1
00:00:03,035 --> 00:00:07,259
Dobrý den. V této přednášce se zaměříme na genetický význam mitózy a meiózy. 

2
00:00:07,259 --> 00:00:18,248
Přednáška je součástí modulu 1, genetika zvířat. Vytvoření této prezentace bylo podpořeno grantem ERASMUS + KA2 v rámci projektu ISAGREED, 

3
00:00:18,248 --> 00:00:28,181
Inovace obsahu a struktury studijních programů v oblasti managmentu živočišných genetických a potravinových zdrojů s využitím digitalizace.

4
00:00:28,181 --> 00:00:40,160
Gregor Mendel byl první kdo rozpoznal, že děje související s jeho elementy během tvorby gamet, úzce souvisí s dědičností.

5
00:00:40,160 --> 00:00:48,278
O chromozomech ve své době nic nevěděl, jejich existence byla popsána až ke konci jeho života Flemmingem.

6
00:00:48,278 --> 00:00:57,881
Že dědičnost Mendelových elementů souvisí s chováním chromozomů během buněčného dělení byla prokázána až po roce 1900.

7
00:00:57,881 --> 00:01:09,167
Ve 20. a 30. letech 20. století byla formulována chromozomální teorie dědičnosti. Propojení Mendelových diskrétních jednotek 

8
00:01:09,167 --> 00:01:20,321
– elementů s jejich umístěním na lokusech na chromozomech se stalo nedílnou součástí představ vědců o dědičnosti na počátku 20. století.

9
00:01:21,938 --> 00:01:30,584
Pro lepší představu si ukážeme, jak se chovají a co se děje s chromozomy během buněčného cyklu.

10
00:01:30,584 --> 00:01:38,702
Diploidní organismy mají vždy dvě kopie stejného chromozomu – jeden jsme zdědili od matky a druhý od otce.

11
00:01:38,702 --> 00:01:53,750
Tvoří homologický chromozomální pár.  
Buňka, která normálně roste, probíhá v ní metabolismus, má v každém chromozomu jednu molekulu DNA a je tvořen jednou chromatidou.

12
00:01:53,750 --> 00:02:02,924
Na obrázku vlevo máme na chromozomálním páru umístěn gen, v kterém je heterozygotní, Aa.

13
00:02:02,924 --> 00:02:16,058
Jakmile se buňka rozhodne, že se bude dělit, vstoupí do S fáze (syntetické fáze), kde dojde z genetického hlediska k replikaci DNA a tzv. duplikaci chromozomů.

14
00:02:16,058 --> 00:02:26,420
Nemění se však počet chromozomů, ale v rámci každého chromozomu se objeví dvě chromatidy, které jsou spojené a tvoří jeden chromozom.

15
00:02:26,420 --> 00:02:34,835
Tyto chromatidy jsou identické, nesou stejnou genetickou informaci a nazývají se sesterské.

16
00:02:34,835 --> 00:02:48,497
Vidíme je na obrázku vpravo. Takovéto dvouchromatidové chromozomy vstupují přes G2 fázi do buněčného dělení, ať už mitózy nebo meiózy.

17
00:02:48,497 --> 00:03:01,004
A toto je zásadní pro pochopení souvislosti dědičnosti genů, které jsou umístěny na chromozomech, a chováním chromozomů během následujícího dělení.

18
00:03:02,555 --> 00:03:10,640
Na tomto schématu to máme zjednodušeně zobrazeno. V G0 a G1 fázi jsou chromozomy jednochromatidové.

19
00:03:10,640 --> 00:03:24,863
Každý chromozom je tvořen jednou DNA. Celkový obsah DNA je roven 2c (c jako content) a počet chromozomů je 2n (diploidní stav).

20
00:03:24,863 --> 00:03:30,935
Obsah DNA je totéž, jako kdybychom řekli počet chromatid.

21
00:03:30,935 --> 00:03:45,752
V S fázi a G2 fázi po replikci DNA, zůstává počet chromozomů stejný, tedy 2n, ale množství DNA a tím pádem i počet chromatid je 4c.

22
00:03:45,752 --> 00:03:54,530
A tyto dvouchromatidové chromozomy následně vstupují do buněčného dělení – mitózy nebo meiózy.

23
00:03:54,530 --> 00:04:08,588
Jaký je genetický pohled na chování chromozomů během mitózy? Budeme sledovat dva chromozomální páry, kdy jedinec je dihybrid Aa Bb.

24
00:04:08,588 --> 00:04:17,630
Každý gen je na jiném chromozomálním páru – na zelených chromozomech je gen A na červených je gen B.

25
00:04:17,630 --> 00:04:30,962
Ve výchozí buňce v G1 fázi vidíme tedy stav 2n a 2c (v našem případě celkově 4 chromozomy a 4 chromatidy), protože chromozomy jsou jednochromatidové.

26
00:04:30,962 --> 00:04:48,815
Po duplikaci chromozomů, tedy replikaci DNA, vznikají dvouchromatidové chromozomy a máme pak stav 2n a 4c (máme 4 chromozomy, ale 8 chromatid).

27
00:04:48,815 --> 00:04:55,184
Tato buňka pak vstoupí do dělení mitózou. Mitóza je tvořena 4 fázemi.

28
00:04:55,184 --> 00:05:07,196
V profázi se chromozomy zkracují, protože se kondenzují a zahušťují, aby vznikla kompaktní hmota, která je viditelná v optickém mikroskopu.

29
00:05:07,196 --> 00:05:17,162
V metafázi se chromozomy postaví do ekvatoriální roviny a napojí se mikrotubuly dělícího vřeténka z obou stran pólů buňky.

30
00:05:17,162 --> 00:05:21,089
Pořád máme stav 4c, 2n.

31
00:05:21,353 --> 00:05:30,328
Protože jsou mikrotubuly dělícího vřeténka napojeny z obou pólů na centromeru každého 1 konkrétnímu chromozomu, dochází v 

32
00:05:30,328 --> 00:05:43,726
anafázi k oddělení čili segregaci chromatid původního chromozomu a vzniká situace, kdy se nám z jednoho chromozomu vytvoří dva chromozomy ale jen s jednou chromatidou.

33
00:05:43,726 --> 00:05:53,032
Čili k jednomu pólu buňky jde situace 2c a 2n a k druhému pólu také 2c a 2n.

34
00:05:53,032 --> 00:06:05,935
Po telofázi a cytokinezi můžeme vidět dvě nové buňky, které jsou geneticky naprosto identické vůči sobě i vůči výchozí mateřské buňce.

35
00:06:05,935 --> 00:06:07,453
Jsou dihybridní.

36
00:06:07,453 --> 00:06:17,320
Tím že se rovnoměrně segregují chromatidy, dochází k přesné reprodukci genetické informace z jedné generace buněk do druhé. 

37
00:06:17,320 --> 00:06:24,184
To je hlavní význam mitózy. Takto se dělí naše somatické buňky.

38
00:06:26,494 --> 00:06:36,790
Meióza je tvořena dvěma samostatnými děleními. Před první miózou dochází k replikaci DNA v S fázi. 

39
00:06:36,790 --> 00:06:46,228
Čili opět ze stavu 2n a 2c se vytvoří buňka 2n a 4c. A tato buňka vstupuje meiózy I. 

40
00:06:46,228 --> 00:06:55,633
Meióza I je geneticky nejdůležitější, protože tady dochází k hlavním procesům, které souvisí s Mendelovými principy dědičnosti. 

41
00:06:55,633 --> 00:07:01,672
V profázi I dochází jako v mitóze ke kondenzaci chromozomů. Jejich zkracování.

42
00:07:01,969 --> 00:07:19,558
Hlavní rozdíl mezi mitózou a meiózou I je, že páry homologických chromozomů jsou u sebe a tvoří bivalenty (2 chromozomy u sebe), nebo tetrády (4 chromatidy u sebe). 

43
00:07:19,558 --> 00:07:29,161
A protože jsou blízko u sebe, může dojít ke crossing overu. Tento děj bude prezentován v přednášce o vazbě genů.

44
00:07:29,161 --> 00:07:37,609
Důležité je, že jsou u sebe a takové potom v době metafáze řadí v ekvatoriální rovině buňky.

45
00:07:37,609 --> 00:07:48,895
Když sledujeme dva páry homologických chromozomů, jsou pak dva možné způsoby jejich uspořádání, a to s pravděpodobností 50 na 50 %.

46
00:07:48,895 --> 00:08:02,953
V situaci buď v pravé nebo v levé buňce se v napojí mikrotubuly dělícího vřeténka ALE pouze ke každému chromozomu jen z jedné strany. 

47
00:08:02,953 --> 00:08:14,734
To je další zásadní rozdíl mezi mitózou a meiózou. V našem případě v metafázi I můžou vznikat dvě kombinace uspořádání párů chromozomů.

48
00:08:14,734 --> 00:08:26,185
Buď jedna nebo druhá. Tento stav vysvětluje Mendelův princip volné kombinovatelnosti, kterou Mendel pozoroval v F2 generaci u dihybridního křížení.

49
00:08:26,185 --> 00:08:37,306
Dále buď buňka vpravo nebo vlevo potom vstoupí do další fáze meiózy I, do anafáze I. 

50
00:08:37,306 --> 00:08:51,760
Zde dochází k segregaci, ale z důvodu napojení mikrotubulů dělícího vřeténka z každého pólu buňky jen k jednomu chromozomu z páru, dochází k segregaci celých chromozomů.

51
00:08:51,760 --> 00:09:05,422
V důsledku toho vznikají na konci meiózy I haploidní buňky 1n a 2c, protože segregovaly celé dvouchromatidové chromozomy od sebe.

52
00:09:06,676 --> 00:09:20,932
Tento proces zase vysvětluje Mendelův princip segregace, který objevil při analýze monohybridního křížení. Tyto buňky ještě nejsou zralé gamety, a proto ještě musí vstoupit do meiózy II.

53
00:09:22,681 --> 00:09:34,957
Haploidní buňky 1n 2c vzniklé meiózou I se přes profázi II dostanou do metafáze II, kde se opět chromozomy sestaví do ekvatoriální roviny.

54
00:09:34,957 --> 00:09:48,388
Natáhnou se mikrotubuly dělícího vřeténka z obou 2 stran ke každému chromozomu. V anafázi II, zase dochází k segregaci, tentokrát sesterských chromatid.

55
00:09:48,388 --> 00:09:58,981
Tento proces je stejný jako u mitózy. Segregací chromatid v anafázi II získáme na konci meiózy II z každé buňky dvě nové buňky,

56
00:09:58,981 --> 00:10:12,412
které jsou stále haploidní 1n, ale každý chromozom nese jenom 1 DNA v jedné chromatidě čili jsou 1c. To je finální produkt.

57
00:10:12,412 --> 00:10:22,048
Haploidní buňky 1n 1c, které když se při oplození spojí do zygoty, tak má 2n 2c počty chromozomů a DNA.

58
00:10:22,048 --> 00:10:29,539
Jaký je tedy genetický význam meiózy? Meióza slouží k redukci genetické informace na polovinu,

59
00:10:29,539 --> 00:10:36,964
aby při pohlavním rozmnožování vznikali potomci stejní jako rodiče z hlediska množství genetického materiálu.

60
00:10:36,964 --> 00:10:49,273
Navíc v důsledku volné kombinovatelnosti chromozomálních párů v metafázi I vznikají různorodé gamety z hlediska kombinování mezi různými geny.

61
00:10:49,273 --> 00:10:58,810
Protože ty dva geny jsou na různých chromozomálních párech, tak se mohou volně kombinovat a nezávisle na sobě segregovat během anafáze I.

62
00:10:58,810 --> 00:11:09,369
Proto vzniká variabilita v gametách a v našem případě, když vstupují do meiózy tisíce buněk dihybrida Aa Bb,

63
00:11:09,369 --> 00:11:23,625
vznikají 4 typy gamet AB, Ab, aB a ab v poměru 1 : 1 : 1 : 1.

64
00:11:23,625 --> 00:11:33,789
Když si shrneme oba typy dělení, téma genetický význam mitózy a meiózy.

65
00:11:33,789 --> 00:11:43,821
Tak při mitóze je dědičnost o přenosu genetické informace z 1 diploidní buňky do 2 nových diploidních buněk, ale tak, že jsou geneticky identické. 

66
00:11:43,821 --> 00:11:48,672
Týká se to zejména somatických buněk mnohobuněčných organismů.

67
00:11:48,672 --> 00:11:58,704
Naproti tomu genetický význam meiózy je ten, že v důsledku volné kombinovatelnosti a segregace vznikají neidentické haploidní buňky,

68
00:11:58,704 --> 00:12:02,367
gamety, které mají velkou genetickou variabilitu.

69
00:12:06,558 --> 00:12:09,528
A děkuji vám za pozornost.