Az öröklés kromoszóma elmélete

1. Az öröklés kromoszóma elmélete

2. Mik a Mendel által feltételezett gének fizikai hordozói? A mendeli géneket az ivarsejtek közvetítik nemzedékről nemzedékre. Fizikailag összekötik a nemzedékeket. Hordozniuk kell a géneket. Az ellentétes nemű ivarsejtek méretében nagy különbségek vannak. Ami hasonló méretű és szerkezetű két különböző nemű ivarsejt között, az a sejtmag. Mivel a szülők hozzájárulása az utódok tulajdonságaihoz egyenértékű, a gének a sejtmagban lehetnek.

3. Walter Flemming 1882-ben felfedezte a kromoszómákat Flemming rajzai szalamandra sejtek osztódásáról (mitózis). 1887-ben Eduard van Beneden felfedezte, hogy minden fajnak állandó kromoszóma száma van, és az ivarsejtek rendhagyó - szám felező - osztódást mutatnak.

4. 1891 Henking egy rovar sejtmagban figyelt fel egy páratlan erősen festődő képletre, amit X testnek nevezett el. McClung felismerte, hogy az X test kromoszóma. Innen származik az X kromoszóma elnevezés. McClung azt is észrevette, hogy a nősténynek egyel több kromoszómája van, mint a hímnek, és ezt kapcsolatba is hozta a nem meghatározással. Más rovarok a hímjeiben és a nőstényeiben azonos számú kromoszómákat láttak. A hímekben egy X és egy kisebb, más alakú kromoszómát láttak, amit az abc következő betűjéről Y kromoszómának neveztek el. A nőstényekben két X kromoszóma van.

5. A heteromorf kromoszóma-pár (X és Y) szegregációja a Tenebrio hímek meiózisa során. A hímekben és nőstényekben rendhagyó kromoszóma szerelvények, heteromorf vagy párnélküli kromoszómák találhatók Két rovarfaj hímjeinek és nőstényeinek kromoszóma szerelvényei.

6. Stevens és Wilson megfigyelték, hogy az X és az Y kromoszóma a gaméta képződés során nem jutnak ugyanabba az ivarsejtbe, az egyik ivarsejtbe X, a másikba Y kerül. A nőstény ivarsejtjei mindegyike egy X kromoszómát kap. Ebből arra következtettek, hogy, miután a nemi jellegek ugyanúgy öröklődnek, mint más tulajdonságok, azokat a kromoszómák közvetítik. Vagyis az X és az Y kromoszómák a nemi kromoszómák. A többi, nem-nemi kromoszómát, autoszómának nevezzük.

7. Háromféle kromoszómákon alapuló nem meghatározást ismerünk: XX-X0, XX-XY és ZZ-ZW típust. XX-X0 nem meghatározás. A Protenornál, mint ahogy McClug kimutatta a nőstények két X kromoszómát (XX), a hímek egy X kromoszómát (X0-nak jelöljük) hordoznak. Az ivarsejt képzéskor a nőstényekben minden petesejtbe kerül egy X kromoszóma, a hímekben a spermiumok egyik felébe kerül X, másik felébe nem kerül. Vagyis a petesejtek egyfélék, a spermiumok kétfélék. A nőstényeket homogamétás (egyforma gamétájú), a hímeket heterogamétás (kétféle gamétájú) nemnek nevezik. Az utódok nemét a hím ivarsejt szabja meg.

8. XX-XY nem meghatározás. Sok fajban mindkét nem azonos számú kromoszómát hordoz. A nőstények XX, a hímek XY kromoszómát hordoznak. A nőstény a homogamétás, a hím a heterogamétás nem. A petesejtek mindegyike egy X, a spermiumok fele egy X, másik fele egy Y kromoszómát hordoz. Az utód nemét a spermium szabja meg azon az alapon, hogy X vagy Y kromoszómát tartalmaz. Az ember és az emlősök nem meghatározása egységesen ebbe a típusba tartozik. Az állatvilágban ez látszik a legelterjedtebb nem meghatározásnak. A fontos genetikai modell a muslica (Drosophila melanogaster) kromoszómakészlete 3 pár autoszóma és egy pár nemi kromoszóma. A muslica nőstény XX, a hím XY. Ez a nem-meghatározás a kétlaki növények között is megfigyelhető. Például a mécsvirág (Melandrium album) kromoszóma szerelvénye 22 autoszómából és 2 nemi kromoszómából áll. A termős növény XX, a porzós növény XY.

9. Az X és Y kromoszómák citológiailag jól megkülönböztethetők. Az Y kromoszóma jóval kisebb az X-nél. Mindkét kromoszóma két részre, homológ és nem-homológ, más néven differeciális (=megkülönböztető) szakaszra bontható. A nem-homológ szakaszok olyan géneket hordoznak, amiknek nincs megfelelője a másik nemi kromoszómán. A hímekben ezek a gének hemizigóta (pár nélküli) állapotban vannak. Humán X és Y kromoszóma

10. ZZ-ZW nem meghatározás. Madarakból, gyíkokból és lepkékből ismert nem meghatározás. Ez esetben a homogamétás nem a hím, a heterogamétás nem a nőstény. A fordítottja, amit az XX-XY nem meghatározás esetén láthattuk.

11. A kromoszómális ivarmeghatározás A fajok nagyobb részében az ivar kromoszómálisan meghatározott. XX, ZZ = homogamétás nem XY, ZW = heterogamétás nem

12. Az ivari kromoszómák szerepe a nem meghatározásban. Turner szindróma, X0. Ez a rendellenesség 1/3000 gyakoriságban fordul az újszülött lányok között. A Turner szindrómás egyedek kromoszóma készlete egyetlen nemi kromoszómát tartalmaz, az X-et. Az állapotot X0-ként szokták jelölni. A nőkre jellemző nemi sajátosságokat mutatnak, azonban sterilek. Legtöbbször alacsony növésűek, vaskosak. Hajuk a homlokukba nő, gyakran bőrredő húzódik a nyakuk mindkét oldalán a vállukra. Szellemi képességeik általában normálisak.

13. Az ivari kromoszómák szerepe a nem meghatározásban. Kleinefelter szindróma, XXY. 1/1000 gyakoriságú a fiú újszülöttek között. Kettőnél több nemi kromoszóma van kromoszómakészletükben, tipikusan XXY. A Kleinefelter szindrómás egyének férfi másodlagos nemi jellegeket mutatnak, általában magasak. Sterilek, arcszőrzetük ritka. Intelligenciájuk normális. Előfordul XXXY, XXXXY vagy XXYY kromoszóma rendellenesség is.

14. Az ivari kromoszómák szerepe a nem meghatározásban. Triplo- és poliX szindróma. Az újszülött lányok között 1/1000 gyakorisággal születnek három X kromoszómát (XXX) hordozók. Az állapotot triplo-X szindrómának nevezik. Ez a kromoszóma rendellenesség nem jár súlyos abnormális állapottal, általában magas, karcsú alkatúak és fertilisek. A triplo-X nők között a szellemi visszamaradottság azonban gyakoribb, mint az XX nők között. Jóval ritkábban előfordulnak négy vagy öt X kromoszómát hordozók is. A poliX szindrómás nők anatómiája normális, de szellemi visszamaradástól szenvednek, és gyakran szenvednek mozgásszervi bántalmaktól.

15. A nemi kromoszómák szerepe az emberben. 1. Az X kromoszóma nélkülözhetetlen géneket hordoz mindkét nem számára. 2. Egyetlen Y kromoszóma elegendő a férfiasság kialakulásához, még akkor is, ha több X kromoszómával együtt fordul elő. A férfi nemi jellegeket meghatározó géneket az Y kromoszóma hordozza. 3. Az Y kromoszóma hiánya nő jelleget eredményez. 4. Mindkét nemi kromoszóma fontos termékenységi géneket hordoz. A nők termékenységéhez két X kromoszóma szükséges. A férfiak termékenységéhez szükséges és elégséges egy Y kromoszóma. 5. Az X kromoszóma hordoz olyan géneket, amikből kettőnél több káros hatású mindkét nemben.

16. Az ember férfi-meghatározó génje. Számos adat igazolja, hogy az ember esetén a férfi jellegekhez az Y kromoszóma jelenléte nélkülözhetetlen. Előfordulnak Y kromoszóma nélküli, két X kromoszómát hordozó férfiak. Alapos vizsgálatok megmutatták, hogy ezekben a férfiakban az Y kromoszóma egy kis darabja beékelődött az X kromoszómába. A férfi jelleghez nem szükséges a teljes Y kromoszóma, annak elég az Y egy kis darabja. Ez a kromoszóma szakasz hordozza a SRY (sexdetermining region on Y, vagy sex reversal on Y) gént. Ez a gén a főkapcsoló. A SRY hatására a gonádkezdemény a herévé fejlődik. A here az androgén hormont, a tesztoszteront és a Müller-gátló faktort termel. A tesztoszteron jelenlétében a férfi jellegek kifejlődnek, a Müller-gátló anyag hatására a női szaporító vezeték visszafejlődik. A SRY hiányában a gonádkezdeményből petefészek lesz, és női jellegek alakulnak ki. Az egérben a SRY gén beültetése XX embrióba hím fejlődést vált ki.

17. Az androgén-érzéketlenség szindróma. Termékenységi gondokkal küzdő nők között találtak olyanokat, akik nemi kromoszómái XY és nem XX. Ezek a nők kromoszómáik szerint férfiak. Alapos vizsgálatok megmutatták, hogy ezek a nők anatómiailag abnormálisak, hüvelyük vakon végződik, nincs petefészkük, nem menstruálnak, ellenben vannak, általában a hasüregben, heréik. (A kórképet más néven tesztikuláris feminizációnak nevezik. A tesztoszteron színt a vérükben mint a férfiakra jellemző, magas, azaz heréik termelnek hormont. A tesztoszteron hatásmechanizmusában kulcsszerepet játszó androgén receptor hiányzik sejtjeikből. Ezért hiába fejlődnek ki a herék és termelnek hormont, a sejtek nem érzékelik azt. A szindróma tesztoszteron kezeléssel nem javítható (innen a kórkép neve). Az tesztoszteron receptor génje az X kromoszómához kötött.

18. Egy X-hez kötött recesszív rendellenesség, a tesztikuláris feminizáció fenotípusa Négy tesztikuláris feminizáció szindrómában szenvedő testvér. Mind a négy beteg X és Y nemi kromoszómákat hordoz. Egy X kromoszómához kötött recesszív allél miatt azonban sejtjeik érzéketlenek a férfi nemi hormonra (androgén).

19. Egy X-hez kötött recesszív rendellenesség, a tesztikuláris feminizáció fenotípusa A szindróma esetenként vonzó, nőies külsőt kölcsönöz. Tula

20. A nemi kromoszómák szerepe a muslicában. A muslica nem meghatározása XX-XY típusú. A nőstény homogamétás, a hím heterogamétás. A muslicában a nemi kromoszómák szerepe más, mint amit az ember esetén láttunk. Az X0 muslica hím, steril. Az XXY kromoszóma szerelvényű muslica termékeny nőstény. A muslica Y kromoszómája, az emlősökétől különbözően, nem hordozza a hímségért felelős, hanem csak a hím fertilitásáért felelős géneket. Az XXX muslica nem életképes, ahogy az YY és az Y0 muslica sem.

21. A muslica és az emlősök XY ivarmeghatározása különböző Emlősöknél Y kromoszóma szükséges a hím jellegek kialakulásához. Az Y kromoszómán lévő „mestergén” az SRY (sex reversal on Y) főkapcsoló génként működik. Drosophilánál a nemi jellegek kialakításáért felelős mestergén nem az Y, hanem az X kromoszómán található. Itt az X kromoszóma/autoszóma számarány működik „főkapcsolóként”.

22. Nemhez kötött jellegek. A nemre jellemző tulajdonságokat, másképp a nemi jellegeket a nemi kromoszómák génjei határozzák meg. Az X kromoszóma génjei az X-hez kötött, az Y kromoszóma génjei az Y-hoz kötött jellegekért felelősek. A legtöbb szervezet Y kromoszómája csak kevés, legtöbbször néhány gént hordoz, ezért a nemhez kötött jellegek túlnyomó része X-hez kötött.

23. A cikkcakk öröklésmenet. Mendel borsó kísérleteiben a reciprok keresztezések mindig azonos eredményt adtak. Felfigyeltek néhány öröklésmenetre, amikben a reciprok keresztezések eredményei különböző utódokat eredményeztek.

24. P P X X P P X X F1 F1 F1 F1 Az Abraxas araszoló lepke sötét-világos színének és a házityúk kendermagos mintázatának cikkcakk öröklésmenete A sötét szín domináns Cikkcakk öröklésmenet A kendermagos mintázat domináns Cikkcakk öröklésmenet

25. P P X X P P X X F1 F1 F1 F1 Az Abraxas araszoló lepke sötét-világos színének és a házityúk kendermagos mintázatának cikkcakk öröklésmenete A sötét szín domináns Cikkcakk öröklésmenet A kendermagos mintázat domináns Cikkcakk öröklésmenet

26. P P X X P P X X F1 F1 F1 F1 Az Abraxas araszoló lepke sötét-világos színének és a házityúk kendermagos mintázatának cikkcakk öröklésmenete A sötét szín domináns Cikkcakk öröklésmenet A kendermagos mintázat domináns Cikkcakk öröklésmenet

27. Cikkcakk öröklésmenet muslicában. Cikkcakk öröklésmenet. A piros szemszín domináns.

28. Cikkcakk öröklésmenet muslicában. Cikkcakk öröklésmenet. A piros szemszín domináns.

29. Az X kromoszóma és white gén összetartozását szimbólumok jelzik. Az öröklésmenet magyarázata az lehet, hogy az X kromoszóma örökíti a szemszín gént. A nőstényekben a white gén homo- vagy heterozigóta állapotba kerülhet. A hímeknek egyetlen X kromoszómája hemizigóta. Ezért a hímekben a white recesszív változata is közvetlenül megnyilvánul.

30. 1. Keresztezés F1 beltenyésztése Az XX-XY nem meghatározáshoz tartozó utód hímek az apjuktól öröklik az Y, az anyjuktól pedig az X kromoszómájukat. Az utód nőstények egyik X kromoszómája az apától, a másik az anyától származik.

31. Z Z Z W X Y X X Z W ZZ X Y X X Morgan magyarázata az Abraxas és a házityúk színöröklésére is ráillik A cikkcakk öröklésmenet akkor tapasztalható, ha a homogamétás szülő recesszív homozigóta, és a heterogamétás szülő hordozza a domináns allélt.

32. Nemhez kötött jellegek öröklődési mintázata pedigrékben. A nemi kromoszómák génjei nemhez kötötten öröklődnek. Az X kromoszóma sokkal több gént hordoz, mint az Y. A legtöbb nemhez kötött jelleg is az X kromoszómával kapcsolatos. Az X-hez kötött rendellenességek a férfiakban sokkal gyakoribbak, mint a nőkben. Nagyon alacsony allél gyakoriság esetén a rendellenesség csak férfiakban jelenik meg.

33. Az ember nemhez kötött recesszív tulajdonságainak öröklődése A zöld-vörös színtévesztés pedigréje. A terhelt apák fiai nem terheltek, nem öröklik és nem is örökítik tovább a rendellenességet. A terhelt apa minden lánya hordozóvá válik. A hordozó lányok fiainak fele terhelt lesz, függetlenül attól, hogy az apjuk terhelt-e vagy sem. Egy nőben a rendellenesség csak akkor lehet homozigóta, ha mindkét szülejében előfordul az allél (XAXa * XaY). Ahhoz hogy a rendellenesség egy férfiben megjelenjen, csak az anya kell, hogy hordozó legyen.

34. X-hez kötött recesszív rendellenesség, a hemofilia öröklése az európai uralkodóházban. A vérzékenység oka a VIII. véralvadási faktor hiánya. A vérzékenységet okozó allél valószínűleg Viktória királynő ivarsejtjeiben keletkezett. A családon belüli házasodások miatt a rendellenesség elterjedt az egész családban. A Duchenne féle izomsorvadás is X kromoszómákoz kötött rendellenesség.

35. Az ember nemhez kötött domináns tulajdonságok öröklődése A férfiakban megjelenő X-hez kötött domináns fenotípust a lányaik öröklik. A terhelt nők általában heterozigóták, és a rendellenességet a fiaik és a lányaik felére örökítik. Domináns X-hez kötött rendellenesség pl. a hipofoszfatémia, a D vitamin rezisztens angolkór egy fajtája.

36. Dóziskompenzáció,X kromoszóma inaktiváció Az XX egyedekben az X kromoszómához kötött gének dózisa kétszerese az XY egyedekéhez képest. A dózis különbség kompenzálódik. Az emlősökben a kompenzáció az egyik X kromoszóma inaktiválásával valósul meg. Az inaktivált X heterokromatikus rögként látszik, amit Barr testnek nevezünk. A Barr test, kondenzált inaktivált X kromoszóma egy normális nő sejtmagjában. A férfiaknak nincs Barr testük. A Barr testek sejtenkénti száma mindig az összes X kromoszóma száma mínusz egy. Barr test

37. A dóziskompenzáció miatt az X-hez kötött recesszív allélek a nőstényekben mozaikos fenotípust eredményezhetnek nőstény A tarka macska mindig nőstény. A vörös és fekete szektorokat az X kromoszóma inaktivációja okozza. Heterozigóták egy X kromoszómához kötött bundaszín gén alléljeire, O (orange = vörös) és o (fekete). (A fehér színt egy másik gén okozza.) kandúr

39. Az X-inaktiváció okozta mozaikos fenotípus embernél Az X-hez kötött egy anhydrotic ectodermaldysplasia-t (verejtékmirigy hiányt) okozó allélre heterozigóta nőkben (aed/aed+) megfigyelhető szomatikus mozaicizmus. A verejtékmirigy hiányos terület kékkel jelölt.

40. A mendeli gének a kromoszómák részei lehetnek - 1900-ban DeVries, Correns és Tschermak újra felfedezték a Mendel törvényeket - 1902-ben Walter Sutton és Theodor Boveri egymástól függetlenül leírják, hogy az ivarsejt képződés során a meiózisban a kromoszómák ugyanúgy viselkednek, mint azt a mendeli faktoroktól elvárnánk. „Az apai és az anyai eredetű kromoszómák párokba rendeződése, majd azt követő szétválása a redukciós osztódás folyamán alkothatja az öröklődés mendeli törvényeinek fizikai alapját” Walter Sutton 1902

41. Walter Sutton Theodor Boveri Szöcske kromoszómák W. Sutton rajzán Tengeri sün kettős megter- mékenyítése T. Boveri rajzán

42. Az öröklődés kromoszóma elmélete azt állítja, hogy a mendeli gének a kromoszómák részei. A kromoszómák tehát genetikai szempontból a legfontosabb sejtalkotó részek. A kromoszómaszám állandóságát a mitózis és meiózis biztosítja.

43. Párhuzamok a mendeli gének és a kromoszómák viselkedése között a meiózisban.

44. A kromoszóma elmélet kritikája • A gének és kromoszómák párhuzamos viselkedése arra utal, hogy • a gének a kromoszómákon vannak, de ez még nem bizonyíték. • Sutton és Boveri elméletének korabeli kritikái: • Változatlanok maradnak-e a kromoszómák az interfázis során? • Biztos-e hogy a kromoszómák homológ páronként és nem • véletlenszerűen párosodnak? • -Hogyan lehetséges az, hogy egy egyed eltérő sejttípusaiban ugyanaz az örökítő anyag található?

45. Elinor Carothers megfigyelése alátámasztja a kromoszóma elméletet A heteromorf és a páratlan kromoszómák két azonos gyakoriságú mintázatban kerülnek a gamétákba. (szöcske meiózis)

46. Az egyes kromoszómák információ tartalma különböző (Alfred Blackeslee) Datura (maszlag) növények termései. Mindegyik növény más kromoszómából tartalmaz egy számfeletti példányt (triszómia). A termések morfológiai különbségei azt sugallják, hogy minden kromoszóma más információt hordoz.

47. Az X és Y kromoszómák párosodása és szétválása a spermium képződése során. párosodnak szétválnak Az X és Y heteromorf kromoszómák mendeli módon szegregálódnak az ivarsejt képzés során. X és Y kromoszómát hordozó spermiumok fele-fele arányban jönnek létre. A megtermékenyítés során a spermiumok véletlenszerű részvétele eredményeképp az utódok fele-fele arányban hím vagy nőivarú egyedek.

48. A kromoszóma elmélet citogenetikai bizonyítása A kromoszóma elmélet bizonyításához konkrét gének és kromoszómáik közötti kapcsolat közvetlen bizonyítékára volt szükség. 1910 Thomas H. Morgan: felfedezi az X kromoszómához kapcsolható nemhez kötött (cikkcakk) öröklődést muslicában. 1914 Calvin Bridges: kimutatja a kromoszóma nondiszjunkciót, ami perdöntő bizonyíték. Kalvin B. Bridges (1889-1938) Thomas Hunt Morgan (1866-1945)

49. A muslica, Drosophila melanogaster életciklusa A muslica nemzedékváltása 10-11 napot igényel.

50. Bridges újra elvégezte piros és fehér szemű muslicákkal a cikkcakk öröklésmenethez vezető kísérletet. Sok állatot keresztezett, sok utódot kapott. A szokásos utódokon kívül szokatlan (fehér szemű nőstény és piros szemű hím) utódok is megjelentek. Ezek az elsődleges szokatlan utódok ritkák (1/2000). elsődleges szokatlan utódok. nőstény fertilis, hím steril. szokásos utódok