Genetika životinja 2. Građa ćelije i hromozoma

1. Genetika životinja2. Građa ćelije i hromozoma

2. Građa ćelije • Ćelije su osnovne gradivne i funkcionalne jedinice svih živih bića, osimvirusa koji nemaju ćelijsku građu. • Prema složenosti građe razlikuju se dve vrste ćelija: • prokariotske ćelije, koje nemaju jedro već im je genetički materijal u viduprstenaste DNK smešten u citoplazmi; • eukariotske ćelije, čiji se genom nalazi u hromozomima smeštenim u jedru i koje imaju složenu i dobro organizovanu unutrašnju strukturu.

3. Prokariotske ćelije - bakterije • Bakterije nemaju jedarnu membranu • Bakterije imaju samo jedan hromozom • Bakterijska ćelija je haploidna(ima jedan hromozom) • Bakterijski hromozom je celom dužinom dostupan za proces transkripcije • Pored hromozomske DNK mogu postojati i ekstrahromozomski segmenti DNK

4. Eukariotske ćelije • Prema obliku ćelije se u organizmu životinja mogu • podeliti na: • okrugle, kao što je jajna ćelija; • pljosnate, ćelije krvnih i limfnih sudova; • cilindrične, ćelije epitela creva, materice i jajovoda; • kockaste, ćelije tireoidne žlezde (štitna žlezda); • vretenaste, ćelije glatkih mišića; • poligonalne, ćelije jetre; • ćelije nepravilnog oblika kao što su nervne ćelije čije telo može da ima različite oblike (zvezdast, ovalan, kruškolik, ptiramidalan i dr)

5. Osobine ćelije • Rastu do veličine koja je karakteristična za datu vrstu ćelije; • Primanje signala iz spoljašnje sredine na koje ćelija na određeni način odgovara; • Život ćelije odvija se kroz cikluse koji se završavaju ili deobom ili ćelijskom smrću; pri deobi ćelija daje nove ćelije; • Jedinstven hemijski sastav; • Jedinstvena građa; • Ćelija može da obavlja različite funkcije: • mehanička zaštitna od uticaja iz spoljašnje sredine (epitelne ćelije) • kontraktilnost (mišićna ćelija) • sinteza i sekrecija (lučenje) (žlezdane ćelije) • komunikacija sa spoljašnjom sredinom • razmnožavanje, polne ćelije • zaštita organizma od mikroorganizama i stranih materija (ćelije imunog sistema) • apsorpcija (upijanje) • ekscitabilnost (stvaranje električnih impulsa), nervne ćelije • provodljivost (nervna ćelija) • ćelije vezivnog tkiva (koštane, hrskavičave i dr).

6. Ćelije su izgrađene od mnogo delova, nazvanih organele, od kojih svaki ima različitu funkciju, ulogu.  Životinjska ćelija: 1 - mitohondrije; 2, 6-granularni endoplazmatični retikulum; 3 - nuklearni ovoj; 4 - jedarce; 5 - nukleoplazma; 7 - ribozomi; 8 - mikrofilamenti; 9 - lizozom; 10 - peroksizom; 11 - centrozom; 12 - mikrotubule; 13 - agranularni ER; 14 - Goldžijev aparat; 15 - ćelijska membrana jedro

7. Mitohondrije su organele sa najvećom količinom membrana. Njihov sadržaj je obavijen dvema membranama – spoljašnjom i unutrašnjom, između kojih se nalazi međuprostor. Spoljašnja membrana je glatka i u kontaktu je sa citoplazmom. Unutrašnja membrana gradi mnoge uvrate označene kao kriste (pregrade) na kojima se nalaze enzimi respiratornog lanca. U mitohondrijalnom matriksu nalaze ribozomi (70S) i mitohondrijalna DNK (prstenasta je). Glavna funkcija jedarceta je stvaranje i organizovanje komponenti ribozoma (rRNK i ribozomalnih proteina)

8. Endoplazmatični retikulum (ER) je mreža membrana koja se prostire kroz čitavu ćeliju. Osnovna uloga ove organele je sinteza i transport materija kroz ćeliju. Razlikuju se dve vrste granularni i agranularni. Granularni ER na membranama nosi ribozome pa se u njemu sintetišu proteini. Agranularni ER nema ribozome i u njemu se sintetišu lipidi i njihovi derivati. Ribozomi su jedine organele prisutne i u prokariotskoj i u eukariotskoj ćeliji. Sastoje se od dve subjedinice (velike i male) koji se povežu sa molekulom i-RNK i tada sintetišu protein. Povezivanjem većeg broja ribozoma sa i-RNK nastaje polizom.

9. Jedro Najupadljivija, velika organela eukariotskih ćelija je jedro. Sam latinski naziv – nucleus (jezgro), govori o značaju jedra za ćeliju. U njemu se nalazi DNK (geni) u kojoj je zapisano sve ono što ćelija treba da uradi da bi se održala u životu i prilagodila na promene u okolini. Jedro reguliše (upravlja) sve procese u ćeliji, u njemu se obavlja i sinteza DNK(replikacija) i svih vrsta RNK (transkripcija). Jedro se sastoji od: jedrove opne (nuklearnog ovoja) i jedrovog soka (nukleoplazme). Nuklearni ovoj je izgrađen od dve membrane: spoljašnje i unutrašnje između kojih se nalazi perinuklearni prostor. Nuklearni omotač sadrži otvore ( nuklearne pore) preko kojih se obavlja razmena materija između nukleoplazme i citoplazme ćelije. Nukleoplazma je unutrašnjost jedra odvojena od citoplazme unutrašnjom jedrovom membranom. U nukleoplazmi se nalaze hromozomi – hromatin i jedarce (nukleolus). Shema građe jedra i veze sa ER: 1 - nukleusni ovoj2 - ribozomi3 - kompleks nukleusne pore4 - jedarce5 - hromatin6 - jedro7 - endoplazmatični retikulum (ER)8 - nukleoplazma

10. Građa hromozoma • Hromozomi su telašca karakterističnog oblika koja se dobro boje pa se u jedru mogu uočiti za vreme deobe. • Naziv potiče od gr. chromos = boja i soma = telo. • Otkrio ih je Valter Fleming (1843-1905) 1882. godine prilikom istraživanja deobe ćelija. • Najbolje se uočavaju za vreme metafaze mitoze pa se tada i izučavaju i nazivaju metafazni hromozomi ili mitotski hromozomi.

11. Svaki metafazni hromozom se sastoji od: • dve sestrinske hromatide koje sadrže po jedan molekul DNK, i s obzirom da nastaju replikacijom, ti molekuli su potpuno jednaki po sadržaju gena; zato se hromatide nazivaju sestrinske; • centromere ili primarnog suženja koje spaja hromatide; • neki hromozomi mogu da, pored primarnog, sadrže i sekundarno suženje; • telomere Na centromeri se nalazi proteinska struktura, kinetohor, koja se formira na početku mitoze i ima ulogu da veže hromozom za deobno vreteno. Ona usmerava kretanje hromozoma za vreme deobe pošto se za nju vezuju konci deobnog vretena.

12. Centromera deli hromozom na dva kraka: • kratki krak (obeležava se prema međunarodnom dogovoru sa p) je deo hromozoma iznad centromere; • dugi krak (obeležen sa q) se nalazi ispod centromere • Prema položaju centromere razlikujemo morfološke tipove hromozoma: A – telocentričan B – akrocentričan C – submetacentričan D – metacentričan(p = q) P krak q krak

13. Homologi hromozomi su spareni hromozomi identični po veličini, obliku i funkciji. U svakom paru homologih hromozoma (bivalent ili tetrada) jedan potiče iz majčine, a drugi iz očeve garniture hromozoma. Sparivanje homologih hromozoma dešava se u zigotenu profaze mejoze I i naziva sinapsa, a razdvajanje se vrši u anafazi mejoze I. Između sparenih hromozoma dolazi do krosing-overa u pahitenu profaze mejoze I. Kod sisara, jedan par hromozoma je različit kod muškog pola, xy. To su polni hromozomi.

14. Broj hromozoma kariotip – kariogram - idiogram • Broj hromozoma je stalan i karakterističan za svaku biološku vrstu i naziva se kariotip. Telesne (somatske) ćelije imaju diploidan (grč. diploos = dvostruk) broj hromozoma [obeležava se kao 2n].

15. Priprema hromozoma kariotip – kariogram - idiogram • Kada se hromozomi fotografišu, iseku i slože po parovima,dobija se kariogram Hromozomise slažuuskladusameđunarodnopriznatimmetodamanumeracije kojaseuvelikojmerizasnivanaslaganjupoveličinii / ilimestucentromera.

17. Idiogram govečeta • Kada se hromozomi šematski slože, • dobijamo idiogram Svi autosomni hromozomi goveda su akrocentrični, samo X i Y hromozomi su metacentrični. Postoji velika sličnost između hromozoma govečeta, koza i ovaca.

18. Kariotip koze Koza ima 60 hromozoma koji su veoma slični hromozomima govečeta, osim X i Y polnih hromozoma, X hromozom je akrocentričan, a Y je znatno manji od Y hromozoma govečeta. Kariogram ovce Ovceimajuisterazlikeuodnosunapolne-hromozome, alije došlo do tricentromernefuzijenahromozomima 1/3, 2/8 i 5/11 uodnosunagovedaikoze, ovacastogaima 54 hromozoma. metacentrik

19. Svinja ima 6 parova akrocentričnih hromozoma i 12 parova metacentričnih autosoma. X-chromozomei su takođe metacentrićni.

20. Kariogram konja Kariotip konja sadrži 64 hromozoma (2n=64), 62 autosoma sa različitom morfologijom i 2 polna submetacentrika.

21. Idiogram kokošaka

22. Idiogram mačke

23. Kariotip i kariogrampsa

24. Hromozomi-Hromatin U periodu između dve deobe (u interfazi) hromozomski materijal je raspoređen po celom jedru kao difuzna masa i naziva se hromatin. Prvi put ga je opisao Valter Fleming (1843-1905) 1882. godine prilikom istraživanja deobe ćelija. • Vrste hromatina • Prema jačini bojenja razlikuju se dve vrste hromatina: • heterohromatin i • euhromatin. • Heterohromatin je kondenzovan (spiralni navoji DNK su zbijeni) pa je zbog toga tamnije obojen i lako se uočava u jedru.  • Euhromatin je difuzan (rasplinut – manje su zbijeni navoji DNK) pa je usled toga svetlije obojen. • Ćelije koje intenzivno sintetišu neki protein imaju malo heterohromatina, a dosta euhromatina – njihova jedra su svetlija, jer je heterohromatin neaktivan u transkripciji, dok je euhromatin aktivan.

25. Hromatin eukariota se sastoji od: • DNK, • proteina i • male količine RNK • Proteini hromatina se svrstavaju u dve klase : • histone, koji su važni za pakovanje DNK • nehistonske proteine Histonski proteini su veoma slični kod različitih eukariotskih organizama, što znači da se tokom evolucije živog sveta nisu mnogo menjali pa se za takve proteine kaže da su konzervativni (očuvani). Tako se histon H4 čoveka i kvasca razlikuju u samo osam aminokiselina. Oni su gradivni proteini hromatina jer učestvuju u pakovanju DNK, koja se oko njih namotava (kao konac oko kalema) da bi se ogromna dužina DNK mogla da smesti u sićušno jedro. Zato se hromatin vidi kao perlasta struktura, gde su perle, ustvari, DNK namotana oko histona i nazivaju se nukleozomi. Nehistonski proteini su uglavnom enzimi koji učestvuju u procesima translacije, replikacije i transkripcije. Većiona njih su transkripcioni faktori koji regulišu koji će se deo DNK prepisivati u RNK.

26. Građa hromatinskog vlakna • Sastoji od: • histonskog oktamera, koji formira jezgro • DNK, koja je namotana oko oktamera skoro 2 puta (tačnije 1,8 puta); njena dužina je oko 200 bp. • Oktamer se sastoji od 8 molekula histona, po dva molekula histona: • H2A, • H2B, • H3 i • H4. Histon H1 je vezan za DNK na mestu gde ona ulazi i napušta nukleozom, za tzv. vezujuću (linker) DNK. Vezujuća DNK jeustvari deo DNK lanca između dva nukleozoma. Njena dužina najčešće iznosi oko 55 bp, mada može da varira zavisno odbiološke vrste u rasponu od 8-114 bp. Pored toga histon H1ostvaruje interakciju i sa DNK koja se namotava oko histonskog oktamera.