Study Guides (248,505)
Canada (121,596)
Biology (1,533)

Human Genetics Final Exam Course Summary Notes - Part I

38 Pages
Unlock Document

Biology 3592A
Tom Murphy

Lecture 2 – Chromatin, Cell Cycle, Mitosis,  Meiosis 12/15/2013 Chromatin 75% Protein Histones (H1, H2A, H2B, H3, H4)  H1 holds nucleosome together from outside (Linker histones) Others are what DNA wraps around to compact into nucleosome (Core histones) 15% DNA 10% RNA Haploid Human Genome 3 billion nucleotides 33% single copy, 66% repetitive 30 000 to 40 000 genes Mitochondrial chromosomes 16.5Kb of DNA Meiosis P   MAT, Mat Prophase 1 LZPDD Leptotene, zygotene, pachytene, diplotene, diakinesis In pachytene crossing over occurs Meiosis 1 is reductional division (homologous chromosomes separate) (2n to n) Meiosis 2 is equatorial division (sister chromatids separate) Pairing of homologues only occurs in Meiosis 1, NOT mitosis Law of Independent Assortment Alleles of different traits (nonhomologous chromosomes, homologous but unlinked genes) are separated  into different gametes (meiosis 1) Law of segregation Alleles of same trait (homologous chromosomes) separated into different gametes  (meiosis 2) Lecture 3 – Gametogenesis, Fertilization 12/15/2013 Genetic transmission Lecture 3 – Gametogenesis, Fertilization 12/15/2013 Zygote Contains all necessary genetic potential that develops into a baby with a 2 trillion fold increase in  cell number Need male AND female gametes Male only  ▯ placenta but NO embryo Female only  ▯ embryo but NO placenta Gametogenesis Male (spermatogenesis) At puberty in a male, the primary spermatocyte is formed beginning meiosis 1 for  the first time. At primary spermatocyte, 46(2n), secondary, 23(n), mature sperm 23(n) Female In women, primary oocyte is in the fetus.  At puberty is when secondary oocyte and  polar bodies are formed.  AKA meiosis 1 prophase happens in utero, then continues after puberty, into  secondary oocyte and polar bodies Secondary oocyte takes much more cytoplasm etc.  the polar bodies therefore are nonfunctional. Meiosis 2 is when the mature egg is made from the secondary oocyte, and another  polar body is made. Lecture 3 – Gametogenesis, Fertilization 12/15/2013 Men – takes 64 days to complete spermatogenis Women ­ Meosis II does not actually complete until the egg is fertilized. First 4 weeks of Human Development Week 1: Fertilization Cleavage (Blastomere, Morula) Blastocyst Embryoblast: 3­4 cells form embryo, 11­12 cells form amnion, allantois and yolk  sac Trophoblast: form chorion and placenta Implantation to back of uterus wall Week 2: Bilaminar embryo (ectoderm, endoderm) 2 cavities Lecture 3 – Gametogenesis, Fertilization 12/15/2013 Trophoblast into 2 layers All 2’s Week 3: Trilaminar Embryo (ectoderm, mesoderm, endoderm) Week 4: Start of CNS development Fertilization Pronuclei (one from sperm, one from egg) have 23 chromosomes each, then merge to from  a single 46 chromosome embryonic nucleus Zona pellucida Envelops blastomere Cells divide, but do not take up any more space until morula At morula, enough pressure is caused to degenerate zona pellucida Then blastocyst will continue to grow in size and total volume Birth Control Some are based on making uterus fluid extra thick so sperm cant swim through Others are based on stopping ovum from maturing, so it is just reabsorbed back into  the body Some can thin the endometrium so that the zygote cannot implant into the uterus (it is not  primed for implant) Most do all these things. Gametes don’t contribute same amount of genetic info Cytoplasmic components Lecture 3 – Gametogenesis, Fertilization 12/15/2013 Contributed by mom Cytoplasm, mitochondria Lecture 4 – Dermatoglyphics, ISCN 12/15/2013 Dermatoglyphics Interpret ridge patterns on fingertips, toes and creases on palm Count total ridge count (TRC) for 10 digits Formed in first trimester, don’t change with age Patterns Arches (0 triradi) Loops (1 triradius) Whorls (2­4 triradi) Fingers mostly loops and whorls Toes mostly arches Ridgecount Move from triradius towards centre to get ridgecount,  take larger values Uses of Dermatoglyphics (>87% accurate) Predict Genetic Diseases Feet of Trisomy 13, 18, 21 have more arches Turners (45, X) hands have more whorls and high  TRC Down’s have Simean crease and more loops, and  sandal toe (big space between big toe and second toe) Identification of MZ twins vs fraternal MZ identical DZ different Assessment of teratogenic effects Lecture 4 – Dermatoglyphics, ISCN 12/15/2013 Alters patterns Cytogenetics In 1956 found that we 46 NOT 48 chromsomes Types of chromosomes Metacentric Centromere in middle May be large or small chromosome Submetacentric Centromere is more towards one end (mostly closer to p terminus) Short p arms Long q arms Acrocentric Centromere very close to one end May have satellites on end of very tiny p arms Chromosomes 13,14,15,21,22 are acrocentric Y chromosome Telocentric (mouse) No p arms Chromatin Lecture 4 – Dermatoglyphics, ISCN 12/15/2013 Compact Heterochromatin Constitutive Heterochromatin Contain repeats Almost always compact  Facultative Heterochromatin No repeats Can drastically change compaction status (ie Barr Body) Open Euchromatin Bands Band numbers are lower near the centromere and get larger as you go out in either direction. E.g 1p32.12 Chromosome 1, p arm, region 3, band 2, subband 1, sub­subband 2. Visualize in Mid­Metaphase (300 – 500 bands visible) Premetaphase (550 bands) Prophase (850 bands) Banding Techniques Non­banded chromosome staining Stain uniformly (solid staining) Basic dye is (+) so binds to DNA Stain specific chromosomes/structures Lecture 4 – Dermatoglyphics, ISCN 12/15/2013 1. Spectral Karyotyping Each homologous pair has a different fluorescent colour 2. Whole chromosome Painting A specific pair of homologous chromosomes are fluorescent 3. Centromere Staining Harshe Ba(OH)2 barium hydroxide, strong alkali followed by Giemsa staining Inactive DNA (constitutive heterochromatin/repetitive) most resistant to denaturations, so  will accumulate Giemsa stain Centromere appears different colour from rest of chromosome 4. Telomere staining Stain telomeres which are usually pale, by other techniques Shows 2 telomeres One strand on each sister chromatid has a telomere Both strands can’t have telomere, for binding purposes 5. Nucleolus Organizing region (NOR) Silver stains the active NOR at stalks of acrocentric chromosomes  Lecture 4 – Dermatoglyphics, ISCN 12/15/2013 6. In Situ Hybridization Large piece of specific sequence hybridized to complementary region of DNA FISH Banded chromosome staining Dark/bright bands Can identify homologous chromosome (similar banding pattern) May identify numerical and structural abnormalities 1. Giemsa Banding Trypsin pretreatment (eats histones) followed by Giemsa Positive G banding  In AT rich areas with few genes Negative G banding In GC rich areas with many genes 2. Quinacrine Banding Quinacrine (fluorescent dye) binds to DNA uniformily but creates similar pattern to Giemsa 3. Reverse Banding High heat has less effect on GC (3H bonds) GC rich sites not denatured so accumulate Giemsa stain Positive R banding in GC rich areas with active genes Negative R banding in AT rich areas with inactive genes Opposite banding pattern to normal Giemsa staining Lecture 5 – Cytogenetic Numerical, Structural Abnormalities and  Mosaicism 12/15/2013 Abbreviations/Definitions Lecture 5 – Cytogenetic Numerical, Structural Abnormalities and  Mosaicism 12/15/2013 / = mosaic, chimeric [  ] = number of cells ▯ within square brackets mar = marker, unknown origin of chromosomal material :  = break in chromo some :: = break followed by reunion ;  = different chromosome ▯ = from here to here ish = metaphase in situ hybridization nuc ish = nuclear OR interphase in situ hybridization fish = fluorescent in situ hybridization wcp = whole chromosome paint Numerical Rearrangements (aneuploidy) + = gain of whole chromosome (ie. 47,XX,+13) ­  = loss of whole chromosome (ie. 45,XX,­13) Structural Rearrangements del = deletion dup = duplication (can be inverted or direct) t  = translocation (can be balanced, unbalanced, complex, reciprocal or Robertsonian  [13,14,15,21,22]) ins = insertion (inverted or direct) inv = inversion (paracentric – no centromere involved or pericentric – includes centromere) i = isochromosome (p arms break off and make a chromosome, or q do the same – so missing half  its genetic material either way) r = ring (deletions on ends, then fuse to make a ring) Mosaic vs. Chimeric Mosaic > 1 cell line originating from one cell Lecture 5 – Cytogenetic Numerical, Structural Abnormalities and  Mosaicism 12/15/2013 Non disjunction during mitosis Ie. Non disjunction of Chr. 21 during mitosis 45,XX,­21[2]/46XX,[80]/47,XX,+21[8] Chimeric (ie. 46,XX[98]/46,XY[2]) > 1 cell line originating from > 1 cell line Vanishing twin Organ transplant Lecture 6 – Structural Abnormalities  examples 12/15/2013 Lecture 6 – Structural Abnormalities  examples 12/15/2013 No centromeres transferred (top example) ^ Lecture 6 – Structural Abnormalities  examples 12/15/2013 Can’t transfer to make 2 centromeres, so q arms switch (bottom) ^ Lecture 6 – Structural Abnormalities  examples 12/15/2013 * Inserts mean that piece leaves original spot ^ Lecture 6 – Structural Abnormalities  examples 12/15/2013 * inverted in relation to centromere (side closest to centromere before the move  will stay closest to centromere, even if piece moves to other side of centromere –  other arm) ^ * Need long form to see which side of the original piece the inverted duplication  inserts at ^ * No centromeres transferred * Long form format: Start with p arm if have a p and q Start with lowest q arm if only have q arms Start with original p arm, even if there are two p arms and the other has a small  chromosome number * First chr. Transfers to second chr. Transfers to third chr. Transfers all the way  back to first chr. * Labelling Chromosome numbers in diagram Label with p arm number, even if have a lower number q arm Lecture 6 – Structural Abnormalities  examples 12/15/2013 Label with lowest q arm number, if two q arms Label with original p arm, if two p arms Lecture 7 – Cytogenetic Abnormalities and  Meiosis 12/15/2013 When do you suspect a chromosome abnormality? Mental retardation (IQ) Multiple organ anomalies Face anomalies Ambiguous Genitalia Infertility or >2 miscarriages Advanced age of parents (especially mom) Family history of a genetic disorder Ethnic background Confirming clinical diagnosis with Cytogenetics Many chromosome abnormalities can be recognized by clinical examination, but are confirmed by  cytogenetic testing Why confirm by cytogenetics? Find mutation that caused disease eg. Down’s Trisomy, translocation, isochromosome, duplicatioin, mosaic Prognosis may differ depending on type/severity of mutation (eg. CF) Determine if de novo or inherited Three most common live born chromosome autosomal abnormalities: Down’s Syndrome (+21) 95% Trisomy 21 Lecture 7 – Cytogenetic Abnormalities and  Meiosis 12/15/2013 3% Translocation 2% Mosaic  Patau Syndrome (+13) 75% Trisomy 13 20% Translocation 5% Mosaic Edward’s Syndrome (+18) 80% Trisomy 18 10% Translocation 10% Mosaic Why are they tolerated? At least they have enough genetic material to make all necessary proteins, but the excess is what causes  the symptoms of the diseas Most common sex chromosome abnormalities: Turner Syndrome 60% 45,X 20% i(Xq) isochromosome of X q arms 15% Mosaic 5% p­, q­, ring Lecture 7 – Cytogenetic Abnormalities and  Meiosis 12/15/2013 Klinefelter’s Syndrome 80% XXY 10% XXYY or XXXY 10% Mosaic  * Chromosomes 1,9,16 and Y, have region of heterochromatin on q arm Causes large fluctuations of chromosome size However, doesn’t seem to have any harmful affects Genomic Imprinted Abnormalities  Epigenetic     phenomenon  by which certain genes can be expressed in a parent­of­origin­specific manner. Imprinted chromosome is NOT expressed Prader­Willi Syndrome del in (15q) arm from pat. Overweight Developmental Delay Angelman Syndrome Del in (15q) arm from mat. Tend to hold hands up when standing or walking Normally unusually happy Movement/balance problems Lecture 7 – Cytogenetic Abnormalities and  Meiosis 12/15/2013 Developmental Delay Genomic imprinting Epigenetic phenomenon by which certain genes can be expressed in a parent­of­ origin­specific manner. Imprinted chromosome is NOT expressed Nondisjunction in meiosis In meiosis I Results in heterodisomy (t
More Less

Related notes for Biology 3592A

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.