Praktikum 3

Meióza

Gametogeneze

Chromozomové určení pohlaví

• Typ Drosophila

(savčí typ)

• Muž – XY

• Žena - XX

Pohlavní rozmnožování

2n

2nmeióza

meióza

n

n

Gamety (haploidní)

spermie

vajíčko (oocyt)

oplodnění(fertilizace) 2n

n + n = 2n zygota

♂

♀

Test

• 8 minut

• Nezapomeňte uvést své jméno, kruh a

verzi testu, kterou píšete.

• U otázek zaměřených na výběr z více

možností může být správná 1 i více

alternativ.

• Nepište nic do zadání!

Úkol A:

• V cytogenetické laboratoři byl vyšetřen neplodný muž s azoospermií, avšak bez dalších nápadných fenotypových odchylek.

• Vyšetření chromozomů ukázalo, že buňky pacienta obsahují dva chromozomy X, zatímco chromozom Y chybí.

• Podejte možné vysvětlení uvedeného nálezu.

Meiotické dělení

1. meiotické dělení

2. meiotické dělení

2n

n n

n n n n

První meiotické dělení

• Heterotypické neboli redukční• Profáze

– Leptoten– Zygoten– Pachyten– Diploten– Diakineze

• Metafáze• Anafáze• Telofáze

Leptoten• počátek profáze• Chromozomy připomínají

tenká vlákna a jsou špatně pozorovatelné.

• Začíná kondenzace chromozomů.

Zygoten

• Homologické chromozomy se k sobě začínají přikládat.

• Propojení chromozomů zprostředkuje synaptonemální komplex.

Pachyten• je charakterizován přítomností

bivalentů neboli tetrád. – útvary vzniklé úplným propojením

homologických chromozomů pomocí

synaptonemálního komplexu.

• v bivalentech dochází ke crossing-

overu

Crossing-over• vzájemná výměna částí nesesterských

chromatid mezi homologickými chromozomy

Význam crossing-overu• Vznikají nové kombinace alel těch genů,

které jsou ve vazbě a nemohou tedy volně segregovat podle Mendelových zákonů.

• Nové kombinace alel přispívají k větší variabilitě potomstva.

Chromozomy X aY• Párují se v oblastech tzv.

pseudoautozomálních regionů (PAR)

X

Y

SRY – sex determining region – neleží v oblasti PAR, ale v jejím těsném sousedství.X

Y

Úkol A:

• V cytogenetické laboratoři byl vyšetřen neplodný muž s azoospermií, avšak bez dalších nápadných fenotypových odchylek.

• Vyšetření chromozomů ukázalo, že buňky pacienta obsahují dva chromozomy X, zatímco chromozom Y chybí.

• Podejte možné vysvětlení uvedeného nálezu.

Možnost crossing-overu v oblasti PAR

• Nerovnoměrný crossing-over může vést k translokaci genu SRY z chromozomu Y na chromozom X

Úkol A – řešení a závěr

muž

žena

Normální kombinace gonozomů Translokace X;Y

„XX-muž“

„XY-žena“XX

XY

Hermafroditismus – jeden z možných projevů aberací pohlavních

chromozomů

Profáze meiotického dělení

pokračování

Pachyten

Diploten• pokračuje kondenzace chromozomů

• Homologické chromozomy se od sebe začínají oddělovat a synaptonemální komplex zaniká.

• V závěru diplotenu jsou homology propojeny pouze v místech, kde došlo ke crossing-overu. Tato místa se nazývají chiasmata (jednotné číslo: chiasma).

Diakineze• závěr první meiotické profáze. • Chiasmata se přesunují ke

koncům chromozomů v bivalentech – terminalizace chiasmat.

• Chromozomy jsou dobře barvitelné a lze je odlišit mikroskopicky.

• V závěru zaniká jaderná membrána.

Závěr meiotického dělení

profáze

metafáze + anafáze

2. meiotické dělení

(homeotypické, ekvační)

1. meiotické dělení

(heterotypické, redukční)

rozchod dvouchromatidových

chromozomů

Metafáze I

Metafáze I

Anafáze I X Anafáze II

1. meiotické dělení

2. meiotické dělení

2n

n n

n nn n

gamety

Úkol B: Riziko nondisjunkčních vad

• Do genetické poradny se dostavily dva manželské páry, které se obávají narození potomka s chromozomovou vadou:– Pár 1: žena (21 let), muž (38 let)– Pár 2: žena (36 let), muž (34 roky)

• Rozhodněte, u kterého páru je vyšší riziko narození dítěte postiženého numerickou aberací chromozomů.

Gametogeneze

• Spermatogeneze – vývin spermie

• Oogeneze – vývin vajíčka

n n

1. meiotické dělení

2. meiotické dělení

n n

primární spermatocyt

sekundární spermatocyty

spermie

n n

2nSpermatogeneze

n n

1. meiotické dělení

2. meiotické dělení

n n

primární oocyt

sekundární oocyt

zralý oocyt (vajíčko)

nn

2n

pólová tělíska

pólové tělísko

Oogeneze

Vývoj ženského vajíčka

Spermatogeneze X Oogeneze

U člověka se první pólové tělísko dále

nedělí

Úkol B: Riziko nondisjunkčních vad

• Do genetické poradny se dostavily dva manželské páry, které se obávají narození potomka s chromozomovou vadou:– Pár 1: žena (21 let), muž (38 let)– Pár 2: žena (36 let), muž (32 roky)

• Rozhodněte, u kterého páru je vyšší riziko narození dítěte postiženého numerickou aberací chromozomů.

Úkol B - výsledek• Oogeneze trvá déle než

spermatogeneze – proto s

věkem ženy stoupá

pravděpodobnost

nondisjunkčních

chromozomových aberací.

• Vyšší riziko má druhý pár

(36letá žena, 32letý muž).

• U žen nad 35 let indikujeme

prenatální vyšetření plodu.

35let … riziko 1/365

Riziko narození dítěte s Downovým syndromem ve

vztahu k věku matky

Praktické úkoly

Úkoly

• str. 16 – 4.3 Úkol 1: Rozchod pohlavních chromozomů při meióze

• str. 16 – 4.4 Úkol 2: Kombinace gonozomů při oplodnění

• str. 17 – 4.6 Úkol 4: Pozorování meiózy v testikulární tkáni sarančete

• str. 18 – 4.7 Úkol 5: Srovnání mitózy a meiózy (změny koncentrace jaderné DNA během buněčného cyklu)

Praktická cvičení – str. 16 – 4.3 Úkol 1: Rozchod pohlavních chromozomů při meióze• Doplňte schéma rozchodu pohlavních chromozomů v meióze muže. • V prvním schématu (A) odlište chromozomy podle jejich skutečného

tvaru a podle toho, kolik obsahují chromatid• Ve druhém schématu (B) je označte pouze písmenem (tj. XY) bez

ohledu na to, kolik chromatid obsahují

XY

Praktická cvičení – str. 16 – 4.4 Úkol 2: Kombinace gonozomů

při oplodnění• Vypočítejte, s jakou pravděpodobností se

manželům (za předpokladu normálního průběhu meiózy u obou partnerů) narodí ze dvou těhotenství:

– 2 chlapci

– 2 dívky

– chlapec a dívka

Praktická cvičení – str. 17 – 4.6 Úkol 4: Pozorování meiózy v testikulární tkáni

sarančete• Příprava preparátu: Fixovaný roztlakový preparát

testikulární tkáně odpreparované z usmrcených sarančat byl obarven roztokem Giemsa-Romanowski a po odvodnění uzavřen do kanadského balzámu.

• Vyhledejte v preparátu jednotlivé fáze meiotického dělení. K vyhledání buněk použijte objektiv o zvětšení 5-10x, k pozorování chromozomů nejlépe objektiv 40 – 45x.

• Obraz v mikroskopu srovnejte s přiloženými fotografiemi (zobrazují některé fáze meiózy při zvětšení cca 1000x, popis fází je uveden na opačné straně fotografie).

Praktická cvičení – str. 18 – 4.7 Úkol 5: Srovnání mitózy a meiózy

Změny koncentrace jaderné DNA během buněčného cyklu

• Srovnejte změny v koncentraci DNA v buněčném jádře během buněčného cyklu a dále během mitotického a meiotického dělení.

• Obkreslete si obrázek v předloze a doplňte do něj křivky, které budou znázorňovat změny koncentrace DNA v jednom buněčném jádře – v případě mitózy;– v případě meiózy.

• (Hodnota „C“ uvedená na ose „y“ udává koncentraci jaderné DNA v buňce v G1 fázi.)

4.7 Úkol 5: Srovnání mitózy a meiózyZměny koncentrace jaderné DNA

během buněčného cyklu

G1 G2S M G1

C

2C

G1 G2S M1 M2 G1

Buněčný cyklus + mitóza Buněčný cyklus + meiózaMnožství jaderné DNA

Úkoly

• str. 16 – 4.3 Úkol 1: Rozchod pohlavních chromozomů při meióze

• str. 16 – 4.4 Úkol 2: Kombinace gonozomů při oplodnění

• str. 17 – 4.6 Úkol 4: Pozorování meiózy v testikulární tkáni sarančete

• str. 18 – 4.7 Úkol 5: Srovnání mitózy a meiózy (změny koncentrace jaderné DNA během buněčného cyklu)

Výsledky úkolů

Pozorování meiózy v testikulární tkáni sarančete

Rozchod pohlavních chromozomů při meióze

XY

X Y

XX YY

Schéma A Schéma B

Úkol 5: Kombinace gonozomů při oplodnění

• Vypočítejte, s jakou

pravděpodobností se

manželům narodí ze dvou

těhotenství:

• 2 chlapci … ½ . ½ = ¼

• 2 dívky … ½ . ½ = ¼

• chlapec a dívka … ¼ + ¼ = ½

Chlapec

½

Dívka

½

Chlapec

½ ¼ ¼ Dívka

½ ¼ ¼

Pohlavní chromozomy v

gametách

muž

X Y

žena X XX XY

Úkol 6: Změny koncentrace jaderné DNA během buněčného cyklu

G1 G2S M G1

C

2C

G1 G2S M1 M2 G1

Buněčný cyklus + mitóza Buněčný cyklus + meiózaMnožství jaderné DNA

Asistovaná reprodukce

Příčiny poruch reprodukce• U žen

– neprůchodnost (obstrukce) vejcovodů,– porucha funkce dělohy, infekce,– hormonální poruchy,– psychické vlivy,– imunologická sterilita – v ženském organismu dochází

k imunitní reakci proti spermiím.

• U mužů – neprůchodnost (obstrukce) chámovodů– vrozená či získaná poškození varlat– poruchy spermatogeneze (tvorba nefunkčních, znetvořených

nebo nepohyblivých spermií) – např. azoospermie (spermie v ejakulátu zcela chybí)

• U obou pohlaví – genetické příčiny– mutace některých genů, resp. aberace chromozomů– tyto poruchy se mohou projevit častými potraty, infertilitou nebo

úplnou sterilitou.

Asistovaná reprodukce• souhrn všech lékařských postupů

umožňujících reprodukci bezdětných párů, jejichž neplodnost není možné ovlivnit běžnými prostředky (např. medikamentózně, popř. psychologickou intervencí)

• Možnosti asistované reprodukce využívají také manželské páry, jejichž fertilita je normální, ale mají zvýšené riziko, že jejich děti budou postiženy závažnou genetickou vadou.

Metody asistované reprodukce

• Nitroděložní inseminace – zavedení spermatu muže do dělohy ženy.

• Fertilizace in vitro – mimotělní oplodnění– IVF (In vitro fertilization), „dítě ze

zkumavky“

– k oplodnění dochází uměle, mimo organismus matky.

Nitroděložní inseminace

• homologní inseminace

– žena je oplodněna

spermatem svého

partnera;

• heterologní

inseminace – lékař

podává ženě semeno

anonymního dárce.

Fertilizace in vitro

• Podáním gonadotropinů stimulujeme v organismu pacientky současné vyzrání většího počtu oocytů – tzv. superovulace.

• Vajíčka připravená k fertilizaci se pak biopsticky odeberou z vaječníků a v laboratoři smísí se spermiemi partnera.

• Po krátkodobé kultivaci v živném roztoku se zpravidla 3 vybraná embrya implantují do dělohy matky.

• Zvláštním případem IVF je ICSI.

ICSI (intracytoplasmatic sperm injection)

ICSI – postup

Preimplantační diagnostika• Genetická, popř. jiná vyšetření vajíčka či embrya

prováděná před implantací do těla matky.• Využíváme

– Pólové tělísko– 1 – 2 buňky z 8-buněčného embrya– Větší počet buněk z blastocysty

Referát

Etické problémy asistované

reprodukce

Příští praktikum

• Kultivace buněk in vitro

• Praktická cvičení

– kapitola 5, str. 20 – 24

• Klinická cytogenetika I.

– kapitola 8, str. 49 – 52

• Test z předchozího učiva

• Opatrnost při práci• Referát: Buněčné kultury X pokusy na zvířatech

Na shledanou!