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Zellvermehrung
Mitose - Meiose
Zellvermehrung - Zellzyklus
= Zellen vermehren sich, indem sie ihre Masse verdoppeln und sich dann zweiteilen
- Erfolgt bei den Chromosomen = Chromosomenzyklus
- DNA-Verdopplung- Mitose (Kernteilung)
- Erfolgt bei allen anderen Zellbestandteilen = cytoplasmatischer Zyklus= cytoplasmatischer Zyklus
- Zellwachstum- Cytokinese (Zellteilung)
Kontinuierlicher Prozess von Interphase und Mitose
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Mitose
-
KernteilungKernteilung
Mitose:
Zu Beginn der Zellteilung, Bildung von Kernfäden und Chromosomen im Zellkern
Ist die Kernteilung, in deren Verlauf die Chromosomen auf 2 Tochterkerne verteilt werden, die erbgleich und mit dem Ausgangskern identisch sind
Sonderformen: Endomitose, Polytänisierung, A iAmitose
Amitose = Zell- und Kernteilung in zwei Tochterzellen ohne Ausbildung einer Spindel und ohne sichtbare Chromosomen
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Mitose:
Zu Beginn der Zellteilung Bildung von Kernfäden und Chromosomen im Zellkern
Amitose:
Zell- und Kernteilung in zwei Tochterzellen ohne A bild i S i d l d h i htbAusbildung einer Spindel und ohne sichtbare Chromosomen
ProphaseFrühe Metaphase Späte Metaphase
Frühe AnaphaseSpäte Anaphase Telophase
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Sinn der Mitose:
• Gleichmäßige Verteilung der Chromatinstrukturen
V l tf i T f E bi f ti• Verlustfreier Transfer von Erbinformationen
• Aufbau genetisch identischer Nachkommen
Einflüsse:
Äußere TemperaturÄußere Temperatur
Hunger
Fermentwirkung (Kinetin – Bildung beim Spermium, Stimulation der Mitose nach Befruchtung)
Zytokinese
Es teilt sich das Cytoplasma
Ein kontraktiler Ring aus Actin-Filamenten (zu Beginn der Anaphase an der Innenseite des Plasmamembran entstanden) zieht die Zellmembran zwischen den Tochterkernen zusammen.
Nach Mitose und Zytokinese (= G1-Phase) sind 2 neue Zellen entstanden
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Zellteilung nach der Befruchtung bis zur Blastozyste
Chromosom
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Chromosome
Sind Strukturen die Gene/Erbinformationen th ltenthalten
- Länge von <1 bis >30 μm
- Trockenmasse enthält ca. 35%DNA, 40% basische Proteine/Histone, Rest sind nicht-basische Proteine und RNAbasische Proteine und RNA
- Anzahl der C. ist für jede Tierart konstant und manchmal für die ganze Gattung charakteristisch
Chromosomen
Chromosomenstrukturen, das Chromosom in seiner
biologischen Variabilität
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Beispiele für Chromosomensätze:
Taufliege (Drosophila melanogaster)…………………………8
Salzkrebs (Artemia salina)……………………………………..168Salzkrebs (Artemia salina)……………………………………..168
Meerschweinchen……………………………………………….16
Weinbergschnecke………………………………………………24
Maus……………………………………………………………….40
Regenwurm………………………………………………………..32
Ratte………………………………………………………………..32Ratte………………………………………………………………..32
Mensch…………………………………………………………….46
Affe………………………………………………………………….48
Schwein…………………………………………………………….38
Rind…………………………………………………………………60
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Einteilung der Chromosomen
Heterochromosomen Autosomen
Geschlechtschromosomen
X – Chromosom
Y - Chromosom
übrige Chromosomen
Homologe Chromosomen haben gleiche Form und Größe!
Sie liegen sich gegenüber – diploid!
Chromosmenaberationen: Anzahl Chromosomen kann gelegentlich verändert sein.
Mensch: Autosom 21 = 3fach 47 Chromosomen
Schematische Darstellung des Chromosomensatzes des Menschen
Chromosomen 1 – 22 = homologe Chromosomen (=Autosomen)
Chromosom X & Y = Heterochromosomen
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Bos taurus (2n = 60)
Ziege (Capra hircus, 2n = 60)
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Schaf (Ovies aries, 2n = 54)
Nach Replikation 2 DNA Doppelehelix im Chromosom = 2 Chromatide
Schema eines Chromosoms
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Chromosomentypen
Chromosomebeschreibung
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Organisation von Genen in einem Chromosom und Beispiel für den Aufbau eines Gens bei Wirbeltieren
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Hinsichtlich der Geschlechtseinflüsse gemittelte Karte des porcinen Chromosom 6 mit einer Auswahl von 93 der 519 diesem Chromosom zugeordneten Loci (INRA, Toulouse, 2004))
Mit rot werden Loci gekennzeichnet, die nur genetisch kartiert sind. Mit blau werden die sowohl genetische als auch physikalisch kartierten. Die grün eingezeichneten Loci werden in der MARC-USDA Karte nur genetisch i d teingeordnet.
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Wenige Gene, viele Schalter
Die Anzahl der Gene sagt über die Komplexität eines Tieres wenig aus. Kleine Steuermoleküle namens miRNA, die die Aktivität von Genen an- und abschalten können, scheinen darüber viel bessere Auskunft zu geben.
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Meiose
-
ReifeteilungReifeteilung
Schema des Verlaufs der Meiose, dargestellt an Paaren homologer Chromosomen
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Meiose
1. Reifeteilung: = Meiose I……….Reduktionsteilung
2. Reifeteilung: = Meiose II………Äquatorialebene
1 Leptotän Entspiralisierung der Chromosomen Leptos = griech. = zart, fein
2 Zygotän Paarweise Anordnung der Chromosomen (Bivalente)
Zygota = vereinigt
3 Pachytän Chromosomen werden kürzer und dicker, Erscheinung = haploid
2 Chromatiden bis 4-Strangstadium
Pachys = dick
(Tetraden) Crossing over
4 Diplotän Verkürzung und Verdickung gehen weiter, Paarlinge weichen etwas
voneinander (Chiasmata)
Chromosomenumbau
Diplos = doppelt
5 Diakinese Abschluss Prophase Chromatiden kontrahieren auf 10%
Beginn Methaphase I
Diakinein = sich umherbewegen
1. Reifeteilung
6 Anaphase I Trennung der Paarlinge p g g(Segregation) Jede Tochterzelle
erhält je ein Paarling der einzelnen Chromosomenpaare willkürlich von
Vater oder Mutter
7 Telophase: Längsteilung der Chromosomen, Trennung der bereits voneinander
gelösten Chromatiden
Meiose 2 = 2 ReifeteilungMeiose 2 = 2. Reifeteilung
Läuft ähnlich der Mitose ab!
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P = Pol-d
Schematische Darstellung der Spermatogenese und Oogenese bei Tieren
oder Richtungskörper
Meiose 2 = 2. Reifeteilung
Läuft ähnlich der Mitose!
N h Ab hl i ti 4 h l id Z llNach Abschluss existieren 4 haploide Zellen:
männlich…………………….4 Spermien
Weiblich……………………..1 plasmareiche befruchtungsfähige
Eizelle und 3 Pol- bzw. Richtungskörper
Meiose I:Meiose I: Paarung homologer Chromosomen wieder Trennung, Verteilung als ganze Chromosomen alternativ auf die Tochterkerne!
Meiose II: Chromatiden jedes Chromosoms werden wie in Mitose unter Zentromerteilung getrennt und verteilt!
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Kernphasenwechsel nach Zeitpunkt des Übergangs von Diplo- in Hablophase
Zygotischer KW (Haplonten)Zygotischer KW (Haplonten)
Meiose bei erster Teilung der Zygote außer Zygote sind alle Stadien haploid (z.B. Protisten, Algen)
Gametischer KW (Diplonten):
Meiose erst kurz vor der Gametenbildung außer Gameten sind alle Zellen diploid (z.B. Metazoa)diploid (z.B. Metazoa)
Intermediärer KW:
Diploide Pflanzen bilden aus Sporenmutterzellen viele Gone, die zu Gametophyten auswachsen.
Kernphasenwechsel
Zygotischer KW (Haplonten)
Meiose bei erster Teilung der Zygote
außer Zygote sind alle Stadien haploid
(z.B. Protisten, Algen)
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Kernphasenwechsel
Gametischer KW (Diplonten):
Meiose erst kurz vor der Gametenbildung
außer Gameten sind alle Zellen diploid
(z.B. Metazoa)
Intermediärer KW:
Diploide Pflanzen bilden aus Sporenmutterzellen viele Gone, die zu Gametophyten auswachsen.
Kernphasenwechsel
Diplo Haplophase
Wirkungen: Umbau der ChromosomenWirkungen: Umbau der Chromosomen
Neuverteilung d. väterlichen u. mütterlichen Chromosomen
Meiose = Schlüssel für Verständnis der Vererbungslehre
verlustfreier Gentransport
ständige Erzeugung genetisch bedingter Variabilität
= Rekombination
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Replikation
• Besteht aus zwei aufeinander folgenden Zellteilungen der nur eine identische Replikation vorausgeht
• Stark abgewandelte 1. Teilungsphase Längspaarung der homologen Chromosomen
• Bildung von Bivalenten (Tetraden)
Interchromosomale Rekombination zufällige Verteilung der• Interchromosomale Rekombination zufällige Verteilung der Erbanlagen
• Kreuzweise Umtausch Crossing over zwischen nicht homologen Chromosomen
Genetische Kopplungsanalyse
Aufzeigen des Abstandes zwischen zwei Genorten
Grundlage der Kopplungsanalyse ist der Genaustausch (Crossing over) und damit der Rekombinationsfrequenz.
Kopplungsanalysen beruhen auf Testkreuzungen von Doppel-, dreifach-der Mehrfachheterozygoten.
Häufigkeit beobachteter Crossing over“ zw
Maß für die Entfernung„Crossing over zw.
zwei untersuchten „Loci“
=Entfernung zwischen den „Loci“
Je enger die Kopplung, desto geringer der Anteil an Neukombinationen Genorte liegen enger zusammen
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Kopplungsstärke Austauschwert (AW)
Zahl der Neukombinationen
Gesamtanzahl der Kombinationen
Maßstab in Genkarten die auf Kopplungsanalyse beruhen istMaßstab in Genkarten, die auf Kopplungsanalyse beruhen ist
„Centi Morgan“ (cM)
1 cM
=Chance von 1 %, dass in der natürlichen Rekombination während eines Gene-rationswechsels ein bestimmter Genort von einem anderen getrennt wird.
=
Abstand wischen zwei Loci mit einem Austauschwert von 1%
= map unit (Karteneinheit)
1 cM entspricht 1 Million Basenpaare
Gesetzmäßigkeit der Kopplungsvorgänge
Freie Kombination Kopplung
P: AABB x aabb (AB) (AB) x (ab) (ab)
F1 AaBb (AB) (ab)
Gameten: AB Ab (AB) (ab)Gameten: AB, Ab
aB, ab
(AB), (ab)
F2 A- B- aaB- aabb
9 3 3 1
(AB)(AB) (AB)(ab) (ab)(ab)
1 2 1
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A
A
A
B
B
B
b
b
a
a
A
A
A
B
B
b
b
b
a
a
A
B
b
a
a
Crossing over: Bruch-Fusions-Hypothese
Diploider Genotyp des Elterntieres (n = 4)
Chromosomen aus der väterlichen Gamete
Chromosomen aus der mütterlichen Gamete
Mögliche Gameten des Elterntieres (2n = 16)Mögliche Gameten des Elterntieres (2n = 16)
Häufigkeiten der Gametengruppen
1 : 24 = 1/16 4 : 24 = 4/16 6 : 24 = 6/16 4 : 24 = 4/16 1 : 24 = 1/161 : 24 = 1/16 4 : 24 = 4/16 6 : 24 = 6/16 4 : 24 = 4/16 1 : 24 = 1/16
Schwein
n = 19
1 : 219 = 0,0002% 19 : 219 = 0,004% 92378 : 219 = 17,6%
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a) Homologe Rekombination
A
B
C
D
a
b
c
d
A
B
c
d
a
b
C
D d d D
b) Ungleiches Crossing overA B A B C D
A B A B C D
A B A B A B C D
A B C D
A) Zwei Paare homologer Chromosomen (Autosomen)
B) Ein Paar homologer Chromosomen (Autosomen)
Maternal Paternal
Mögliche Kombinationen der nicht homologen Chromosomen nach der Reduktionsteilung
Crossing over
Neuverteilung des genetischen Materials in der Meiose (A Segregation; B)