פרק שני גנטיקה קריוטיפ
Download
Report
Transcript פרק שני גנטיקה קריוטיפ
כרומוזומים ,וקריוטיפ האדם
כרומוזום
כרומטין
תא איאוקריוטי
נוקלאוזום
גרעין
דנ"א
ה ,DNA -כרומטין וכרומוזומים
מבנה כרומוזום
צנטרומר
כרומטידות
אחיות
טלומר
כרומוזומים
/http://gslc.genetics.utah.edu/units/disorders/karyotype
כרומוזומים הם מולקולות ארוזות של ______ .ניתן לצבוע כרומוזומים בצבע
Giemsaלקבלת דגם פסים אופייני .על פי דגם הפסים ניתן לסדר את הכרומוזומים
בזוגות _____ .בכל זוג כרומוזומים הומולוגיים דגם פסים זהה.
בנוסף לדגם הפסים ניתן לאפיין כרומוזומים לפי _____ ולפי מיקום ה ____.
במיקרוסקופ
כרומוזומים של אדם
(קריוטיפ)
אלקטרונים סורק
מהו קריוטיפ?
מערכת כרומוזומים של המין
מה מאפיין קריוטיפ?
.1מס' הכרומוזומים
.2אורך הכרומוזומים
.3מיקום הצנטרומר
קריוטיפ נורמאלי גבר /אישה
באדם 46כרומוזומים ,שהם 22זוגות הומולוגיים
ועוד זוג אחד של כרומוזומי המין ( XXאו )XY
סה"כ 23זוגות כלומר 23n -
גבר
אישה
.1בהכנת הדגימה מתקבלת
תמונת כרומוזומים לא
מאורגנת – כמו בתמונות
בשמאל.
.2מזהים את הכרומוזומים
השונים על פי צורתם.
.3בעזרת גזירה והדבקה של
התמונה ,מארגנים את
הכרומוזומים בזוגות – כך
מתקבלת תמונת קריוטיפ.
הכנת קריוטיפ
למה משמש קריוטיפ ?
• כל שינוי בכרומוזומים יוביל
לשינוי גנטי כלשהו ביצור.
• השינוי הגנטי יכול להראות
באופן חיצוני או להתבטא
באופן מוסתר.
• שינויים קריטיים בקריוטיפ
הנורמאלי ,כמו שינוי
במספר הכרומוזומים או
בגודלם גורמים לתסמונות
ולפגמים חמורים.
• בבדיקת קריוטיפ ניתן לגלות אם קיימים שינויים קריטיים בכרומוזומים.
• כיום ניתן לבצע בדיקות קדם לידה ולקבל מידע על קריוטיפ העובר.
תמונת כרומוזומים -קריוטיפ
בקריוטיפ נורמלי באדם נוכל לספור ______ כרומוזומים או ___ זוגות הומולוגים.
קריוטיפ משמש לקביעת תקינות גנטית של תאי הנבדק.
לפניכם קריוטיפ שנערך בשיטת FISHבה לכל זוג כרומוזומים הומולוגים צבע אופייני.
א .מה מספר הכרומוזומים? _____________
ב .מהו מין הנבדק/ת? ______________
ג .האם זהו קריוטיפ נורמאלי?
לכל יצור מספר כרומוזומים קבוע ואופייני
גמל
70
camel
עז
60
goat
חזיר ים
64
guinea pig
ארמדילו
64
armidillo
עטלף
44
סרטן
208
עגבניה
24
tomato
אורז
24
rice
תירס
20
corn
שמרים
32
yeast
bat
king crab
שימו לב לנקודות הבאות:
• אין קשר בין מספר הכרומוזומים לרמת ההתפתחות של היצור.
• כל מספרי הכרומוזומים בטבלה זוגיים
בכל תאי הגוף של יצור רב תאי
(למעט בתאי הרבייה) יש מערכת
כרומוזומים זהה
איך נשמר מספר כרומוזומים קבוע?
חלוקת הגרעין שבסיומה מתקבלים שני
גרעיני בת שבהם מערכות כרומוזומים
זהות לזו שהייתה בגרעין תא האם
גופנו מורכב ממיליונים רבים של תאים .תאים
רבים מתים ותאים חדשים נוצרים במקומם
ללא הפסק.
כיצד נוצרים תאים חדשים?
התא מתחלק במיטוזה ומקבלים שני תאים
חדשים הזהים במספר הכרומוזומים
ובחומר התורשתי
זאת גם צורת רבייה – רבייה אל-מינית
שכפול
אינטרפאזה
בתא מתרחשת פעילות
של חילוף חומרים כהכנה
לתהליך המיטוזה.
הכרומטין מפוזר בגרעין
התא והתא עצמו נראה
כאילו לא קורה בו שום
דבר.
לצנטרומרים יש תפקיד בנדידת הכרומוזומים הנפרדים במהלך חלוקת התא – הם קושרים
את הכרומוזום אל סיבי החלוקה המכוונים אותם אל הקצוות המנוגדים של התא .
שלבי המיטוזה
-Pפרופאזה
.1
הכרומטין בגרעין מתחיל להתקצר ,להתעבות
ובסופו הופך לכרומוזום
.2
קרום גרעין התא מתפרק
.3
2הצנטריולים נעים לכיוון שני צדי התא.
.4
מתוך הצנטריולים נוצרים חוטים דקים
ההולכים ומתארכים לכיוון מרכז התא.
החוטים נקראים כישור
כרומטין
כרומוזום
צנטריול
גרעין התא
מתפרק
-Mמטפאזה
.1
הכרומוזומים נעים לאורך חוטי הכישור
ומסתדרים באמצע התא – "קו המשווה"
.2
כל כרומוזום מורכב משני חצאים זהים
ומאזור בולט:
כל אחד מחצאי הכרומוזום נקרא
כרומטידה
האזור הבולט נקרא צנטרומר והוא
המחבר את 2הכרומטידות
.3
הצנטרומר מחובר לחוט הכישור וכך נע
כל כרומוזום על גבי החוט
חוטי כישור
-Aאנאפאזה
כרומטידות
צנטרומר
.1
הצנטרומר של כל כרומוזום נחצה לשניים
.2
הכרומוזום נחלק לשניים כלומר לשתי
כרומטידות
.1
חוטי הכישור מתחילים להתקצר ומושכים
את הכרומטידות לכיוונים נגדיים (לשני
קטבי התא)
חוטי כישור
.1
התא עצמו מתחיל להתחלק באמצעו
לשנים
-Tטלופאזה
.1
כל חצאי הכרומוזומים (כרומטידות)
מצטופפים בשני קטבי התא
.2
הכרומטידות מתחילות להתארך
לחוטים דקים וחוזרים לצורת כרומטין
.3
חוטי הכישור נעלמים
.4
מסביב לכרומטין נוצר קרום גרעין חדש
.5
אברונים וגופיפים שבתא מתחלקים
באופן
שווה בין שני חלקי התא
.6
התא כולו מתחלק לשני חלקים שווים
.7
מופיע קרום תא המפריד בין שני
התאים הזהים
קרום גרעין חדש
שני תאים חדשים
פוליפלואידיות
מהי פוליפלואידיות?
תאים פוליפלואידים הם תאים המכילים מספר עותקים הגדול מ2-
מכל כרומוזום.
תאים פוליפלואידיים בצמחים יכולים לפתח צמחים שלמים ,שהם
פוליפלואידיים.
הן בטבע והן בחקלאות מילאה הפוליפלואידיות תפקיד חשוב
באבולוציה של הצמחים .היא יכולה לשנות את תכונות הפרט
ולהשפיע על כושרו לעמוד בתנאי תחרות ,והיא יכולה להוות מקור
למינים חדשים.
תופעת הפוליפלואידיות בבעלי חיים – נדירה ,ובמרבית המקרים
בעלת תרומה שלילית.
כיצד מתקבל תא פוליפלואידי?
פוליפלואידיות יכולה להיוצר למשל בגלל טעויות שנוצרו במהלך
יצירת הגמטות.
הכרומוזומים אמנם מכפילים את עצמם ,אך התא
והציטופלסמה אינם מתחלקים
לשני תאי-בת
וכל הכרומוזומים נשארים
בתא אחד.
עקרות בצמחים טריפלואידיים
• פירותיהם של הצמחים הטריפלואידיים הם חסרי
גרעינים.
• העקרות נובעת מכך שהכרומוזומים הבלתי
הומולוגיים מפריעים לתהליך המיוזה.
השבחת צמחים באמצעות פוליפלואידיות
• לצמחים פוליפלואידיים יש תאים גדולים יותר
בהשוואה ל"קרוביהם" הדיפלואידיים ,ולכן הצימוח
הווגטטיבי שלהם חזק יותר.
• לצמחים פוליפלואידיים יש גרגרי אבקה ,וכן זרעים ופרחים
גדולים יותר לעומת אלה של הוריהם הדיפלואידיים.
האדם מנצל את הפוליפלואידיות להשבחת מיני בר .כך,
למשל ,היה תהליך קבלת החיטה הרכה שממנה מכינים
היום את הלחם.
השראת פוליפלואידיות
• פוליפלואידיות היא אחד התהליכים המתרחשים
בדרך הטבע בשדותיהם של החקלאים ,כמו גם
בבר.
• במרוצת השנים ,בררו החקלאים את הצמחים
המשרתים אותם על הצד הטוב ביותר והשיגו כך
זנים שונים במידה ניכרת מאבותיהם צמחי הבר.
• המשביחים המודרניים יכולים לגרום
לפוליפלואידיות בכוונה תחילה ,ולבצע בה
מניפולציות.
השראת פוליפלואידיות ע"י קולכיצין
הדרך העיקרית להשראת פוליפלואידיות
היא השימוש בחומר כימי כמו הקולכיצין –
המיוצר על-ידי הסתוונית,
כנראה כדוחה מזיקים.
(שמה המדעי של הסתוונית הואColchicum,
וזה מקור השם).
פעולתו המיוחדת של הקולכיצין
היא הפסקת התחלקות תאים ,ע"י פגיעה ביצירת הכישור.
אם מטפלים בתא בקולכיצין,
המיטוזה נפסקת באמצע הדרך:
הכרומוזומים מתחלקים,
אבל אחר-כך אין התא מתחלק לשניים.
כיוון שכך יכול הקולכיצין להשרות
פוליפלואידיות לפי הזמנה.
הראשון שבודד את הקולכיצין
היה הצרפתי פייר ז'יבודון ,ב.1937-
מאז הביא החומר ברכה מרובה לאנשי הניסוי בביולוגיה בכלל ,ולמשביחי הצמחים בפרט.
כיצד נשמרת אותה מערכת כרומוזומים במעבר
מהורה לצאצא?
אם לכל אחד
מההורים יש 46
כרומוזומים בתאי
הגוף
כמה כרומוזומים יש
בתאיו של הצאצא?
בתאי הגוף לכל כרומוזום יש בן זוג ,השווה לו באורך,
במיקום הצנטרומר ובסוג המידע האצור בו.
כרומוזומים שהם זוג תואם נקראים כרומוזומים הומולוגיים
מספר הכרומוזומים הכפול הקיים בתאי הגוף נקרא
מספר דיפלואידי וסימונו 2n
בתאי המין בגמטות נמצאת רק מחצית
כמות הכרומוזומים יחסית לתאי הגוף
האחרים (הסומאטיים).
למספר הכרומוזומים שבגמטות של מין
מסוים קוראים מספר הפלואידי ומסמנים
באות n
תא זרע )(n
תא ביצה )(n
קביעת המין באדם היא גנטית
• המין של האדם – זכר או נקבה – נקבע על ידי ה-
DNAשלו ,ולכן קביעת המין היא גנטית.
• לאשה יש 22זוגות כרומוזומים ממוספרים (ממספר 1
עד – )22ובסך-הכל 44כרומוזומים ממוספרים +שני
כרומוזומים שסימנם :X
♀ = 44 + XX
• לגבר יש 22זוגות ממוספרים +כרומוזום Xאחד
+כרומוזום קטן ,כרומוזום Yאחד:
♂ = 44 + X + Y
מה קובע את המין?
ַקריֹוטיּפים של אדם
מהו תא המוצא ממנו התחילה חלוקת המיוזה ?_________
כמה כרומוזומים יש בתא המוצא? ______________
כמה כרומוזומים הומולוגים יש בתא המוצא? ____________
חלוקת ההפחתה = תהליך המיוזה
המיוזה היא תהליך מורכב מאד ,שכולל שלושה שלבים:
א .שיכפול הDNA -
ב .מיוזה I
ג .מיוזה II
בסיום התהליך מתא אחד בעל 46כרומוזומים נוצרים 4
תאים שלכל אחד מהם 23כרומוזומים (חלק מהתאים
עלולים לא להתפתח ,או להתפורר).
במהלך מיוזה Iחל תהליך של היצמדות כרומוזומים
והחלפת קטעים מקבילים :שיחלוף ()crossing-over
מיוזה ראשונה – חלוקה אקראית של הומולוגים [אבהיים ואמהיים] מפחיתה את
מספר הכרומוזומים לחצי – מ 2nל n
שחלוף
באיור שלפניכם תיאור של הצירופים האפשריים בחלוקת כרומוזומים הומולוגים במיוזה
הראשונה של תא עם 3זוגות הומולוגים - .כמה צירופים אפשריים מתוארים באיור?
מה הסיכוי לקבל את אחד הצירופים? _ האם תוכלו להציע נוסחה כללית לחישוב הצירופים של חלוקה אקראית של הומולוגים במיוזה? כמה צירופים אפשריים של חלוקת הומולוגים ייתכנו בתא עם 2זוגות הומולוגים? -כמה צירופים אפשריים של חלוקת הומולוגים ייתכנו בתא עם 4זוגות הומולוגים?
שיחלוף של קטעים בין כרומטידות חל בין כרומטידות אחיות [של אותו כרומוזום] – נכון/לא נכון
חלוקת הכרומוזומים ההומולוגים חלה במיוזה השנייה – נכון/לא נכון
במיוזה השנייה הכרומוזומים ההומולוגים נצמדים זה לזה – נכון/לא נכון
ההפחתה במספר הכרומוזומים חלה במיוזה הראשונה – הסבירו:
ציין את התהליכים במיוזה האחראים ליצירת צירופים גנטיים חדשים בגמטות המתקבלות?
תקלות במיוזה
• לפעמים ,בעקבות תקלה ,הכרומוזומים שנצמדו
במקום להיפרד נעים יחד ,וכך נוצר תא בעל כרומוזום
מיותר (או חסר) .התופעה נקראת "אי-הפרדה"
( )nondisjunctionוהיא הסיבה העיקרית לליקויים
כגון תסמונת דאון = טריזומיה 21
כיצד יכול להיווצר ליקוי במספר הכרומוזומים
שעלול להוביל לתסמונות דאון ( ,)21אדוארדס ( ,)18פאטו ()13
(וכן לליקויים אחרים במספר הכרומוזומים :טרנר ,קליינפלטר ,טריזומיה X-עליהן נלמד בעתיד)
?
• ליקוי במספר הכרומוזומים נוצר ,ברוב המקרים ,עקב
תקלה בתהליך המכונה "חלוקת הפחתה" (מיוזה)
• זהו התהליך שבו נוצרים תאי מין ,שכל אחד מהם מכיל
רק מחצית ממספר הכרומוזומים הרגיל 23 :כרומוזומים
במקום 46
• מספר הכרומוזומים בתאי המין הוא ,23מפני
שמהתמזגות שני תאי מין נוצר עובר ()46=23+23
פגיעות עקב מספר כרומוזומים לא תקין
• טריזומיה – 21תסמונת דאון ()Down Syndrome
• טריזומיה – 18תסמונת אדוארדס
• טריזומיה – 13תסמונת פאטו
תסמונת דאון – טריסומה 21
בת XX -
בן XY -
תסמונת דאון (מונגולואידיות)-
המצאות של כרומוזום נוסף ,כרומוזום מס' ,21כלומר קיימים בסה"כ 47כרומוזומים.
לאדם הלוקה בתסמונת דאון מראה אופייני ,השונה ממראהו של אדם רגיל ,וכושרו
השכלי נמוך מהממוצע לבני גילו.
.א .מראה וקריוטיפים של לוקים בתסמונת
דאון
– תסמונת אדוארדס18 טריזומיה
http://www.gulfkids.com/ar/index.php?action=show_res&r_id=73&topic_id=993
טריזומיה – 13תסמונת פאטו
קליינפלטר סינדרום
המצאות של כרומוזום Xנוסף אצל הגברים,
כלומר צרוף של XXYבמקום .XY
קיימים גם צרופים נוספים נדירים למדי ,של
XXXYו.XXXXY -
גברים הלוקים בחריגויות אלה הינם רפי שכל
ומאפייני המין שלהם אינם מתפתחים כלל.
יש להם אברי מין קטנים ולא מפותחים והם
עקרים (כתוצאה מתת התפתחות של הרקמה
היוצרת זרע).
משקעי השומן שבגופם הינם בעלי אופי נקבי
ולעיתים ניכרים בהם גם שדיים .בחולים זקנים
שכיחות גם תופעות של הפרעות נפשיות ושל
אוסטאופורוזיס
תסמונת קליינפלטר ()47: XXY
תסמונת טרנר – חסר ב X
העדר כרומוזום Xאחד ,כלומר במקום זוג
כרומוזומי Xקיים רק אחד ובסה"כ יש
לנשים אלה 45כרומוזומים בכל תא.
העדר כרומוזום Xמסומן.X0 :
הלוקות בתסמונת זו הן נשים.
השחלות אינן מתפתחות כראוי ,משום כך
לא מתפתחים סימני מין ואין ווסת (נשים
אלה כמובן ,עקרות) .במקרים רבים
ניכרות חריגויות מולדות בעור ,בלב
ובכליות .חזותן של חולות אלה אופיינית.
הן נמוכות מהממוצע לגילן.
יש לציין שעל פי רוב חסר בכרומוזום שלם ,בכל תאי הגוף הינו מום שהלוקים בו אינם
מסוגלים לחיות .חסר בכרומוזום Xהוא יוצא דופן מהבחינה הזו ,אם כי רוב ההפריות
שבעקבותן נוצר חסר בכרומוזום Xמסתיימות בלידת נפל ("הפלה") במחצית
הראשונה של ההריון.
תסמונת ֶֶ טרנֶר ()45: X
תסמיני קליינפלטר וטרנר
47: XYY - ו47: XXX
triple-X , 47:XXX נשות
Intelligence
When intelligence tests have been carried
out on girls with Triple-X, their average score
is about 20 points lower than the national
average. Within families the intelligence
level (IQ) of Triple-X girls tends to be lower
than that of their brothers and sisters.
ומה עם – ? 45: Yאין!!
מה בכרומוזום Yקובע זכריות?
כרומוזומי Yעודפים
גברים הלוקים בתסמונת זו הם
בעלי כרומוזום Yנוסף ,כלומר
צרוף של XYYובסה"כ 47
כרומוזומים.
הם בדרך כלל בעלי פיגור שכלי.
יש קשר בין המצאות כרומוזום Y
נוסף לבין תוקפנות ואלימות-
אולם קביעה זו אינה תקפה
תמיד.
קיימים גם מקרים של המצאות
כרומוזום Yוכרומוזום Xנוספים,
כלומר צרוף של .XXYY
מסקנה :באדם
Yקובע את המין:
קיום Yקובע זכריות ,חוסר Yקובע נקביות
קביעת המין באדם :סיכום
• קביעת המין באדם נעשית על ידי כרומוזום – Yקיומו
קובע זכריות ,חסרונו מתבטא בנקביות.
• לפיכך אנשים בעלי קריוטיפ
46:XY, 47:XXY, 48:XXXYהם גברים ,וכמובן גם 47:XYY
• לעצם הזכריות לא נדרש כל כרומוזום ,Yאלא אזור קטן
המכונה SRY
מערכת המין בגבר
• איברי המין הראשוניים – המייצרים תאי מין
(גמטות) והורמוני מין הם האֲ שָׁ כים (ביחיד :אֶ שֶ ְך)
• איברי המין המשניים :מובילים ואוגרים זרעונים,
ובהם הם מבשילים:
פנימיים :יותרות אשך ,צינורות מובילי זרע,
שלפוחיות נוזל זרע ,ערמונית ,בלוטת קּוּפֶ ר ,שופכן
חיצוניים :שק אשכים (=כיס אשכים) ,איבר הזכרות
• סימני מין (מופיעים בהתבגרות)ׂ :שיעור ,שרירים,
גרון
האתר כולו
http://hodhodegypt13.modawanati.com
מערכת המין באשה
• איברי המין הראשוניים – המייצרים ביציות והורמוני מין
– הם השחלות
• איברי המין המשניים :מובילים ביציות ועוברים ומטפלים
בעוּבר:
פנימיים :שני צינורות מובילי ביציות ("חצוצרות") הנפתחים
כ"א במשפך; רחם (גוף הרחם +צוואר); ֵלדן (וגינה ,נרתיק)
חיצוניים 2 :זוגות שפיות הערווה; חביונה (קליטוריס)
• סימני מין (מופיעים בהתבגרות) :שדיים ,תחלוקת שומן,
האגן