Cytogenetika loveka i
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 51

Cytogenetika človeka I PowerPoint PPT Presentation


  • 183 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Cytogenetika človeka I. zaoberá sa štúdiom chromozómov (ich počtom, morfológiou, segregáciou) za normálnych a patologických podmienok a koreláciou týchto nálezov s fenotypom

Download Presentation

Cytogenetika človeka I

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Cytogenetika človeka I

  • zaoberá sa štúdiom chromozómov (ich počtom, morfológiou, segregáciou) za normálnych a patologických podmienok a koreláciou týchto nálezov s fenotypom

  • chromozómy (ako ich vidíme v mikroskope) predstavujú organizáciu DNA , ktorá sa vyskytuje len krátko, v určitom štádiu bunkového cyklu (v metafáze cyklu M)

  • majú dôležitú úlohu pri zabezpečovaní správneho a presného rozdelenia genetického materiálu (DNA) do dcérskych buniek počas mitotického a meitického delenia buniek


Bunkový cyklus


Morfológia chromozómov

Chromozómy majú podľa stupňa špiralizácie a kondenzácie v nich uloženej DNA odlišný morfologický vzhľad

  • interfáza – dešpiralizované dlhé vlákna, pozorovateľné len elektrónovým mikroskopom


Morfológia chromozómov – pokr.

  • metafáza – najvhodnejšia fáza bunkového cyklu na sledovanie chromozómov

    • chromozómy sú maximálne špiralizované

    • skladajú sa z 2 chromatíd vzniknutých autoreduplikáciou

    • primárna konstrikcia (zaškrtenie)

      • rozdeľuje chromozóm na dve ramená

      • obsahuje centroméru

    • sekundárna konstrikcia

      • v jej oblasti sa nachádza jadierkový organizátor


Morfológia ľudských chromozómov


Triedenie ľudských chromozómov


Morfológia ľudských chromozómov


Usporiadanie DNA v chromozóme

  • nukleozómový reťazec – prvá úroveň špiralizácie

    • nukleozóm

      • oktamér histónov H2A, H2B, H3 a H4

      • obtočený DNA dĺhej 146 bp (1,75 otáčok)

      • H1 stabilizuje nukleozóm

spacer


Usporiadanie DNA v chromozóme – pokr.

lešenie


Elektrón mikroskopový obraz chromatínu a nukleozómovej reťaze

chromatínové vlákno

nukleozómový reťazec


Elektrón mikroskopový obraz chromozómového lešenia


Elektrón mikroskopový obraz rôznych štádií kondenzácie DNA


Elektrónový mikroskopový obraz chromozómov


Ultraštruktúra chromozómov –pokr.

Podľa intenzity sfarbenia, stupňa kondenzácie a intenzity transkripcie sa chromatín delí:

  • euchromatín

    • dekondenzovaný v interfáze

    • slabo sa farbiaci bázickými farbivami

    • DNA je skoro syntetizovaná v S fáze

    • geneticky aktívny (obsahuje exprimované gény)

  • heterochromatín

    • kondenzovaný aj v interfáze

    • silne sa farbiaci

    • DNA syntetizovaná neskoršie v S fáze

    • geneticky neaktívny


Ultraštruktúra chromozómov – pokr.

heterochromatín sa delí na:

  • konštitutívny heterochromatín

    • pretrváva v kondenzovanom stave počas celého bunkového cyklu vo všetkých bunkách a vo všetkých vývinových štádiách organizmu

    • nachádza sa predovšetkým v centromérach a často v telomérach

    • v interfáze vytvára zhluky označnené ako chromocentrá

  • fakultatívny heterochromatín

    • v niektorých štádiách ontogenézy alebo v niektorých typoch buniek sú euchromatínového char. v iných heterochromatínového

    • napr. obsahujú gény, aktívne len v určitých štádiách ontogenézy, alebo chromatín jedného X chr. u žien


Počet chromozómov

  • počet, tvar a veľkosť chromozómov sú stále a druhovo špecifické znaky

  • počet chromozómov človeka:

    • 46 (23 párov) – diploidný (v somatických bunkách)

    • 23 – haploidný (v gamétach)

    • bol presne stanovený až v roku 1956 (Tjio a Levan)

  • z toho 22 párov autozómov a 1 pár gonozómov (XX/XY)

  • karyotyp – súbor chromozómov v somatickej bunke

    • zápis: 46,XX – ženský, 46,XY – mužský)

    • označenie karyotyp sa používa aj na obraz metafázických chromozómovusporiadaných podľa štandardnej klasifikácie

  • idiogram – schematické (idealizované) znázornenie karyotypu


Normálny karyotyp muža


Normálny karyotyp ženy


Idiogram


Počet chromozómov – pokr.

  • počet chromozómov nie je v žiadnom vzťahu s komplexnosťou organizmu alebo fylogenetickým postavením druhu


Chromozómová analýza

Najvhodnejším štádiom chr. a. je metafáza resp. prometafáza

  • získať dostatočný počet metafazických buniek je možné len kultiváciou v tkanivových kultúrach

    • najčastejšie používané bunky – leukocyty, fibroblasty, kostná dreň, bunky plodovej vody

  • fytohemaglutinín – stimuluje bunkové delenie

  • kolchicín – zablokuje mitózu v metafáze (inhibuje deliace vretienko)

  • hypotonizácia – zabezpečí vhodné prietorové rozloženie

  • fixácia na podložnom sklíčku

  • farbenie – sú známe rôzne techniky, umožňujúce individuálnu identifikáciu jednotlivých chromozómov s rôznou rozlišovacou schopnosťou


Schéma cytogenetickej analýzy


Mikroskopický pohľad na metafazické chromozómy


Konvenčné farbenie chromozómov


C-prúžky


G-prúžkovanie(R-prúžkovanie, opačný obraz)


SCE – výmena seterských chromatíd


FISH – fluorescenčná in situ hybridizácia

  • kombinácia klasickej a molekulárnej cytogenetiky


Dôkaz translokácie pomocou FISH


Multifarebná FISH


Komparatívna genómová hybridizácia - CGH


Komparatívna genómová hybridizácia - CGH


Prietoková cytometria (flow cytometry)

  • umožňuje rýchle a presné meranie množstva DNA


Analýza interfázových chromozómov

X-chromatín (Barrovo teliesko)


Y-chromatín


FISH na interfázovom jadre

chromozóm č.13

chromozóm č. 21


Chromozómová determinácia pohlavia

  • 22 párov autozómov

  • 1 pár gonozómov (pohlavných chromozómov)

  • chromozómové pohlavie typu „drozofila“

    • homogametické pohlavie(46,XX) – ženské

    • heterogametické pohlavie (46,XY) – mužské

  • chromozómové pohlavie jedinca je určené v momente oplodnenia (k fenotypovému pohlaviu ale vedie ešte dlhá cesta)

    • všetky vajíčka môžu mať iba X chromozóm

    • spermie môžu mať X rep. Y chromozóm (pomer 1 : 1)

    • teoretický pomer počatí jedinca ženského alebo mužského pohlavia je 1 : 1, pri narodení to je 1 : 1,06


Chromozómová determinácia pohlavia - pokr.


Pohlavné chromozómy a diferenciácia pohlavnej sústavy

  • rozhodujúce je prítomnosť Y a nie počet X chromozómu

  • TDF (Testes Determining Factor) na Y chr. spúšťa premenu indiferentných embryonálnych gonád na semenníky

  • v neprítomnosti TDF vývin pokračuje smerom ženských vnútorných pohlavných orgánov

  • sekundárne pohlavné znaky sú pod kontrolou hormónov vnútorných pohlavných orgánov

    • ženský fenotyp – 45,X0, 47,XXX,

    • mužský fenotyp – 47,XXY, 48,XXXY, 47,XYY ...

  • chromozómové pohlavie sa nemusí zhodovať s fenotypovým pohlavím (mutácie v génoch zapojených do diferenciácie pohlavia)


„Kompenzácia dávky“ (hypotéza Lyonovej)

  • X chr. je nosičom génov ako hociktorý autozóm

  • Y chr. obsahuje veľmi málo génov a sú odlišné od génov na X (okrem pseudoautozomálnej oblast na konci krátkych ramien)

  • ženy majú dvojnásobné množstvo X-viazaných génov

    • dvojnásobná dávka produktov – v skutočnosti neplatí

      Hypotéza Lyonovej – kompenzácia dávky inaktiváciou jedného z dvoch X chr. u ženy

  • uskutočňuje sa vo včasnom štádiu blastogenézy (okolo 12. dňa

  • je náhodná (v niektorých bunkách sa inaktivuje X maternálneho v iných paternálneho pôvodu)

  • ale je fixovaná vo všetkých následných generáciách buniek danej línie


Hypotéza Lyonovej – pokr.

  • ženský organizmus predstavuje mozaiku

  • inaktívny X chr. v interfáze tvorí X-chromatín (Barrovo teliesko)

    • počet Barrových teliesok sa rovná počtu X chr. mínus 1

      45,XO = O, 46XY = 0, 46,XX = 1, 47,XXX = 2, 47,XXY = 1

  • replikácia DNA v ňom prebieha neskôr

  • je geneticky takmer inertný (niektoré gény ale sú exprimované)

  • inaktivácia nie je úplná

    • osoby s odchýlkou od normálneho počtu X chr. klinicky nie sú úplne zdravé

      • napr. 45,X0 – Turnerov syndróm

      • 47,XXY – Klinefelterov syndróm, a pod.


Prejav X chr. mozaicizmu

Čierne a oranžové škvrny sú zapríčinené rozdielnými alelami v tom istom lokuse na X chr. Kaliko mačka je heterozygotná pre tieto alely a je vždy samička.


Evolúcia chromozómov

Definície

  • ortológia – homologické chromozómy/úseky u rôznych druhov

  • paralógia - homologické úseky/gény v rámci druhu na rôznych chromozómových lokalizáciách

  • synténia – lokusy na tom istom chromozóme (nemusia byť vo väzbe, keď sú dostatočne ďaleko od seba)

    Typy chromozómových zmien v evolúcii

    frekventné prestavby veľkého rozsahu, aj medzi príbuznými druhmi

  • duplikácie genómu

  • inverzie

  • translokácie/fúzie


Duplikácia genómu (tetraploidizácia)

• Duplikácia genómu vedie k prechodnej tetraploidii, pokiaľ sa chromozómovou divergenciou neobnoví diploidia

• V línii vedúcej k stavovcom genómová duplikácia sa vyskytla pravdepodobne dvakrát


Paralogické segmenty na chr. 12 a 17

Paralogické segmenty chr. 12 a 17 sú asi pozostatkom dávnej genómovej duplikácie


Evolúcia chromozómov – pokr.

  • čím vzdialenejšie druhy, tým nižší rozsah konzervácie synténie

    • medzi človekom a myšou je to okolo 10 Mb (výnimku tvorí X chr., väčšina ľudských sekvencií má ortologické sekvencie na X chr. myší)


Rozdiely medzi príbuznými druhmi

čínsky muntjac – 46 chr.

indický muntjac – samec 7 chr., samička 6 chr.


Porovnávacia cytogenetika primátov

  • výrazná podobnosť v štruktúre morfológii a vo vzoroch prúžkov chromozómov medzi človekom a vyššími primátmi (šimpanz, gorila, orangutan)

  • počet chromozómov

    • primáti: 24 párov

    • človek: 23 párov

      • chr. č. 2 u človeka – výsledok fúzie 2 akrocentrických chrom. u šimpanza

      • dôkaz: repetitívne telomerické sekvencie a ich orientácia u človeka, pozostatky 2 centromér chr. š.

  • identický prúžkový profil u všetkých 4 druhov na chr. 6, 13, 19, 21, 22 a X

  • veľká podobnosť chr. 3, 11, 14, 15, 18, 20 a Y u človeka, šimpanza a gorily

  • úsek cca 100kb u čl. a š. translokovaný z chr. 1 na Y (u gor. a oran. to nie je)

  • väčšina rozdielov sú typu inverzií, ale vyskytujú sa aj translokácie


Chromozómy u primátov

Vznik chr. 2 u človeka fúziou 2 akrocentrických chr. šimpanza

H – človek

C – šimpanz

G – gorila

O - orangutan


Chromozómy u primátov

Pericentrická inverzia chr. 5 u šimpanza


Chromozómy u primátov

Extrémna podobnosť chr. 6 u všetkých 4 druhov, rozdiel len v prítomnosti telomer. heterochromatínu na 6p u šimpanza a na obidvoch koncoch chr. 6 u gorily


  • Login