Irena Svobodová Gymnázium Na Zatlance Genetika buněk Irena Svobodová Gymnázium Na Zatlance

Prokaryotní buňka

Bakterie Escherichia coli Genom = 1 kruhová molekula DNA, plazmidy 4 – 5 mil. nukleotidových párů 4500 genů, každý v jedné kopii (haploidní) 3 tis. různých proteinů

E. coli - modelový organismus Množí se nepohlavně jednoduchým dělením Rychlost množení při teplotě 37°C - dělí se každých 20-25 minut

Bakteriální buňky mohou získávat geny od jiných bakterií. Přenos DNA z jedné bakterie do druhé (adaptace na podmínky prostředí) Bakteriální konjugace Příjem DNA z okolí (z mrtvých buněk) Přenos bakteriálními viry Začlenění nové DNA do vlastního genomu

Bakteriální konjugace © Espero Publishing, s.r.o.

Bakteriální viry mohou přenášet geny mezi bakteriemi

Bakteriální genomy obsahují úseky DNA transponovatelné elementy (transpozony) mohou se přemísťovat v rámci genomu z jednoho místa na druhé © Espero Publishing, s.r.o.

Otázky Pokud dojde k mutaci bakteriálního genu, můžeme tuto skutečnost pozorovat i ve fenotypu (na rozdíl od buněk eukaryot). Vysvětlete. Kolik bakterií může vzniknout z jediné buňky E. coli za jeden den? Které procesy přispívají ke genetické variabilitě bakterií?

Eukaryotní buňka DNA je obsažena v: jádro mitochondrie chloroplasty 16 500 písmen genet.kódu 37 genů 3 000 mitochondrií vajíčko – až 100 000 mitochondrií chloroplasty http://www.scar.utoronto.ca/~olaveson/chloroplast.jpg www.futura-sciences.com/img/mitochondrie.jpg

Eukaryotní buňka Jádro Chromozómy Haploidie Diploidie Geny jsou převážně umístěny na chromozomech soustředěných v jádře. Chromozómy Jádra všech buněk jednoho organismu mají stejnou chromozomovou výbavu stejný počet stejný tvar stejné rozměry stejný obsah genů Haploidie Diploidie

Chromosomy jsou většinou značně rozvolněné a nejsou viditelné (tzv. interfázové chromosomy) Na počátku dělení buňky dochází k jejich spiralizaci, zkracování a tím i zviditelnění (tzv. mitotické chromosomy).

Úrovně kondenzace chromatinu

Stavba chromozomu Každý chromosom se skládá z jedné molekuly DNA a komplexu bílkovin (histonů) Komplex DNA a proteinů = chromatin V S-fázi buněčného cyklu dochází ke zdvojení DNA, takže v době dělení buňky je chromozóm tvořen dvěma stejnými částmi - chromatidami chromatidy centomera Centomera je místo, kde se chromozóm připojuje na vlákna dělícího vřeténka http://folding.stanford.edu/education/GAH/chromosomes.jpg

Mitotické chromosomy na snímku z elektronového mikroskopu

Lidské chromosomy Homologní chromozomy

Každá somatická buňka je diploidní. vajíčko spermie pár homologních chromozomů Jedna chromozomová sada (v každé buňce) pochází od otce, jedna od matky.

Diploidní počty chromozomů některých rostlin a živočichů Hrách setý 14 Ječmen obecný Rajče jedlé 24 Jasan ztepilý 46 Lípa srdčitá 82 Žížala obecná 36 Štika obecná 18 Kapr obecný 104 Pes domácí 78 Šimpanz učenlivý 48

Proužkování lidských chromosomů

Morganovy zákony Geny jsou v chromozomu uspořádány za sebou (lineárně) a každý má své stálé místo – lokus 1. Morganův zákon Soubor genů vzájemně vázaných v chromozomu tvoří vazbovou skupinu 2. Morganův zákon

Mitóza Specifické dělení buněčného jádra, zajišťující přesné rozdělení jaderné hmoty 2n 2n

anafáze profáze metafáze telofáze

profáze metafáze anafáze telofáze

Meióza Zajišťuje snížení diploidního počtu chromozomů na haploidní Probíhá ve dvou na sebe navazujících dělících cyklech 1. fáze = heterotypické dělení 2. fáze = homeotypické dělení

Heterotypické dělení segregace chromozomů bivalenty

Homeotypické dělení

Kombinace chromozomů www.science.siu.edu/plant-biology/PLB117/JPEGs%20CD/0272.JPG

V průběhu profáze heterotypického dělení se homologické chromozomy spojují v tzv. bivalenty. Při tom může docházet k výměně částí nesesterských chromatid – crossing-over. crossing-over bivalenty

Otázky Srovnejte pojem homologické chromozomy a sesterské chromatidy. Čím se liší první a druhé meiotické dělení? Které jsou hlavní procesy vedoucí ke genetické variabilitě pohlavních buněk? Srovnejte, jak vypadají chromozomy v metafázi mitózy, 1. meiotického dělení a druhého meiotického dělení.

První přečtené genomy Huseníček rolní (Arabidopsis thaliana) Hlístice Caenorhabditis elegans Moucha octomilka (Drosophila melanogaster) 126 mil. bazí 24 498 genů

Arabidopsis thaliana

Lidský genom Publikován 2001 Zveřejňován na databázích na internetu Databáze HGP (Human Genom Project) a databáze Celery

Lidský genom 3,2 mld párů bází 25 000 genů Geny tvoří nejvýše 1,5% genomu Více než 50% DNA = „junk DNA“ 99,9% DNA totožná u všech lidí  individuální variabilita 0,1% Velký podíl opakujících se sekvencí (48%) Virové sekvence – 5% Funkce více než 50% identifikovaných genů je zatím neznámá

Lidský genom Craig Venter (Celera Genomics) Francis Collins John Sulston

Obrázky byly převzaty z: [1] Lidské tělo. Překlad: Hořejší, J. – Prahl, R. Bratislava: GEMINI, 1992. [2] ALBERTS, B. a kol. Základy buněčné biologie. Ústí nad Labem: Espero Publishing, 1997.