8. A sejtmagon kívüli genom - extracelluláris öröklődés

Extracelluláris genetikai anyagot tartalmazó organellumok.

mitokondrium

kloroplasztisz

Az organellumok genomjának ploiditása

• nem haploid, nem diploid

• több száz kör alakú kromoszóma

Igaz vagy hamis?

Az organellum genomok öröklődése teljesen független a sejtmagi osztódástól

Igaz

Hogyan adódnak ét az utódsejtekbe az organellum-genomok?

A citoplazmával áramlanak.

Nucleoid az organellumokban.

• organellumon belüli specifikus régió

• tartalmazza a DNS-t és a hozzá kapcsolódó fehérjéket

Heteroplazmia

Egy sejtben egyszerre vannak jelen vad és mutáns OG-k.

Citoplazmatikus szegregáció.

Amikor a leánysejtek között véletlenszerűen oszlik el a citoplazma és annak tartalma.

Anyai öröklődés

Az utódok kizárólag az anyai ivarsejtből származó citoplazmát és organellumokat öröklik.

Csodatölcsér: zöld, fehér, tarka - miért?

1. Genom: A hajtások színét a kloroplasztisz saját genomja (cpDNS) határozza meg.

2. Anyai öröklődés: A tulajdonság kizárólag az anyai vonalon öröklődik, mert a kloroplasztiszokat a petesejt citoplazmája adja át az utódnak (a pollen nem ad át kloroplasztiszt).

3. Hajtástípusok:

• Zöld hajtás: Ép (funkcióképes) zöld kloroplasztiszok alakítják ki.

• Fehér hajtás: Mutáns (funkcióképtelen) kloroplasztiszok alakítják ki.

• Tarka hajtás: A kloroplasztisz-DNS mutációja miatt a sejtekben zöld és fehér kloroplasztiszok is jelen vannak (kevert citoplazma).

4. A tarkaság aránya (Citoplazmatikus szegregáció): A növény növekedése során (mitózisokkor) a citoplazma és a benne lévő kloroplasztiszok véletlenszerűen oszlanak meg a leánysejtek között, ami meghatározza a zöld és fehér foltok arányát és mintázatát.

🍄Neurospóra - tömlősgomba alapszerveződése, ivaros ciklusa

• Haploid

• ivaros szaporodáskor átmeneti diploid zigótát képez

🍄 Az anyai öröklődést mutató tulajdonságok helye a sejten belül.

mitokondrális DNS

🍄Az utódok örökölhetnek extranukleáris tulajdonságokat az apától?

Nem

🍄 Példa citoplazmatikus mutációra Neurospórákban.

Poky - hiányos mitokondrális légzési lánc

🍄Reciprok keresztezések eredménye anyai öröklődés esetén.

• eltérő eredmény

• az utódok fenotípusa mindig az anyai szülőét követi

🍄Heteroplazmia neurospórában.

A sejten vagy hifán belül eltérő mitokondrális DNS-molekulák vannak.

🍄Mi történik, ha az apai szülőt érintő mitokondrális mutációval keresztezünk vad típusú anyát?

Mindegyik utód vad típusú lesz.

🍄 A poky fenotípus lassú növekedésének oka.

• hiányoznak a mitokondrális citokrómok, vagy sérültek

• emiatt ATP hiány alakul ki

Edard Tatum kísérlete - abnormál fenotípus

Tatum be akarta bizonyítani, hogy az extranukleáris mitokondrális örökítőanyag mutációja is képes fenotípus változást okozni.

Mutáns mitokondriumokat ültetett be a vad típusú sejtbe, amin megjelentek a fenotípusos változások.

Tehát az elmélet beigazolódott.

Mi az anyai hatás?

• az utód tulajdonságát a sejtmagi gén kódolja

• viszont tulajdonképpen le van szarva ez a gén, mert a fenotípust az anya genotípusa fogja meghatározni

Molekuláris oka az anyai hatásnak.

A petesejt érés során, a petesejtbe az anya mRNS-ei és fehérjéi kerülnek.

Ezek fogják az embrió legelső fejlődési lépéseit irányítani.

Minden anya-útód kapcsolatnál megfigyelhető a jelenség?

Csak azoknál a fajoknál, ahol a petesejt az anya testén kívűl fejlődik.

Csigaház-csavarodási szabály.

Hogyan határozza meg az anya genotípusa a csigaház csavarodását?

D - domináns - jobbra tekeredik

d - recesszív - balra tekeredik

DD vagy Dd anya utódai tök m1 milyen genotípusúak, akkor is jobbmentesek lesznek.

dd anya - itt is tök m1 az utód genotípusa, balra fog fordulni

Mi történik dd anya x DD apa keresztezésekor? F1, F2, F3 nemzedékekben?

F1: balmenetes, heterozigóták

F2: DD, Dd, dd 1:2:1 - jobbmenetes

F3: 3:1 arányban megjelenik a jobbra és balra tekeredés

Anyai öröklődés vs. anyai hatás

Az anyai öröklődésnél nem számít az anya sejtmagi genetikai anyaga, csak az extranukleáris genetikai anyag. 100 %-ban az anya fenotípusát követi.

Az anyai hatásnál, az utód saját sejtmagi genotípusa a saját testén nem nyilvánul meg, az anyától örökli a fenotípust. A csiga genotípus már csak az utód testén fog megnyilvánulni. Ezért van 1 generációs eltolódás.

Chlamydomonas életciklusa - ivartípus - és mi határozza meg azt?

• mat type

• haploid egysejtű

• az ivatípust egy lókusz határozza meg: mat+/mat-

Chlamydomonas - milyenek az ivarsejtek?

Izogámia - egyformák

Chlamydomonas - Mi történik a citoplazmával diploid képződéskor?

Mindkét szülő azonos mennyiségű citoplazmát, 1-1 kloroplasztiszt ad a zigótának.

Chlamydomonas - kloroplasztisz gének öröklődési szabálya

Hogyan öröklődnek a kloroplasztisz gének, ha a citoplama megoszlás egyenlő?

• uniparentális öröklődés - az utódok 95%-a mat+ szülő kloroplasztisz génjeit örökli

• mert a mat+ védettebb metiláció miatt

Hogyan tudták feltérképezni a kloroplasztisz-kromoszómát? - Ruth Sager kísérlet

A zigóták 1.5%-a biparentális, azaz mindét szülő DNS-ét megőrzi

Ezekben a sejtekben a kloroplasztisz gének rekombinálódhatnak,és a rekombináció gyakoriságából megállapították, hogy a DNS kör alakú kloroplasztosz-kromoszómát alkot.

Hol találhatók az SMr és SMs gének a Chlamydomonas-ban, és mit határoznak meg?

• a kloroplasztisz DNSében

• sztreptomicin antibiotikum-rezisztenciát vagy érzékenységet kódolják

Milyen utódokat kapunk egy mat+ SMr x mat- SMs keresztezésből és miért?

Az összes utód SMr (rezisztens) lesz.

A kloroplasztisz-gének uniparentálisan, kizárólag a mat+ szülőtől öröklődnek.

Mitokondrium térképezése petite analízissel.

Cél: - gének pontos sorrendjének felvázolása az mtDNS-en

1. lépés - deléció

• egy többszörös antibiotikum rezisztens törzsből mutánsokat csinálnak

• hányos mtDNS-é, lassan növekvő mutánsokat

• ezt delécióval csinálják véletlenszerűen

2. lépés - keresztezés

• a petite mutáns önmagában nem tesztelhető antibiotikumra

• ezért normál növekedésű és minden antibiotikmra érzékeny törzzsel összeolvasztják

3. lépés - térképezés

• megnézik, hogy az egyes petite törzsekben mely rezisztenciagéenek maradtak meg, és melyek tűntek el.

• A megmaradt gének átfedéseiből meghatározható a gének sorrendje

Igaz vagy hamis:

A sejtmagi DNS-el ellentétben a mt DNS-ben nincsenek javíó mechanizmusok.

igaz

Miért az izom- és idegsejteket érintik leginkább a mtDNS hibái, és hogyan kapcsolódik ez az öregedéshez?

Mert azok igényelnek a legtöbb ATP-t, így ha a mitokondrium sérül jobban megszívják, mint más szövetek.

Az életkor előrehaladtával a deléciós mtDNS-ek elszaporodnak, egyre kevesebb ATP lesz, sejtpusztulást eredményez, majd a szövet öregedését.