Genetyka - notatki z zajęć

Gen ? funkcjonalna jednostka dziedziczności zbudowana z odcinka DNA o specyficznym układzie nukleotydów. Pojedynczy gen wyznacza sekwencję aminokwasów jednego łańcucha polipeptydowego. Zawiera informację genetyczną. Mogą być geny: alleliczne, letalne, mozaikowe, podzielone, semiletalny, strukturalny.
Genotyp ? całość inf. Genetycznej danego osobnika zlokalizowana w genach. Pod wpływem czynników środowiska genotyp oznacza zespół cech zew. Org.(fenotyp) terminem tym określa się również układ alleli jednego lub kilku genów.
Chromosomy ? struktury komórkowe będące podstawowymi składnikami jądra komórkowego. Zawierają DNA, białka histonowe i niehistonowe. Liczba, wielkość i kształt ich są stałe dla danego gatunku (kariotyp). Cechy morfologiczne chromosomów bada się najlepiej podczas metafazy i anafazy: w czasie interfazy nici DNA ulegają despiralyzacji (chromatyna)
Cecha dominująca ? cecha uwarunkowana dominacja jednego >allelu nad drugim. Allel dominujący przeważa Allel recesywny w wytworzeniu danej cechy.
Cecha recesywna ? cecha ustępująca, uwarunkowana przez Allel recesywny, nie ujawniający się w obecności allelu dominującego. C R ujawnia się tylko u osobników homozygotycznych.
Homozygoty ? komórka lub organizm wielokomórkowy mający identyczne allele w jednej lub więcej parach genów. Literami AA oznaczany jest osobnik homozygotyczny w odniesieniu do dominującej cechy A, literami aa ? w odniesieniu do recesywnej a. osobnik homozygotyczne wytwarzają gamety o takim samym składzie genetycznym.
Heterozygoty ? komórka lub org. Wielokomórkowy, który odziedziczył różne allele tego samego genu od każdego z rodziców. Heterozygota oznaczana jest literami Aa, wytwarza dwa rodzaje gamet A i a.
Plejotropia (polifenia) ? wpływanie jednego genu na występowanie kilku cech, pozornie nie związanych ze sobą. Plejotropia występuje, gdy pierwotny produkt działania genu uczestniczy bezpośrednio w różnych procesach zachodzących w organizmie. Plejotropizm to typ zjawiska mnogości skutków wywołanych jedna tylko mutacją.
lionizacja ? proces inaktywacji jednego chromosomu z pary X w każdej komórce kobiety. Zachodzi w trofoblaście w 12 dni po zapłodnieniu, a w zarodku po 16 dniach. Do inaktywacji dochodzi tylko w komórkach somatycznych, ponieważ rozrodcze, aby pozostały aktywne, potrzebują dwóch chromosomów X. przypadek decyduje czy w danej komórce inaktywacji ulega chromosom ojca czy matki.
Ekspresja genu ? stopień, w jakim ujawnia się działanie genu w trakcie rozwoju osobniczego poprzez wykształcenie danej cechy. Cechy uwarunkowane przez geny o tzw. Niecałkowitej ekspresji mają różny stopień rozwoju, uzależniony od czynników środowiskowych i oddziaływania innych genów. Geny o całkowitej ekspresji ujawniają daną cechę niezależnie od czynników środowiskowych.
I prawo Mendla ? czystości gamet ? mówi, iż geny wniesione przez rodziców znajdują się w komórkach potomka w stanie nie zmienionym i oddzielają się od siebie, przechodząc pojedynczo do wytwarzanych przez niego gamet. Jeżeli rodzice SA różnymi homozygotami wówczas 1 pokolenie jest jednolite, a pokoleniu 2 następuje rozszczepienie cech w stosunku 1: 2:1 na typy rodzicielskie, odpowiednio ? i ? oraz typy mieszkańców ? . w przypadku dominacji jednej z cech w pokoleniu 2 następuje segregacja fenotypów w stosunku 3:1
II prawo mendla ? niezależnej segregacji cech ?mówi, że cechy przekazywane są do komórek rozrodczych niezależnie. Wynikiem tego jest powstanie mieszańców o nowych kombinacjach cech rodzicielskich. W przypadku rodziców homozygotycznych różniących się dwoma parami genów w pokoleniu 2, stosunek fenotypów wynosi 9:3:3:1. obok form wykazujących taki same fenotypy jak rodzice (9 ? dominujący typ rodzicielski,1 ? recesywny typ rodzicielski), pojawiają się dwa rodzaje rekombinantów (odpowiednio 3 i 3). Aby dziedziczenie było zgodne z II prawem, geny determinujące badane cechy muszą być zlokalizowane w różnych chromosomach.
Transkrypcja ? proces syntezy RNA na podstawie matrycy DNA. Dzięki komplementarności zasad azotowych następuje przepisanie inf. Genetycznej na kod RNA. Nić DNA stanowi wzorzec, na podstawie którego enzymy zwane polimerazami RNA ustawiają w odpowiedniej kolejności nukleotydy RNA. Prowadzi to do powstania nici RNA komplementarnych do ?przepisywanej? nici DNA. W procesie dalszej obróbki enzymatycznej powstają z nich ostateczne cząsteczki mRNA, rRNA lub tRNA biorące później udział w procesie translacji.
Translacja ? proces, w wyniku którego informacja genetyczna zapisana podczas w transkrypcji w układzie nukleotydów RNA zostaje przełożona na sekwencję aminokwasów budujących syntetyzowane białko. Matrycę, na której powstaje białko, stanowi mRNA. Do poszczególnych kodonów mRNA stopniowo przyczepiają się cząsteczki tRNA powiązane ze specyficznym dla siebie aminokwasem, który wchodzi w skład struktury tworzącego białka. Następnie cząsteczki tRNA oddzielają się od mRNA i dostarczonego przez siebie aminokwasu. Proces translacji zachodzi wew. Rybosomów.
Mutacje ? potencjalne dziedziczne zmiany materiału genetycznego. Zależnie od poziomu organizacji materiału genet, na którym zachodzą mutacje wyróżniamy: punktowe (mutacje genowe, które dotyczą tylko jednego nukleotydu, jest zmianą sekwencji DNA prowadząca do zmiany lub braku ekspresji kodowanego białka); chromosomowe (aberracje chromosomowe ? zmiany strukturalne chromosomów spowodowane przemieszczaniem się ich odcinków w następstwie pękania); aneuploidalność (stan będący wynikiem nieprawidłowej segregacji chromosomów w czasie mitozy i mejozy, polegający na zmniejszaniu normalnej liczby chromosomów.
Zmienność ? występowanie różnic pomiędzy osobnikami. Obserwowany całkowity zakres zmienności danej cechy nosi nazwę zmienności genotypowej. Przyczyną występowania zmienności jest powstająca na drodze mutacji i rekombinacji genetycznej różnorodność genów. Zmienność genetyczna, czyli zmienność mutacyjna i rekombinacyjna, mająca char. Dziedziczny. Rodzaje zmienności genetycznej: !!!!!
Genetyka populacyjna ? (zw. Też ilościową) zajmuje się badaniem mechanizmów powstawania i utrzymywania się zmienności genetycznej w populacjach pod wpływem mutacji, selekcji, migracji i In. Czynników.
Główne osiągnięcia w genetyce ?
1865 ? ustalenia Mendla: dziedziczenie ma char. Cząsteczkowy, prawo czystości gamet, dobór pary genów jest niezależny.
1900 ? prawa Mendla, odkrycie grup krwi
1953 ? struktura DNA ?Crick, Watson,
1956 ? ustalenie liczby chromosomów 46
1961 ? opisanie kodu genetycznego
1970 ? synteza pierwszego genu In vitro
1979 ? uzyskanie insuliny za pomocą inżynierii genetycznej
1979 ? pierwsze udane zapłodnienie In vitro
Wskazania do diagnostyki prenatalnej ?
1.wiek matki 35 lat i więcej
2.poprzednie dziecko urodzone z wadą wrodzoną lub ciąża zakończona porodem martwego płodu albo śmiercią noworodka,
3.wykrycie aberracji chromosomalnej u jednego z rodziców, u obojga rodziców lub u poprzedniego dziecka,
4.występowanie w rodzinie wad sprzężonych z płcią oraz chorób metabolicznych,
5.nieprawidłowy obraz zarodka/płodu w badaniu USG,
6.w wywiadzie chorobowym ustalono działanie środowiskowych czynników teragennych (wirus różyczki, alkohol, promieniowanie jonizujące)
Choroby genetycznie uwarunkowane:
Albinizm ? brak melaniny, prowadzi do zwiększonej podatności na oparzenia skórne i raka skóry, zmniejsza ostrość wzroku i powoduje zaburzenia orientacji i w widzeniu przestrzennym. U osób z albinizmem brak jest aktywnej tyrozynazy w wyniku mutacji w genie kodującym ten enzym. Enzym kieruje produkcją melaniny, barwnika skóry i oczu. Dziecko, którego oboje rodzice są nosicielami mutacji w genie tyrozynazy, czyli heterozygotycznymi nosicielami, może z 50% prawdopodobieństwem odziedziczyć zmutowaną formę tego genu od każdego z rodziców i jego prawdopodobieństwo zachorowania wynosi 25%. (tego typu zjawiska noszą nazwę plejotropizm)
Zespół Taya ? Sacha ? wynika ze spichrzania lizosomalnego, w której występuje niedobór w lizosomach enzymu heksozoaminidazy, co prowadzi do gromadzenia się w nic elementów błon i w efekcie utratę normalnego funkcjonowania kom. Nerwowych, które zwykle zostają pozbawione osłonek mielinowych. Dziecko z tą choroba rozwija się najpierw normalnie, by po kilku miesiącach stanąć w rozwoju, potem cofać i przed 3 r.ż umiera. choroba ta jest dziedziczona w sposób autosomalny recesywny.
Zespół Marfana ? zmiana w genie zlokalizowanym na chromosomie 15, przyczyna: niedobór białka fibryliny, glikoproteidu wchodzącego w skład mikrofibryli tk. Łącznej. Osoby z ta choroba są wysokie, cechują się wydłużonymi palcami rąk i stóp, co określa się jako arachnodaktylię. Często stwierdza się wiotkość zastawki dwudzielnej w sercu, co powoduje wypadanie płatka tej zastawki. To choroba dziedziczona autosomalnie, charakteryzująca się osłabieniem tk. Łącznej, osłabione więzadła SA przyczyną płaskostopia i skolioz, stawy cechuje nadmierna ruchomość i predyspozycja do zwichnięć. Osłabieniu ulegają także więzadła podtrzymujące soczewkę oczną i niektórych przypadkach prowadzi to do krótkowzroczności. Może to prowadzić do przedwczesnej śmierci w 30 r.ż ale nie zawsze.
Dystrofie mięśniowe ? postępująca utrata siły mięśniowej, pogrubione łydki. Duchenne?a ? (przyczyna: dziedziczna mutacja uniemożliwiająca syntezę białka zwanego dystrofiną) kardiomiopatia i niewydolność układu krążenia, skolioza, rozwój intelektualny ograniczony, wysoki poziom kinazy kreatynowej w osoczu, a biopsja mięsni wykazuje zanik włókien mięśniowych i rozrost tk. Łącznej i tłuszczowej. Beckera ? dziedziczona także jako cecha recesywna sprzężona z chromosomem X. dystrofia miotoniczna - wpływa na pracę mięśni, polega na tym, że mięśnie mogą się kurczyć ale nie rozkurczać. Współistnieje cukrzyca, arytmia serca, zanik gonad.
Genetyczne uwarunkowania płci chromosomowej, biologicznej i psychicznej ? płeć chromosomowa jest determinowana w momencie zapłodnienia. W trakcie rozwoju embrionalnego wykształcają się nazady płciowe charakterystyczne dla określonej płci biologicznej i dochodzi do identyfikacji psychiki z własną płcią biologiczną.
Choroby sprzężone z płcią (aneuploidia) ? pojawia się z powodu nierozłączenia (nondysjunkcji) pary chromosomów, czyli chromatyd siostrzanych w anafazie. Powstają dwie komórki, z których jedna na kopię dodatkową chromosomu (trisomia), a w drugiej brakuje kopii tego chromosomu (monosomia). Dokładna przyczyna nondysjunkcji mejotycznej nie jest znana, częstość jej wzrasta wraz z wiekiem matki.
Choroby wywołane powtórzeniem kodonu
Zespół kruchego chromosomu X ? ekspresja genu kruchego chromosomu X następuje w OUN, jest spowodowana zwiększaniem się liczby powtórzeń tripletowych w locus FMR 1. w końcowej części chromosomu znajduje się sekwencja CGG powtarzająca się u ludzi ok. 5 do 50 razy. W przypadku powtórzeń zwykle ponad 200 razy, dochodzi do metyzacji genu, a tym samym do jego inaktywacji. Bezpośrednie wykrywanie mutacji genu kruchego chromosomu X można wykorzystać w diagnostyce prenatalnej ? amniocentezie lub biopsji kosmówki. W przypadkach podejrzenia nosicielstwa tej mutacji można kobietę poddać stymulacji hormonalnej, aby pobudzić owulację i uzyskać wiele kom. Jajowych.
Pląsawica Huntingtona -
Choroby genetyczne przyspieszające procesy starzenia fizycznego i psychicznego:
Progeria ? zespół przedwczesnej starości, zespół HUtchinsona i Gilforda, choroba autosomalny dominująca, dzieci cierpiący na te chorobę wyglądają jak starcy, siwieją bardzo wcześnie, łysieją, tracą zęby, pamięć i umierają z typowymi starczymi objawami przed okresem dojrzewania.
Alzheimer ? zaczyna się w ostatnim okresie życia, cechuje się zanikiem pamięci, zdolności do myślenia abstrakcyjnego, w końcu brak możliwości wykonywania najprostszych działań. Choroba dziedziczna w 40%, w sposób autosomalny dominujący. W mózgu tworza się starcze blaszki złożone z beta-amyloidu i zwyrodnienia włóknistego, w którym główna rolę gra zmienione białko tau. W efekcie dochodzi do znacznego utrudnienia przewodzenia w neuronach i w końcu do ich apoptozy. Zmniejsza się aktywność neuroprzekaźników.
Zespół Downa ?przyczyna: dodatkowa kopia chromosomu 21, która zaburza subtelną równowagę ekspresji genów. Zespół ten charakteryzuje się szczególnym wyglądem twarzy, obniżeniem napięcia mięśniowego, upośledzeniem rozwoju intelektualnego i fizycznego. Często stwierdza się u nich wady serca i In. Narządów wew. Dzieci są Aneuploidia ? pojawia się z powodu nierozłączenia (nondysjunkcji) pary chromosomów, czyli chromatyd siostrzanych w anafazie. Powstają dwie komórki, z których jedna na kopię dodatkową chromosomu (trisomia), a w drugiej brakuje kopii tego chromosomu (monosomia)
Uśmiechnięte i maja łagodne usposobienie. Dość szybko się starzeją. Wiek matki to główna przyczyna.
Choroby nowotworowe ? stały się obecnie jedną z głównych przyczyn śmierci, są natury genetycznej, mechanizm podziału komórkowego znajduje się w chromosomach, w genach. Mimo usilnych badań przyczyny wzrostu liczby komórek, z których powstają guzy są w dużej mierze nieznane. Pierwsze komórki powstające z podziału zygoty są totipotencjalne i dopiero po kilku podziałach, następuje ich zróżnicowanie na komórki tkanek stałych. Zahamowanie tempa podziałów jest warunkiem ich właściwego funkcjonowania. Jedynie w warunkach awaryjnych, uszkodzenia tkanki, istnieje możliwość ponownego przyspieszenia podziałów co prowadzi do regeneracji uszkodzonego fragmentu ciała. Komórkami dzielącymi się do późnej starości są kom. Nabłonka, w nich tez najczęściej tworza się nowotwory. Odkryto tzw. Onkogeny, geny, które SA niezbędne do wzrostu w życiu płodowym i w procesach regeneracyjnych