27.02.2011

1

TRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICE

ERORI DE MITOZĂ ŞI MEIOZĂ

TRANSMITEREA INFORMAŢIEI EREDITARE SE REALIZEAZĂ PRIN INTERMEDIUL CROMOZOMILOR

DE LA O CELULĂ SOMATICĂ LA CELULELE FIICE

• Replicarea ADN – dublarea IG

• Segregarea IG în anafaza mitozei (diviziune ecvaţională)

DE LA PĂRINŢI LA DESCENDENŢI

• Gametogeneza

• Fecundaţia

INTERFAZA

G1

S

G2

Sinteza ARN şi proteine

2n = 2c

Crs monocromatidieni

Sinteza ADN şi histone

Dublarea centriolilor

2n = 4c

Crs bicromatidieni

Sinteza tubulinelor şi

factorilor de declanşare

a mitozei

2n = 4c

Crs bicromatidieni

MITOZA

Profaza

Metafaza

Anafaza

Telofaza

Crs bicromatidieni se condensează

Apare fusul de diviziune,se matu-

rizează kinetocorii, dispar nucleolii

2n = 4c

CB maximal condensaţi sunt

dispuşi la mijlocul celulei

2n = 4c

Clivarea longitudinală a

centromerului

Disjuncţie cromatidiană

Migrarea simultană a CM la polii

celulei 4n = 4c

CM se decondensează prin citoki-

neză se formează două celule fiice

2n = 2c

Mitoza este o diviziune ecvaţională deoarece dintr-o celulă diploidă (2n=46) rezultă două celule fiice cu

set diploid (2n=46)

Toate celulele diploide (somatice) ale unui organism sunt genetic identice,conţin acelaşi număr mol. ADN = acelaşi număr cromozomi şi au provenit de la aceiaşi celulă – zigot.

27.02.2011

2

Clonă - grup de celule rezultate prin mitoze dintr-o singură celulă

46

46

46

46

46

46

46

46

46

46

46

46

46

46

46

Zigot

Celulele

rezultate se

divid ulterior

formând o

clonă

Rolul biologic al mitozei Transmiterea exactă a informaţiei

Asigură creşterea organismului

Reînnoirea celulară

Repararea leziunilor tisulare

ETAPELE TRANSMITERII IG DE LA CELULĂ LA CELULĂ

Erori de distribuţie a materialului genetic în mitoză

• Apariţia mutaţiilor genice în celulele somatice

• Formarea clonelor celulare mutante prin mitoze repetate cu transmiterea mutaţiilor genice

• Clivarea transversală a centromerului

• Nedisjuncţia cromatidiană

• Întârzierea anafazică

Clonă mutantă – populaţii de celule genetic diferite ale unui organism

46

46

46

46

47

45

46

46

46

46

46

47

45

47

45

Zigot

Celulele

rezultate se

divid ulterior

formând o

clonă mutantă

Mozaic 46/47/45

Dacă celulele rezultate sunt viabile, prin mitoze repetate produc clone celulare mutante (anomalii crs), iar organismul este numit mozaic – posedă mai multe linii celulare genetic diferite.

27.02.2011

3

Mozaicurile cromozomilale

Autosomale

Gonosomale

Mixte

- Momentul ontogenetic

- Embriogeneză

- Anomalii congenitale

- Postnatal

- Neoplazii (Cancer)

- Cromozomul implicat

- Cromozom cu număr mare (mai grav) sau mic de gene

- Gonozom sau autozom (mai grav)

- Tipul anomaliei

- Monosomii (mai grav) sau trisomii

- Complete (mai grav) sau parţiale

Consecinţele fenotipice ale mozaicurilor depind de:

Clivarea transversală a centromerului:

• Cauze: - Mutaţii în ADN-ul regiunii centromerice - Defecte şi asamblare incorectă a proteinelor

kinetocorice - Defecte de asamblare a fusului de diviziune - Centriol multipolar

Clivarea transversală a centromerului:

• Consecinţe: - Izocromozomi p (ip) – duplicaţie a genelor de pe

braţul p şi lipsa genelor de pe braţul q - Izocromozomi q (iq) – duplicaţie a genelor de pe

braţul q şi lipsa genelor de pe braţul p - Mosaicul: 46,ip/46,iq sau 46/46,ip/46,iq

- Exemple:

- 46,X,i(Xp) sau 46,X,i(Xq) – fenotip Turner

Clivarea longitudinală

a centromerului

Clivare transversală

a centromerului cu formarea

iso p şi iso q

46,XY 46,X,i(Yp) şi 46,X,i(Yq)

Clivarea transversală a centromerului

46,XX

46,XX 46,XX

46,XX

46,XX 46,X iXp

46, X iXq

Mozaic: 46,XX/46,X,i(Xp)/46,X,(iXq)

Fenotip Turner

46,XX

46,X iXp 46,X iXp

46,X iXp

46, X iXq 46, X iXq

46, X iXq

Mozaic: 46,X,i(Xp)/46,X,(iXq)

Fenotip Turner

27.02.2011

4

Nedisjuncţia cromatidiană

• Cauze:

- Defecte a proteinelor centromerice sau kinetocorice

- Mutaţii în ADN-ul centromeric

Nedisjuncţia cromatidiană

Consecinţe: - Apariţia celulelor anormale:

Trisomie (2n+1=47 crs) şi monosomie (2n-1=45 crs)

Mozaicuri: 46/47/45; 47/45; 46/47

Exemple: 46,XX/47,XX,+21 – s.Down

46,XY/47,XY,+13 – s. Patau

46,XX/47,XXX/45,X

46,XY/47,XXY - s. Klinefelter

Disjuncţia cromatidiană Nedisjuncţia cromatidiană

trisomie

monosomie

Întârzierea anafazică

• Cauze: - Viscozitatea neomogenă a citosolului - Defecte de asamblare a microtubulilor - Acţiunea factorilor mutageni

Întârzierea anafazică Consecinţe: apariţia celulelor cu set normal de cromozomi

2n=46 şi celule cu set anormal de crs 2n-1=45

Mozaic: 46/45 Exemple: 46,XX/45,X – s.Turner

Migrarea simultană a

cromatidelor Întârzierea anafazică

monosomie

27.02.2011

5

TRANSMITEREA MATERIALULUI GENETIC

DE LA PĂRINŢI LA COPII

Fecundarea

Zigot

(2n)

Mitoze,

diferenţiere,

creştere

Mitoze,

diferenţiere,

creştere

Copil

(2n) Adulţi

(2n)

Meioza

Spermatozoid (n)

Ovul (n)

Etapele transmiterii I.G. de la părinţi la descendenţi:

I – Gametogeneza – procesul de formare şi maturizare

a gameţilor în gonade:

- Celule sexuale mature – ovule şi spermatozoizi ce conţin set haploid de cromozomi (n=23 crs)

- Celule ce conţin material genetic recombinat

II – Fecundarea – contopirea gametului feminin

şi masculin cu formarea zigotului:

- Celulă cu set diploid de cromozomi 2n=46 crs

- Realizează o structură genetică nouă datorită recombinării materialului genetic matern şi patern

Gametogeneza: I – perioada de înmulţire prin mitoză a gametogoniilor

II – perioada de creştere a gametociţilor de ordinul I:

III – Perioada de maturaţie a gameţilor – meioza:

IV – Perioada de diferenţiere a spermatozoizilor

Meioza normală

A.Ovogeneza

46,XX

(2n = 46)

23,X

23,X

(1n = 2c)

23,X

23,X 23,X

23,X

(1n = 1c)

(1n = 1c)

B. Spermatogeneza

46,XY

(2n= 4c)

23,X

23,Y

(1n = 2c)

23,X

23,X

23,Y

23,Y

(1n = 1c)

(1n = 1c)

Gameţi

monosomici

27.02.2011

6

Rolul biologic al meiozei

• Menţinerea constantă a numărului de cromozomi caracteristic speciei

• Variabilitatea genetică – recombinări intra şi intercromozomiale

• Conservarea însuşirilor părinţilor, asigurând legătura materială între părinţi şi copii

Tipuri erori în meioză

A. Erori de recombinare a MG:

- crossing-over inegal rezultă crs cu deleţii şi duplicaţii

Tipuri erori în meioză

B. Erori de distribuţie a MG:

Nedisjuncţia cromozomială în Anafaza I rezultă gameţi disomici şi nulisomici

Nedisjuncţia cromatidiană în Anafaza II rezultă

gameţi monosomici, disomici şi nulisomici

Întârzierea anafazică în Anafaza I şi Anafaza II rezultă gameţi monosomici şi nulisomici

Clivarea transversală a centromerului în Anafaza II

rezultă gameţi cu crs i(p) şi crs i(q)

Nesepararea ovocitelor de ord.II rezultă gameţi diploizi

ERORI PRODUSE ÎN MEIOZĂ

CAUZE:

1.Vârsta maternă înaintată:

Crossing-over inegal

Anomalii în formarea fusului de diviziune

2. Purtători de anomalii crs echilibrate (inv, t, rob)

3. Acţiunea factorilor mutageni

Nedisjuncţia cromozomială în Anafaza I

46,XX

24,XX

22

24,XX

24,XX

22

22

Gameţi

disomici

Gameţi

nulisomici

Disomici

Nulisomici

Nedisjuncţia cromozomială în Anafaza I

27.02.2011

7

Întârzierea cromozomială în Anafaza I

46,XX

23,X

22

23,X

23,X

22

22

Gameţi

monosomici

Gameţi

nulisomici

Monosomici

Nulisomici

Întârzierea cromozomială în Anafaza I

Întârzierea cromatidiană în Anafaza II

46,XX

23,X

23,X

23,X

23,X

23,X

22

Gameţi

monosomici

Gameţi

nulisomici

Întârzierea cromatidiană în Anafaza II

Nulisomici

Mo

no

so

mic

i

Nedisjuncţia cromatidiană în Anafaza II

46,XX

23,X

23,X

23,X

23,X

24,XX

22

Gameţi

monosomici

Gameţi

nulisomici

Gameţi

disomici

Nedisjuncţia cromatidiană în Anafaza II

Nulisomici

Disomici

Mo

no

so

mic

i

27.02.2011

8

Clivarea transversală a centromerului

46,XX

23,X

23,X

23,X

23,X

23,iXp

Monosomici

23,iXq

Clivarea transversală a centromerului M

on

os

om

ici

Nesepararea ovocitelor de ordinul II

46,XX

23,X

23,X

23,X

23,X

46,XX

Gameţi

monosomici

Gameţi

diploizi

Erori la fecundare

=>

dispermie

triploidie

diginie

diandrie

=>

=>

ovul ovul

ovul

triploidie

triploidie

În rezultatul erorilor meiozei în toate cazurile

se formează gameţi anormali (neechilibraţi

genetic) care prin fecundare cu gameţi

normali vor forma zigoţi cu anomalii

cromozomice (monosomii, trisomii, triploidii)