).

Typy morfologiczne chromosomów (metafaza mitozy):

-w zależności od położenia centromeru (stosunku długości ramion p i g);

-chromatydy siostrzane: meta-, submeta-, subtelo-, akro- (telocentryczne).

MORFOLOGIA CHROMOSOMU METAFAZOWEGO

-niektóre chromosomy mają, oprócz przewężenia pierwotnego, także przewężenie wtórne, określane inaczej jako obszar jąderkotwórczy – WOR (ang. Nucleor organizer region), który jest odpowiedzialny za uformowanie jąderek podczas interfazy;

-w obszarze jąderkotwórczym umiejscowione są geny kodujące rybosomowe RNA: 5,8S, 18S i 28S;

-fragment ramienia chromosomu, który występuje za przewężeniem wtórnym nazywa się satelitą;

-część końcowa ramienia chromosomowego nazywana jest telomerem; telomery są zbudowane z powtarzającej się 6-nukleotydowej sekwencji TTAAGGG/AATCCC.

BUDOWA WEWNĘTRZNA CHROMOSOMU – podstawową jednostką organizacji wewnętrznej chromosomu jest nukleosom.

Budowa nukleosomu:

-rdzeń białkowy – oktamer histonowy zawierający po 2 cząsteczki histonów H2A, H2B, H3 i H4;

-fragment DNA nawinięty jest na rdzeń histonowy (165-254 par zasad), rdzeń nukleosomu – fragment DNA (146 par zasad_ owinięty na oktamerze histonowym;

-między nukleosomami znajduje się DNA łącznikowe;

-nić nukleosomowa zwinięta jest spiralnie tworząc solenoid, cząsteczki histonu H1 odpowiadają za zbliżenie się sąsiednich nukleosomów;

-dalsza spiralizacja solenoidu prowadzi do utworzenia domen pętlowych zakotwiczonych w rdzeniu białkowym chromatyny (białka niehistonowe).

CHROMOSOMY

Chromosomy dzielone są na dwie podstawowe grupy:

-Autosomy;

-Heterosomy (chromosomy płci, allosomy).

AUTOSOMY

-w grupie autosomów występują identyczne pary homologiczne zarówno u płci męskiej, jak i żeńskiej;

-chromosomy homologiczne mają identyczne uszeregowane loci tych samych genów;

-podobieństwo molekularne występujące w obrębie pary chromosomów homologicznych umożliwia ich koniugację podczas profazy I podziału mejotycznego.

HETEROSOMY

-heterochromosomy, oznaczane u ssaków symbolami X oraz Y, występują w układzie XX u samic oraz XY u samców;

-chromosomy X i Y różnią się między sobą pod względem długości (chromosom X jest przeciętnie dwa razy dłuższy niż chromosom Y i bogatszy w informację genetyczną), morfologii, układu prążków poprzecznych oraz zestawu loci genów, które są w nich położone.

Liczba chromosomów w komórkach:

-diploidalna liczba chromosomów (2n) – liczba chromosomów występująca w jądrze prawidłowej komórki somatycznej;

-haploidalny zestaw chromosomów (1n) – gamety;

-plemnik (1n) + komórka jajowa (1n) = zygota (2n) -> komórki somatyczne (2n).

Metody analizy chromosomów:

-podczas podziału jądra komórkowego chromosomy podlegają procesowi kondensacji i dzięki temu możliwe jest prowadzenie ich obserwacji za pomocą mikroskopu;

-chromosomy w stadium metafazy mają charakterystyczną dla siebie wielkość i morfologię;

-każdy chromosom ma specyficzny dla siebie obraz prążkowy (układ poprzecznych prążków o różnym stopniu zabarwienia i różnej wielkości).

Symbol prążków (techniki barwienia chromosomów): Q, G, R, C.

Prążki Q (QFQ):

-poprzeczne prążki świecące i nie świecące na chromosomach;

-silne wiązanie kwinakryny – miejsca z dominującą parą zasad A-T.

Prążki G (GTG) – wstępne trawienie trypsyną, a następnie barwienie roztworem Giemsy – na chromosomach pojawiają się ciemne i jasne prążki; ciemne prążki – G, jasne prążki – g.

Prążki R:

-prążki świecące i nie świecące (RBA);

-pozytywne prążki R.

Prążki C:

-ujawnienie miejsc bogatych;

-barwienie srebrem – ujawnienie aktywnych organów jąderkotwórczych.

KARIOTYP – suma wszystkich chromosomów o charakterystycznej dla danego gatunku liczbie i morfologii, występujących w każdej komórce somatycznej organizmu, uszeregowanych w pary homologiczne.

Zasady analizy kariotypu:

-hodowla limfocytów;

-na podłożu płynnym – RPM/1640;

-podłoże może zawierać antybiotyk, fazeolinę, surowicę cielęcą.

Rekombinacja informacji genetycznej zachodzącej podczas mejozy:

-wewnątrzchromatydowe - ………. profazy I, zjawisko crossing over – powstają chromatydy składające się z fragmentów o pochodzeniu ojcowskim i matecznym;

-chromosomowe – anafaza 1-chromosomy homologiczne rozchodzą się losowo do przeciwległych biegunach  komórki, powstaje jądro komórkowe zawierające kombinację chromosomów pochodzenia ojcowskiego i matczynego;

-chromatydowe – anafaza II – losowe rozchodzenie chromatyd do przeciwległych biegunów.

Skutek:

-zmienność genetyczna organizmów;

-powstałe gamety mają różne zestawy alleli.

Podczas zapłodnienia

Pierwsze prawo Mendla – prawo czystości gamet; każda gameta zawiera tylko po jednym genie z pary genów allelomorficznych.

Loci – chromosomowa teoria dziedziczenia Morgana (1910r.):

-geny zlokalizowane są w chromosomach;

-każdy gen ma stałe położenie (locus) w chromosomie;

-Loci genów uszeregowane są liniowo w chromosomie;

-geny z pary allelomorficznej oznaczane tą samą literą alfabetu.

Sprzężenie:

-cis;

-trans.

Allele – kopia genu kodującego daną cechę, umiejscowiona w konkretnym miejscu chromosomu (locus). Ponieważ w komórkach znajdują się też dwa allele ganu, nie muszą być one identyczne – jeden gen może mieć wiele alleli.

Heterozygota – organizm posiadający dwa różne allele tego samego genu.

Genotyp – kompletny zapis genetyczny.

Fenotyp – cechy i właściwości organizmu, na który wpływ mają czynniki dziedziczne i środowisko.

Homozygota – ma 2 takie same allele; wyróżnia się homozygotę dominującą (AA) i recesywną (aa).