Tematika a genetika Bs szintű oktatásához Az egyes fejezetek tartalmi vázlatához a minimális követelmények tartott legfontosabb gondolatokat kérdés-felelet formájában csatolják. Bevezetés: Hogyan érvényesül a gének és a környezeti tényezők szerepe az élőlények fenotípusának kialakításában? A genotípus a környezettel folytonos kölcsönhatásban van olymódon, hogy a környezet minden pillanatban befolyásolja a gének működését. Az egyes környezeti tényezők azonban csak egy bizonyos genotípus által lehetővé tett tartományben képesek befolyásolni a kialakuló fenotípust. 1., Mendeli analízis Mendel kísérletei. Mendel törvényei. Egyszerû mendeli öröklés az emberben. A családfa vizsgálat módszertana. Orvosi genetika; recesszíven és domonánsan öröklõdõ rendellenességek. Hogyan magyarázható a 3:1-es és az 1:2:1-es hasadási arány? A heterozigóta (A/a) beltenyésztése során az ivarsejtekbe mindkét szülőben 1/2-ed valószínűséggel vagy az A vagy a allél kerül. Megtermékenyítéskor a két gaméta típus (A és a) ½ x ½ = ¼ találkozási valószínűséggel 4 féle genotípusú zigótát hozhat létre. Ezek ¼-e a/a homozigóta recesszív, 2/4-e A/a heterozigóta, ¼-e A/A homozigóta. Mivel mind az A/A mind az A/a utódok A fenotípusúak, a fenotípus arány ezért 3:1 lesz. A 3:1-es arány tehát az F2 fenotípusok aránya, míg a genotípusok aránya 1:2:1. Mi Mendel első törvénye? Egy génpár két tagja egymástól szétválva jut az ivarsejtekbe, így a gaméták egyik fele a pár egyik, a gaméták másik fele a pár másik tagját hordozza. Mi a tesztkeresztezés és mire használják? A tesztkeresztezés során ismeretlen genotípusú egyedet homozigóta recesszívhez kereszteznek. Mivel a recesszív allélok a fenotípus szintjén szabadon hagyják megnyilvánulni a melléjük kerülő akár domináns akár recesszív allélokat, ezért tesztkeresztezés segítségével a vizsgálandó génre vagy génekre nézve megállapítható egy ismeretlen genotípusú egyed genotípusa. Hogyan magyarázható a Mendel által kapott 9:3:3:1-es arány? A fenti arány két allélpár által meghatározott fenotípus kombináció F2 nemzedékben kapott arányát adja, ha a két allélpár függetlenül öröklődik. A 9:3:3:1 fenotípus arány nem más mint a két független 3:1-es fenotípus arány matematikai kombinációja. Mi Mendel második törvénye? A független kombináció törvénye, a gaméták képződése során az egyik gén alléljeinek szegregálása más gének alléljeitől függetlenül történik. (Ez csak akkor érvényes, ha a gének nincsenek fizikailag összekapcsolva vagyis különböző kromoszómákon vannak, vagy azonos kromoszómán egymástól elég távol helyezkednek el.) Mit jelent a genetikai polimorfizmus? A polimorfizmus sokalakúságot jelent, a genetikai polimorfizmus azt jelenti, hogy a természetes populációkban minden génnek több, esetleg nagyszámú allélja található. (Egyetlen egyedben azonban maximálisan 2 allél.) 2., Az öröklődés kromoszóma elmélete A mitózis és a meiózis eseményei és a két folyamat összehasonlítása. A nemi kromoszómák és a nemhez kötött öröklõdés sajátságai. Az öröklés kromoszóma elmélete és citogenetikai bizonyítása.
Hogyan változik az sejt kromoszóma száma és DNS tartalma mitózis és meiózis során? Mitózisban a két utódsejt kromoszóma száma megegyezik egymással és az anyasejtttel, De az utódsejtek DNS tartalma fele az anyasejtének. Meiózis során mind a négy utódsejt kromoszóma száma fele az anyasejtének (a meiocitáénak), DNS tartalmuk pedig negyede annak. Hogyan viszonyul az utódsejtek genetikai információtartalma egymáshoz és az anyasejthez mitózisban és meiózisban? Mitózisban az utódsejtek információtartalma megegyezik egymással és az anyasejttel. Meiózisban az utódsejtek genetikai információtartalma nem azonos sem egymással, sem az anyasejtével. Mi a magyarázata annak, hogy a meiózis utódsejtjei genetikailag különböznek egymástól? Egyetlen meiótikus termékbe minden homológ kromoszóma párnak csak az egyike kerül, és több kromoszóma esetén - Mendel második törvénye szerint - a homológ kromoszómáknak egy véletlenszerű kombinációja kerül minden egyes utódsejtbe. Hogyan értelmezhető Mendel első törvénye a kromoszómák szintjén? A homológ kromoszómák szétválása a meiózis első osztódása során nem más mint (a rajtuk lévő) mendeli faktorok szegregálása. Hogyan értelmezhető Mendel második törvénye a kromoszómák szintjén? Amikor a homológ kromoszómák a meiózis első osztódása során szétválnak egymástól, egy kromoszóma egyik homológja egy másik kromoszóma két homológja közül véletlenszerűen bármelyikkel együtt szegregálhat. Ez nem más, mint két (külön kromoszómán lévő) mendeli faktor véletlenszerű együtt szegregálása. Mi a cikkcakk öröklésmenet? Az ivari kromoszómák (és a rajtuk lévő allélek) öröklési mintázata, melynek során (pl.ember esetén) minden fiú az anyjától örökli az X kromoszómáját és lányának adja tovább. Hogyan észlelhető az X kromoszómához kötött öröklődés családfa analízisben? Az apákban kifejeződő rendellenesség nem jelentkezik lányaikban, azonban azok fiaiban újra megjelenik. 3., A mendeli analízis kiterjesztése: Dominancia viszonyok. Többszörös allélizmus. Allélizmus megállapítása. Letális gének. Gén kölcsönhatások megnyilvánulása öröklésmenetekben; episztázis, szupresszió, duplikált génhatás. Penetrancia és expresszivitás fogalmai. Mitől függenek a dominancia viszonyok? A dominancia viszonyok a gének funkciójából következnek, és alapvetően a fenotípus vizsgálati szintjétől függenek.a DNS-szintjén minden fenotípus kodomináns. Mi a többszörös allélizmus jelensége? Habár egy egyedben egy génnek legfeljebb csak 2 allélje fordulhat elő, a természetes populációkban a legtöbb génnek 2-nél több allélje található a különböző egyedekben. Hogyan állapíthatjuk meg, hogy két különböző fenotípust ugyanazon gén alléljei okozzák-e? Ha a vizsgált fenotípust mutató tiszta vonalak keresztezésével F2-ben 3:1-es fenotípus hasadási arányt kapunk, akkor a fenotípusokat ugyanazon gén alléljei okozzák. Hogyan állapítható meg, hogy két nagyon hasonló fenotípust egy gén, vagy két különböző gén hibás változatai okoznak-e? Komplementációs keresztezéssel. Ha a két fenotípus változat homozigóta egyedeit keresztezve F1-ben helyreáll a normális (vad) fenotípus, akkor 2 különböző gén változatairól van szó, mivel a normális génváltozatok kiegészítik, komplementálják a hibás allélt. Ha az utódok a szülői fenotípust mutatják, akkor egyetlen gén 2 hibás változatáról (alléljáról) van szó. Hogyan változnak a mendeli számarányok letális allél esetén? A letális allélre homozigóták kiesése miatt a 3:1 es F2 arány 2:1-re változik. Mi okozza az expresszivitás és a pleiotrópia jelenségét?
A változó penetranciát és expresszivitást az okozza, hogy a genom többi génje (melyek egy része ugyanazon fenotípust befolyásolja) egyedenként különbözik, valamint az, hogy az egyes egyedeket eltérő környezeti hatások érik az egyedfejlődés során. Mit jelent az, hogy két gén egymással kölcsönhatásban van, és ez hogyan észlelhető? Két gén kölcsönhatása esetén mindkét gén ugyanazon fenotípus kialakulásához járul hozzá olymódon, hogy az általuk befolyásolt folyamatok egy molekuláris folyamatsorba illeszkednek. Ez a 9:3:3:1-es F2 mendeli fenotípus arányt módosítja. 4., Kapcsoltság: az eukarióta kromoszóma térképezés alapjai A kapcsoltság felfedetése térképezõ keresztezés. Rekombináció általánosságban. A rekombinációs térképezés alapelve. Térképezés az X kromoszómán. A kapcsoltsági térkép sajátságai. A térképtávolságok additivitásának biztosítása, a három pontos keresztezések. A k2 teszt. Kapcsoltsági térkép az emberben. Mit jelent a genetikai kapcsoltság, és hogyan jelentkezik a kapcsoltság a mendeli számarányokban? A kapcsoltságról akkor beszélünk, ha két vizsgált gén ugyanazon kromoszómán található. Ez mind a 9:3:3:1-es mind az 1:1:1:1-es mendeli F2 arányt alapvetően megváltoztatja olymódon, hogy az eredeti szülői génkombinációk a vártnál nagyobb arányban szerepelnek az F2 utódok között. Mi a különbség és az összefüggés a kiazma, a crossing-over és a rekombináció között? A rekombináció az eredeti szülői allélkombinációtól eltérő allélkombinációk megjelenése az utódokban. A rekombináció a crossing-over (átkereszteződés) következménye, mely a meiózis profázisában a homológ kromoszómák nem testvér kromatidái között jön létre. A kiazma az átkereszteződés sejttani szinonimája, a meiózis során citológiailag (mikroszkóposan) megfigyelhető kereszt alakú képlet a homológok között. Mit jelent az interkromoszómális és az intrakromoszómális rekombináció? Az interkromoszómális = kromoszómák közötti rekombináció a különböző kromoszómákon lévő allélpárok újrakombinálódása. Ez nem más mint Mendel 2. törvénye szerint az egyetlen ivarsejtbe kerülő szülői homológ kromoszómák szabad kombinálódása a meiózis során. Az intrakromoszómális = kromoszómán belüli rekombináció a crossing-over következtében egyetlen kromoszómán keletkező új (szülőitől eltérő) allélkombinációkat jelenti. Hogyan számítjuk a rekombinációs gyakoriságot (= RF)? Az RF-et úgy számítjuk, hogy a mindkét két allélpárra nézve kettős heterozigóta (Aa Bb) F1 nemzedéket tesztkeresztezésbe visszük, és az utódok közül a rekombináns utódok számát (amelyek új allélkombinációkat hordoznak) elosztjuk az összes utódok számával. Mit jelent a géntérképezés? A géntérképezés azt jelenti, hogy megállapítjuk a gének egymáshoz képest elfoglalt helyzetét a kromoszómán. Ezt úgy végezzük, hogy 2 vagy 3 pontos keresztezésekkel megállapítjuk nagyszámú gén egymástól való távolságát. A genetikai távolság additivitása miatt ez egy képzeletbeli kromoszómán elhelyezi a géneket egymáshoz képest. A géntérkép jól megfelel a tényleges fizikai térképnek. Mi a kétpontos és hárompontos keresztezés elvi lényege? Kétpontos keresztezés során két gén közötti rekombinációs gyakoriságot mérünk, ami arányos a köztük lévő távolsággal. 1% rekombinációs gyakoriság = 1 térképegység (mu.) = 1 cm. 3 pontos keresztezés esetén egyszerre 3 allélpár öröklődését (rekombinálódását) követhetjük egyetlen keresztezésben, de a kiértékelés itt is génpáronként történik. Mekkora a közvetlenül mérhető legnagyobb térképtávolság, és miért? Két pont között közvetlenül mérhető távolság nem haladhatja meg az 50 cm-t. Ez esetben a két lókusz függetlenül öröklődik, még ha azonos kromoszómán van is. Nagy géntávolság esetén ugyanis a nagyszámú (többszörös) crossover "szétkapcsolja" a két lókuszt. Mire használják a κ 2 (khi2) próbát? A κ 2 próba a becsült és a megfigyelt adatok illeszkedésének vizsgálatára alkalmas matematikai (statisztikai) módszer. Azt mondja meg, hogy az eltérés egy várt értéktől
statisztikailag szignifikáns-e, azaz a kapott adatsor létrejöhet-e csupán az értékek véletlen fluktuációjával vagy nem. Mit jelent a tetrád analízis, és mire jó? Egyes haploid gombáknál és algáknál a a meiózis négy végterméke (a tetrád) együtt marad egy zsákszerű képletben, és genotípusuk, - rendezett tetrád esetén az elhelyezkedésük is - egyenként vizsgálható. Ez a tetrádanalízis. Segítségével térképezhető a centromeron mint lókusz, és közvetlenül vizsgálható mind a 4 kromatida részvétele a crossoverben. 5., Kapcsoltság: speciális eukarióta térképezési technikák Nagy térképtávolságok pontos számítása. Egyetlen meiózis vizsgálata; tetrások. Térképezés rendezett tetrádokkal; cetromer térképezés. Térképezés rendezetlen tetrádokkal, valós térképtávolság megállapításának módja. Mitótikus szegregáció és rekombináció. Miért nő a kétpontos térképtávolság pontatlansága a gének közötti távolsággal arányosan? Azért, mert a pontatlanságot a kétpontos térképezés által nem érzékelhető többszörös átkereszteződések okozzák, amelyek száma a gének közötti távolság hatványa szerint nő. Hogyan pontosítható a kétpontos térképezés által mért térképtávolság? a., A mérendő távot kisméretű szakaszokra kell osztani, és a kis szakaszok hosszát összegezni. b., A kétpontos térképezéssel közvetlenül mért nagy távolság térképfüggvénybe behelyettesítve is pontosítható. Mit ír le a térképfüggvény és hogyan használjuk? A térképfüggvény a mért rekombinációs gyakoriság (RF) és a valódi térképtávolság (m/2 = az átlagos crossover szám fele) közötti összefüggést adja meg egy matematikai egyenlet formájában. Az RF értéket a függvénybe behelyettesítve a pontosított RF érték (m/2) kiszámolható. Mik a haploid szervezetek genetikai előnyei a diploidokkal szemben? a., A genotípus mindig közvetlenül megnyilvánul a fenotípusban (nem fedi el a dominanciarecesszivitás). b., Haploid keresztezések esetén mindig csak egy meiózissal kell számolni (nem kell tesztkeresztezést végezni). c., Gyors növekedésük miatt a diploidoknál nagyságrendekkel nagyobb utódszám vizsgálható szelekciós technikák segítségével. d., Bizonyos gombák és algák esetén az egyes meiózisok kimenetele közvetlenül vizsgálható tetrádanalízis segítségével. Mi a tetrád, és mi a rendezett tetrád? Tetrád: Egyetlen meiózis négy haploid utódsejtjének összessége. Rendezett tetrád: Bizonyos gombák meiózisa során mindkét meiotikus osztódás síkja egy egyenes mentén valósul meg úgy, hogy a húzófonalak nem fedik át egymást. Ezután az utódsejtek az aszkuszban együtt maradnak, így elrendeződésük a meiózis eseményeit tükrözi. 6., Gén mutáció: Szomatikus és csíravonal mutációk, és azok örökölhatõsége. Mutációk típusokba sorolása. Mikróba mutánsok nyerése szelekciós technikákkal. A mutációk bekövetkezése a genetikai anyag sajátja: a fluktuációs teszt. A mutációs ráta és a mutációs gyakoriság. A mutációk bekövetkezése fokozható mutagén anyagokkal. Mutáció és a rák betegség. Mi a következménye a szomatikus és a csíravonal mutációnak? A szomatikus mutációk a testi sejtekben keletkeznek, ezért az őket hordozó élőlények mutáns és vad típusú sejtek keverékéből állnak, vagyis mozaikos megjelenésűek. A szomatikus mutációk csak növényeknél öröklődhetnek akkor, ha az ivarszervek a mutáns szövetrészből jönnek létre. A csíravonal mutációk a képződő ivarsejtekben keletkeznek, emiatt a belőlük képződő utódok minden sejtjében megjelennek és a további generációknak is átadódnak, de a mutációt szenvedett egyedben nem okoznak fenotípus változást. Hogyan befolyásolják a génműködést a funkció vesztéses, és a funkció nyeréses mutációk?
A funkció vesztéses mutációk következtében a géntermék eredeti funkciója gátlódik (csökken) vagy teljesen elvész. Ez legtöbbször recesszív fenotípust okoz. A funkció nyeréses mutációk következtében a géntermék eredeti működése a normális szithez képest felerősödik, vagy az eredetitől eltérő új funkciót nyer. Ez domináns fenotípust okoz. Hogyan hat a kondicionális (feltételes) mutáció? Az kondicionális mutáció következtében a gén olyan változást szenved, amelyik csak bizonyos körülmények között változtatja meg a géntermék működését a vad típushoz képest. Megengedő (permisszív) körülmények között az ilyen géntermék normálisan működik. Korlátozó (restriktív) körülmények között az ilyen géntermék rendellenesen működik, ami mutáns fenotípus megjelenéséhez vezet. Mi a mutációs tesztek közös vonása? A mutációs tesztekkel az újonnan keletkező mutációkat mutatják ki. Mivel új mutációk keletkezése igen ritka esemény, ezért kimutatásuk olyan szelekciós rendszereket igényel, ahol több millió sejt vizsgálható egyszerre, ahol bármelyiknek a genotípus változása könnyen észrevehető a fenotípus szintjén. Mi a mikróbák (baktériumok, gombák, algák) előnyei a genetikai vizsgálatok szempontjából? Rövid a generációs ciklusuk és ennek köszönhetően nagy utódszámuk van. Ráadásul a mutánsok szelekciós technikákkal dúsíthatók, ami hatékonnyá teszi mind az új genetikai változatok előállítását mid azok genetikai vizsgálatát. Mik a mutagének, mire használjuk azokat a genetikában, és miért veszélyesek? A mutagének hatására nagy gyakorisággal keletkeznek új mutációk. Mivel a génváltozatok (allélok) a genetikai vizsgálat nélkülözhetetlen eszközei, mutagénekkel az ilyen vizsgálathoz szükséges új allélok nyerhetők. Mivel a rákbetegséget szomatikus mutációk okozzák, ezért a mutagének óvatlan használata rákot okozhat. 7., Kromoszóma mutációk: kromoszóma szerkezeti változások A kromoszómák topográfiája. A kromoszóma szerkezet változásának típusai és genetikai sajátságai. Kromoszóma átrendezõdések és az evolúció. Milyen jellemvonások alapján különíthetők el egymástól az egyes kromoszómák? 1, kromoszóma méret, 2, centromer helyzete, 3, másodlagos befűződés helye, 4, festési mintázat, 5, heterokromatin eloszlása. Milyen genotípusban, és a sejtciklus melyik szakaszában láthatók a kromoszóma szerkezeti mutációk? Heterozigótákban láthatók, melyekben az egyik homológ vad típusú, a másik homológ mutáns. Mikroszkóppal a homológok párosodott állapota esetén láthatók, vagyis a meiózis profázistól metafázisig terjedő szakaszában, valamint interfázisos óriás kromoszómákon. Mi a deléciós térképezés lényege? A delécióra nézve heterozigóta egyedekben az egyik homológból a deléció géneket távolít el. Abban az esetben ha a másik homológon egy példányban maradt gének recesszív fenotípust okoznak, ez a domináns allél hiánya miatt szabadon megnyilvánulhat (pszeudo dominancia). Egy térképezni kívánt recesszív allélt egy ismert töréspontú deléció sorozathoz keresztezve az utódokban megjelenő pszeudo-dominancia alapján a lókusz töréspontok közé térképezhető. Mi a duplikációk evolúciós jelentősége? A megduplázódott kromoszóma szakaszokon lévő összes számfeletti gén bármilyen megváltozása nem kockáztatja az eredeti működés kiesését. Ezek így szerkezeti változás okán új szerepre tehetnek szert a sejt működésében, ami evolúciós változást jelent. Hogyan csökkenti az inverzió a rekombinációs gyakoriságot? Az inverziók területére eső meiotikus rekombinációk nagyméretű kromoszóma deléciókat és dulikációkat eredményeznek. Az ilyen deléciós, duplikációs rekombináns kromoszómákat tartalmazó zigóták (vagy ivarsejtek) életképtelenek. A rekombináns kromoszómák így nem jelennek meg az utódokban, vagyis a deléciók eltávolítják a rekombináns kromoszómákat. Mi jellemző egy reciprok transzlokációt hordozó heterozigóta meiótikus képére?
A meiózis metafázis1-ben transzlokációs kereszt látható, amelyben a két transzlokációs kromoszóma egymással és a két vad típusú homológ kromoszómával is párosodik. 8., Kromoszóma mutációk: kromoszóma szám változások Euploidia, alap kromoszómaszám, haploid kromoszómaszám. Eltérések az euploidiától. Aneuploidia. Kromoszóma mechanika a növénynemesítésben. Miért sterilek a monoploid és triploid élőlények? Azért, mert kromoszómáik páratlanok, így a meiózis során nem képesek párképzésre. Monoploidoknál ennek következtében meiózis 1-ben egy pólusra vagy kerül kromoszóma vagy nem. Az ilyen ivarsejtekből több kromoszóma is hiányozhat ami életképtelenséget okoz. Triploidok meiózisában egyik kromoszómából egy, másikból kettő kerül egy pólusra, ami kiegyensúlyozatlan genomú steril gamétákat eredményez. Miért tekinthető az allopoliploid egyed egyetlen lépésben létrejött új fajnak? Mert két különböző faj (a két szülője) teljes kromoszóma készletét együttesen tartalmazza, és ezzel egy egyedi genom keletkezik, amely visszakeresztezve egyik szülővel sem képes termékeny utód képzésére, beltenyésztve azonban fertilis. Miért okoz az aneuploid genom legtöbb esetben letalitást? Mert a fajra jellemző teljes kromoszóma készletéből néhány kromoszómával több vagy kevesebb van neki, ami súlyos genom kiegyensúlyozatlanságot jelent. 9., Rekombináció a baktériumokban Baktérium konjugáció. F, F', Hfr tulajdonság. Transzfer gradiens. Részleges diploid. Az E.coli kromoszómájának rekombinációs térképezése. Baktérium transzformáció. Milyen fenotípusokat vizsgálhatunk baktériumokban? Biokémiai (anyagcsere) mutációkat melyek bizonyos körülmények között auxotróf fenotípust eredményeznek, és rezisztencia fenotípusokat mérgek, antibiotikumok, vírusok ellen. Mi jellemző a baktériumok genetikai anyagára? A baktériumok prokarióták, és mint minden prokarióta haploidok. Egyetlen kör alakú kromoszómájuk van, amely a legkisebb genomú eukariótákénál is kisebb méretű. A kromoszómákon kívül kör alakú "minikromoszómáik" = episzómáik is lehetnek. Külön említést érdemel az E. coli fertilitási (F) faktor nevű episzómája, amely két baktérium közötti génátvitelre képes. Hogyan "keresztezhető" az E. coli baktérium? Konjugációval, melynek során két baktérium között csőszerű konjugációs híd képződik, melyen keresztül az egyik baktériumból a fertilitási (F) faktor (egy kör alakú DNS) átjut a másik sejtbe. Hfr törzsek esetén a bakteriális kromoszómába beépült F faktor a kromoszómát vagy annak egy részét is átviszi a recipiens sejtbe, miáltal az azon lévő gének beépülhetnek a recipiens genomba. Mi a baktérium perctérkép lényege? A perctérkép egy kromoszóma térkép, ami a baktérium gének sorrendjét és távolságát adja meg. Létrehozása azon alapszik, hogy HFR törzsek konjugációja során az F + törzs kromoszómája átkerül a tőle különböző alléleket hordozó F - törzsbe. Mivel az átjutás során a kör alakú kromoszóma lineáris formában és meghatározott idő alatt (90 perc) jut át, ezért a kezdőponthoz közeli gének időben hamarabb kerülnek át mint az attól távolabbiak. Megszakított konjugációval a fentieknek megfelelően perctérkép szerkeszthető. Hogyan transzformálják a baktériumokat? A transzformáció során mesterségesen DNS-t juttatnak be egy baktérium sejtbe. Ehhez a sejtet "kompetenssé" kell tenni, vagyis a sejtfalat és a sejthártyát sérülések által a DNS számára átjárhatóvá kell tenni anélkül, hogy ezzel a baktériumsejtet elpusztítanánk. 10., Bakteriofágok genetikája Fágok lehetséges életciklusai, lizogén és litikus ciklus. Fág keresztezések. A T2 fág genetikai
térképe kör alakú. A lizogénia és genetikai alapja. A profág beépülésének mechanizmusa. Általános (generalizált) transzdukció. Kapcsoltsági viszonyok megállapítása általános transzdukcióval. Speciális transzdukció. Milyen fág fenotípusok vannak? A tarfolt (plakk) morfológiája, mely lehet kicsi, nagy, tiszta, homályos, stb. A fág gazdaspecifitása; a fág fertőző képessége korlátozódhat bizonyos baktérium törzsekre (baktérium genotípusokra). Hogyan keresztezhetők a fágok? A keresztezni kívánt különböző genotípusú fágoknak egyszerre kell megfertőznie ugyanazon baktérium sejtet (kettős fertőzés). Így a különböző genotípusú megsokszorozódott fág DNS-ek között rekombináció történhet. A géntérképezéshez a kiszabadult utódfágok közül azonosítani kell tudnunk a rekombinánsokat, hogy a szokásos módon térképtávolságot számolhassunk. Mi a fágok legnagyobb előnye a többi genetikai modellszervezethez képest? A fágok keresztezése során nagyságrendekkel nagyobb utódszám nyerhető és vizsgálható mint más organizmusok esetén. Mit jelent a transzdukció, és mire jó? A transzdukció során az egyik baktériumból fág közvetítésével jut át egy kromoszóma darab a másik baktériumba. Az átjutott kromoszóma darab merodiploid állapotot teremt, és kettős rekombinációval kicserélheti a recipiens baktérium kromoszómájának egy szakaszát. Ezzel a módszerrel baktérium gének térképezhetők. Mi a fő különbség a fágok litikus és lizogén életformája között? A litikus ciklus során a baktériumot megfertőző fág nagyszámú utódfágot hoz létre miközben elpusztítja a baktériumot. A lizogén életciklus során a baktériumba jutott fág DNS beépül a baktérium kromoszómába és baktérium génként viselkedve együtt szaporodik a baktériummal. 11., A DNS szerkezete és replikációja A DNS örökítő anyag mivoltának bizonyítékai. A DNS építőkövei, a Chargaff szabályok. A Watson-Crick DNS modell. A szemikonzerrvatív replikáció bizonyítékai. A replikáció mechanizmusa, replikációs origó, enzimek és történések a replikációs villában. A DNS és a gén kapcsolata bizizonyítása marker menekítési kísérlettel. Mi igazolja, hogy a DNS az örökítő anyag? Az élőlényt alkotó szerves molekulák közül egyedül a DNS sejtbe juttatásával lehet az örökítő anyagot megváltoztatni, "transzformálni", amint azt Avery, Mac Leod, és McCarty kísérlete igazolta Streptococcuson. Mit tud a DNS-t felépítő nukleotidok arányáról, és mi ennek a DNS-szerkezeti magyarázata? Amint azt a Chargaff szabály kimondja, a négyféle nukleotid közül a damp (=deoxiadenozin 5'- monofoszfát) aránya megegyezik a dtmp arányával, míg a dcmp aránya a dgmp arányával. A kettős spirál mérete alapján egy purin csak egy pirimidinnel párosodhat. Ezen túlmenően a purinokat a pirimidinekkel hidrogén hidak kötik össze olymódon, hogy az A csak a T-vel képes kapcsolódni két hidrogénhíddal, és a G csak a C-vel három hidrogén híddal. Mit jelent az, hogy a DNS két szála antiparallel irányultságú? A szóösszetételből a parallel lefutás azt jelenti, hogy a kettős spirál két szála egymással párhuzamos. Az antiparallel azt jelenti, hogy a párhuzamosok futási iránya egymással ellentétes. A DNS szálak irányultságát az adja, hogy a cukor-foszfát gerincben a foszfát az előtte álló cukor 5' szénatomjához és a mögötte álló cukor 3' szénatomjához kapcsolódik. A dezoxiribóz cukrok állása az antiparalell szálakban ellentétes. Mit jelent az, hogy a DNS replikáció szemikonzervatív? Azt, hogy a megkettőződő (replikálódó) DNS fonal két szála kettéválik, és mindkét szál mintául szolgál egy-egy új szál szintéziséhez. Emiatt az utód kettős spirálok mindegyike egy régi és egy új (egyes) szálból áll. Mit jelent a replikáció során a vezető és elmaradó szál fogalma?
Mivel a DNS szintézis iránya csak 5'-3' irányban történhet és a két DNS szál antiparallel, ezért a szétnyíló replikációs villában az egyik szál szintézis iránya mindig a villa irányába mutat, míg a másik szálé azzal mindig ellentétes, a villától távolodik. Amint a két öreg (minta) DNS szál elválik egymástól, a replikációs villa egyetlen irányban nyílik. Ez azzal a következménnyel jár, hogy az egyik szál szintézise a villa felé folytonos, míg a másiké szakaszos. A folytonos szálat hívjuk vezető szálnak, a szakaszosan készülőt pedig lemaradó szálnak. Mit jelent a polimeráz III enzim kivágó szerkesztő funkciója? Azt, hogy az enzim egyik (ε = epsilon) alegysége a szintézis során beépített nukleotidokat folytonosan ellenőrzi, és amennyiben hibás beépülés történt a hibás nukleotidot azonnal kivágja. Ez nagyságrendekkel megnöveli a replikáció pontosságát. 12., A genotípustól a fenotípusig Egy gén - egy enzim szabály. Gén-fehérje kapcsolat. Hogyan szól az egy gén egy enzim hipotézis? A bioszintetikus út minden egyes átalakítási lépését egy-egy specifikus enzim végzi. Minden enzimet külön-külön egy-egy gén határoz meg. Mi történik akkor, ha egy bioszintézis útvonal egyetlen lépését mutációval elrontjuk? A mutáció következtében kiesik a bioszintézis út egyik enzimjének a funkciója. Emiatt azon a ponton a bioszintézis megszakad, és a hiányzó enzim szubsztrátja felhalmozódik a szervezetben. Ezen túlmenően a kieső szintézis lépés után a bioszintézis útvonalában következő molekulák nem képződhetnek. A szubsztrát mérgező hatása, és/vagy a hiányzó molekulák miatt mutáns fenotípus jön létre. Mitől függ egy fehérje működése? A fehérje szerkezetétől, amit a fehérje aminósav sorrendje határoz meg. Hogyan befolyásolja a genotípus a fenotípust? A fenotípus fehérjék szerkezetétől és működésétől függ. A gének nukleotid sorrendje meghatározza a fehérjék aminosav sorrendjét, és ezen keresztül azok működését. Hogyan befolyásolja az enzimműködést az aktív centrumban illetve az azon kívül bekövetkező véletlenszerű aminosav csere? Az enzim aktív centruma lép fizikai kapcsolatba a szubsztráttal, ezért az aktív centrum megváltozása nagy valószínűséggel gyengíti, vagy megszünteti az enzim működőképességét. Az aktív centrumon kívül történő aminósav csere csak akkor befolyásolja az enzimműködést, ha az aktív centrumot is érintő szerkezeti változást okoz. 13., A gén finomszerkezete Benzer által kidolgozott T4 fág kísérleti rendszer. A gén genetikai finomszerkezetének feltárása. A rekombináció és a mutáció legkisebb egységeinek meghatározésa. A cisz/transz teszt és a cisztron fogalma. Mit tudtunk meg a rekombináció és a mutáció legkisebb egységéről Benzer rii lókusszal végzett kísérleteiből? A korábbi genetikai ismeretek szerint a rekombináció és a mutáció egységének a gént tekintették. Benzer kísérletei megmutatták, hogy génen belül is lejátszódhat rekombináció, és egy génen belül nagyszámú mutáció térképezhető egymáshoz képest. A rekombináció és a mutáció valódi egysége a nukleotid. Miért alkalmas rendszer a T4 fág rii lókusza a rekombináció és mutáció egységének genetikai megközelítésére? Azért, mert a T4 fág gazda specificitás fenotípusa olyan szelekciós rendszert biztosít, amely 10 9 nagyságrendű utód közül is képes kimutatni egyetlen rekombinánst. Mivel a génen belüli rekombináció gyakorisága kicsi, (10-4 nagyságrendű) más élőlénynél lehetetlen azt az utódszámot biztosítani ami egy génen belüli rekombinációt biztosan kimutathatóvá tesz. Mi a genetikai funkció egysége, és hogyan határozható meg? A genetikai funkció egysége a cisztron, vagyis az egyetlen polipeptidet kódoló DNS szakasz.
A cisztron gyakorlatilag a génnel szinonim fogalom. Az, hogy két mutáció ugyanazon cisztronba esik vagy két különböző cisztronba a cisz-transz teszttel másszóval a komplementációs teszttel dönthető el. Az azonos cisztronba eső mutációk allélikusak, vagyis a transz helyzetben (két külön homológon) elhelyezkedő mutáns allélek nem komplementálják egymást. 14., Rekombináns DNS technológia és alkalmazásai Gén és c-dns könyvtárak készítése és használata. Expressziós génkönyvtárak. Plazmid vektorok és restrikciós enzimek. Fág és kozmid vektorok. Klónok azonosítása génkönyvtárból. Komplementációs klónozás. Genomikus séta. Inszerciós mutánsok klónozása. Southern hibridizálás. Hogyan készül a génkönyvtár, és mit jelent a DNS klón? A genomi DNS-t enzimatikus darabolás után vektorba (plazmidba, fágba, kozmidba stb.) ligálják oly módon, hogy egy vektor egyetlen genomi DNS darabot tartalmazzon. Mivel az így nyert vektor populáció a genom egészét kis darabokban tartalmazza azt génkönyvtárnak nevezzük. A génkönyvtárat baktériumsejtbe juttatják (plazmidok esetén transzformációval, fágok esetén fertőzéssel) és petricsészére szélesztik. Egyetlen felnövő baktérium kolónia mindegyik sejtje ugyanazon genomi DNS darabot hordozza, ezért azt az adott DNS klónjának hívjuk. Hogyan azonosítható egy kívánt gén DNS klónja egy génkönyvtárból hibridizálással? Az azonosításhoz a kívánt gén egy kis DNS darabjára, vagy RNS-ére van szükség. A DNS vagy RNS darabot radioaktívan jelölve és a könyvtár DNS-ét hordozó filterhez hibridizálva a kívánt klón elhelyezkedése autoradiogramon azonosítható. Hogyan azonosítható egy kívánt gén DNS klónja egy expressziós génkönyvtárból? Az expressziós könyvtár egy adott faj mrns populációjából készített cdns könyvtárt tartalmaz, melyet a baktérium klónok fehérjévé írnak át. Az azonosításhoz a kívánt gén által kódolt fehérje elleni ellenanyagra van szükség. A jelölt ellenanyag az expressziós könyvtár fehérjéit hordozó filteren megmutatja, hogy hol helyezkedik el a kívánt klón. Hogyan található meg egy ismert szekvenciájú DNS szakaszon a kódolt gének helye? Kódolás szempontjából a kettős spirál két szála nem egyenértékű. Mivel az aminosavakat tripletek (= 3 egymást követő nukleotid) kódolják, ezért egyetlen szálnak 3 olvasata lehetséges úgy, hogy az olvasás kezdőpontját mindig egy nukleotiddal eltoljuk (= 3 leolvasási keret). A két szálnak így összesen 6 olvasata van. Egy fehérje egy kezdő metioninnal (ATG = start) indul, és egy stop kódonnal végződik. Az összes start kódontól stop kódonig tartó olvasat közül csak a leghosszabbak kódolhatnak értelmes fehérjét (= hosszú leolvasási keret). Mit jelent a reverz genetika, és mi a jelentősége? A klasszikus genetikai analízis egy mutáns fenotípusból indul ki, és a mutáns allél azonosítása, jellemzése és térképezése után jut el a DNS szekvenciáig, majd abból a kódolt fehérjéig. Ehhez nagy utódszámra van szükség. A reverz genetika egy ismert fehérje vagy DNS szakasz funkcióját keresi, és azt úgy azonosítja, hogy irányított mutagenezissel kémcsőben megváltoztatja a gént, visszajuttatja az élőlénybe, és ezután vizsgálja a fenotípus megváltozását. A reverz genetika a klasszikus genetika hatékony kiegészítője minden modellszervezet esetén. Különösen hasznos olyan élőlények vizsgálatára, amelyeknél a kis utódszám vagy más okok miatt a klasszikus genetikai módszerek nehézkesek. 15., Genomika A géntérképezés szintjei a genomikában. Géntérképezés rágcsáló-humán hibridekkel. Meiótikus térképezés molekuláris markerekkel, RFLP, mini és mikroszatellit, RAPD. Fizikai térképezési módszerek. Rendezett klónok, STS, random szekvenálás. Mivel foglalkozik a genomika? Genomok teljes szekvenciájának ismeretében a szekvenciában rejlő információ kezelésével, és feldolgozásával. Milyen stratégiával szekvenálják a genomokat?
1. Véletlenszerű, angolul shotgun módszerrel: A génkönyvtárból vétlenszerűen kiválasztott klónokat szekvenálva az egész genomot sokszorosan átszekvenálják, és az átfedő klónok szekvenciáinak számítógépes összeillesztésével állítják össze a kromoszómákat. 2. Rendezett klónokkal: Először elkészítik a génkönyvtár átfedő klónjainak fizikai térképét, majd ez alapján a teljes genomot reprezentáló minimális számú átfedő klónt választják ki, és csak azokat szekvenálják. Mik a molekuláris DNS-markerek, és mire használják őket? Azok a DNS szekvenciák, melyek a populációban polimorfizmust mutatnak, és DNS technikákkal könnyen kimutathatók. Például: RFLP (restrikciós hely megléte vagy hiánya), miniszatellit (változó számú rövid tandem szekvencia ismétlődések) mikroszatellit (változó számú tandem dinukleotid ismétlődések), SNP (adott helyen lévő egyetlen nukleotid polimorfizmusa) stb. Genetikai térképezésre ugyanúgy felhasználhatók mint bármely fenotípus, de nagy gyakoriságuk miatt sok, szinte tetszőleges helyen felvehető térképpontot adnak a kromoszómán. A molekuláris markerekkel készített nagy felbontású genetikai térkép közvetlenül összekapcsolható a nukleotid sorrend fizikai térképével. 16., Az eukarióta kromoszóma szerkezete: Genomok mérete, szerkezete. A kromoszómák morfológiája, citológiai szerkezete. A kromatin szerkezete; nukleoszómák, szolenoidok és magasabb rendû kromatin spiralizáció. A kromoszóma váz, a scaffold. Eukromatin és heterokromatin; pozíció effektus variegáció. A telomerek. Mi bizonyítja, hogy egy kromoszóma egyetlen folytonos DNS molekula? Különböző DNS hossz mérési technikák eredményei. Kisebb kromoszómáknál (élesztő, penészgomba) pulzáló terű gélelektroforézis, Drosophila kromoszómáknál elektronmikroszkópos felvétel, vagy viszkoelaszticitáson alapuló hosszmérés. De a replikációt kimutató technikák (bohóc kromoszóma festés) eredményei is erre utalnak. Melyek a DNS kromoszómába szerveződésének fő fázisai? 1., Nukleoszómák köré csavarodás (gyöngyfüzér szerkezet). 2., Nukleoszómák 30 nm átmérőjű fonállá (szolenoid = tekercs) csavarodása H1 hiszton segítségével. 3., A 30 nm fonál scaffodhoz (központi vázhoz) történő kapcsolódása mely kihurkolódást eredményez. 4. a központi váz további felcsavarodása többszörös spiralizációval. Mit nevezünk heterokromatinnak? Az eukarióta kromoszómák centromerének közelében található kromoszóma szakaszt, amely ismétlődő szatellita DNS-ből áll, nem vagy alig tartalmaz géneket, és egész sejtciklus alatt erősen tömörödött szerkezetű. Mi határozza meg a centromert? A pékélesztő centromerét egy rövid DNS szekvencia határozza meg, míg az eukarióták többségének nincs azonosítható centromer szekvenciája. Utóbbiakat egy repetitív heterokromatikus DNS-en kialakuló speciális hisztonokat tartalmazó DNS-fehérje szerkezet határozza meg. Az eukarióták többségének centromere tehát DNS szekvenciától független azaz epigenetikus meghatározottságú. Mi a telomer replikációjának problémája, és ezt hogyan oldja meg a sejt? A kromoszóma végek replikációja során a lemaradó szál végén az utolsó primer eltávolítása után egyes szál marad, tehát a kettős spirál egyik szála nem tud végig megkettőződni. Ez a kromoszóma sejtgenerációnkénti rövidüléséhez vezetne. A kromoszóma végein a telomeráz enzim által szintetizált repetitív DNS (telomer) található. A telomeráz saját RNS templátjáról meghosszabbítja a 3 véget, így ezután a lemaradó szál is tovább hosszabbodhat. A telomer hossza genetikailag szabályozott. 17., A génműködés szabályozása A gén transzkripciós szabályzása. A génkifejezõdés szabályozásának alapmodellje: a lac operon. I, O, Z mutációk dominancia
viszonyai (cisz és transz dominancia). Katabolit represszió, CAP és camp. Trp operon. Pozitív és negatív szabályozás. A l fág represszor. Eukarióta transzkripciós faktorok, promoter elemek. Mi a lac-operon alapállapota és indukált állapota? A lac-operon negatív szabályozású, mivel alapállapotban a represszor fehérje az operátorhoz kapcsolódva megakadályozza a struktúrgének promóterről induló átírását. Indukció esetén a sejtbe jutó laktóz a represszorhoz kapcsolódva abban allosztérikus változását okoz. A laktózrepresszor komplex nem képes az operátorhoz kötődni, így megindul a laktóz lebontáshoz szükséges struktúrgének átírása. Milyen represszor mutációkat ismerünk, és mi a következményük? a., A represszor mutációk többsége esetén a represszor elveszti az opreátor kötő képességét, ami indukció hiányában is folyamatos -galaktozidáz termelődést okoz. Ezek a mutánsok részleges diploidokban recesszívek a vad típussal szemben. b., A represszor laktóz-kötő doménjének mutációja esetén a -galaktozidáz termelődés laktózzal sem indukálható, ezért a struktúrgének folyamatosan kikapcsolt állapotban vannak. Utóbbi mutáció részleges diploidokban domináns a vad típusú alléllal szemben. Mi a következménye az operátor és promóter mutációknak? Az operátor mutációk következtében a represszor nem képes az operátorhoz kötődni, ezért ez indukció hiányában is folyamatos β-galaktozidáz termelődést okoz. A promóter mutációk következtében az RNS-polimeráz gyengébben, vagy egyáltalán nem kötődik a promóterhez, ami a β -galaktozidáz transzkripciós szintjét indukció esetén is csökkenti vagy megszünteti. Miért mondjuk a katabolit repressziót pozitív szabályozásnak? Azért, mert a szabályozás (az elnevezés dacára) nem represszoron, hanem aktivátoron keresztül érvényesül. Indukció hatására (glükóz hiányában) egy aktivátor fehérje a CAPcAMP komplex kötődik a lac-operon promóterére, ami nagyságrenddel megemeli a -galaktozidáz transzkripciós szintjét. Ezzel szemben alapállapotban (glükóz jelenlétében) a CAP fehérje a camp hiánya miatt nem kötődik a promóterhez. Mi az enhanszerek és silencerek génszabályozó szerepe? Ezek az eukarióták génműködését szabályozó DNS szakaszok, melyek szövetspecifikusan megszabják a génkifejeződés térbeli és időbeli mintázatát. Az enhanszerek transzkripciós aktivátorok felismerő helyei, és az adott szövetben nagyságrendekkel megemelik a génkifejeződés mértékét. A silencerek transzkripciós represszorok felismerő helyei, és szövet specifikusan csökkentik a génkifejeződést. Mit értünk epigenetikus génszabályozás alatt? A DNS-t becsomagoló kromatin fehérjék összetétele és szerkezete megszabja az adott DNS szakasz génkifejeződését. A promóter és az enhanszer szabályozási szintjei fölött a kromatin szerkezete egy újabb génszabályozási szintet jelent, mely már nem közvetlenül a DNS szekvencia (a genetika) függvénye, ezért epigenetikusnak mondjuk. A replikáció során a kromatin szerkezetét meghatározó DNS és hiszton módosulások ugyanúgy átíródhatnak az utódszálakra mint maga a DNS szekvencia. Ez epigenetikus öröklődést okoz, mivel a fenotípusért felelős gén nukleotid sorrendje nem változik.. 18., A génmutáció mechanizmusa A génmutáció molekuláris alapjai. Spontán mutációk. Indukált mutációk. Reverziós vizsgálatok. A mutagének és karcinogének kapcsolata. Repair hiányok és emberi betegségek. Mi a tranzíció a transzverzió és a frameshift mutáció? A tranzíció olyan nukleotid csere, amikor purin cserélődik purinra, vagy pirimidin pirimidinre (pl. A-G-re, T -C-re). A transzverzió olyan nukleotid csere, amikor purin cserélődik pirimidinre (pl. A- T-re vagy C-re) vagy pirimidin purinra (pl. C-G-re vagy A-ra). A frameshift mutáció a fehérje leolvasási keretének eltolódását okozza, ami 1 vagy 2 nukleotid kiesésével vagy betoldásával jön létre. Milyen következménye lehet a pontmutációknak a fehérje szerkezetére?
Csendes mutáció esetén egy triplet utolsó nukleotidja cserlődik, de az új triplet ugyanazon aminósavat kódolja. Konzervatív aminósav csere esetén a kódolt aminósav hasonló jellegűre változik, ami a fehérje szerkezetét és funkcióját nem feltétlenül érinti. Nem-konzervatív aminósav csere esetén egy báziscsere miatt egy másik nem funkcióképes aminosav kódja keletkezik. A nonszensz mutáció egy aminósav kódját stop kódonná változtatja. A kereteltolódási mutáció következtében a fehérje az elcsúszás pontjától 3 irányban teljesen más aminósavakat tartalmaz. Hogyan hatnak a mutagén szerek? 1.) Helyettesíthetnek egy bázist (bázisanalógok). 2.) Úgy módosítanak egy bázist, hogy az rosszul párosodik (alkilálók, hidroxilálók, deaminálók). 3.) Úgy módosítják a bázist, hogy az egyáltalán nem tud párosodni más bázissal (interkalálók, keresztkötők, apurinálók). Milyen főbb DNS hibajavító (repair) mechanizmusokat ismerünk? A közvetlen repair a hibás bázismódosulást megszünteti (bázisok fotodimerjeit hasítja, vagy az alkilcsoportot lehasítja. A homológia függő repair hibamentes. A hibás bázist vagy hibás nukleotidot egy rövid szomszédos szakasszal együtt kivágja, és a komplementer szál alapján visszaállítja az eredeti sorrendet. Az SOS repair a replikáció során aktiválódik, és a sérült DNS-en megszünteti a replikáció akadályát, de a nukleotid sorrendben pontatlan hibajavítást okoz. A posztreplikációs repair a replikációs tévesztéseket javítja ki az új szálon a régit használva templátként. 19., A rekombináció mechanizmusa A homológ rekombináció pontszerû, statisztikus, reciprok esemény. A Holliday modell. A Meselson-Radding modell. Aberráns tetrád. Gén konverzió és rekombináció. Polaritás és kokonverzió. A rekombináció enzimatikus mechanizmusa. Hely-specifikus rekombináció. Mik a Holliday modell főbb lépései? 1., Két nem testvér kromatida között az egyik DNS szál átkereszteződésével kereszthíd alakul ki. 2., A kereszthíd elcsúszik (vándorol). 3., A kereszthíd feloldódik, ami kétféleképpen történhet: Vagy az átkereszteződött szálak vágásával, (ami nem okoz rekombinációt) vagy a nem átkereszteződött másik két szál vágásával (ami rekombinációt okoz). Mi a heteroduplex, és hogyan jön létre? A kereszthíd elcsúszása miatt a két homológ nem testvér kromatidán olyan DNS szakasz keletkezik, melynek egyik szála az egyik, másik szála a másik homológról származik. A két homológ szál részleges különbözősége miatt ez a szakasz össze nem illő mismatch bázispárosodásokat tartalmazhat, ezért a hibrid szakaszokat heteroduplexnek nevezzük. Hogyan jön létre a génkonverzió? A génkonverziót a kereszthíd vándorlás miatt keletkező heteroduplexek okozzák. A heteroduplexek össze nem illő bázisainak javításával az egyik homológ bázisösszetétele az adott szakaszon átalakulhat a másik homológ bázisösszetételévé. Ilyenkor az egyik allél átkonvertálódik a másik alléllá, ami a tetrádokban torzult mendeli arányokat okoz. Mit jelent a génkonverzió polaritása, és mi okozza? A kromoszómán egymáshoz közeli pontok génkonverziós gyakorisága mindig szinte különböző. A polaritást az adja, hogy az egyik pont mindig gyakrabban mutat konverziót mint a másik. A polaritás magyarázata az, hogy a rekombináció fix töréspontokról indul a kromoszómán, és a kereszthíd vándorlása nagyobb valószínűséggel éri el a fix ponthoz közeli DNS szakaszt mint a távolabbit.
20., A mozgékony genetikai elemek. Inszerciós szekvenciák. Transzpozonok. A Mu fág. A transzpozíció mechanizmusa. A mozgékony elemek, közvetítette átrendezõdések. Prokarióták mozgékony elemeinek áttekintése. Az élesztõ Ty eleme. A Drosophila mozgékony genetikai elemei. Retrovírusok. Transzpozíció RNS köztiterméken keresztül. A kukorica kontrol elemei. Az eukarióták mozgékony elemeinek áttekintése. Mi a transzpozon, és milyen az autonóm transzpozonok általános szerkezete? A transzpozon egy autonóm áthelyeződésre képes DNS darab a genomban. A két végén ismétlődő szekvenciákat tartalmaz, melyek között a transzpozíciót (áthelyeződést) katalizáló enzim a transzpozáz kódolódik. A transzpozáz az ismétlődő szekvenciákhoz kötődve katalizálja a transzpozon mozgását. Mi a különbség az autonóm és a nem autonóm transzpozonok mozgása között? Az autonóm transzpozonok a mozgásukhoz szükséges működőképes transzpozáz enzimet kódolnak, míg a nem autonóm transzpozonok transzpozáz kódoló része sérült (többnyire deletálódott). A nem autonóm transzpozon tehát csak egy autonóm transzpozon közreműködésével képes mozogni. Mi a kapcsolat a baktérium inszerciós szekvenciák (IS elemek) a baktérium transzpozonok és rezisztencia faktorok között? Az IS elemek és a transzpozonok is önálló áthelyeződésre képes baktérium szekvenciák. A baktérium transzpozonok két végén egy-egy IS elem található, és ilymódon az általuk közrefogott bármilyen szekvencia is áthelyeződésre képes. A rezisztencia faktorok olyan plazmidok, amelyeken antibiotikum rezisztenciát hordozó transzpozonok sokasága található. A rezisztencia faktorok azok plazmid sajátosságai miatt könnyen átadódhatnak egyik baktériumból a másikba, sőt különböző baktérium fajok között is. Mi a különbség a transzpozonok és a retrotranszpozonok mozgása között? A transzpozonok DNS közvetítésével mozognak: Vagy kivágódás és újraintegrálódás útján, vagy DNS replikáció közreműködésével. A retrotranszpozonok mozgása RNS átíródás útján történik. A retrotranszpozon szekvencia transzkripcióval átíródik RNS-sé, a citoplazmában róla az általa kódolt reverz transzkriptáz enzim transzlálódik, majd a magba visszajutva a reverz transzkriptáz az RNS-ről egy új DNS kópiát másol a genomba. Mi jellemzi a transzpozon okozta mutációkat? Instabilak, a kiugrás miatt magas a spontán reverziós gyakoriságuk, és mutagénekkel nem revertáltathatók. Mivel transzkripciós terminációval szakítják meg a kódoló szekvenciát ezért policisztronos géneknél a mutációs helytől 3' irányba eső gének átíródása is gátlódik (poláris mutációt okoznak). 21., A sejtmagon kívüli genom, anyai öröklődés A citoplazmatkus öröklõdési mintázat jellegzetességei és magyarázata. Citoplazmatikus szegregáció. Citoplazmás öröklõdés haploidokban. A mitokondriumok autonóm öröklõdésének bizonyítékai. A Chlamidomonas kloroplaszt térképezése. Az élesztõ mitokondrium rekombinációs térképezése. A petite analízis. A mitokondrium és kloroplaszt genom jellegzetességei. Az anyai hatás és magyarázata. Mit nevezünk citoplazmás vagy anyai öröklődésnek, és honnan ismerjük fel? A citoplazmában lévő sejtorganellumok többnyire mitokondriumok és kloroplasztiszok - DNSe által meghatározott tulajdonságok öröklődését. Az öröklésmenet nem követi a mendeli szabályokat, az utódok mindig kizárólag az anya tulajdonságait öröklik, illetve egysejtűek esetén azon szülő tulajdonságait amelyiktől az utódsejtek citoplazmája származik. Mi az anyai hatás, és mi a magyarázata? Anyai hatásnak azt nevezzük, amikor az anya genotípusa az apa (és az utód) genotípusától függetlenül befolyásolja az utód fenotípusát. Ennek az a magyarázata, hogy az anya az örökítő anyagon kívül a zigóta kezdeti fejlődéséhez szükséges minden anyagot és információt is átad a petesejtnek, és ezek milyenségét csakis az anya genotípusa határozza meg.
Mi a különbség a kromoszómális és a citoplazmatikus szegregáció között? A kromoszómák szegregációja a meiózisban (ritkán mitózisban) játszódik le, melynek során a homológ kromoszómák egymástól szétválnak, és a homológoknak (ezáltal a rajtuk lévő alléloknak) tetszőleges kombinációja kerülhet az utódsejtekbe. A citoplazmatikus szegregáció a sejt citoplazmájának kettéosztódása során játszódik le, és azt jelenti, hogy amennyiben a citoplazma különböző genotípusú sejtorganellumok keverékét hordozta, akkor véletlen genetikai sodródással előfordulhat, hogy az egyik utódsejtbe kizárólag csak az egyik genotípusú organellum kerül. Milyen géntípusok találhatók a mitokondriumokban és a kloroplasztiszokban? Az önálló transzkripcióhoz és transzlációhoz szükséges gének többsége, valamint mitokondriumnál a terminális oxidációhoz és az ATP szintézishez szükséges gének egy része, míg kloroplasztnál a fotoszintézishez szükséges gének egy része. A fenti folyamatokhoz szükséges további gének a sejtmagban találhatók.