POWTÓRKA DO KOAA
1. Budowa i właściwości kwasów nukleinowych:
składa się z nukleotydów,- zasada azotowa połączona wiązaniem N- glikozydowym z cukrem-
pentozą- ryboza lub deoksyryboza, oraz grupa fosforanowa
pirymidyny- tymina, cytozyna, uracyl- mają sześciowęglowy pierścień
puryny-adenina, guanina- cząsteczka dwupierścieniowa
Szkielet łańcucha polinukleotydowego tworzą jednostki cukrów połączone resztami fosforanowymi
przy 3 i 5 węglu. Sekwencje zasad azotowych w kwasach nukleinowych zapisuje sie w kierunku
5'-3'
DNA- nić polinukleotydowa, podwójna helisa, nici są ułożone antyrównolegle, obowiązuje reguła
komplementarności zasad, zawiera informacje genetyczną, występuje w jądrze kom,
mitochondriach i chloroplastach, podstawowa forma to B-DNA ( prawoskrętna) ale także A-
DNA(prawo-, szersza i krótsza od B, całkowity skręt to 11 par zasad) i Z-DNA( lewo-, długa i
wąska,ma jeden rowek, nie występuje in vivo)
RNA- ma uracyl komplementarny do adeniny, pojedyncza nić, mRNA( matrycowe, informacynje,
kopia informacji genetycznej, przekazuje informacje z DNA do rybosomów) tRNA( transportowe,
transportuje aminokwasy potrzebne do syntezy białek, na dole- antykodon- umożliwia
przetransportowanie właściwego aminokwasu, komplementarne do odpowiedniego kodonu na
mRNA) rRNA(rybosomalne, wchodzi w skład rybosomów) SnRNA( małe jąderkowe RNA,
występują w cytoplazmie, małe cząsteczki)
2. Replikacja DNA
zachodzi w jądrze, podwojenie informacji DNA w komórce, zachodzi w czasie interfazy w czasie
fazy S, ma charakter semikonserwatywny, czynniki niezbędne do replikacji- nukleotydy, energia z
nukleotydów które mają 3 reszty fosforanowe, enzymy:
helikaza- zrywa wiązania wodorowe, powoduje rozplatanie podwójnej helisy,
białka destabilizujące- zapobiegają odtworzeniu zerwanych wiązań wodorowych
topoizomeraza- uniemożliwia tworzenie się supłów
polimeraza RNA- primaza, syntetyzuje RNA starterowe
polimeraza DNA- łączy nukleotydy w nowotworzącej się nici, naprawia błędy w czasie
replikacji w czasie replikacji
ligaza- łączy się ze sobą fragmenty nowych nici DNA
INICJACJA- zaczyna się od miejsca inicjacji replikacji- w locus genetycznym oriC, region oriC
zawiera cztery 9-nukleotydowe miejsca wiązania białka inicjatorowego białka DnaA i trzykrotnie
powtórzone odcinki 13-nukleotydowe, oriC przyłącza się w miejsce sekwencji 9-nukleotydowych i
tworzy oczko replikacyjne- tworzy się rdzeń od 20- 30 nukleotydów, aby się one utworzyły musi
wniknąć białko DnaB (DnaC transportuje DnaB i odbiera DnaA) czyli helikaza DNA. Helikazy to
enzymy, które wykorzystują energię z hydrolizy ATP i rozplatają dwuniciowy DNA. W tak
utworzonym oczku białka wiążące jednoniciowy DNA(Ssb) nie dopuszczają do rozerwania nici
DNA i jej renaturacji oraz stabilizują widełki replikacyjne. Region gdzie pojawia się miejsce oriC i
widełki replikacyjne to replikon. Tworzy się kompleks otwarty co umożliwia przyłączenie się
prymazy DNA, która syntetyzuje starter RNA by zainicjować syntezę nici wiodącej.
ROZPLATANIE- helikaza DNA przesuwa się wzdłuż nici matrycy udostępniając ją do kopiowania,
przyłączenie się białek Ssb wspomaga rozplatanie. Tworzą się superskręty, które są usuwane przez
topoizomerazę- gyrazę.
ELONGACJA- gdy zostaje odsłonięta nić opózniona kompleks zwany prymosomem(helikaza
DnaB i prymaza DNA) syntetyzuje startery RNA i rozmieszcza na nici opóznionej. Startery na obu
niciach są wydłużane przez holoenzym polimerazy DNA III.-dimer- ma on podjednostkę epsilon-
jest ona egzonuklezazą 3'-5' sprawdzającą poprawność replikacji. Podjednostka betta służy jako
klamra wiążąca enzym z DNA, umożliwia jego ruch ślizgowy wzdłuż DNA. Polimeraza DNA
łączy fragmenty Okazaki. Powstanie wiązań fosfodiestrowych między tymi fragmentami katalizuje
ligaza DNA. Prymosom i helikazy DNA są fizycznie złączone w kompleks replisom- syntetyzuje
on DNA.
TERMINACJA- są 4 miejsca terminacyjne, zatrzymuje się przesuwanie widełek poprzez
przyłączenie produktu genu tus. Produkt ten jest inhibitorem helikazy DnaB. Po zakończeniu
replikacji nici potomne są koliste i połączone ze sobą- katenaty. Rozłącza je topoizomeraza IV.
3. Kod genetyczny
sposób zapisywania w DNA informacji o kolejności aminokwasów w białkach. Są 4 litery kodu
gen- A,T,G,C. Pojedyncze słowo składa się z 3 liter. Liczba tripletów to 64 ale tylko 61 koduje
aminkowasy a 3 to tzw. Kodony stop- UAA, UAG, UGA. Kodony kodujące aminokwasy to kodony
sensowne a kodony stop są nonsensowne.
trójkowy
niezachodzący- triplety nie nakładają się na siebie
bezprzecinkowy- są odczytywane jeden za drugim
zdegenerowany- jeden aminokwas kodowany przez więcej niż jeden triplet, jest to
zabezpieczenie przed mutacjami
jednoznaczny- dany triplet koduje jeden aminokwas
uniwersalny- we wszystkich organizmach jest taki sam- odstępstwo obserwujemy przy
translacji genów wirusowych i mitochondrialnych
kolinearny- kolejność nukleotydów w DNA odpowiada kolejności aminokwasów w białku
Odstępstwa dotyczą głównie kodowania syntezy białek w mitochondriach
do odczytania kodu mitochondria dysponują mniejszą liczba antykodonów, czyli niektóre
antykodony mogą odczytać więcej kodonów niż przewidują reguły
kod nie musi być odczytywany w jednej fazie- jest to zaprzeczenie zasady ze jest
bezprzecinkowy, w przypadku niektórych mRNA synteza właściwego białka nie jest
możliwa bez zmiany w odpowiednim miejscu fazy odczytu przez rybosom, jednak
przesunięcie o jedną zasadę powoduje zmianę sensu
zapis w mRNA może się różnić od zapisu w DNA- istanieje zjawisko editing - sekwencje
mogą ulegać potranaskrypcyjnym modyfikacjom zmieniając sens transkryptów- geny
milczące
4. Biosynteza białka i jej regulacja u prokaryota
Jest to powstawanie w komórkach określonych białek.
Transkrypcja
Enzymatyczna synteza RNA w oparciu o matrycę DNA. Funkacja DNA matrycy to wyznaczanie
kolejności w jakiej aminokwasy zajmują miejsce w syntetyzowanym łańcuchu polinukleotydowym.
W tym procesie przepisywana jest tylko jedna nić DNA- nić antysensowna. Transkrypt RNA ma
taką samą sekwencje jak nić sensowna. Zachodzi zawsze od 5' do 3' cząsteczki RNA.
Uczestniczy w niej polimeraza zbudowana z 4 podjednostek- dwóch alfa, jednej betta i jedenej betta
prim oraz pomocniczej podjednostki sigma za pośrednictwem której enzym łączy się z promotorem.
INICJACJA- najpierw odłącza się podjednostka sigma, polimeraza RNA musi rozpoznać początek
genu i się związać z DNA w tym miejscu. Tworzy się silny kompleks z promotorem.
ELONGACJA- Polimeraza przyłącza się do dwóch miejsc i powoduje lokalne rozwinięcie
podwójnej helisy. Polimeraza RNA przemieszcza się wzdłuż podwójnej helisy oraz katalizuje
przyłączenie rybonukleotydów do końca tworzącego się RNA. Za polimerazą jednoniciowe RNA
odłącza się od matrycy więc ta może ponownie ulec skręceniu. Rozwinięty fragment DNA nazywa
się bąblem transkrypcyjnym.
TERMINACJA- ściśle określone miejsce gdzie polimeraza RNA-DNA-RNA ulega dysocjacji.
Sygnał terminacji niesiony przez DNA polega na pojawianiu się powtarzalnych kilkakrotnie
sekwencji 8 lub 9 par zasad. Rozdzielonych kilkoma zasadami wtrąceniowymi. Transkrypcja
sekwencji powtarzalnych i odwróconych nadaje fragmentowi RNA strukturę spinki do włosów -
ta struktura sygnalizuje koniec transkrypcji.
Białko rho- przyłącza się do łańcucha i przesuwa się, dogania polimerazę i zmienia jej konformację,
polimeraza oddziela się, przy rho niezależnej sytuacji powstaje struktura spinki.
Translacja
Tłumaczenie kolejności nukleotydów w mRNA na kolejność aminokwasów w białku. Zachodzi na
rybosomach w cytoplazmie. Czynniki niezbędne: mRNA, tRNA, rRNA, rybosomy, aminokwasy.
Aminokwasy przed połączeniem z tRNA ulegają aktywacji. W aktywacji bierze udział ATP i
enzym syntetaza aminoacylo-tRNA.
1. aminokwas + ATP + syntetaza aminoacylo-tRNA -> aminoacyloAMP + 2Pi
2. aminoacyloAMP + tRNA-> aminoacylo tRNA + AMP
INICJACJA- wymaga czynników inicjacji IF, IF2 łączy się z GTP tworząc związek energetyczny, i
podłącza się do małej podjednostki, potrzebne są także jony magnezu i do tego kompleksu
przyłącza się tRNA. Wtedy mała podjednostka składa się z IF1, IF2, tRNA z metionina, GDP.
Następnie odłącza się GDP, IF1, IF2 i przyłącza się duża podjednostka. Początek translacji gdy
sekwencja AUG znajdzie się w mRNA. Mamy wolne miejsce A[ aminoacylowe, aminokwasowe] a
do miejsca P[peptydowego] przyłącza się kodon starterowy.
ELONGACJA- do miejsca A przyłącza się tRNA z aminokwasem. Wiązania peptydowe tworzone
są przez enzym peptydylotransferazę- ma silne poinowactwo do rybosomu., pozwala on
przemieścić się inicjującej metioninie z miejsca P na nowy aminokwas. Pod wpływem czynnika
elongacji EF2 rybosom przesuwa się o 3 zasady wzdłuż mRNA. Nowopowstały tRNA połączony z
polipeptydem przesuwany jest z miejsca A do miejsca P a inicjatorowy z miejsca P do miejsca E i
opuszcza rybosom. Aańcuch polipeptydowy zostaje wydłużony. Czynniki elongacji: EF-G-
translokaza, pomaga w przesuwaniu się tRNA, GTP- potrzebne w przesuwaniu nici.
TERMINACJA- zaczyna się gdy na miejsce A dotrze kodon stop. Kodony terminacyjne są
rozpoznawane przez białka zwane czynnikami terminacyjnymi RF. Czynnik RF1 rozpoznaje
kodony UAA i UAG a czynnik RF2 UAA i UGA. Zadaniem RF3 jest aktywacja RF1 i RF2 . Pod
wpływem białek RF zostaje uwolniony polipeptyd, rybosom dysocjuje na dwie podjednostki, które
stają się dyspozycyjne i mogą wziąć udział w syntezie następnego peptydu.
5. Teoria operonu
operon laktozowy
Komórki bakteryjne opracowały precyzyjne mechanizmy kontroli syntezy różnych związków
oparte na strukturze ich informacji genetycznej, w której geny odpowiedzialne za konkretny szlak
metaboliczny znajdują w jednym miejscu- operon. Laktoza jest disacharydem składającym się z
galaktozy i glukozy- jest rozkładana przez enzym beta- galaktozydazę. Jeśli w środowisku nie ma
laktozy to w komórce znajduje się tylko kilka cząsteczek tego enzymu. Gdy znajduje się laktoza w
kom. Pojawia się enzym. Dodatkowo pojawia się galaktozydopermeaza i transacetylaza
galaktozydowa.. Są kodowane przez osobne geny ale ich ekspresja ulega wspólnej regulacji.
Ekspresja wszystkich genów podlegać może jednoczesnej indukcji przez cz. Laktozy. Okazało się,
że w regulacji bierze udział kilka genów:
gen regulatorowy- koduje cząsteczke represora zdolną do przejścia w inne miejsce, do
operatora, gdzie indukuje on sygnał wyłączający operon
gen operatora- otrzymuje sygnał wyłączający z represora
trzy geny kodujące białka, które są transkrybowane na jedno mRNA
miejsce promotora- przyłącza sie polimeraza RNA i indukuje syntezę mRNA
Gen regulatorowy produkuje cząsteczkę represora, która może przenieść się do miejsca
występowania represora.
A. Gdy nie ma laktozy, cząsteczka represora przyjmuje konformację zdolną do związania się z
operatorem. Polimeraza RNA nie może się związać z promotorem i nie dochodzi do
transkrypcji mRNA, a następnie syntezy trzech enzymów
B. Gdy jest laktoza, represor się z nia wiąże i przyjmuje inny kształt, który nie pozwala na
połączenie się z operatorem, promotor pozostaje odsłonięty, wiąże się z polimerazą RNA i
dochodzi do ekspresji genów, które prowadzą do rozkładu laktozy.
Dzieki temu mechanizmowi komórka produkuje tyle beta- galaktozydozy ile jej potrzeba. Komórka
może otrzymać jednocześnie glukozę i laktozę. W takiej sytuacji korzystniej jest najpierw rozłożyć
glukozę- bakteria, która ma taką zdolność będzie rosła szybciej. Powstał wiec mechanizm represji
katabolicznej, który umożliwia bakterii zużyciej najpiew glukozy. Mechanizm represji
katabolicznej opiera się na fakcie, że polimeraza RNA łączy się z promotorem w operonie
laktozowym lepiej w obecności białka CAP, które musi być związane ze specyficznym miejscem
DNA w operonie. Białko CAP wiąże się z tym miejscem jeśli do białka przyłączą się cząsteczki
cAMP, co zachodzi przy braku glukozy. Powstaje kompleks CAP-cAMP, który łączy się z
promotorem. To wiązanie zwiększa transkrypcję. Gdy glukoza znajdzie się w pożywce spada
poziom cAMP, białko CAP zmienia kształt, nie wiąże się z DNA, synteza szlaku laktozowego
zostaje spowolniona.
Operon tryptofanowy
Hamuje syntezę enzymów w odpowiedzi na nadmiar tryptofanu. Zawiera 5 genów- E,D,C,B,A-
kodują enzymy, które prowadzą do syntezy tryptofanu. Represor może występować w dwóch
konformacjach- jedna powoduje łączenie z operatorem i zablokowanie transkrypcji a druga na
związanie z operatorem i zajście transkrypcji.
W obecności tryptofanu represor łączy się z nim i następuje zablokowanie syntezy enzymów. Gdy
nie ma tryptofanu represor nie może związać się z operatorem. Dochodzi wtedy do przyłączenia
polimerazy RNA i syntezy enzymów, które w następstwie doprowadzają do syntezy tryptofanu.
Atenuacja jest typem regulacji opartym na fakcie że u prokaryota transkrypcja i translacja są
wzajemnie połączone. Występuje sekwencja liderowa w obrębie której znajduje się region
atenuatora kodujący polipeptyd zawierający przy końcu kodony tryptofanu. Gdy jest dużo
tryptofanu peptyd liderowy jest syntetyzowany. Przy jego braku nie powstaje peptyd liderowy.-
synteza peptydu liderowego prowadzi do zachamowania transkrypcji genów tryptofanowych.
Mechanizmy represji i atenuacji operonu tryptofanowego w precyzyjny sposób kontrolują syntezę
enzymów.
6. Mutacje chromosomowe liczbowe
Powstają w wyniku nierozdzielenia się- nondysjunkcji- par chromosomów homologicznych w
czasie podziałów. Wyróżniono aneuploidie i euploidie.
Euploidie- poliploidie- takie organizmy mają zwielokrotniony cały haploidalny zestaw
chromosomów.
-autopoliploidie- garnitur chromosomów jest zwielokrotnieony o ten sam zestaw
chromosomów, u człowieka są letalne i prowadzą do poronień
-allopoliploidy- mają dwa lub więcej niehomologicznych zespołów chromosomów.,
podwojenie liczby chromosomów u mieszańców międzygatunkowych, nie występuje u
człowieka
Aneuploidie w wyniku zwiększenia lub zmniejszenia diploidalnej liczby chromosomów,
nierozdzielenie się chromosomów podczas podziału mitotycznego lub mejotycznego lub
utrata chromosomu w anafazie, nondysjunkcja może zachodzić w oogenezie jak i w
spermatogenezie-> powstają nieprawidłowe gamety- disomiczne lub nullisomiczne.
Nondysjunkcja mitotyczna prowadzi do powstania mozajkowatości
1. aneuploidie liczbowe autosomów
Zespół Downa- trisomia 21- 47,XX,+21 lub 47,XY,+21,
translokacja niezrównoważona 46,XX, der(21;21)(q10;q10)+21
kariotyp mozajkowy 46,XX/ 47,XX,+21
W przypadku translokacji niezrównoważonej chore dziecko posiada dodatkową kopię chrom. 21
przekazanego od jednego z rodziców, który jest nosicielem translokacji zrównoważonej
obejmującej chrom 21 lub powstałej de novo. Cechy: skośne ustawienie szpar powiekowych,
obniżone napięcie mięśniowe, opuszczone kąciki ust, szeroka przestrzeń między 1 a 2 palcem
stopy, otwarte usta, zapadnięty grzbiet nosa, krótkogłowie, krótka szyja, zmarszczeka nakątna,
krótkie dłonie, bruzda poprzeczna na dłoni, nisko osadzone i znikształcone małżowiny uszne, krótki
5 palec ręki, duży język, plamki na tęczówce, wrodzona wada serca, liczne nieprawidłowości
zębów, często rozpoznaje się ostrą białaczkę, zachorowują na Alzheimera.
Zespól Pataua- trisomia 13 47,XX,+13
translokacja niezrównoważona 46,XX, der(13;13)
kariotyp mozajkowy 46,XX/47,XX,+13
Dodatkowy chromosom pary 13, dużo ciąż kończy się samoistnym poronieniem,cechy
dysmorficzne: mikrocefalia, ubytek skóry na głowie, wystające czoło, rozszczep wargi i
podniebienia, wady gałek ocznych, hipoteloryzm, nisko osadzone uszy, torbielowate nerki,
wodonercze, złączenie płatów czołowych mózgowia, brak opuszek węchowych, niedorozwój
móżdżku, wodogłowie, hipotonia mięśni, głuchota, hipersegmentacja jąder granulocytów
Zespół Edwardsa- trisomia 18- 47,XX,+18 47,XY,+18, kariotyp mozajkowy występuje
rzadko,noworodki charakteryzują się niską wagą urodzeniową, wady to: małogłowie,
zniekształcone małżowiny uszne, wystjąca potylica, zaciśnięte pięści, stopa cepowata ,
niedorozwój płytki paznokciowej, ubytki w przegrodach serca, nerka podkowiasta, wady
przewodu pokarmowego, wnętrostwo, zaburzenia rozwoju psychoruchowego
2. aneuploidie liczbowe chromosomów płci
Zespół Turnera- monosomia 45,X
kariotyp mozajkowy 45,X/ 46,XX
izochromosom ramienia długiego 46,X,i(Xq)
Klasyczny zespół Turnera:- brak ciałka Barra
1. zaburzenia wzrastania- niski wzrost, u kobiet przyczyną jest monosomia segmentów
terminalnych Xp
2. Specyficzny fenotyp morfologiczny- obrzęki limfatyczne rąk i stóp,szerokie czoło, szerokie
szpary powiekowe, hipoteloryzm, zmarszczka nakątna, krótka szyja, parzysty fałd skóry od
wyrostka sutkowatego do wyrostka kruczego łopatki, nisko wzrost, krępa budowa ciała,
koślawość łokci, klatka piersiowa szeroka uwypuklona na boki, zewnętrzne narządy płciowe
żeńskie niedorozwinięte, skąpe owłosienie pachowe i łonowe, wczesne występowanie
zmarszczek
3. różne wady narządów wewnętrznych- zwęrzenie łuku aorty, ubytki w przegrodzie
miedzykomorowej, zmiany w obrazie radiologicznym kośca, wczesna osteoporoza, wady
zgryzu, hipoplastyczne siekacze, gotyckie podniebienie, szeroka żuchwa, wrodzone wady
nerek
4. pierwotna niewydolność jajników- zaburzenia dojrzewania płciowego, mała macica, białawe
pasma łącznotkankowe tworzące dysgeniczne gonady- jajniki, brak miesiączki,
bezpłodność.
5. Specyficzny fenotyp rozwoju i zachowania- trudności uczenia się, dysleksja, trudności z
matematyki,iloraz inteligencji w granicach normy
W kariotypie mozaikowym- mniej nasilone objawy, wzrost niski,zaznacza się tali i zaokrąglone
biodra, czasem w okresie dojrzewania występował rozwój piersi i miesiączki.
Zespół Klinefeltera trisomia 47,XXY
kariotyp mozajkowy 46,XY/ 47,XXY
a także 48,XXXY lub 49,XXXXY
Dodatkowy chromosom X może pochodzić zarówno od matki jak i ojca. Trudny do rozpoznania
przed okresem dojrzewania płciowego. Trisomia- wysoki wzrost, chłopięcy wygląd, sylwetka ciała
typu kobiecego, skąpe owłosienia pachowe i łonowe, brak zębów ósmych, wydłużone kończyny
dolne, nieznaczne upośledzenie umysłowe, obniżone IQ, prącie od małych rozmiarów do
normalnego, słabo rozwinięta moszna, jądra małe, zmiany degeneracyjne w obrębie kanalików
nasiennych, bezpłodność, zanik potencji, powiększone zatoki czołowe, spłaszczenie skroni,
zarastanie szwów wieńcowych, małe siodełko tureckie
kariotyp mozajkowy- mniej nasilone objawy, zarost na twarzy, dochodzi do zmian zanikowych
jąder
48,XXXY lub 49,XXXXY- zwiększa się stopień niedorozwoju umysłowego
7. Mutacje (aberracje) chromosomowe strukturalne
Czasem czynniki mutagenne prowadzą do zakłócenia przebiegu crossing- over lub pękania
chromosomów w czasie interfazy. Dochodzi wówczas do zmiany wewnętrznej chromosomu-
przerwania ciągłości chromatydy lub chromosomu. Trzeba pamiętać, że utracony fragment zawiera
najczęściej liczne geny i dlatego skutki fentotypowe takich mutacji mogą być bardzo poważne.
Mutacjami chromosomowymi strukturalnymi są: inwersja, translokacja, duplikacja,
delecja(deficjencja). Może powstać także chromosom kolisty oraz izochromosom.
Inwersja jest to odwrócenie fragmentu chromosomu o 180 stopni. Przyczyną tego zjawiska są
zwykle pętle tworzone przez koniugujące ze sobą chromosomy. W czasie crossing- over cząsteczki
DNA są nacinane przez endonukleazy. Wolne końce cząsteczek DNA mogą czasem połączyć się w
nieprawidłowym układzie przez co wiele genów ulegnie odwróceniu. W następstwie zmiany
pozycji genów w chromosomie może dojść do zmiany ich ekspresji. Inwersja obejmująca odcinek
chromosomu wraz z centromerem nazywana jest pericentryczną, a nie zawierająca centromeru-
paracentryczną.
Translokacja polega na przeniesieniu odcinka jednego chromosomu w obrębie tego samego lub do
innego chromosomu. Translokacje polegające na wzajemnej wymianie odcinków między
chromosomamy niehomologicznymi nazywa się translokacją wzajemną.- całkowita liczba
chromosomów pozostaje nie zmieniona, lecz zmienia się ich budowa.
Innym rodzajem translokacji są translokacje robertsonowskie, które mogą być zrównoważone lub
niezrównoważone. U człowieka dotyczą one chromosomów akrocentrycznych
(centromer jest położony blisko jednego końca, ramiona górne są bardzo krótkie a dolne bardzo
długie).
W translokacjach robertsonowskich łączą się całe lub prawie całe ramiona długie różnych
chromosomów- miejsce połączania to rejon centromeru. Dochodzi wtedy do utraty funkcjonalnie
nieistotnej części materiału genetycznego- ramiona krótkie.
W translokacjach robertsonowskich zrównoważonych nie zmienia się ilość materiału
genetycznego, ale następuje zmiana jego lokalizacji w genomie. Liczba chromosomów w stadium
metafazy wynosi wtedy 45 a osoba jest tylko nosicielem ale nie przejawia żadnych objawów
fenotypowych. Ta translokacja może być przekazywana potomstwu.
W translokacji niezrównoważonej ilość materiału genetycznego jest powiększona, chociaż liczba
chromosomów wynosi 46. Wtedy zawsze dochodzi do fenotypowego ujawnienia się choroby.
Duplikacje polegają na podwojeniu pewnego fragmentu chromosomu na skutek niesymetrycznej
wymiany odcinków chromatyd w czasie błędnego crossing- over. Duplikacje prawdopodobnie
odegrały istotną rolę w procesach ewolucyjnych np. w kodowaniu białek hemoglobiny.
Delecja to utrata fragmentu chromosomu, gdy dochodzi do pęknięcia chromosomu. Gdy utrata
obejmuje część dystalną chromosomu- delecja terminalna, a gdy fragment środkowy- delecja
interstycjalna. Skutki fenotypowe delecji wynikają z utraty informacji genetycznej. Delecje dużych
fragmentów są zwykle letalne.
Chromosom kolisty powstaje w wyniku pęknięcia a następnie połączenia końców chromosomu. U
człowieka dotyczy to chromosomów 4, 13, 18 i chrom. X. Powodują one występowanie zaburzeń
rozwojowych.
Izochromosom powstaje w wyniku nieprawidłowego, poprzecznego podziału centromeru
chromosomu metafazowego. Składa się z połączonych ramion długich i krótkich
. Ich powstanie powoduje ubytek genów zawartych w utraconych ramionach podwojenie ich liczby
w ramionach, które utworzyły chromosom. Mogą powstawać z autosomów ale także chromosomu
X.
Choroby genetyczne
Zespól Wolfa- Hirschhorna- częstość występowania to 1:50 000. Przyczyną jest delecja
terminalna części krótkiego ramienia chromosomu 4- region pęknięcia- 4p16.3. Zapis skrócony
mutacji- 46,XY,del(4)(p16.3) i 46,XX,del(4)(p16.3). W tym zespole wykazano także obecność
innych mutacji chromosomu 4- translokacja, delecja ramienia krótkiego, chromosom pierścieniowy.
Zaburzenia: upośledzenie umysłowe, małogłowie, zaburzenia wzrastania, hiperteloryzm-szerokie
rozstawienie oczodołów. , niedorozwój żuchwy, duże małżowiny uszne, skolioza, zaburzenia
budowy narządów płaciowych, szeroki dziobiasty nos, wąskie i płytkie podniebienie, wrodzone
wady serca, napady padaczkowe, zez.
Zespół Cri- du- chat ( delecja krótkich ramion chromosomu 5)- delecja terminalna części
krótkich ramion chromosomu 5- krytyczne miejsce pęknięcia 5p15. Częstość występowania od
1: 50 000 do 1:100 000. Cechy dysmorficzne w obrębie twarzoczaszki zmieniają się wraz z
wiekiem. U niemowląt występuje małogłowie i okrągła twarz- przypomina księżyc w pełni . Gałki
oczne są szeroko rozstawione, stwierdza się zez zbieżny. Małżowiny uszne- małe nisko osadzone.
U dzieci starszych- powiększenie żuchwy, część twarzowa czaszki ulega wydłużeniu.
Charakterystyczna cecha- płacz noworodka przypominający miauczenie kota, spowodowany
zaburzeniami budowy i funkcji krtani. Osoby z tym zespołem obarczone są całkowitym zanikiem
mowy- uszkodzenie aparatu mowy oraz zaburzenia rozwojowe mózgowego obszaru mowy-
ośrodek Brocka. Rozwój psychoruchowy dzieci jest opózniony.
Zespół Pradera- Williego- występuje z częstością 1:10 000- 1:15 000. W 75% przypadków
przyczyną jest delecja interstycjalna długiego ramienia chromosomu 15(15q11-q13), który jest
pochodzenia ojcowskiego. Cechy fenotypowe zmieniają się wraz z wiekiem pacjentów.
Charakterystyczne objawy: hipotonia mięśniowa-słabe ruchy płodu, brak postępu porodu. W
okresie noworodkowym występują objawy takie jak: obniżone napięcie mięśniowe, brak odruchu
ssania, trudności w karmieniu, opózniony rozwój psychoruchowy, u chłopców- wnętrostwo, czyli
niezstąpienie jąder do mosznej. W wieku 2-3lat występuje nadmierne łaknienie prowadzące do
nadwagi i pózniejszej otyłości. Charakterystyczne dla tego zespołu są cechy dysmorfii twarzy:
zmniejszona szerokość czoła, skośnie ustawione szpary powiekowe, zez, małe trójkątnego kształtu
usta, wąska górna warga. Między 3 a 5 rokiem życia pojawiają się zmiany w osobowości dziecka-
dziecko staje się kapryśne, uparte, agresywne. Występuje hipopigmentacja skóry i włosów. W
wieku kilkunastu lat: niski wzrost, małe dłonie i delikatne palce, małe stopy. Występuje otyłość
prowadząca do różnych powikłań-cukrzyca, nadciśnienie tętnicze, skrzywienia kręgosłupa. U obu
płci występuje bezpłodność. Rozpoznanie opiera się w oparciu o cechy fenotypowei badania
genetyczne.
Zespół Angelmana Zespół szczęśliwej kukiełki- częstość występowania wynosi 1:25 000. U
70% chorych występuje delecja interstycjalna długiego ramienia chromosomu 15 w regionie 15q11-
q13, który jest pochodzenia matczynego. Brakujący odcinek chromosomu odpowiedzialny jest m.in
za regulację białka zwanego ubikwityną- pełni kluczową rolę w naznaczaniu białek, które mają ulec
zniszczeniu.Może także występować uniparentalna disomia chromosomu 15 a także mutacja
pojedynczego genu podobnego do UBE3A. Objawy: u noworodków- trudności w ssaniu, wymioty
po posiłkach, krótkogłowie, małogłowie. U dzieci kilkuletnich- dysmorfia twarzy- szeroko i
głęboko osadzone gałki oczne, duże usta z wąską wargą górna, duża żuchwa, opózniony rozwój
psychoruchowy, drgawki, nadmierne napięcie kończyn dolnych, zaburzenia chodu i mowy,
niebieskie oczy, jasne włosy, szerokie przestrzenie między zębami, częste wysuwanie języka. Za
pomocą tomografii komputerowej stwierdza się zmiany w mózgu. Charakterystyczny jest chód na
szerokiej podstawie z odwiedzonymi i zgiętymi w stawach łokciowych kończynami górnymi i
częstym uśmiechaniem się.
8. Mutacje genowe
Zmiana sekwencji nukleotydów w obrębie genu na inną os sekwencji nukleotydów genu
wyjściowego.
Tranzycja- zamiana jednej zasady purynowej na druga purynowa czy też zasady
pirymidynowej na pirymidynową
transwersja- zamiana zasady purynowej na pirymidynową lub odwrotnie
delecja- wypadnięcie pojedynczej lub większej liczby par nukleotydów z danego genu
insercja- addycja- wstawienie pojedynczej lub większej liczby par nukleotydów do danego
genu
Wynikiem mutacji genowych u człowieka są choroby monogenowe.
Mutacje autosomalne dominujące
pląsawica Huntingtona- 4p16.3 , ekspresja następuje między 30 a 50 rokiem życia,
mutacja następuje w obrębie genu kodującego białko Huntingtynę- powstaje nieprawidłowe
białko, które jest toksyczne dla komórek prążkowania- zanik małych neuronów w jądrze
ogoniastym i skorupie, zanik dużych neuronów gałki bladej. Mutacja powoduje wzrost
trójki nukleotydowej CAG kodującej glutaminę. Patologiczne białko tworzy załogi w
mózgu, które nie są usuwane przez proteosomy, występuje obumieranie neuronów
prążkowania. Objawy:ruchy mimowolne, grymasy twarzy, zaburzenia mowy, brak
umiejętności planowania, depresja, zachowania neurotyczne, śmierć w wyniku powikłań
sercowo- naczyniowych, zapalenia płuc. Jest to choroba przewlekła trwająca 15-20 lat.
Zespół Alzheimera- geny podatności w chromosomach 1, 14, 19, 21, 12. ma postać
wczesnoobjawową i póznoobjawową. Czynniki to trzy geny odpowiedzialne za odkładanie
się beta-amyloidu w mózgu: gen prekursora beta-amyloidu, presenilina 1, presenilina 2, gen
ApoE. Presenilina 1 i 2 są podobne- ich produkt białkowy powoduje modyfikacje
postranslacyjną bialka- prekursora amyloidu. Część beta-amyloidu odkłada się w postaci
nierozpuszczalnych złogów w mózgu. W zespole Downa pojawiają się typowe dla
Alzheimera uszkodzenia mózgu. Czynniki etiopatogenne- w locus apolipoproteiny E
ApoE, allel ApoE 4 podwyższa ryzyko a apoE2 obniża. ApoE 4 powoduje zatrzymanie
usuwania toksyn z mózgu. Objawy: postępujące otępnienie umysłowe, zaburzenia pamięci i
orientacji, depresja, konfabulacje.
Achondroplazja- ramię krótkie chromosomu 4- 4p16.3, jest to gen receptora czynnika
wzrostu fibroblastów- FGFR3, ma 3 domeny- śródbłonowa domena lipofilowa i domeny
kinazy tyrozynowej. Objawy: skrócenie kończyn, małe dłonie, szpotawe kolana,
ograniczenie stawu łokciowego, lordoza lędzwiowa, duża głowa, zapadnięta nasada nosa,
wąski kanał kręgowy. W 80% jest wynikiem nowej mutacji
zespół Marfana- arachnodaktylia- gen- FBN1- na ramieniu długim chrom. 15 15q21.1-
koduje on fibrylinę- główny składnik zewnątrzkomórkowych mikrofibrylli- skutek mutacji
to defekt tkanki mezenchymalnej- zmiany w układzie kostno- stawowym, krązenia i gałkach
ocznych. Zaburzenia w tworzeniu alfa kolagenu, włókien sprężystych oraz substancji
podstawowej tkanki łącznej. Ocjawy: nadmierny wzrost kości długich, smukła sylwetka,
skóra nadmiernie elastyczna, krótkowzroczność, wady wrodzone serca, wypadanie płatka
zastawki mitralnej i przepukliny
polidaktylia- wielopalczastość, niekiedy łącznie z syndaktylią, częściej u murzynów,
dodatkowe palce mogą być składową zespołów chorobowych
syndaktylia- zrost palców, może dotyczyc kości lub tkanek miękkich, etiologia różna
retinoblastoma- siatkówczak, nowotwór gałki ocznej występujący u dziecie, przyczyna to
mikrodelecja w regionie 13q14.1 lub mutacja genu Rb. Choroba rozwija się gdy dochodzi
do inaktywacji drugiego allela genu Rb w retinoblaście, Kodowane przez gen białko wiąże
czynnik transkrypcyjny odgrywający rolę w cyklu kom. Inaktywacja genu zachodzi
mechanizmem dwóch strzałów . Poliferacja zmienionych kom. Potomnych prowadzi do
powstania nowotworu.
Mutacje genowe autosomalne recesywne
fenyloketonuria- locus genu hydroksylazy fenyloalaniny znajduje się na ramieniu długim
chrom. 12- częściowe delecje i mutacje punktowe, Przemiany: hydroksylacja fenyloalaniny
do tyrozyny katalizuje tą reakcję enzym- skutek jego obniżonej aktywności jest wysoki
poziom fenyloalaniny i jej metabolitów we krwi. Fenyloalanina gromadzi sie w płynach
ustrojowych i ulega dezaminacji, wtórnie dochodzi do zaburzeń tryptofanu i tyrozyny.
Nadmier fenyloalaniny jest przyczyną upośledzneia umysłowego- fenyloketonuria, skutek
zahamowania syntezy melanin to jasna skóra i karnacja, uporczywe wymioty, mysi zapach
moczu, wzrost napięcia mięsniowego, napady padaczkowe, niemoznośc chodzenia i
mówienia, kiwanie się do przodu i do tyłu w pozycji siedzącej, wczesne wykrycie choroby i
stosowanie diety może uchronić od objawów choroby.
Alkaptonuria-brak 1,2-dihydroksygenazy homogentyzynianowej- kwas homogentyzynowy
nie ulega dalszym przemianom, mocz po zetknięciu z powietrzem ciemnieje, ciemnienie
chrząstek, ścięgien, więzadeł- występowanie stanółw zapalnych i zmian zwyrodnieniowych
stawów
albinizm- blok metaboliczny przemian tyrozyny, mutacja genu kontrolującego syntezę
monooksygenazy monofenolowej i oksydazy ketocholowej. Następuje zachamowanie
syntezy melaniny w melanocytach naskórka, cebulek włosów, skóra łatwo ulega oparzeniom
po działaniu prom. UV, ostrość wzroku zmniejszona, światłowstręt.
Mukowiscydoza- zwłóknienie torbielowate trzustki, gen CFTR- na ramieniu długim chrom
7, białko CFTR- refuluje funkcję kanału chlorkowego w kom. Nabłonkowych dróg
oddechowychi gruczołów wydzielania zewnetrznego. Składa się to bialko z domen-
regulacyjna, wiążące nukleotydy, śródbłonowe. Przechodzenie jonów jest możliwe gdy
domeny wiążące nukleotydy hydrolizują ATP, a seryna w domenie regulacyjnej ulega
fosforylacji. W mukowiscydozie kanał chlorkowy pozostaje stale zamknięty. = infecje dróg
oddechowych, zaburzenia trawienia, nieprawidłowa sekrecja seromukoidu, uszkodzenia
wątroby, brak nasieniowodów, słony pot. Mutacja delta508 w jej wyniku białko traci
poinowactwo błonowei zdolność regulacyjną funkcji kanału chlorkowego.
Galaktozemia- krótkie ramię chrom 9, zaburzenia szlaku metabolicznego galaktozy.
Pierwszy- 1-fosforanourydulo-transferazy G-1-UTP, drudi- galaktokinazy. Zatrzymanie
galaktozo-1fosforanu prowadzi do zahamowania kompetecyjnych przemian glukozy czego
następstwem jest niedobór ATP i zaburzenia przemiany materii-, zaćma oczna,
zachamowanie rozwoju fizycznego i umysłowego. Biegunki, stosować należy dietę
bezgalaktozową
lipidoza- choroba Gauchera- mutacja chrom 1,gromadzi się w tkankach
glukozyloceramid, zmiany w śledzionie, powiększenie węzłów chłonnych, grasicy,
migdałkówbóle kostne, zaburzona czynność nerek.
Lipidozy, grupa bardzo rzadkich dziedzicznych chorób cechujących się zaburzeniem
metabolizmu lipidów. Zalicza się do nich m.in. zwyrodnienie mózgowo-plamkowe (choroba
Taya i Sachsa), w którym występuje odkładanie się lipidów, głównie gangliozydów w
mózgu i w siatkówce. Objawy: postępujące otępienie, ślepota i porażenia spastyczne
kończyn.
Choroba Taya-Sachsa- gangliozydoza GM2, zw. debilizmem lub idiotyzmem rodzinnym -
śmiertelna (poza odmianą dorosłych), genetycznie uwarunkowana choroba z grupy chorób
spichrzeniowych, polegająca na gromadzeniu się substancji tłuszczowej - gangliozydu GM2 w
komórkach mózgu (neuronach).
U podłoża choroby leży zmniejszenie aktywności lub braku syntezy enzymu beta-
heksozaminidazy A, który bierze udział w przemianach gangliozydów. W następstwie
defektu dochodzi do ich spichrzania w lizosomach m.in. neuronów. Dzieci dotknięte
chorobą początkowo rozwijają się normalnie, pózniej postępuje upośledzenie wzroku,
słuchu i motoryki. Dochodzi również do pogłębiającego się niedorozwoju umysłowego. Do
zgonu dochodzi zwykle w 3 lub 4 roku zycia. Dziedziczenie autosomalne recesywne.
Najczęstszy typ mutacji to insercja czterech par zasad w eksonie 11 lub mutacja splicingowa
w intronie 12. [2]
Hemoglobinopatie- M i E, niestabilna hemoglobina, anemia sierpowata- mutacja
punktowa genu HBB na ramieniu krótkim chrom 11- wstawienie waliny zamiast kwasu
glutaminowego, tak zmieniona hemoglobina to HbS- ma zmieniony ładunek elektryczny,
krwinki sierpowate łatwiej ulegają hemolizie, zwiększona lepkość krwi, zwiększona
odporność na malarię
zespól Hutchinsona- guilforda- progeria wieku dziecięcego- karłowatość, przedwczesne
starzenie, nie przeżywają 20 lat, rozwija się miażdżyca, wygląd starczy, łysienie,
niedorozwój narządów płciowych, hipoplastyczna twarzoczaszka
choroby sprzężone z chromosomem X
recesywne:
hemofilia A- w locus q28 chrom X, powód to niedobór lub brak VIII czynnika krzepliwości
krwi, globuliny antyhemofilowej- odpowiada za tworzenie tromboplastyny osoczowej i
trombiny. Objawy: pourazowe krwawienia, a także z nosa, krwawienia dostawowe
powodują inwalidztwo- antropatia hemofilowa
hemofilia B- X q27.1- 27.2, delecja całego genu, lub mutacje punktowe, dotyczy braku IX
czynnika krzepnięcia, można go podawać dożylnie
dystrofia mięśniowa typu Duchennen'a postępująca- DMD- letalna postać zaników
mięśni, X q21, dystrofina buduje membrany włókien mięśniowych stabilizujących błony
komórek mięśniowych podczas skurczu, występuje w móżdzku, rdzeniu kręgowym, jej
niedobór powoduje niestabilność membran, u osób chorych jest większe stężenie kinazy
kreatynowej, aldolazy, transminazy, dehydrogenazy mleczanowej, wykrywa się w moczu
fosfokinazę mleczanową, objawy w 3-5 roku życia, symetryczny zanik mięśni obręczy
barkowej i miednicy, zanik mięśniówki mięśnia sercowego, przerost łydek, kaczkowaty
chód
fawizm- niedobór dehydrogenazy gluko-6-fosforanowej, prowadzi on do zahamowania
cyklu pentozowego w erytrocytach- inhibicja syntezy NADPH, mniejsza ilość glutationu,
utleniony glutation jest potrzebny do utrzymania prawidłowej struktury erytrocytów,
szybsza hemoliza krwine, chorują tylko chłopcy, niedowłady spastyczne, niedorozwój
umysłowy, dzieci uderzają pięściemi w głowę, gryzą palce i wargi
daltonizm- ślepota na barwy, protanopia- na czerwony, deuteranopia- zielony, tritanopia-
niebiski, zaburzenie funkcjonalne w obrębie substancji światłoczułej zbudowanej z opsyny i
retinalu, na barwę nieb jest autosomalne reszta związana z genami leżącymi na ramieniu
długim chrom X( Xq28)
dominujące:
krzywica hipofosfatemiczna odporna na wit. D- zmniejszenie aktywności hydrolaz w
nerkach i wątrobie utleniających wit. D do jej aktywnych pochodnych, powoduje to
zakwaszenie i zaburzenia w funkcji cewek, Objawy- rozmiękanie kości, zniekształcenie
czaszki, zrosty odcinków przynasadowych, niski wzrost, nadmierne wydalanie fosforanów z
moczem,
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
elementy genetyki molekularnej biologia 2Genetyka molekularna notatka na kolokwiumGENETYKA MOLEKULARNA BAKTERII I WIRUSÓWskrypt genetyka molekularnagenetyka molekularnaCzynniki genetyczne w patogenezie chorób przyzębiaWYKŁAD 24 enzymopatie, genetyczne uwarunkowania chorób metabolicznych3 Genetyczne czynniki chorobotworczeChoroby uwarunkowane genetyczniesem I Diagnostyka w kierunku chorób układu oddechowego, alergicznych oraz genetycznychWykłady z genetyki (Choroby, dziedziczność) by Kusypato choroby genetyczneDiagnostyka chorob genetycznychCHOROBY GENETYCZNEwięcej podobnych podstron