Prenos genskega zapisa

Miha Povšič

Genetika

Izobraževanje odraslih

Kaj je razmnoževanje?

Razmnoževanje

• Razmnoževanje ali reprodukcija je proces, pri katerem se lastnosti, zapisane v dednem materialu, s staršev prenašajo na potomce.

• Omogoča ohranjanje lastnosti določene vrste

PREŽIVETJE VRSTE

Različne vrste razmnoževanja

Različne vrste razmnoževanja

• Organizmi lahko genski material prejmejo od enega ali od dveh staršev.

Vrste razmnoževanja

spolno raz. nespolno raz.

Genski material Genski material

potomci prejmejo potomci prejmejo

od obeh staršev od enega starša

“posebneži”

• Vodne bolhe se lahko odvisno od letnega časa razmnožujejo spolno in nespolno, saj lahko samice izdelujejo oplojena ali neoplojena jajčeca

Nespolno ali vegetativno razmnoževanje

• Potomci so genetsko enaki svojemu staršu

• Genski zapis je popolnoma enak, zato potomcem pravimo “kloni” starševskega organizma

• Ali se lahko kloni razlikujejo od starša?

Kloni

• Kloni se od starševskega organizma lahko razlikujejo le po zunanjih lastnostih, ki so rezultat vpliva okolja.

• Posledično lahko kloni bolje uspevajo v nekem okolju kot v drugem

• Najpogosteje se nespolno razmnožujejo enocelični organizmi (praživali in bakterije)

• Nespolno pa se lahko razmnožujejo tudi večcelični organizmi, kot so glive, rastline in celo nekatere živali.

Vrste nespolnega razmnoževanja

• Enostavna delitev (npr. evglena)

• Brstenje (npr. jagodnjak)

• Stolonizacija (npr. netresk)

• Poliembrionija (npr. enojajčni dvojčki)

Prednosti/slabosti nespolnega razmnoževanja

• Prednost:

– za razmnoževanje ne potrebuje dveh osebkov (moškega in ženskega)

– razmnoževanje je izredno hitro

– vsi potomci so enako prilagojeni na okolje

• Slabost:

– vsi potomci imajo enak genski zapis

– ni genetske variabilnosti

Sprememba okolja

Nespolno razmnoževanje/mitoza

• Vsak dan v našem telesu umre na milijone in milijone celic

• Celice nenehno nadomeščajo druge, nove celice.

• Delitev ekvariontskih celic, ki omogoča RAST in OBNAVLJANJE imenujemo MITOZA

Mitoza

• Je delitev celice, pri kateri se hčerinski celici ne razlikujeta od materinske

• Hčerinski celici imata po delitvi enako število istovrstnih kromosomov, kot jih ima jedro materinske celice

• Hčerinski celici sta KLONA materinske celice

Mitoza

Ob koncu mitoze - citokineza

• Citokineza ali delitev citoplazme celice

Spolno razmnoževanje/mejoza

• Vključuje dva raznospolna osebka, ki prispevata svoje spolne celice (gamete).

• Bistvo spolnega razmnoževanja je združitev haploidnih gamet (moških spermalnih celic in ženskih jajčnih celic), kar imenujemo oploditev.

• Gamete imajo haploidno jedro, kar pomeni, da imajo v jedru po en kromosom vsake vrste.

• Po združitvi nastane spojek (zigota), ki ima diploidno jedro, kar pomeni, da ima v jedru po dva kromosoma iste vrste.

• Potomci nosijo polovico genetskega zapisa enega starša in polovico drugega starša.

Razmnoževanje

Mejoza

• Je sposobnost evkariontskih organizmov

• Namenjena je razpolovitvi števila kromosomov v jedrih njihovih spolnih celic

• Potomci se od svojih staršev v nekaterih lastnostih razlikujejo in nimajo enakega dednega zapisa kot materinski ali očetovski osebek.

• Vsak organizem ima novo gensko kombinacijo.

Mejoza

Potek mejoze

• Proces mejoze poteka v dveh zaporednih fazah, ki jih imenujemo kar mejoza I in mejoza II. Tako v mejozi I kot v mejozi II se celice po enkrat delijo.

Interfaza

• Interfaza je faza v kateri se v jedru podvoji dedni material celice. V interfazi se kromatin v jedru prične zbijati v kromatinske niti. Dedni material v celici se podvoji.

Zgodnja profaza

• V zgodnji profazi I se kromatinske niti spiralizirajo v kromosome. V celicah, ki imajo centriole (živalske in preprostejše rastlinske celice), se število centriolov podvoji.

Srednja profaza

• Homologni kromosomi se pomaknejo eden proti drugemu. Na mestu centromere se povežejo eden z drugim, kar imenujemo parjenje homolognih kromosomov – tetrade.

Pozna profaza

• Posamezne kromatide homolognih kromosomov se lahko prekrižajo in izmenjajo dele - nastanek hibridne kromatide z DNA, ki izvirajo iz obeh homolognih kromosomov. Ta proces imenujemo proces crossing-over.

Metafaza I

• V metafazi I niti delitvenega vretena tetrade razporedijo v ekvatorialno ravnino.

• V zadnjem stadiju profaze I se kromosomi ločijo in se kondenzirajo.

Anafaza I

• V anafazi I niti delitvenega vretena vlečejo en par homolognih kromosomov na en pol, drugega pa na drugi pol. Kromatidi ostaneta povezani, homologna kromosoma pa sta naključno razporejena v dve bodoči celici.

Telofaza I

• V telofazi I se centromeri pomaknejo na pole. Oblikuje se jedrni ovoj. Celica se tekom citokineze dokončno razdeli.

Interfaza

• V interfazi, ki poteče pred profazo II, se genski material ne podvoji.

Profaza II

• Centriola se pomikata proti poloma. Jedrna ovojnica se prične razgrajevati.

Metafaza II

• V tej fazi se kromosomi razporedijo v ekvatorialnem delu celice. Kromosomski mikrotubuli se pritrdijo na kinetohor vsakega kromosomskega para.

Anafaza II

• Kromatidi se pričneta ločevati ena od druge v centromeru. Pri ločevanju dvokromatidnih (materinskih) kromosomov nastajajo enokromatidni (hčerinski) kromosomi. Niti delitvenega vretena jih vlečejo proti nasprotnima poloma.

Telofaza II

• Nastopi takrat, ko enokromatinski kromosomi dosežejo pola. Prične se oblikovati jedrni ovoj celice. Kromosomi se pričnejo »odvijati« in se despiralizirajo do svoje funkcionalne oblike.

Rezultat mejoze

• Nastale so štiri spolne celice, ki imajo haploidno število kromosomov. Mejoza se pri živalih imenuje gametogeneza, pri rastlinah pa sporogeneza.

Crossing over

• V srednji profazi I mejoze I se podvojeni kromosomi zbližajo in povežejo v tetrade. Enako veliki deli sestrskih kromatid homolognih kromosomov se zatem prekrižajo in izmenjajo dele kromatid, dele DNA. Ta proces imenujemo crossing - over.

• Posledica te izmenjave je rekombinacija alelov homolognih kromosomov. Frekvenca rekombinacij med dvema lokusoma je tem večja, čim bolj sta med seboj oddaljena. Rekombinacija je vsako izmenjevanje delov med dvema molekulama DNA ali RNA. Lahko poteče med homolognimi kromosomi ali med nehomolognimi kromosomi.

Primerjava mejoze in mitoze

Mejoza

Mitoza

Prenos genskega zapisa na potomce

• Med načine prenosa genetske informacije, ki ne vključujejo prenosa genetskih informacij med razmnoževanjem spadajo:

– konjugacija

– transpozicija

– transdukcijo

– transformacijo.

Konjugacija

• Je prenos moleuke DNK med dvema celicama, ko sta v neposrednem celičnem stiku. Prenos kromosomske ali plazmidne DNK je enosmeren – od donorske do recipientske.

Transformacija

• Je prenos delčka gole ali proste DNK med bakterijami. Deli DNK nastajajo pri razgradnji DNK, ki se v naravi pojavijo, ko bakterije razpadejo.

Transdukcija

• Je proces, pri katerem se genske informacije (DNK ali RNK) iz ene celice prenesejo v drugo s pomočjo prenašalca ali vektorja. Večina virusov je sposobnih transdukcije.