Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Evropský sociální fond Gymnázium, Praha 10, Voděradská 2 Projekt OBZORY Co už jsme (po)zapomněli z buněčné a molekulární genetiky

 O dědičnosti a proměnlivosti  Dědičnost (heredita)  Schopnost organismů vytvářet potomky se stejnými nebo podobnými vlastnostmi  Zachování druhu  Proměnlivost (variabilita)  Vnější prostředí  Genetické vlivy

 Molekulární  Obecná  Cytogenetika  Genetika  Virů  Bakterií  Hub  Rostlin  Živočichů  Genetika člověka  Klinická genetika  Populační genetika  Biotechnologie  Genetické inženýrství (lidský inzulin,….)  Genová terapie

 19. stol 1838 buněčná teorie (T. Schwann)  70.léta 19.stol mitóza, chromozomy (W. Fleming)  1919 chromozomy jsou nositeli genetické informace (T. Morgan)

 Chromatin  Histony  Nukleozom  Chromatida  Centromera  Telomera  Dlouhé (q-) raménko  Krátké (p-) raménko obr. 1

obr. 2 obr. 3

obr. 4

 Mitóza (jaderné dělení)  Interfáze  G1 (gap – mezera)  Reparace DNA  Hlavní kontrolní bod  Nejdelší  S (syntetická)  Replikace DNA – dvouchromatidové chromozomy  G2  Příprava mitózy  Reparace, kontrolní bod obr. 5

 G0  Diferenciace buněk  Nedochází k replikace DNA  Jádro obalené membránou  Chromozomy neviditelné  Návrat do G1  Imunitní systém  Nádorová buňka obr. 5

 30 min pulec  1,5-3 h kvasinka pivní  1 den člověk  50 let lidský oocyt

obr. 6 obr. 7

obr. 8

 Počet a tvar jednotlivých chromozomů v jádru somatické buňky  Lidský karyotyp  1951 omylem opláchnutí hypotonickým roztokem  46 chromozomů  1 -22, X,Y  Gonozom  Autozom  Homologické chromozomy obr. 9

 1909 W. Johansen  materiální nosič dědičnosti  základní informační jednotka dědičnosti, která podmiňuje určitý znak  Morgan (Morganovy zákony – vazba genů)  úsek chromozomu  DNA (Watson a Crieg)  úsek DNA, který kóduje určitou bílkovinu, a tím podmiňuje určitý znak obr. 10

 Genom  Jaderný  Mimojaderný  Počet genů  Mycoplasma 470  Kvasinka pivní 6340  Rýže  Plasmodium 5268  Myš  Člověk

 Lokus  Alela  2  3  Několik desítek  Vznik variability  Mutace  Pohlavní rozmnožování  meióza obr. 10

 I. heterotypické (redukční)  Profáze  Bivalenty  Crossing-over  Kombinace genů ve vazbě  II. Homeotypické (ekvační) obr. 11

obr. 12

obr. 13

 Puberta – smrt  Primární spermatocyt 2n  Sekundární spermatocyt n  4 nezralé spermatidy  4 spermie obr. 14

 Před narozením – klimakterium  Primární oocyt (fetální) se zastaví v profázi I. dělení  V menstruačním cyklu jeden - sekundární oocyt n + pólové tělísko  Oplození v metafázi II. dělení, po oplození dokončí meiózu  1 oocyt + 2 pólová tělíska obr. 15

 Konec 19.stol „nuklein“  J.F. Miescher  1928 „transformační princip“  Fred Griffith  1944 první důkaz, že nositel gen. Informace je DNA  „transformační princip“ je DNA  O.T.Avery  1953 J. Watson, F. Crick  dihelix obr. 16

 Sekvence nukleotidů  Komplementární báze  Antiparalelní řetězce  5 AACTGCGA 3  3 TTGACGCT 5  Volný konec uhlíků deoxyribózy obr. 17

 Denaturace  Reasociace (renaturace)  Označená sonda  Klinická genetika (delece, amplifikace)  Vyšetření virových onemocnění  Mapování genomu  Hledání lokusu pro konkrétní gen obr. 18

obr. 19 obr. 20

obr. 21

 1990 zahájení  Cíle  Sekvence DNA (Fred Sanger)  Identifikace genů  Chromozomové mapy  Funkce genů  Etické problémy  Mezinárodní konsorcium x Celera Genomics  2001 publikovali ve Science, Nature

 3,2 mld párů bází  Asi genů (pravděpodobně!!!)  25% DNA, většina introny  Jen 1,5% kóduje proteiny, RNA  Ostatní DNA  Repetetivní sekvence (i transpozomy)  Parazitická DNA (virová, bakteriální)

 Funkce genů  Víme jen u 50%, ale nevíme přesně jak se ovlivňují, vypínají  40% genů – alternativní sestřih – kódují 2-3 proteiny  Lidská buňka  800 house-keeping genů (přepisují se u všech buněk)  přepisuje (předpoklad různých proteinů)

 99,9% mají všichni lidé stejné  Vyvrácení rasových teorií  98,7 % šimpanz  85% myš  genomika

 konkrétní lidé  2009 – dolarů  2015 – 1000 dolarů  ? „Genetický rasismus“  Správný genom

 1958 Crieg  Replikace  Transkripce  Translace obr. 22

 Kruhová  Prokaryota  Mitochondrie  Chloroplasty  Plasmidy  1 začátek replikace  Lokus ori  Lineární  Jaderná u eukaryot  Více úseků současné replikace  replikon

 semikonzervativní  Mateřská DNA  Templát  Matrice  Enzymy  helikáza  DNA-polymerázy  DNA-ligáza  DNA primáza  Deoxynukleosidtrifosfáty (dATP, dGTP, dCTP, dTTP)  Pouze ve směru 5-3  semikontinuální  Templát 3-5 kontinuálně  Vedoucí řetězec  Templát 5-3 po částech  Okazakiho fragmenty obr. 23

obr. 24 obr. 25

obr. 26

 P0 P0

 repetic TTAGGG  Zachování integrity chromozomu obr. 27

 5 konce řetězců se nemohou replikovat – jednovláknové konce linární DNA molekuly  Zlom – zastavení buněčného cyklu, apoptóza – zabalení do dvoušrobovice  ?zkracování telomer – stárnutí a smrt buňky, limitující faktor počtu dělení obr. 28 obr. 29

 Zabudovaný vlastní RNA primer  Většina somatických buněk nemá telomerázovou aktivitu  Zárodečné buňky  Rodíme se s dlouhými telomerami  Nádorové buňky (nesmrtelné i v tkáňové kultuře)  Léčba rakoviny – vyřazení telomeráz z provozu obr. 30

 Strukturní geny  Geny pro funkční RNA  Intron, exon  Regulační oblasti  Promotor, transkripční jednotka končí terminátorem  Regulace exprese  Prokaryota – operon  Délka genu bp  Nejkratší část hemoglobinu 0,8 kbp  Nejdelší dystrofin 2,3 Mbp (1% exonů) obr.31

RNA -U místo T -jednovláknová lineární (mRNA) -částečná dvoušroubovice,… Transkripce -v jádře -Prodlužování 5-3 -Temlát (negativní řetězec) DNA 3-5 -RNA polymeráza -ATP, GTP,CTP,UTP obr. 32 obr. 33

 Primární transkript = preRNA, hnRNA  Sesřih  Alternativní sestřih  Export z jádra  Čepička  Poly AAAA ( ) obr. 34

obr. 35 obr. 36

t RNA - minoritní báze (dihydrouridin, pseudouridin) - 20 druhů (kolik aminokyselin) - 20 typů amunoacyl-tRNA-syntetázy Kodon (mRNA) Antikodon (tRNA, stejný jako DNA) Genetický kód Ribozom – rRNA + proteiny obr. 37 obr. 38

 Triplet – aminokyselina  64 možností  Terminační kodon = STOP kodon  Konec translace  UAA, UAG, UGA  Iniciační kodon AUG  Degenerovaný  Každou aminokyselinu kóduje víc kodonů  kromě metionin AUG, tryptofan UGG  Univerzální  V evoluci se vyvinul pouze jednou obr. 39

 5 konec mRNA  Ribozom  Malá a velká podjednotka  Vazebná místa  A – tRNA  P –polypeptidický řetězec obr. 40

 m/watch?v=KvYEqGb7X N8&feature=related m/watch?v=KvYEqGb7X N8&feature=related  /watch?v=983lhh20rGY &feature=related /watch?v=983lhh20rGY &feature=related

obr. 41

 Kočárek, Eduard: Genetika. 2.vyd., Praha: SCIENTIA 2008  Campbell, Neil A.; Reece, Jane B.: Biologie. 1.vyd.,Brno: Computer Press 2006  Snustad, Peter; Simmons, Michael: Genetika. 1.vyd., Brno: Masarykovy univerzita 2009  Rosypal, Stanislav a kol.: Nový přehled biologie. 1.vyd., Praha: SCIENTIA 2003

 Obrázky:  obr. 1,16,40,7,11,12  obr. 2  obr. 3  obr. 4  obr. 5 celulara-mitoza-explicata-simplu/ celulara-mitoza-explicata-simplu/  obr. 6  obr  obr. 9  obr recombination-in-euhttp://schoolworkhelper.net/2010/11/genetic- recombination-in-eu

 obr steze3.html steze3.htm  obr. 14,15  obr  obr cukrovku-xiv-genova-analyzahttp://cukrovka-ocima-biochemie.blog.cz/1011/merime- cukrovku-xiv-genova-analyza  obr  obr mesice/2003/prosinec-mnohobarevna-fish.aspxhttp:// mesice/2003/prosinec-mnohobarevna-fish.aspx  obr zdravi/?&print=1http:// zdravi/?&print=1

 obr  obr  obr. 24,26  obr tetap-segar-dan-awet-muda.htmlhttp://imun-oxy.blogspot.com/2010/06/imun-oxy- tetap-segar-dan-awet-muda.html  obr  obr html 1.html  obr  obr. 31,32,39

 obr. 34,36  obr  obr rna_intro.htm rna_intro.htm  obr ml ml  obr  Videa   

Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Evropský sociální fond Gymnázium, Praha 10, Voděradská 2 Projekt OBZORY Tato prezentace byla vytvořena v rámci projektu OBZORY Autor: Mgr. Hana-Františka Muchová Předmět: Biologie člověka Datum: