Genetyka

Siateczka śródplazmatyczna szorstka

na jej powierzchni znajdują się rybosomy (miejsca syntezy białek)

Siateczka śródplazmatyczna gładka

zaangażowana w metabolizm tłuszczów, lipoprotein i hormonów lipidowych

Jądro komórkowe

• warunkuje właściwy metabolizm, reprodukcję i wzrost, przekazuje informację genetyczną komórkom potomnym

• zazwyczaj jedno jądro, ale znane też bikariocyty (komórki wątroby) oraz polikariocyty (np. szpik kostne, ok. 100)

Pory jądrowe

miejsca, w których błony otoczki jądrowej łączą się ze sobą, tworząc kanały

• zachodzi przez nie swobodna dyfuzja małych, rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek

• kwasy nukleinowe i duże białka są transportowane aktywnie 

funkcje RNA

• nośnik informacji

• składniki aparatu syntezy białka

• cząsteczki transportujące i aktywujące

• regulatory syntezy białka

• regulatory struktury chromatyny

• regulatory syntezy RNA

• enzymy

oczko replikacyjne

czasowe rozdzielenie cząsteczki dzięki działaniu enzymów helikaz DNA 

widełki replikacyjne

rozdzielone łańcuchy DNA odseparowane od siebie, aby mogła odbyć się synteza nici potomnych

transkrypcja

polega na przepisaniu określonej części sekwencji DNA na sekwencję RNA

obróbka posttranskrypcyjna

• czapeczka guanylowa

• ogonek poliA

• splicing 

rola polimerazy RNA w procesie trankrypcji

• poszukuje na DNA miejsc inicjacji transkrypcji (promotorów) 

• rozwija dwuniciowy DNA tworząc jednoniciową matrycę, z której czerpie instrukcje

• selekcjonuje odpowiedni fosforan rybonukleozydu i katalizuje tworzenie wiązania fosfodiestrowego 

• wykrywa sygnały terminacji wyznaczające koniec transkrypcji

• oddziałuje z białkami modulując szybkość transkrypcji 

etapy translacji

inicjacja

elongacja

terminacja

inicjacja translacji

wiązanie małej podjednostki rybosomowej w obrębie 5’ czapeczki

pierwszy czytany kodon to AUG– kodon start

przyłączenie transferowego tRNA-Met

elongacja translacji

obejmuje reakcje od utworzenia pierwszego aż po ostatnie wiązanie peptydowe

terminacja translacji

obejmuje uwolnienie polipeptydu z rybosomu oraz dysocjację rybosomów na podjednostki

• kodon STOP (UAA, UGA, UAG)

posttranslacyjne modyfikacje

przyłączanie grup chemicznych

rozcinanie łańcuchów polipeptydowych

genom eukariotyczny

ogół DNA zwartego w komórce

• jądrowy

• mitochondiralny

DNA jądrowy

genowy

pozagenowy

sekwencje unikatowe

• sekwencje powtarzalne

DNA genowy

• geny białek

• geny kwasów rybonukleinowych 

• transpozony i retrotranspozony 

DNA pozagenowy

• DNA międzygenowy

• DNA minisatelitarny

• DNA centromerowy

• DNA telomerowy

sekwencje unikatowe genomu jądrowego

• geny struktury (białek i RNA)

• pseudogeny

sekwencje powtarzalne genomu jądrowego

rozproszone

tandemowe

genom mitochodrialny

koduje 37 genów, w tym:

2 rRNA

22 tRNA

13 białek będących podjednostkami kompleksów łańcucha oddechowego 

choroba Lebera

(wrodzona neuropatia wzrokowa) 

• wczesna utrata wzroku 

• objawy podobne do stwardnienia rozsianego

zespół Leugha

(podostra encefalopatia martwicza)

• napady padaczkowe 

• zaburzenia świadomości 

• demencja 

• zaburzenia oddychania

zespół NARP

(neuropatia obwodowa mięśni z ataksją i zwyrodnieniem barwnikowym siatkówki)

• neuropatia czuciowa

• ataksja 

• barwnikowe zwyrodnienie siatkówki 

• opadanie powiek

rodziny genów eukariotycznych

• aktyny (5-30) 

• keratyny (20) 

• beta-globiny (5) 

• pigmenty wzrokowe (4)

czynniki umożliwiające upakowanie DNA w komórce eukariotycznej

białka histonowe

białka niehistonowe

czynniki umożliwiające upakowanie DNA w komórce eukariotycznej - białka histonowe

• umożliwiają wygięcie cząsteczki DNA

• neutralizują ujemny ładunek DNA

• H1, H2A, H2B, H3, H4

wiające upakowanie DNA w komórce eukariotycznej - białka niehistonowe

topoizomerazy — umożliwiają zachowanie porządku w jądrze komórkowym

białka macierzy jądrowej

Źródła materiału do badań cytogenetycznych

• jądrzaste komórki krwi

• komórki szpiku kostnego 

• komórki nabłonkowe z błony śluzowej jamy ustnej 

• komórki uzyskane podczas amniopunkcji

Metody badań cytogenetycznych

• analiza prążkowa 

• technika HRT 

• analiza cytometryczna 

• hybrydyzacja in situ (ISH) 

• technika FISH 

• porównawcza hybrydyzacja genomowa

Cykl życiowy komórki

faza M

• faza I — interfaza

faza S

fazy G1 i G2

mejoza II

profaza II

metafaza II

anafaza II

telofaza II

Crossing over

dzięki crossing-over możliwe jest rozerwanie sprzężeń między genami sprzężonymi i pojawienie się nowych kombinacji tych cech

mitoza charakterystyka

komórka somatyczna

1 cykl

krótka profaza

nie występuje crossing over

przebieg metafazy i metafazy I w mitozie

w metafazie chromosomy układają się w 1 płaszczyźnie

przebieg anafazy i anafazy I w mitozie

następuje podział centromerów, włókienka wrzeciona podziałowego skręcają się i chromatydy siostrzane wędrują do przeciwnych biegunów komórki (jako chromosomy potomne)

rola mitozy

służy namnażaniu komórek, co prowadzi do rozrodu organizmu, regeneracji, umożliwia też rozmnażanie wegetatywne organizmów

mejoza charakterystyka

gamety i zarodniki

2 cykle

długa profaza

występuje crossing-over

przebieg metafazy i metafazy I w mejozie

w metafazie I biwalenty (pary chromosomów homologicznych) układają się w 1 płaszczyźnie, włókienka wrzeciona podziałowego łączą się z centromerami

przebieg anafazy i anafazy I w mejozie

w anafazie I następuje skręcanie się nici wrzeciona podziałowego, co powoduje rozejście się chromosomów homologicznych do biegunów komórki. Centromery nie pękają (rozejście się chromatyd siostrzanych występuje w anafazie II)

rola mejozy

redukuje liczbę chromosomów w gametach lub zarodnikach, co zapewnia stałość liczby chromosomów w kolejnych podziałach

Oogeneza etapy

oogonium → oocyt I rzędu → oocyt II rzędu → ootyda → dojrzały oocyt

spermatogeneza etapy

spermatogonium → spermatocyt I rzędu → spermatocyty II rzędu → spermatydy → plemniki

chromosom Y w determinacji płci męskiej

w ramionach krótkich chromosomu Y zlokalizowany jest gen SRY — gen regulatorowy, którego produkt kontroluje aktywność innych genów:

• aktywuje transkrypcję genu AMH, który jest odpowiedzialny za produkcję testosteronu

• hamuje transkrypcję genu aromatazy P450, a w konsekwencji hamuje powstawanie estradiolu 

lionizacja

inaktywacja jednego chromosomu X (wyrównuje ilość informacji genetycznej u kobiety w stosunku do mężczyzny)

I prawo Mendla

prawo czystości gamet

• dotyczy dziedziczenia jądrowego pojedynczej cechy 

II prawo Mendla

prawo niezależnego dziedziczenia cech

• allele warunkujące różne cechy segregują niezależnie od siebie

• dotyczy dziedziczenia dwóch lub więcej cech (np. barwa i kształt nasion)

chromosomowa teoria dziedziczności Morgana

• geny na chromosomie ułożone są liniowo, a każdy gen zajmuje ściśle określone miejsce

• niektóre geny nie są przekazywane niezależnie — są sprzężone, leżą na tym samym chromosomie

odstępstwa od praw Mendla

• dziedziczenie mitochondrialne 

• dziedziczenie u organizmów poliploidalnych 

• sprzężenie genów; allele segregują niezależnie tylko jeśli znajdują się na różnych parach chromosomów homologicznych; jeżeli są sprzężone (znajdują się na tym samym chromosomie) są przekazywane do gamet łącznie

antygeny układu grupowego AB0 charakterystyka

łańcuchy oligosacharydowe glikolipidów lub glikoprotein obecne zarówno na erytrocytach, jak i w komórkach somatycznych oraz w wydzielinach

swoistość antygenowa łańcucha H

końcowy cukier L-fukoza

końcowy cukier antygenu A

Nacetylo-galaktozamina

końcowy cukier antygenu B

D-galaktoza

enzymy odpowiedzialne za syntezę antygenów AB0  są kodowane przez 3 geny w trzech osobnych loci

Hh

Sese

AB0

Hh grupy krwi

koduje α-1,2-L-fukozylotransferazę (FUT1), która katalizuje przyłączenie fukozy do galaktozy

Sese grupy krwi

koduje a-1,2-L-fukozylotransferazę (FUT2), która katalizuje powstawanie antygenu H w tkankach innych niż krew

AB0 gen

w zależności od sekwencji nukleotydowej, gen ten koduje transferazę A lub transferazę B

przeciwciała układu Rh charakterystyka

• są to przeciwciała klasy IgG, niekompletne, mogą przechodzić przez łożysko, czynne w temp. 37°C 

• przeciwciała układu Rh mają charakter wyłącznie odpornościowy i pojawiają się w ustroju najczęściej po transfuzji krwi niezgodnej grupowo oraz w następstwie uodpornienia matki antygenami płodu

antygeny układu Rh

antygen D

antygen C

antygen E

Komórkę lub organizm zawierające takie same allele w danym locus lub loci homologicznych chromosomów nazywamy

homozygotą

Czy witamina A (kwas retinowlowy oraz izoretinol - pochodna witaminy A stosowana w leczeniu różnych odmian trądziku) uważana jest za teratogen i zagrożenie w ciąży?

tak

Dla potencjalnego rodzeństwa dziecka z wadą jakościową warunkowaną wieloczynnikowo, ryzyko wystąpienia tej wady…

Rośnie w stosunku do ryzyka populacyjnego

Układ grupowy Rh kodowany jest przez geny na…

chromosomie 1

Zasadami azotowymi wchodzącymi w skład DNA są

Puryny: adenina i guanina oraz pirymidyny: cytozyna i tymina

Definicja trwałych uszkodzeń dotyczących budowy lub funkcji, do których doszło w życiu prenatalnym, to:

wady wrodzone

Mutacja genu CFTR zlokalizowanego na chromosomie 7 odpowiada za chorobę

mukowiscydozę

Pomiędzy adeniną i tyminą w DNA występuje

dwa wiązania wodorowe

mutacje genowe podział

substytucja (tranzycja, transwersja)

dimeryzacja

delecja

insercja

najczęstsza mutacja…

tranzycja G→A

fenyloketonuria

choroba jednogenowa autosomalna recesywna

mutacja genu na chromosomie 12, który warunkuje syntezę hydroksylazy fenyloalaninowej (PAH) w wątrobie

objawy nieleczonej fenyloketonurii

• zaburzenia chodu, postawy 

• hipotonia mięśniowa 

• zesztywnienie stawów 

• charakterystyczny „mysi” zapach potu 

• częste występowanie wysypek 

• napady padaczkowe 

• upośledzenie rozwoju umysłowego i motorycznego

• niebieskie oczy, jasne włosy

tyrozynozemia

choroba jednogenowa recesywna autosomalna

mutacja w genie kodującym tyrozynazę (gen TYR) znajdującym się na chromosomie 11

objawy tyrozynozemii

• osoby chore posiadają bardzo mało barwnika w skórze, włosach i tęczówkach oczu 

• skóra różowo-czerwona, nie opala się, ulega poparzeniom słonecznym 

• włosy białe, tęczówki niebieskie lub prześwitujące 

• nieprawidłowe widzenie: oczopląs, zez, obniżona ostrość widzenia

mukowiscydoza

choroba jednogenowa autosomalna recesywna

• spowodowana różnymi mutacjami genu CFTR, leżącego na chromosomie 7 

hemoglobinopatie

np. niedokrwistość sierpowatokrwinkowa

choroba jednogenowa autosomalna recesywna

 mutacja pojedynczych nukleotydów w genie kodującym łańcuch β-globiny

galaktozemia

choroba jednogenowa autosomalna recesywna

mutacja genu GALT, zlokalizowanego na chromosomie 9, który warunkuje prawidłową przemianę galaktozy

achondroplazja

choroba jednogenowa autosomalna dominująca

• spowodowana mutacją pojedynczego genu (FGFR-3), kodującego receptor 3 czynnika wzrostu fibroblastów

objawy achondroplazji

• skrócenie długości kończyn 

• duża głowa z zapadniętą nasadą nosa

• brachydaktylia (krótkopalczastość)

pląsawica Huntingtona

choroba jednogenowa autosomalna dominująca

mutacja w genie kodującym białko huntingtynę, położonym chromosomie 4

objawy pląsawicy Huntingtona

• zaburzenia psychiczne

• pląsawicze ruchy mimowolne

• postępujące otępienie 

• problemy z połykaniem 

• niewydolność krążeniowo-oddechowa 

• zaburzenia afektywne

hipercholesterolemia rodzinna

choroba jednogenowa autosomalna dominująca

pojedyncza mutacja genu na chromosomie 19

choroby uwarunkowane monogenowo sprzężone z chromosomem X recesywne

• dystrofia mięśniowa Duchenne’a, Beckera

• hemofilia typ A, typ B

• ślepota barw (daltonizm)

choroby uwarunkowane monogenowo sprzężone z chromosomem X dominujące

• krzywica oporna na wit. D

• zespół Retta (płody męskie — letalny)

• zespół łamliwego chromosomu X

zespół Downa charakterystyka

trisomia 21

genetyczne uwarunkowania zespołu Downa

• pełna trisomia chromosomu (ok. 95%)

• trisomia 21 translokacyjna (3-5%) — dodatkowy chromosom 21 pochodzi z rodzicielskiej translokacji w wyniku fuzji centrycznej między 21 a 14 chromosomem

• trisomia 21 mozaikowa (około 1%) — tylko część zawiera dodatkowy chromosom 21

zespół Edwardsa

trisomia 18

zespół Patau

trisomia 13

zespół Klinefeltera

obecność dodatkowego (lub dodatkowych) chromosomów X w komórkach organizmu mężczyzny (np. genotyp 47,XXY lub 48, XXXY)

zespół Turnera

45, X0

zespół Turnera objawy

• niski wzrost, krępa budowa ciała  

• nadmiar skóry na karku, płetwiasta szyja 

• nisko osadzone, zrotowane ku tyłowi uszy 

• koślawe łokcie i kolana 

• poduszeczkowate obrzęki limfatyczne dłoni i stóp w okresie noworodkowym i niemowlęcym 

• wady układu krążenia 

• wady układu moczowego 

• zaburzenia rozwoju emocjonalnego

• niepłodność pierwotna

zespół Pradera-Willego

delecja interstycjalna długiego ramienia chromosomu 15 pochodzenia ojcowskiego

zespół Angelmana

delecja interstycjalna długiego ramienia chromosomu 15 pochodzenia matczynego

przewlekła białaczka szpikowa (CML)

translokacja wzajemna pomiędzy chromosomem 9 i 22. Powstaje mniejszy chromosom, nazywany chromosomem filadelfijskim (Ph). Występuje on u 95% chorych na przewlekłą białaczkę mieloblastyczną (CML)

zespół Cri du Chat

46, XX (5p-)

zespół Wolfa-Hirschorna

46, XX (4p-)

wady genetyczne uwarunkowane wieloczynnikowo

•  rozszczep wargi i/lub podniebienia 

• wrodzone zwichnięcie stawów biodrowych 

• cukrzyca typu I 

• choroba wrzodowa żołądka i dwunastnicy 

• wrodzone wady serca, układu nerwowego 

• stopy końsko-szpotowe 

• wady związane z zamykaniem się cewy nerwowej

wady wywołane działaniem teratogenu

• gametopatie — działa na komórki płciowe 

• blastopatie — czynnik działa między 1 a 15 dniem 

• embriopatie — czynnik działa między 12 a 60 dniem 

• fetopatie — czynnik działa po 60 dniu

promieniowanie jonizujące wpływ teratogenny

uszkodzenie chromosomów 

• wady wrodzone 

• upośledzenie w rozwoju umysłowym

temperatura działanie teratogenne

• wady cewy nerwowej 

• wady serca

• rozszczepy jamy ustnej i malformacje nerek