Základy genetiky-přednášky

otní cyklus-střídání dvou fází-sporofit-diploidní (2n) -gametofit-haploidní (n)-neustále se opakují 2 fáze
Karyologie chromozomální analýza-chromozomy-specifické útvary, které se diferencují v buněčném jádře v průběhu jeho dělení a které slouží pro uložení a rovnoměrné rozdělení genetické informace při jaderném dělení nesou genetickou informaci, tj.molekulu DNA
Makrostavba chromozomů-podélně se dělí na 2 chromatidy-tvary-podle uložení centromery a)metacentrický-raménka přibližně stejně dlouhá b)submetacentrický-1 raménko mírně kratší c)akrocentrické-1 raménko znatelně kratší d)telocentrické-pouze 1 raménkolab.cz/sesit/oktava/biologie/5-eukaryota/images/3-3.jpeg" \* MERGEFORMATINET -značení proužků na chromozomech: 2 p 2 3| | | |číslo chromozomu | | | raménko | | oblast na rameni číslo úseku (pruh, proužek)-lokus-výskyt,místo genu
Mikrostavba chromozomů-základní stavební jednotka-nukleozom (histony omotané DNA)-spiralizace (chromatinová vlákna-spiralizace (chromozomy-nukleozom-H1,H2A,H2B, H3, H4-solenoid-tvořen nukleozomy-smyčky-tvořené solenoidy-základní segment-tvořen smyčky
Autozomy a gonozomy-autozomy-somatické -tvoří homologií páry -určují všechny vlastnosti organismů (mimo pohlaví) -22 párů-gonozomy-pohlavní -určují pohlaví jedince (ale nesou i jiné geny) -heterologní (označení X a Y) -1 pár
Karyotyp člověka-23 párů chromozomů-určení pohlaví-mužské pohlaví primárně určeno přítomností chromozomu Y -ženské pohlaví není-li v zygotě přítomen chromozom Y-Barrovo tělísko-sex chromatin, X chromatin -inaktivovaný jeden z obou X u žen -F tělísko-Y chromatin XXXXXY- 4 Barrova tělíska - 1 F tělísko
Chromozom člověka dělíme dle jejich makrostavby do několika skupinA-1, 2, 3-velké metacentrickéB-4, 5-velké submetacentrickéC-6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, X-střední submetacentrickéD-13, 14, 15-střední akrocentrické (se satelity)E-16, 17, 18-malé subcentrickéF-19, 20-malé metacentrickéG-21, 22, Y-malé akrocentrické (se satelity)-telocentrické chromozomy v karyotypu člověka nenajdeme-pohlavní až na konec-řadí se podle velikosti-karyotyp-skutečný počet a tvar chromozomů-idiogram-průměrný karyotyp
Karyotyp-soubor chromozomů určitého organismu-systematicky seřazení chromozomů v 1 buňce dle určité nomenklatury
Ideogram-schématické znázornění karyotypu
Počet, velikost, tvar-konstantní pro daný druh
Metody identifikace chromozomů-dle charakteru a použitých pracovních postupů-klasické (konvenční) -moderní-předpoklady studia chromozomů: 1.dostatečný počet dělících se buněk (mitoticky aktivní 2.maximální počet mitoz ve vhodné fázi(kolchicin-u metafáze-chromozomy maximálně spiralizované 3.aby jednotlivé chromozomy byly izolované a rozložené v jedné rovině(hypotonický roztok-polytenní chromozomy-jdou vidět v každé fázi -slinné žlázy hmyzu
Konvenční metody-princip-zařazení chromozomů do párů na příslušné místo v sestupné řadě karyotypu podle velikosti a tvaru-některé páry chromozomů si mohou být velmi podobné co do velikosti i tvaru(chromozomové indexy-chromozomové indexy:a)index relativní délky chromozomu b)index poměru ramen chromozomu c)centromerický index
Moderní metody-autoradiografie-pruhovací (banding) techniky-fluorescenční IN SITU hybridizace-komparativní genomická hybridizace
Autoradiografie-thymin značený radioaktivním triciem-při syntéze DNA se inkorpuje na místo T v nově vznikající molekule DNA-jednotlivé molekuly DNA-různé množství T-molekuly DNA na homologických chromozomech množství T je obdobné-vyzařování β-částic(soustava tmavých bodů-exponovaných míst na mikrofotografii
Proužkovací techniky-Q pruhy-fluorescenční pruhování po obarvení deriváty chinakrinu -váže se jen na některé úseky, fluoreskuje při pozorování v UV světle -C pruhy-charakterizují na chrom místa s tzv.konstitutivním heterochromatinem (hlavně centrometrické oblasti) -nenesou prakticky žádnou genetickou informaci-R pruhy-reverzní metody -barevná intenzita vzniklých proužků je opačného charakteru, než mají proužky získané ostatními G-barvícími metodami-G pruhy-výsledkem tzv.pozitivního barvení chromozomu -opačný výsledek než při R metodách
Fluorescenční IN SITU hybridizace-princip-komplementární párování vyšetřované DNA a fluorescenčně značné sondy-nádor=namnožení genu
Komparativní genomická hybridizace-umožňuje vyšetření celého geonomu v 1 hybridizační reakci-odhalí ztráty (dalece) a nadbytek (amplifikaci) genetického materiálu všech chromozomů buňky v jednom pokusu-představuje velký přínos zvláště v nádorové cytogenetice
Molekulární genetika
1953-Watson a Crick odhalili genetický kod-poslední desetiletí-projekty:a)Hugo-Human Geonome b)BovMap c)PigMap d)ChickMap-dědičná genetická informace-zakodovaná v DNA -DNA je uložena v jádře buňky v chromozomech
Nukleové kyselinyDNA-deoxyribonukleová kyselina -nositel genetické informaceRNA-ribonukleová kyselina -podíl na realizaci genetické informace
Struktura nukleových kyselin-nukleotid=cukr+fosforečný zbytek+dusíkatá baze-cukr-riboza v RNA -deoxyriboza v DNA-fosforečný zbytek-na 3 a 5 C fosfátová skupina spojuje molekuly cukru navzájem do řetězce-dusíkatá baze-na 1 atomu C cukru -pyrimidinové-tymin, cytosin -purinové-adenin, guanin -DNA-adenin, guanin, tymin, cytosin -RNA-adenin, guanin, uracil, cytosin-nukleotid-pětiuhlíkatý cukr-nukleosid-baze x deoxyribose-řetězec nukleotidů ve směru 3‘ 5‘-v DNA jsou dva protisměrné nukleotidové řetězce: 1)ve směru 5‘-3‘ ,,dolů“ (,,po směru“) 2)3‘-5‘ ,,nahoru“ (,,proti směru“) -navzájem jsou spojeny do dvoušroubovnice prostřednictvím vodíkových můstků mezi komplementárními bazemi (A-T=2 můstky; C-G=3 můstky)
Chargaffova pravidla-suma purinů=suma pyrimidinů A+G=C+T (A+G)/(C+T)=1
Komplementarita bazí1.vlákno AGTCAGTC2.vlákno TCAGTCAG-DNA-B-forma -pravotočivá -průměr 1nm -1 otočka 3,4 nm -vzdálenost mezi bazemi 0.34 nm
Rozdíly mezi DNA a RNA
DNA
RNA
Deoxyriboza
Cukr
Robota
A, T, G, C
Baze
A, U, G, C
Dvouvláknová
Počet vláken
Jednovláknová
1 typ DNA
Typy
3 typy RNA
Typy RNA1)transferová (tRNA)-přenos aktivovaných AMK na místo biosyntézy bílkovin (ribozomy)2)ribozomální (rRNA)-součást ribozomů, které jsou místem biosyntézy bílkovin3)mediátorová (mRNA)-přenos genetické informace z DNA na bílkoviny (ve formě specifické sekvence nukleotidů) -různá délka ( několik set až tisíc nukleotidů)
Tok genetické informace-centrální dogma molekulární genetiky: replikace transkripce translace DNA ( RNA ( protein ( reverzní transkripce
Replikace, translace, transkripce Replikace DNA-struktura ve formě dvoušroubovnice a komplementarita bazí umožňují semikonzervativní replikaci DNA (z 1 mateřské DNA(2 dceřinné-každá z nich má 1 vlákno původní mateřské a 1 nově syntetizované) -zajišťována DNA polymerázy -replikační vidlička-místo, kde probíhá syntéza nového vlákna -dvoušroubovnice DNA se rozpojí, každé vlákno DNA je předlohou pro vznik komplementárního vlákna DNA, postupně jsou připojovány nukleotidy -syntéza probíhá v obou směrech, obě replikační vidličky se od sebe vzdalují a vytvářejí tak útvar, který je možno pozorovat v elektronovém mikroskopu jako replikační bublinu -v prokaryotech-syntetizovaná jako jednotka -probíhá v S-fázi buněčného cykluTranskripce-přepis genetické informace z DNA na RNA -1 mechanismus transkripce pro všechny RNA -přepisována, transkribována je sekvence nukleotidů v DNA, podle které vzniká komplementární sekvence nukleotidů v RNA -signální sekvence DNA před genem, na které se váže RNA polymeráty se nazývá promotor. Na promotor se naváží transkripční faktory (proteiny) dále RNA polymeráty a za přítomnosti volných ribonukleotidů probíhá syntéza nového řetězce mRNA. -produktem transkripce je prekurzorová pre-mRNA (kromě vlastního genu obsahuje také introny a okrajové části genu)(maturace (dozrávání) mRNA dojde k enzymatickému rozštěpení pre-mRNA a spojení exonů (kodující části). Introny (nekodující části) zůstávají v jádře. Tento proces se nazývá SPLICING (sestřih).Posttranskripční úpravy-po ukončení transkripce vzniká pre-mRNA(zrání mutace -pre-mRNA má 2 t