Genetička osnova reprodukcije

G e n e t i č k a o s n o v a r e p r o d u k c i j e

I. Novaković

a kum ula cijasinteza pom ocu enzim asinteza na osnovu m odelaa utoreprodukcija

reprodukcija m olekula

bina rna deobam itoza

reprodukcija celije

bespolnopolno

reprodukcija organizm a

Tipovi reprodukcije

+

Reprodukcija prokariota

replikacija DNK

binarna deoba

hromozom ć. zidplazma membrana

replikacija DNK

replicirani hromozomćel. rast

ugibanje ć. zida i membrane

deoba ćelije

E. coli 40 min

Ćelijski ciklus

sinteza proteina

replikacija DNK iformiranje nukleozoma

deoba ćelijepriprema za deobu

interfaza

Ćelijski ciklus

G0

ćelija koja se ne deli

Ćelijski ciklus

kontrolna tačka G1 replikacija

kontrolna tačka G2deoba kontrolna tačka M

citokineza

Kontrola ćelijskog ciklusa

degradacija ciklina

ciklin + ciklin-zavisna kinaza (Cdk)

Kontrola ćelijskog ciklusa

Kontrola ćelijskog ciklusa - p53

oštećenje DNK

aktivacija p53

gen p21

p21-Cdk inhibitor

Programirana ćelijska smrt - apoptoza

nekroza apoptoza

Programirana ćelijska smrt-apoptoza

aktivacija kaskade proteolitičkih enzima

izvršni enzimi KASPAZE

geni: Ced-3,4, Bax, Bac = PRO-apoptotski Bcl, p53, rb = ANTI-apoptotski

Ćelijska deoba - mitoza održava se broj hromozoma

karakterističan za vrstu

omogućeni procesi: brazdanja rasta organa i organizma obnavljanja tkiva zarastanja rana i

regeneracije

replikacijaDNK

2n

2n

2n 2n

deoba

Mitoza

nukleolus hromozomjedrova membr.

deobno vreteno centromera

profaza

metafaza a n a f a z a telofaza

Mitoza – deobno vreteno

centrioli-organizatori vretena

tipovi niti deobnog vretena

asteri hromozomske polarne

biljna ćelija: acentrično, anastralno vreteno fragmozomi

Mitoza – deobno vreteno

Niti deobnog vretenai kinetohora

Mitoza

p r o f a z a metafaza

a n a f a z a t e l o f a z a

deo reprodukcije

Seksualni proces akumulacija genetičkog materijala dve

jedinke u jednoj jedinki

virusi

prokarioti

biseksualni eukarioti:

rekombinacije

+

Gametogeneza formiranje visokodiferenciranih

polnih ćelija – gameta

izogamija anizogamija

oogamija Metafite i Metazoe

Gametogeneza - spermatogeneza

2n

2n

2n 2n2n 2n 2n 2n

n nn n n n

n n n n

faza razmnožavanja:mitotske deobe gonija

faza rasta: premejotička interfazafaza sazrevanja:mejoza I (redukciona)

mejoza II (ekvaciona)spermiogeneza

Sg

ScI

ScII

StdSz

Gametogeneza - oogeneza

2n

2n

2n 2n2n 2n 2n 2n

nn n n

faza razmnožavanja:mitotske deobe gonija

faza rasta: premejotička interfazafaza sazrevanja:mejoza I (redukciona)

mejoza II (ekvaciona)

Og

OcI

OcII

Otdn

n

Mejoza p r o f a z a I

metafaza I

anafaza I metafaza II anafaza II telofaza I

premejotičkainterfaza leptoten zigoten pahiten diploten dijakineza

Mejoza I leptoten zigoten

pahiten diploten

dijakineza metafaza I

anafaza I telofaza I

metafaza II anafaza II

telofaza II

interfaza

interfaza

profaza II

Mejoza II

Značaj gametogeneze formiranje haploidnih gameta rekombinacije

crossing-overpahiten

slučajno razdvajanje homologih hromozomaANAFAZA I

1o2o

1o

2o1m 1m

2m 2m2n

Uporedni prikaz mitotske i mejotičke deobe

MITOZA

MEJOZA

bivalent

m e j o z a I mejoza II

Spermatogeneza sisara

Sg

Sertoli ć.

Sc I

Sc II

Std

Ledyg-ove ćelijeprodukuju testosteron

Spermiogeneza

glava: jedro, akrozomvrat: centrioli

središnji deo: mitohondrije

rep

Spermatogeneza - regulacija

sperm atozoidi

sem eni kanalic i

integritet sem . kanalicasperm iogeneza

testosteron

Ledygove cel.

tes tis i

hipofizaFSH LH

hipotalam usRH

Oogeneza sisara

Oogeneza sisara

Omotači oocite

zona pellucida

corona radiata

stratum granulosum

cumulus oophorus

Folikulogeneza i atrezija folikula

Aktivnost oogeneze

početak embrionalni period

stadijum mirovanja –diktioten rodjenje polna zrelost

nastavak sazrevanja u ciklusima ovulacija kraj mejoze I oplodjenje metafaza II

menopauza

ATREZIJA

Aktivnost oogeneze

metafaza I

anafaza I metafaza II anafaza II telofaza I

premejotičkainterfaza

ovulacija oplodjenje

p r o f a z a I

leptoten zigoten pahiten diploten dijakineza

diktioten- mirovanje

Sazrevanje oocite

Oocita II + ptI

oplodjenje Ootida + ptII brazdanje...

Menstrualni ciklus (28 dana)

menstruacija

FOLIKULARA(PROLIFERATIVNA)FAZA

LUTEALNA(SEKRETORNA)FAZA= 14 dana !!!

1. dan

ovulacija

Menstrualni ciklus

hipofiza

ovarijum

sluzokožamaterice

LH

FSH

estrogenprogesteron

M ovulacija

Oplodjenje spajanje muškog i ženskog pronukleusa

homunkulusN. Hartsoeker, 1694

Oplodjenje aktivacija

spermatozoida akrozomska reakcija fuzija sz. i membrane

oocite formiranje m.

pronukleusa

aktivacija jajne ćelije kortikalna reakcija završetak mejoze II pojava pt II

formiranje ž. pronukleusa

Oplodjenje – fertilizaciona kupa

fertilizaciona kupa(konus) kod m. ježa

Oplodjenje – akrozomska reakcija enzimi akrozoma:

hijaluronidaza spermolizin

Oplodjenje – kortikalna reakcija

sprečava polispermiju

Oplodjenje – kortikalna reakcija

prskanje kortikalnih granula

formiranjefertilizacione membrane

Oplodjenje – kortikalna reakcija

Oplodjenje – fuzija spermatozoida

Oplodjenje

Oocita nakon ovulacije

Akrozomska i kortikalna reakcija

Staza ulaska

Staza kopulacije

Staza segmentacije

deoba

Oplodjenje i brazdanje

Oplodjenje – metaboličke promene

talas kalcijuma

Oplodjenje – izlazak kalcijuma (calcium influx)

Oplodjenje kod sisara u jajovodu

proksimalni deo Milerovog kanala neophodna kapacitacija sz.

Oplodjenje i implantacija kod čoveka

Oplodjenje kod čoveka preživljavanje sz. u

ženskim polnim odvodima

preživljavanje oocite nakon ovulacije

48-72sata

12-24sata

Modifikacije procesa oplodjenja

polispermija

androgenezahidatidiformna mola

partenogenezateratom ovarijuma

3n

2n 2n

Fertilizacija in vitro

Embrionalni razvoj čoveka

5. nedelja 4. mesec

7. mesec novorodjenče

Kloniranje organizama klon – identična kopija metod:

prenošenje jedra telesne ćelije davaoca u oocitu bez jedra

kloniranje vodozemaca: 1970-ih godina

Kloniranje sisara

1. Ćelije vimena bele ovce (Finn Dorset) gajene u minimalnom medijumu

2. Uzeta oocita Škotske crnoglave ovce, ukljonjeno jedro

3. Fuzija ćelija 1. i 2. i podsticaj na deobu, pod delovanjem električnih impulsa

4. Unošenje zametka u Crnoglavu ovcu (posle 6 dana)

5. Jagnje Finn Dorset,(Doli) genetički identičnoovci 1.

Kloniranje sisara ovca Doli, juli 1996.

1998. “kćerka” Boni 1999. trojke

veća biološka od kalendarske starosti eutanazijaDolin “otac” Ian Wilmut,

Edinburg, Škotska

Kloniranje sisara

miš Kumulina, oktobar 1997. potom još 22 klona

mačka Copycat, februar 2002 boja krzna nije

identična !!!

Kloniranje sisara

25.11.2001., prvi humani klon samo do stadijuma

od 6 ćelija !!!!!

Kloniranje sisara

kloniranje pluripotentnih matičnih (stem) ćelijau cilju lečenja

1964. god., Leskovac

Dr Duško Ilić, lekar i molekularni biolog

1960. god., Vukovar