58
Praktikum 3 Meióza Gametogeneze
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!
