SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA AGROBIOLÓGIE A POTRAVINOVÝCH ZDROJOV KATEDRA GENETIKY A ŠĽACHTENIA RASTLÍN

Podobné dokumenty
Kľúčové slová: aloploid, aneuploid, autoploid, monozomik, polyploid, trizomik.

Úvod Cytológia Bunka Chemické zloženie živej hmoty Membránové štruktúry bunky... 17

- chromozómy hrubnú a stávajú sa viditeľnými = špiralizujú sa a kondenzujú

Mutace jako změna genetické informace a zdroj genetické variability

Proměnlivost organismu. Mgr. Aleš RUDA

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám

Mutační změny genotypu

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy genetiky, základní pojmy

Metodický model BIOLÓGIA, 8. ročník ZŠ. 8. ročník základná škola 3. ročník gymnázium s osemročným štúdiom DEDIČNOSŤ A PREMENLIVOSŤ ORGANIZMOV

1. Téma : Genetika shrnutí Název DUMu : VY_32_INOVACE_29_SPSOA_BIO_1_CHAM 2. Vypracovala : Hana Chamulová 3. Vytvořeno v projektu EU peníze středním

Základní genetické pojmy

Deoxyribonukleová kyselina (DNA)

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Molekulární základy genetiky

44 somatických chromozomů pohlavní hormony (X,Y) 46 chromozomů

A. chromozómy jsou rozděleny na 2 chromatidy spojené jen v místě centromery. B. vlákna dělícího vřeténka jsou připojena k chromozómům

Mutace a jejich význam pro evoluci

Základní pojmy obecné genetiky, kvalitativní a kvantitativní znaky, vztahy mezi geny

Karyokineze. Amitóza. Mitóza. Meióza. Dělení jádra. Předchází dělení buňky Dochází k rozdělení genetické informace u mateřské buňky.

Genetika. Genetika. Nauka o dědid. dičnosti a proměnlivosti. molekulárn. rní buněk organismů populací

Gymnázium a Střední odborná škola pedagogická, Čáslav, Masarykova 248

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Inovace studia molekulární. a buněčné biologie

GENETICKÁ INFORMACE - U buněčných organismů je genetická informace uložena na CHROMOZOMECH v buněčném jádře - Chromozom je tvořen stočeným vláknem chr

BIOCHEMICKÉ PROCESY V ORGANIZME ČLOVEKA V PROCESE STARNUTIA

Klasifikace mutací. Z hlediska lokalizace mutací v genotypu. Genové mutace. Chromozomální mutace. Genomové mutace

21. ČLOVĚK A DĚDIČNOST, GENETICKÁ PROMĚNLIVOST

Mendelistická genetika

Chromosomy a karyotyp člověka

Biologie - Oktáva, 4. ročník (humanitní větev)

TEST: GENETIKA, MOLEKULÁRNÍ BIOLOGIE

Mitóza a buněčný cyklus

Genetika človeka. Metódy používané v genetike človeka:

Aktivizujúce úlohy k téme tuky

Molekulární genetika, mutace. Mendelismus

Biologie - Oktáva, 4. ročník (přírodovědná větev)

Inovace studia molekulární a buněčné biologie. reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Typy nukleových kyselin. deoxyribonukleová (DNA); ribonukleová (RNA).

Návody na praktické cvičenia z témy Genetika

Rozvoj vzdělávání žáků karvinských základních škol v oblasti cizích jazyků Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.1.07/

ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z BIOLOGIE Bakalářský studijní obor Bioorganická chemie a chemická biologie 2014

Žiadosť o povolenie obhajoby dizertačnej práce


Genetická variabilita - mutace

ZÁKLADY ELEKTROTECHNICKÉHO INŽINIERSTVA

Mitóza, meióza a buněčný cyklus. Milan Dundr

DUM č. 2 v sadě. 37. Bi-2 Cytologie, molekulární biologie a genetika

Souhrnný test - genetika

Sylabus témat ke zkoušce z lékařské biologie a genetiky. Struktura, reprodukce a rekombinace virů (DNA viry, RNA viry), význam v medicíně

Proč jsme podobní rodičům? A jak k tomu vlastně může dojít?

Degenerace genetického kódu

Výukový materiál zpracovaný v rámci operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost

Ochrana kaučukov a plastov Milan Olšovský F a k u l t a p r i e m y s e l n ý c h t e c h n o l ó g i í P ú c h o v,

RIGORÓZNÍ OTÁZKY - BIOLOGIE ČLOVĚKA

Úvod do studia biologie. Základy molekulární genetiky

b) Jak se změní sekvence aminokyselin v polypeptidu, pokud dojde v pozici 23 k záměně bázového páru GC za TA (bodová mutace) a s jakými následky?

SEMINÁR Z BIOLÓGIE. Charakteristika učebného predmetu: Ciele učebného predmetu : Učebný plán pre 4-ročné štúdium

Působení genů. Gen. Znak

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA AGROBIOLÓGIE A POTRAVINOVÝCH ZDROJOV KATEDRA GENETIKY A ŠĽACHTENIA RASTLÍN

Genetika - maturitní otázka z biologie (2)

GENETIKA dědičností heredita proměnlivostí variabilitu Dědičnost - heredita podobnými znaky genetickou informací Proměnlivost - variabilita

- význam: ochranná funkce, dodává buňce tvar. jádro = karyon, je vyplněné karyoplazmou ( polotekutá tekutina )

INTERAKCE NEALELNÍCH GENŮ POLYGENNÍ DĚDIČNOST

Inovace studia molekulární a buněčné biologie

Obehová sústava človeka

Základy buněčné biologie

ZBIERKA ZÁKONOV SLOVENSKEJ REPUBLIKY. Ročník Vyhlásené: Časová verzia predpisu účinná od:

Mutace, Mendelovy zákony, dědičnost autosomální a gonosomální. Mgr. Hříbková Hana Biologický ústav LF MU Kamenice 5, Brno hribkova@med.muni.

1.1 Základní genetické pojmy a jejich vztahy GENETICKÝ POLYMORFISMUS A GENETICKÉ MARKERY (KUCIEL J.) Genetické markery...

Verifikácia a falzifikácia

Analýza dopravnej situácie v SR

Základní pravidla dědičnosti

INTERAKCE NEALELNÍCH GENŮ POLYGENNÍ DĚDIČNOST

"Učení nás bude více bavit aneb moderní výuka oboru lesnictví prostřednictvím ICT ". Základy Genetiky

Základy molekulární a buněčné biologie. Přípravný kurz Komb.forma studia oboru Všeobecná sestra

PRENOS GENETICKEJ INFORMÁCIE PRI REPRODUKCII BUNIEK A ROZMNOŽOVANÍ RASTLÍN A ŽIVOČÍCHOV

Biofyzika základné pojmy a definície

Molekulární základy dědičnosti. Ústřední dogma molekulární biologie Struktura DNA a RNA

MATLAB (1) - úvod do programovania vedeckých problémov. LS 2017, 8.predn.


SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA AGROBIOLÓGIE A POTRAVINOVÝCH ZDROJOV KATEDRA GENETIKY A ŠĽACHTENIA RASTLÍN

Nebezpečné látky a ich rozdelenie

Buňky, tkáně, orgány, soustavy

Praderov-Williho a Angelmanov syndróm: príklady poruchy genómového imprintingu Lívia Lukáčková

Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují

1 hodina týždenne, spolu 33 vyučovacích hodín. Výstupy. (výstupný štandard) Žiak vie: - zhodnotiť vplyv človeka na prostredie organizmov,

=schopnost organismů uchovávat soubory genetických informací a předávat je potomkům

MENDELOVSKÁ DĚDIČNOST

Biológia bunky rastlinné pletivá a fyziológia rastlín. Kurz stredoškolskej biológie (2)

UVEDENÉ CENY SÚ BEZ DPH

Molekulární genetika: Základní stavební jednotkou nukleových kyselin jsou nukleotidy, které jsou tvořeny

BUNĚČNÁ TRANSFORMACE A NÁDOROVÉ BUŇKY

Obecná genetika a zákonitosti dědičnosti. KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Cvičeníč. 9: Dědičnost kvantitativních znaků; Genetika populací. KBI/GENE: Mgr. Zbyněk Houdek

1 hodina týždenne, spolu 33 vyučovacích hodín. Výstupy. Obsah. (obsahový štandard)

RNDr. Daniela Kravecová, PhD. Premonštrátske gymnázium, Kováčska 28, Košice

Transkript:

SLOVENSKÁ POĽNOHOSPODÁRSKA UNIVERZITA V NITRE FAKULTA AGROBIOLÓGIE A POTRAVINOVÝCH ZDROJOV KATEDRA GENETIKY A ŠĽACHTENIA RASTLÍN Prednáška zo Všeobecnej genetiky Mutačná premenlivosť. prof. RNDr. Milan BEŽO, CSc.

Mutácia prirodzene alebo zámerne vyvolaná zmena vlastností a znakov organizmov alebo nebunkových biologických systémov s genetickými následkami (náhla dedičná zmena). 2

Mutant Jedinec alebo nebunkový biologický systém s jedným alebo viacerými mutačne zmenenými znakmi alebo vlastnosťami. Mutagén Fyzikálny faktor, chemická látka alebo biologická zložka, ktorá spôsobuje mutáciu. 3

Mutácia Norma Mutant Mutácia, náhla dedičná zmena Norma je fenotypový prejav nezmutovanej alely. 4

Mutagény fyzikálne Neionizujúce žiarenie UV žiarenie (priame zmeny štruktúry nukleotidov, vznik radikálov). Ionizujúce žiarenie X, gama, beta, žiarenie (chemické zmeny v molekule DNA). Iné fyzikálne faktory Tepelné šoky, ultrazvuk (zmeny na úrovni štruktúry chromozómov). 5

Mutagény chemické Akridínové farbivá Proflavín a iné, vyvolávajú zmeny poradia dusíkatých báz. Antimetabolity 5 brómuracil (5 Bu), zastupuje dusíkatú bázu, pričom sa môže porušiť párovanie dusíkatých báz, 5 Bu : adenín ale aj 5 Bu : cytozín). Kyseliny dusitá Deaminácia dusíkatých báz (deamináciou cytozínu vzniká uracil). Alkylačné látky Dimetylsulfát (DMS), dietylsulfát (DES), etylmetansulfonát (EMS) prenášajú alkylové skupiny. Alkylovaný guanín sa chybne páruje s tymínom. 6

Mutagény biologické Vírusy, satelity Začlenením do genómu organizmu ovplyvňujú aktivitu génu. Transpozóny (nestabilné pozície genómu) Presunom na novú pozíciu v genóme ovplyvňujú aktivitu iného génu alebo génov. 7

Klasifikácia mutácií 1. Podľa spôsobu vzniku Spontánne Náhodne vznikajúce v organizme alebo nebunkovom systéme. Zámerné Vyvolané zámernou činnosťou človeka pomocou mutagénov. Usmernené Cieľavedomá zmena alely určitého génu technikami molekulovej biológie a genetiky. 8

Klasifikácia mutácií 2. Podľa miesta vzniku v organizme Telové (somatické) Vznikajú v telových bunkách. Gametické Vznikajú v bunkách, z ktorých sú odvodené pohlavné bunky alebo priamo v pohlavných bunkách. 9

Somatická mutácia Zmena zafarbenia srsti ovce. 10

Klasifikácia mutácií 3. Podľa pôsobenia na organizmus Vitálne Zvyšujú životaschopnosť organizmu. Neutrálne Neovplyvňujú životaschopnosť organizmu. Semiletálne Znižujú životaschopnosť organizmu. Letálne Spôsobujú zánik organizmu. 11

Klasifikácia mutácií 4. Podľa smeru vzniku Priame Alela génu so štandardným fenotypovým prejavom sa zmení na alelu mutovanú. Spätné Alela génu s fenotypovým prejavom mutanta sa zmení na alelu štandardnú. Mnohonásobný alelizmus Alela génu štandardná mutuje na viac alel. 12

Mutant, biela farba očí. Norma, červená farba očí, normálne krídla. Mutant, krátke krídla. Mutácie farby oka a tvaru krídla drozofily 13

Norma Mutant Mutácia priama. Mutant Norma Mutácia spätná. Priame a spätné mutácie 14

Mnohonásobný alelizmus a kodominancia Mnohonásobný alelizmus Tri alely (I A, I B, I 0 ) jedného génu v systéme krvnej skupiny AB0 človeka. Kodominancia Fenotypový prejav (krvná skupina AB) alel I A I B jedného génu v systéme krvnej skupiny AB0 človeka. 15

Mnohonásobný alelizmus Jednoduchý gén (gén veľkého účinku) má viac ako dve alely. Fenotyp (krvná skupina) Genotyp A I A I A, I A I 0 B I B I B, I B I 0 AB I A I B 0 I 0 I 0 Genetika AB0 krvnej skupiny človeka 16

CC c h c h c a c a Dedičnosť farby srsti králika. CC čierna, c h c h himalájska, c a c a biela (albín). Mnohonásobný alelizmus 17

Klasifikácia mutácií 5. Podľa rozsahu zmien genetického materiálu Génové mutácie Zmena štruktúry DNA v jadre bunky. Chromozómové mutácie Zmena štruktúry chromozómov v jadre bunky. Genómové mutácie Zmena počtu chromozómov v jadre bunky. Mimojadrové mutácie Zmena DNA v plastidoch a mitochondriách. 18

Génové mutácie Chromozómové mutácie Genómové mutácie Mimo jadrové mutácie Typy mutácií podľa miesta vzniku v bunke 19

Génové mutácie Génové mutácie vznikajú výmenou, presunom, stratou alebo pridaním nukleotidov v molekule nukleovej kyseliny. Génové mutácie sú zdrojom variability rastlín. Fenotypovo sa génová mutácia prejaví ako zmena jedného znaku. Génové mutácie sú náhodné a môžu byť spontánne, zámerné, vitálne, letálne prípadne vedú k mnohonásobnému alelizmu. 20

CGA Arginín Mutácia bez zmyslu UGA STOP AGA Arginín Tichá mutácia AAA Lyzín Mutácia meniaca zmysel Typy mutácií podľa zmien poradia báz v kodóne mrna 21

T G T T G Nepoškodená molekula DNA. A C A A C T G T T G Diméry tymínu v DNA. A C A A C T A C A A G C Strata nukleotidov v DNA. Poškodenie DNA pri génových mutáciách 22

T G T T G Nepoškodená molekula DNA. A C A A C 5 Bu T A G C T A T A G C 5 brómuracil nahradí tymín, (5 Bu : A ale aj 5 Bu : C). T G T T G Jednoreťazcový zlom molekuly DNA. A C A A C Poškodenie DNA pri génových mutáciách 23

Génová mutácia farby oka drozofily 24

Chromozómové mutácie Chromozómové mutácie, alebo chromozómové aberácie sú poškodenia molekuly DNA, ktoré sa prejavujú na úrovni organizácie chromatínu. Fenotypovo sa chromozómové mutácie prejavujú zmenami viacerých znakov s vážnym dosahom na životnosť mutanta. Zmeny štruktúry chromozómov sa uskutočňujú v rámci jedného chromozómu (vnútrochromozómové mutácie) alebo medzi rôznymi chromozómami (medzichromozómové mutácie). 25

Rozpad chromozómu. Strata vnútorného úseku chromozómu, delécia. Strata koncového úseku chromozómu, deficiencia. Metafázový chromozóm Prehľad chromozómových mutácií 26

Zdvojenie úseku chromozómu, duplikácia. Chromozóm s dvoma centromérami, dicentrický chromozóm. Chromozóm bez centromér, acentrický chromozóm. Metafázový chromozóm Prehľad chromozómových mutácií 27

Kružnicový (prstencovitý) chromozóm Výmena úseku medzi nehomologickými chromozómami, translokácia. Metafázový chromozóm Prehľad chromozómových mutácií 28

Genómové mutácie Genómové mutácie sú zmeny počtu chromozómov v jadre bunky. Medzi genómové mutácie patria: polyploidia, aneuploidia, haploidia. 29

Polyploidia Prítomnosť viac, ako dvojnásobku haploidného počtu chromozómov jadre bunky. Polyploidia môže byť: autopolyploidia, alopolyploidia. 30

Autopolyploidia Násobné zmnoženie celej chromozómovej sústavy v jadre bunky. diploid triploid tetraploid Autopolyplodia repy cukrovej: 2n = 2x = 18 AA 3n = 3x = 27 AAA 2n = 4x =36 AAAA Symbolom A je označený genóm repy cukrovej (n = 9, x = 9). n haploidný, x základný počet chromozómov. 31

Triploid 3n = 3x = 6 Diploid 2n = 2x = 4 Tetraploid 4n = 4x = 8 Genómová mutácia polyploidia n haploidný, x základný počet chromozómov 32

Diploid 2n = 2x = 22 Tetraploid 4n = 4x = 44 Triploid 3n = 3x = 33 Polyploidia rastlín Dyňa červená (Citrullus lamatus THUMB. MANSF.). n haploidný, x základný počet chromozómov 33

Alopolyploidia Násobné zmnoženie chromozómovej sústavy rôzneho druhového pôvodu, nachádzajúcej sa v jednom jadre bunky. oktoploid Alopolyploidia tritikale (hybrid pšenica raž): 2n = 8x = 56 AABBDDRR A, B, D genóm pšenice letnej (n = 21, x = 7) R genóm raže siatej (n = 7, x = 7). n haploidný, x základný počet chromozómov 34

Získavanie a význam polyploidov Pri rastlinách sa polyploidy získavajú pôsobením alkaloidu kolchicínu (c mitóza) na rastový vrchol. Kolchicín blokuje činnosť deliaceho vretienka pri nepriamom delení jadra bunky. Polyploidné rastliny majú väčšie bunky, mohutnejší vzrast, často zníženú plodnosť. 35

Mitóza 2n = 2, 2x = 2, diploid 2n = 2, 2x = 2, diploid G 1 S G 2 Mi P Mi M Mi A Mi T C mitóza 4n = 4, 4x = 4, polyploid Tvorba polyploidov c mitózou. V jadre bunky je znázornený len jeden pár zo súboru chromozóv. G1, S, G2 štádia interfázy Mi P profáza mitózy. Mi M metafáza mitózy, Mi A anafáza mitózy, Mi T telofáza mitózy n haploidný, x základný počet chromozómov 36

Aneuploidia Počet chromozómov v jadre bunky nie je presným násobkom haploidného počtu chromozómov. Aneuploidy: nulizomik 2n - 2, monozomik 2n -1, trizomik 2n + 1, tetrazomik 2n + 2. Aneuploidy pšenice letnej (2n = 6x = 42): nulizomik 2n - 2 = 40, monozomik 2n - 1 = 41, trizomik 2n + 1 = 43, tetrazomik 2n + 2 = 44. n haploidný, x základný počet chromozómov 37

Nulizomik 2n = 2x - 2 = 2 Monozomik 2n = 2x - 1 = 3 Diploid 2n = 2x = 4 Trizomik 2n = 2x + 1 = 5 Genómová mutácia aneuploidia n haploidný, x základný počet chromozómov 38

Vznik a význam aneuploidov Aneuploidy vznikajú pri poruche rozostupovania chromozómov v meióze prípadne v mitóze. Aneuploidy majú zníženú plodnosť. Hybridizáciou aneuploidov niektorých druhov rastlin sa cieľavedome vymieňajú chromozómy medzi jednotlivými genotypmi, chromozómové inžinierstvo. 39

n + 1 n - 1 Nerozostupovanie chromozómov v meióze I. Vznik aneuploidov n + 1 n - 1 n Nerozostupovanie chromozómov v meióze II. V jadre bunky je znázornený len jeden pár zo súboru chromozóv. n haploidný počet chromozómov 40

Haploidia V jadrách telových buniek je polovičný počet chromozómov. (Pohlavné bunky majú haploidný počet chromozómov.) Haploidy sa získavajú z mikrospór v kultúre in vitro (v skúmavke). Haploidy sú hemizygotné (majú len jednu alelu génu). Ich diploidizáciou sa získavanú homozygotné organizmy. Nemôžu sa rozmnožovať pohlavne. 41

Haploid n = x = 2 Diploid 2n = 2x = 4 Genómová mutácia haploidia n haploidný, x základný počet chromozómov 42

G 1 S G 2 Me 1 Me 2 2n = 2, 2x = 2, diploid Meióza Kultúra in vitro Mitóza n =1, x = 1, haploid n =1, x = 1, haploidné mikrospóry Vznik haploidov v kultúre in vitro V jadre bunky je znázornený len jeden pár zo súboru chromozóv. Me meióza. n haploidný, x základný počet chromozómov 43

Haploidná rastlina Mikrospóry v kultúre in vitro Regenerácia rastlín z nikrospór Tvorba haploidov rastlín v kultúre in vitro 44

Nemutačná premenlivosť Teratogény Teratogény sú chemické látky, fyzikálne faktory, alebo infekčné mikroorganizmy (baktérie, huby), ktoré pôsobia na metabolické dráhy aktívnych génov v organizmoch a tým vyvolávajú fenokópie (nededičné zmeny), alebo spôsobujú vývinové poruchy zárodku. 45

Nemutačná premenlivosť Prehľad teratogénov pôsobiacich na ľudí Látka alebo faktor Fyzikálny faktor Chemická látka Infekčné mikroorganizmy Choroby matka Teratogén Radioaktívny spád, X žiarenie a iné Etylalkohol, tetracyklíny, chlorobifenyly a iné Cytomegalovírus, herpesvírus II, virus rubeoly a iné Fenylketonúria, cukrovka, zhubná transformácia a iné 46

Ďakujem za pozornosť