1.Genetyka molekularna- dział zajmujący się strukturą molekularna oraz fizykochemicznymi podstawami funkcjonowania genów. Posługuje się wysublimowanymi technikami, które umożliwiają badanie struktury genów, ich ekspresję i polimorfizm. 2. genomika- dziedzina genetyki molekularnej, która zajmuje się odczytywaniem genomów organizmów (sekwencjonowanie) i poznawanie sekwencji nukleotydów konkretnych genu a jego biologiczna funkcją w organizmie. Zajmuje się także mapowaniem genów, ściślej konstruowaniem map genomowych. 3. cytogenika- dział genetyki zajmujący się powiązaniem wyników badań genetycznych i cytologicznych, dotyczących zwłaszcza chromosomów jako siedliska genów. Cytogenika ma ogromne znaczenie przy diagnostyce wad rozwojowych noworodków a także w diagnostyce nowotworów. Zajmuje się morfologia chromosomów, strukturą i rodzajami chromatydy . 4. Historia Dna- 1949r- Avery,Mac Leod i McCarty wykazali, że nośnikiem informacji genetycznej jest kwas deoksyrybonukleinowy (DNA)- początek genetyki molekularnej, 1953r- odkrycie struktury DNA-Watson i Crick, 1960r- powstaje teoria operonu (Jacobi i Monod) wyjasniająca mechanizm ekspresji genów bakterii 1962r- rozszyfrowanie kodu genetycznego (Khoran, Nirenberg i Ochoa) 1962r- odkrycie enzymów restrukcyjnych, 1970r- odkrycie enzymu odwrotnej transkryptazy, 1972r- opracowanie techniki rekombinacji i klonowania DNA, 1973R- klonowanie pierwszego genu (insuliny), 1975r- pierwsza ekspresja w komórce bakterii genu klonowanego z innego gatunku, 1975r- opracowanie techniki sekwencjonowania DNA, 2001r- zakończenie podstawowego etapu mapowania genomu człowieka, 2002r- ustalenie sekwencji genomu myszy, 2003r- ustalenie sekwencji genomu psa, 2004r- zakończenie mapowania genomu człowieka i szympansa 2005r- powinno nastąpić zakończenie sekwencjonowania genomów bydła, świń i kur 5. gen i jego miejsce (locus) na chromosomie Gen- jednostka dziedziczności, region DNA, który podlega transkrypcji Locus- miejsce genu na chrom Gen- ze względu na mechanizm działania geny można podzielić na: geny struktury (strukturalne) i geny regulatory (regulowane). Geny strukturalne zawierają informację o syntezie białek a geny regulatorowe regulują aktywność genów struktury. 6. lokalizacja genów: fragment DNA (lub RNA niektórych wirusów) kodujący określone białko lub RNA. Większość genów eukariotycznych jest zlokalizowana w jądrze komórkowym- w DNA chromosomów. Istnieją jednak geny zawarte także w DNA mitochondriów i plastydów. Geny występujące także u bakterii i wirusów, nie posiadających typowych chromosomów.

7. budowa DNA- cząsteczka DNA składa się z dwóch połączonych ze sobą długich łańcuchów polinukleotydowych, owiniętych wokół własnej osi DNA, tworzących tzw. Podwójna spiralę. Każdy nukleotyd składa się z grupy fosforowej, cukru deoksyrybozy i zasady azotowej. Ta zasadą może być puryna: adenina (A) lub guanina (G), albo jedna z piramid tymina (T) lub cytozyna (C). Każda zasada wchodząca w skład nukleotydu jednego łańcucha jest połączona wiązaniem wodorowym z ustawioną naprzeciw niej komplementarną zasada nukleotydu w drugim łańcuchu cząsteczki DNA. Każde poprzeczne połączenie między dwoma łańcuchami można przedstawić jako purynę połączoną z piramida wiązaniem wodorowym. Adenina tworzy parę wyłącznie z tyminą a guanina z cytozyną.

8. DNA- łańcuch DNA zbudowany jest z monomerycznych jednostek nukleotydów. Nukleotyd składa się z cukru, zasady azotowej i grupy fosforanowej. Nukleotydy występują jako indywidualne cząsteczki lub jako składniki DNA albo RNA. Związek cukru z zasada nazywa się nukleozydem.

9. budowa dwuniciowej helisy DNA- dwuniciową helisę tworzą dwa zwinięte wokół siebie łańcuchy polinukleotydowe. Rdzeń stanowi część cukrowo- fosforanową polinukleotydy. Dwuniciowa helisa DNA jest prawoskrętna, ale w przyrodzie istnieją także lewoskrętne helisy tzw. Z- DNA

Zasady mogą oddziaływać ze sobą tylko w określony sposób co związane jest z budowa podwójnej helisy. Puryna tworzy parę zawsze tylko z piramida. Adeninie odpowiada tymina, a guaninie cytozyna

10.RNA-wystepuje w postaci jednoniciowej, w miejscu tyminy występował uracyl a cukier 2’ deoksyrybozę zastępuje ryboza, mRNA- informacyjny RNA, tRNA- transportujący RNA, rRNA-rybosomy RNA 11. mRNA- informacyjny RNA, powstaje podczas transkrypcji genów ulegających ekspresji w komórce stad struktura cząsteczek mRNA jest najbardziej zróżnicowana klasą kwasów rybonukleinowych. Synteza mRNA odbywa się na matrycowej nici DNA. Sekwencja nukleotydów mRNA jest zgodna z sekwencja nici sensownej DNA przy czym łańcuch mRNA jest syntetyzowany w kierunku od końca 5” do końca 3” a więc anologicznie jak w replikacji DNA. Z pierwotnego tran skryptu RNA (pre-mRNA) usuwane są introny (fragmenty niekodujące) proces ich wycinania nazywany jest składaniem mRNA Na końcu 3” mRNA dobudowana jest sekwencja poliA a na końcu 5” dołączona jest 7-metyloguanozyna („czapeczka”). Podczas transkrypcji powstają obok cząsteczki mRNA także cząsteczki tRNA i rRNA. mRNA niekodujący – ncRNA bierze udział w procesie wycinania intronów z pre- mRNA, uczestniczy w modyfikacji nukleotydów i bierze udział w regulacji ekspresji genów. 12. tRNA- transportujący RNA zaangażowany jest w dostarczenie aminokwasów do rybosomów, zbudowany jest z niewielkiej liczby nukleotydów ( poniżej 100) a jego charakterystyczna struktura przypomina budowa liść koniczyny, liczba różnych cząsteczek tRNA występujących w komórce waha się od 40 do 60 a więc wyraźnie przekracza liczbę znanych aminokwasów.

Pętle tRNA- I (najbliższa końca 5”) katalizuje wiązanie tRNA właściwym aminokwasem. II (antypodowa) zawierająca układ trzech nukleotydów komplementarnych do kodonu aminokwasu transportowanego przez tRNA. II (dodatkowa) o mało mało znanej funkcji. IV zaangażowana w wiązanie się kompleksu aminoacylo- tRNA z rybosomom 13. rybosom- zbudowany jest z małej dużej podjednostki. Rybosomy E. coli 70S są zbudowane z dwóch podjednostek 50S i 30S. Podjednostka 50S zawiera dwie cząsteczki rna skompleksowane z 31 białkami natomiast podjednostka 3-S zbudowana jest z jednej cząsteczki RNA i 21 polipeptydów. Natomiast rybosomy eukariontów 80S zbudowane są z dwóch podjednostek 60S i 40S. podjednostka 60S zawiera trzy cząsteczki RNA skompleksowane z 49 białkami natomiast podjednostka 40S zbudowana jest z jednej cząsteczki RNA i 33 polipeptydów. 14. kod genetyczny- aminokwasy są kodowane przez 64 tryplety (trójki) zasad tzw. kodony. Dla większości aminokwasów istnieje więcej niż jeden odpowiadający im kodon – degeneracja kodu genetycznego. Kodony synonimowe określają ten sam aminokwas. AUG jest kodonem inicjującym i koduje metioninę. Kodony: AUG, UGA I UAA to kodony stop.

15. ramka odczytu- Każdą sekwencję DNA można odczytać w trzech różnych ramkach odczytu zależnie od tego którą zasadę obierzemy jako początek kodonu 16. rekombinacje genetyczne dzielimy na 3 grupy- a) chromosomowe- losowe kombinacje chromosomów pochodzenia ojcowskiego i matczynego w telofazie I (często chromatydy tych chromosomów są już zrekombinowane) b)chromatydowe- losowe rozejście się chromatyd w anafazie II- mogą być one zrekombinowane lub mieć układ alleli pochodzenia ojcowskiego albo matczynego c) węwnatrzchromatydowe- chromatydy złożone z fragmentów o pochodzeniu ojcowskim i matczynym, powstaje podczas pachytenu profazy I. 17. chromosomy- znajdują się w jądrze komórkowym. Każdy chromosom zbudowany jest z: kwasów deoksyrybonukleinowych (DNA), rybonukleinowych (RNA), białek histonowych i niehistonowych. W zygocie chromosomy występują parami (chromosomy homologiczne) z których jeden pochodzi od ojca a drugi od matki, liczbę chromosomów w zygocie określamy mianem diploidalnej (2n). W gamecie chromosomy występują pojedynczo (po 1 z każdej pary homologicznej); liczbę chromosomów w zygocie określamy mianem haploidalnej (n) 18. związek między chromosomem i DNA- schematycznie związek między chromosomem i DNA można przedstawić następująco: ułożenia zasad azotowych w łańcuchach polinukleotydowych podwójnej spirali oparte jest na zasadzie komplementarności: A-T i G-C. pomiędzy zasadami występują słabe wiązania wodorowe: 2 w parze AT i 3 w parze GC, długość cząsteczki DNA wyraża się liczba par nukleotydów lub- częściej – liczba par zasad.

19. kondensacja i dekondensacja chromosomów- chromosomy ulegają kondensacji (skróceniu i zgrubieniu) i dekondensacji (wydłużeniu). Dzięki kondensacji która następuje za pomocą białek histonowych i niehistonowych chromosom osiąga najmniejsze rozmiary podczas metafazy- M (mitotycznej lub mejotycznej). Wówczas ma długość kilku mikrometrów (wtedy stosunek długości cząsteczek DNA do długości chromosomu wynosi 8000:1) a jego morfologia jest bardzo wyrazista i może dobrze go analizować pod mikroskopem świetlnym. Komórki eukariota mają jądra w których znajdują się chromosomy. Jądra komórkowe eukariontów zdolne są do podziałów mitotycznych i mejotycznych. W stadium metafazy podziału mitotycznego chromosomy mają charakterystyczna wielkość i morfologię. Pod wpływem barwienia można również uwidocznić w ich budowie charakterystyczne Prażki 20. chromatyda- składa się z około 60%z białka, 35% z DNA i 5%z RNA. Tworzy długie cienkie włókna oplecione wokół białek. Wyróżniamy dwie formy chromatydy- euchromatynę oraz heterochromatynę. Różnią się one budowa i funkcjami. Euchromatyna podlega cyklicznym procesom kondensacji i de kondensacji. W niej zlokalizowane są geny czyli kodujące sekwencję DNA. Heterochromatyna jest frakcją skondensowaną; wyróżniamy dwie formy heterochromatyny: fakultatywną i konstytutywną. Heterochromatyna fakultatywna to cześć chromatyn która może ulec trwalej kondensacji (np.: 1 chromosom X ulega kondensacji i w jądrze interfazowym występuje w postaci ciałka Barra. Heterochromatyna konstytutywna to frakcja zawsze skondensowana która zawiera niekodujące sekwencje nukleotydowe. 21. centromer dzieli chromosom na 2 części: ramię krótkie (p) i długie (q). Zakończeniami ramion są telomery, zbudowane z powtarzającej się 6-nukleotydowej sekwencji TTAGGG/AATCCC. Zależnie od położenia centromeru wyróżnia się 4 typy morfologiczne chromosomów: meta-, submeta-, subtelocentryczne i akrocentryczne. Kryterium kwalifikacji chromosomów do jednego z 4 typów jest stosunek długości ramienia długiego (q)do ramienia krótkiego (p): 1,00:1,70;1,71:3,00;3,01:7,00i 7,01

21. obszar jąderko twórczy- w obszarze jąderkotwórczym umiejscowione są geny kodujące- rybosomowe kwasy rybonukleinowe (rRNA) o stałej sedymentacji 5.8S, 18S i 28S. Czwarta frakcja rRNA -5S rRNA jest kodowana przez geny występujące w innych miejscach genomu.

22. liczba diploidalna chromosomów- liczba chromosomów w jądrze prawidłowej komórki somatycznej jest określana terminem diploidalnej. Liczba diploidalna 2n pojawia się podczas zapłodnienia bo wtedy haploidalny zestaw (n) chromosomów pochodzenia ojcowskiego (zawarty w plemniku) łączy się z haploidalnym zestawem chromosomów pochodzenia matczynego (obecnym w oocytozie II rzędu- komórce jajowej). W jądrze komórkowej zygoty oraz w potomnych komórkach somatycznych występują pary chromosomów homologicznych, z których jeden jest pochodzenia ojcowskiego a drugi matczynego. 22. diploidalna liczba chromosomów- diploidalna liczba chromosomów zwierząt mieści się w przedziale od 30 (norka) do 78 (pies). Liczba chromosomów danego gatunku nie jest stała np.: liczba chromosomów B psowatych. C chromosomy B są nadliczbowym zestawem podstawowego zestawu A i charakteryzują się niestabilnym zachowaniem w podziałach mitotycznych i mejotycznych. Innym przykładem braku stabilności jest np.: rozprzestrzenienie się fuzji centrycznej w populacji lisa polarnego (zwierzęcia tego gatunku mogą mieć 48,49 lub 50chromosomów). 23. kariotyp (kariogram) i idiogram- kariotyp to kompletny zestaw chromosomów danego gatunku. Autosomy ułożone są kolejno od największego do najmniejszego. Chromosomy płci (allosomy) oznaczone są jako xi y. W idiogramie chromosomy po sfotografowaniu dobiera się w homologiczne pary i układa według wielkości. Klasyfikacja chromosomu na podstawie położenia centromeru- D- meta centryczne C- submetacentryczne B-akrocentryczne A-telocentryczne 24. symbole w opisie kariotypu- brak jednego chromosomu płciowego- 45,X trzy chromosomy X- 47,XXYY, Cztery chromosomy płciowe 48, XXXX lub 48,XXXY, lub 48, XXYY, P-ramiona krótkie q- ramiona długie, Znak + i – przed chromosomem oznacza ubytek liczby chromosomów, Za chromosomem + - oznacza nadmiar lub ubytek w liczbie chromosomów, r- chromosom kolisty, 25. barwienie prążkowe chromosomów- układ i wielkość prążków na chromosomach homologicznych są identyczne dla danej pary chromosomów i są stała cechą w obrębie gatunku. Dlatego właściwość tę wykorzystuje się w opisie chromosomów danego gatunku. Zróżnicowanie wewnętrzne chromosomu wynika ze stopnia spiralizacji nici chromatynowej oraz wzajemnego stosunku ilościowego par nukleotydów G-C i A-T 26. zróżnicowanie wewnętrzne chromosomów- wynika ze stopnia spiralizacji nici chromatynowej oraz wzajemnego stosunku ilościowego par nukleotydów (par zasad) G-C oraz A-T. Może ono być uwidocznione za pomocą technik barwienia różnicującego. Różne techniki barwienia chromosomów pozwalają na dokładny opis ich wielkości i morfologii oraz ujawnienie na chromosomach charakterystycznych prążków poprzecznych. Prążki mają ten sam układ i wielkość na chromosomach homologicznych i są dla danej pary chromosomów cecha stałą w obrębie gatunku. Oznacza to że gatunek ma nie tylko typowa dla niego diploidalna liczbę chromosomów ale także układ prążków na chromosomach.

27. izochory- zależne od zawartości par G-C, wyróżnia się 5 klas regionów DNA (izochor) w chromosomach: lekkie- L1 i L2 oraz ciężkie- H1, H2 i H3. Największe zagęszczenie genów występuje w obrębie izochor H3 w których jest najwięcej wysepek CpG (niezmetylowanych di nukleotydów). Izochory są zlokalizowane głównie w obrębie prążków T( podklasa prążków R). Oznacza to, że prążki R są regionami w których jest najwięcej zlokalizowanych genów.

28. Prażki R- pojawiają się w układzie świecących i nie świecących, powstają po wbudowaniu bromodeoksyurydyny do DNA chromosomów podczas ich replikacji i barwieniu oranżem akrydyny, pozytywne Prażki R (świecące) są bogatsze w pary nukleotydów G-C 29. cel ustalania prążków na chromosomach: wzory prążków wykorzystywane są do: identyfikacji chromosomów homologicznych, identyfikacji fragmentów chromosomów w przypadku nieprawidłowości chromosomów w przypadku nieprawidłowości chromosomowych, przy mapowaniu fizycznym genów które polega na wskazaniu locus genu w konkretnym chromosomie, do śledzenia zmian ewolucyjnych w kariotypach zwierząt

30. idiogram mężczyzny- chromosomy dzieli się na 2 podstawowe grupy: autosomy i hetero somy (chromosomy płci). W grupie autosomów występują identyczne pary homologiczne w obrębie obu płci. Mają one identyczne uszeregowane loci tych samych genów przy czym jeden chromosom z pary homologów pochodzi od matki a drugi od ojca. Ich prawdopodobieństwo molekularne umożliwia im koniugację podczas profazy I podziału mejotycznego 31. heterosomy- chromosomy płciowe ssaków oznaczane są symbolami X oraz Y i różnią się pod względem długości (X jest średnio 2 razy dłuższy niż Y), morfologii, układu praków poprzecznych, a przede wszystkim zestawem loci genów, które są w nich położone. Konsekwencją tych różnic jest bardzo ograniczona homologia heterosomów do niewielkiego fragmentu zwanego obszarem pseudoautosomalnym. Homologi w tym obszarze pozwala na mejotyczną koniugację. 32. chromosomy płci (alosomy) człowieka. Chromosom X- łatwy do zidentyfikowania, centromer znajduje się poniżej środka, występuje w podwójnej liczbie w komórkach żeńskich i pojedynczo w męskich. Chromosom Y- centromer również leży poniżej środka, lecz chromosom jest ten krótszy niż chromosomy pary od 23 do 25 i wygląda jak mały krzyżyk. Chromosom 13 14 i 21 człowieka maja satelity, a chromosom X jest 3-krotnie dłuższy niż Y *fazy cyklu życiowego komórki: Go, G1, S i G2 oraz fazy podziału jądra komórkowego: P- profaza, M-metafaza, A-anafaza, T-telofaza. Chromosomy podlegają procesowi kondensacji w każdym cyklu komórkowym na początku podziału jądra komórkowego oraz dekondensacji- po zakończeniu podziału. W fazie G1 (telofaza i pierwszy okres interfazy) chromosomy są zbudowane z 1 chromatydy która zawiera 1 cząsteczkę DNA. Podczas fazy S następuje replikacja (samo odtworzenie DNA), która prowadzi do powstania w obrębie chromosomu dwóch chromatyd siostrzanych. W metafazie stosunek długości cząsteczki DNA do długości chromosomu wynosi 8000:1. Procesy kondensacji i de kondensacji cząsteczki DNA zachodzą wielostopniowo i charakteryzują się niezwykłą precyzją. 33. nukleonom- podstawową jednostką organizacji wewnętrznej chromosomu jest nukleonom- zbudowany z rdzeni białkowego- histonowego na który nawinięty jest fragment DNA długości od 165 do 245 par nukleotydów (inaczej par zasad). Fragment cząsteczki DNA pomiędzy nukleosomami ma długość ok 60 pz. Nić nukleosomowa jest zwinięta spiralnie, tworząc solenoid w którego istota role odgrywają cząsteczki histonu H1, odpowiadające za zbliżenie się sąsiednich nukleosomów. Następuje dalsza spiralizacja solenoidu i powstają jako produkt ostateczny, domeny pętlowe, które są zakotwiczone w rdzeniu białkowym chromatydy, zbudowanym z białek niehistonowych. Proces kondensacji prowadzi o skrócenia długości chromosomu metafazowego z jednoczesnym ogromnym zwiększeniem średnicy- z 2nm do 700 nm. 34 aberracje chromosomowe- aberracje chromosomowe dotyczą zmiany struktury i liczby chromosomów np.: translokacja, delecja, duplikacja, inwersja, powstanie izochromosomów 35. translokacje- przeniesienie materiału z jednego chromosomu na drugo na skutek pęknięcia 2 niehomologicznych chromosomów lub przypadkowej rekombinacji niehomologicznej w mejozie 36.delelcja, duplikacja, inwersja- delecja- utrata części chromosomu wskutek jego pęknięcia w dwóch punktach i wypadnięcia odcinka ograniczonego pęknięciami. Delecja może być także skutkiem translokacji rodzicielskiej. Duplikacja- obecność 2 kopii tego samego odcinka chromosomu. Inwersja- odwrócenie odcinka chromosomu powoduje, że geny leżą na nim w porządku odwrotnym 37. powstawanie chromosomu kulistego- chromosom pęka na obu jego ramionach, końce oderwane ulegają utracie (brak centromeru) a powstałe 2 lepkie końce łączą się ze sobą tworząc koło. 38. powstanie izochromosomu- chromosom który wykazuje delecję jednego ramienia, a duplikację drugiego, np.: osobniki z izochromosomem długich ramion alosomu X, wtedy chromosom ma monosomie krótkiego ramienia i trisomię długiego ramienia. Skutkiem tego jest zespół Turnera.

39. aberracje liczby chromosomów- liczba chromosomów może ulec zmianie na skutek błędów podczas mejozy. Błędy te powodują powstawanie gamet o zwiększonej lub zmniejszonej ilości materiału genetycznego. Jeśli takie gamety są żywotne to podczas zapłodnienia dają potomstwo, w którym każda komórka będzie zawierać taką samą, nieprawidłową liczbę chromosomów. Błędy które powstają podczas mitozy, powadzą do powstania osobników o kilku różnych kariotypach. Takie organizmy określamy mianem mozaikowych a zjawisko to nazywamy mozaikowatością.

40. zmiany liczy chromosomów:

Typ chromosomu	Numer chromosomu	zbliżona częstość występowania
Autosomy
Zespół Edwardsa	18	1 na 50000
Zespół Pateau	13	1 na 5000
Zespół Downa	21	1 na 750
Chromosomy płci
Zespół Turnera	XO	1 na 100000
Zespół Klinefeltera	XXY	1 na 2000
Zespół potrójnego chromosomu X	XXX	1 na 2000

41. mapy fizyczne- mapowanie fizycznym nazywamy proces w trakcie którego genom zostaje podzielony na fragmenty, a następnie w każdym z takich fragmentów określa się zlokalizowane tam geny i markery DNA. 42. METODY MAPOWANIA FIZYCZNEG0- podstawowa metoda- hydrydyzacja In situ pomiędzy denaturowaną i wyznakowaną sondą DNA a denaturowanymi chromosomami metafazowymi utrwalonymi na preparacie mikroskopowym. Sonda to sklonowana molekularnie sekwencja nukleotydowa, reprezentująca gen lub jego cześć, bądź fragment DNA obejmujący niekodującą sekwencję np.: mikrosatelitę (marker II klasy). Często sondę stanowi tzw. cDNA (komplementarny DNA) GENU. Jest to sekwencja nukleotydowa, która powstała na drodze syntezy DNA z udziałem enzymu odwrotnej transkryptazy na ba bazie wyizolowanego m RNA.Tak utworzonego cDNA jest wbudowany do wektorów i klonowany. Różnica między DNA genu a jego cDNA polega na tym, że w cDNA nie występują introny, ponieważ w mRNA, na bazie którego syntetyzowano cDNA, sekwencje intronowi zostały już wcześniej wycięte podczas obróbki potranskrypcyjnej 43. hybrydyzacja In situ- przed hybrydyzacją lub po hybrydyzacji stosuje się do identyfikacji chromosomów techniki prążkowego barwienia (G, Q lub R), malowanie chromosomów, mapowanie na chromatynie jąder interfazowych 44. malowanie chromosomów- polega na zastosowaniu sondy, która zawiera unikatowe sekwencje DNA wybranego chromosomu Etapy: pozyskania jednolitej frakcji wybranego chromosomu na drodze ich sortowania w cytr metrze przepływowym lub mikrodysekcji, amplifikacja lub klonowanie molekularne fragmentów NA tego chromosomu. Celem tej techniki jest: detekcja mutacji genowych i chromosomowych, identyfikacja homologii między chromosomami różnych gatunków. 45. porównawcze malowanie chromosomów: sondę chromosomową specyficzną, utworzoną dla jednego gatunku (np.: człowieka), stosuje się do hybrydyzacji na preparatach chromosomowych pochodzących od innego gatunku (np.: bydła). W ten sposób można wskazać które chromosomy bydła zawierają fragmenty homologiczne względem konkretnego chromosomu ludzkiego. 46. hybrydzacja na rozciągniętej chromatynie jąder interfazowych- metoda która pozwala na ustalenie jakie jest wzajemne położenie i przybliżone odległości fizyczne pomiędzy ściśle sprzężonymi loci. Metoda hybrydyzacji komórek somatycznych: a) warunkach In vitro doprowadza się do połączenia komórek pochodzących od dwóch różnych gatunków np.: mysich komórek nowotworowych z fibroblastami pochodzącymi z mięśni czy skóry bydła b) komórki po połączeniu powinny mieć liczbę odpowiadającą sumie liczb diploidalnych tych dwóch gatunków. Jednak „gubione” są chromosomy które nie pochodzą z komórek „nowotworowych”. W rezultacie uzyskuje się klony które różnią się między sobą liczbą zachowanych chromosomów bydła.

47. cele metod hybrydyzacji: wykrycie w komórkach hybrydowych białek, które zawsze pojawiają się razem. Wiadomo wtedy, że geny zawierające informację o tych białkach są położone w tych samym chromosomie. Geny takie nazywa się syntetycznymi 48, genetyczna mapa genomu: poszukiwanie sprzężeń pomiędzy loci, na podstawie liczby zidentyfikowanych rekombinantów (mierzone w cM) pomiędzy sprzężonymi loci, które odzwierciedlają częstość, z jaką zachodziło crossing over między nimi podczas gametogenezy w pokoleniu rodziców 49. Co to jest cM?- jednostką odległości genetycznej jest 1 cM, 1 cM oznacza, że między dwoma sprzężonymi loci crossing over zachodzi jeden raz na sto podziałów mejotycznych. Jeśli oboje rodzice są homozygotami w obu loci to identyfikacja segregantów jest niemożliwa. Jeżeli oboje rodzice są heterozygotami o identycznych allelach, to niemożliwe jest ustalenie fazy, w jakiej allele analizowanych loci występują u rodziców. Informatywne są kojarzenie typu podwójna heterozygota z podwójną homozygotą lub kojarzenie między heterygotami u których w badanych loci występują różne allele. 50. Fazy cis i trans: w podwójnej heterozygocie mogą powstać 2 układy sprzężonych ze sobą genów, Faza przyciągania tzw. Cis i trans odpychania tzw. Trans. Układ cis (GO/go) jest wtedy kiedy dwa geny dominujące (G,O) występują w jednym chromosomie homologcznym czyli pochodzą od jednego rodzica, a dwa geny recesywne (g,o) od drugiego rodzica. Układ trans Go/go jest wtedy, gdy w jednym chromosomie homologicznym występuje jeden gen dominujący (G) z jednej pary i drugi recesywny z drugiej pary (o), pochodzące od jednego rodzica, aw drugim chromosomie odpowiednio: gen recesywny z jednej pary (g) i gen dominujący z drugiej pary (O)- przekazanie przez drugiego rodzica. 51. PŁEĆ-zespół przeciwstawnych uzupełniających się cech związanych z rozmnażaniem się i dziedziczących się łącznie z pokolenia na pokolenie, płeć wyznaczana jest genotypem zwierzęcia a realizuje się pod wpływem hormonów płciowych i warunków środowiskowych. Wyróżnia się płcie- męskie i żeńską. Wytwarzają one odmienne gamety: samce- plemniki a samice- komórki jajowe. Wyodrębnia się pierwszorzędowe cechy płciowe (gonady) samcze- jądra i samicze- jajniki, drugorzędne cechy płciowe (samcze: najądrza, nasieniowody, dodatkowe gruczoły płciowe, prącie samicze jajowody, macica, pochwa, wargi sromowe, gruczoł mlekowy) oraz trzeciorzędowe cechy płciowe (pokrojowe, psychiczne i fizjologiczne, odmienne w obu płciach). 52. Dymorfizm płci: zróżnicowanie osobników męskich i żeńskich tego samego
gatunku budowa zewn, bud.wewn, psychika, temperament 53.narządy męskie buhaja- worek mosznowy, jądro, najądrze (głowa, trzon, ogon) narządy rozrodcze samic- worek mosznowy, jądro, najądrze (głowa, trzon, ogon), nasieniowody, bańka nasieniowodu, pęcherz moczowy, część miednicowa cewki, cześć prąciowa cewki, pęcherzyk nasienny

54. determinacja płci- płeć kręgowców może zależeć od czynników środowiskowych (np.: temperatury) w jakich rozwijają się zarodki. Zostaje ona ustalana raz w momencie różnicowania się gonad i nie zmienia się przez całe życie. Ten typ determinacji płci obserwuje się w populacjach wielu gatunków gadów. Niektóre gatunki ryb charakteryzuje behawioralna determinacja płci. Osobniki tych gatunków są obojnakami i zależnie od środowiska społecznego przyjmują rolę męską lub żeńską. W śród ryb spotyka się także gatunki które są hermafrodytami sekwencyjnymi czyli zmieniają płeć w ciągu życia. Płeć ssaków ptaków i wielu gatunków innych kręgowców (w tym ryb) zależy od układu chromosomów płci. Ssaki charakteryzują się systemem determinacji płci XY a ptaki systemem WZ, natomiast w populacji ryb spotykamy te dwa systemy i jeszcze kilka innych. Płcią hetero gametyczną ssaków jest płeć męska (XY) a homogametyczną płeć żeńską (XX), samce ptaków są homogametyczne (ZZ) a samice- hetero gametyczne (WZ’) 55. Determinacja płci ssaków: z komórek śródnerczowych powstają w zarodku zawiązki gonad z nich niezróżnicowane gonady. Rozwój gonad jest kontrolowany przez produkty trzech genów: WT1, SF1, SOX9. W rosnącej gonadzie wyróżnia się część korową (rozwija się ona intensywnie w gonadzie różnicującej się w kierunku jajnika) i część rdzeniowa (ta rozwija się szczególnie intensywnie w gonadzie różnicującej się w kierunki jądra) istotną role w procesie różnicowania płci męskiej odgrywają komórki podporowe (Sertolego) i śródmiąższowe (Leydiga), Zasadniczą rolę w determinacji płci ssaków odgrywa chromosom Y na którym zlokalizowany jest gen TDF- czynnik determinujący jądro a jego funkcja jest tożsama z funkcją genu SRY- determinującego region płci. Produkt genu SRY (białko SRY) tak jak WT1 i SOX9 pełni funkcje czynnika transkrypcyjnego odpowiedzialnego za różnicowanie się pierwotnej gonady w kierunku jądra .Gdy gen SRY jest nieobecny, niezróżnicowana gonada płodowa rozwija się spontanicznie w jajnik. Wyznaczenie płci gonadowej powoduje że rozwijają się narządy wewnętrzne i zewnętrzne właściwe dla płci a zawiązki narządów płci przeciwnej ulegają zanikowi. Ukształtowanie cech płciowych przebiega w trzech etapach: a) powstanie w wyniku zapłodnienia układu chromosomów płci XX lub XY w zygocie- kształtuje się wówczas tzw płeć chromosomowa b) rozwój niezróżnicowanych gonad zarodka w kierunku jądra lub jajnika- wykształcenie tzw płci gonadowej c) uformowanie się wewnętrznych cech płciowych- powstawanie tzw płci fenotypowej 56. Dziedziczenie płci ssaków- system XY- samice są homozygotyczne XX tzn wszystkie komórki jajowe mają dwa chromosomy X, samce są hetero gametyczne XY stąd połowa plemników zawiera chromosom X i połowa ma chromosom Y, z połączenia gamet rodzicielskich otrzymujemy w równych częściach potomstwo żeńskie i męskie. 57. Dziedziczenie płci ptaków- system WZ- samice produkują komórki jajowe z chromosomami W i Z. System WZ jest najbardziej zbliżony do systemu XY ale płcią homogemetyczną (ZZ) są samce a samice są heterogametyczne (WZ). Plemniki samców zawierają wyłącznie chromosom płciowy Z. Z połączenia gamet rodzicielskich otrzymujemy w równych częściach potomstwo żeńskie i męskie 58. Dziedziczenie cech sprzężonych z płcią- samce ptaków są homogametyczne (ZZ) a samice hetero gametyczne (ZW). Cechy sprzężone z płcią leżą na chromosomach płciowych X-ssaków i Z-ptaków. Gdy kogut jest homozygotą recesywną a gen dominujący znajduje się na chromosomie płciowym (Z) kuty to kura przekaże go synom, a kogut córkom może przekazać tylko gen recesywny. Fenotypowym przejawem jest dziedziczenie „na krzyż: a więc z ojca na córki i z matki na synów 69. Determinacja płci ryb według systemu XY- odróżnialne chromosomy płci określono jedynie w około 4% gatunków ryb badanych pod tym kątem. Wśród ryb występuje znaczna rozmaitość systemów determinacji płci. Dobrze poznanych obecnie jest 9 systemów.

70. systemy determinacji płci ryb- większość gatunków ryb nie ma morfologicznie odróżnialnych chromosomów płci, stąd system determinacji płci określa się najczęściej pośrednio np.: na podstawie wyników doświadczalnych manipulacji chromosomowych czy hybrydyzacji. Wyróżniamy 8 systemów chromosomowej determinacji płci oraz 1 system autosomalny. Ostatni system obejmuje liczne gatunki ryb i nie posiadające morfologicznie zróżnicowanych chromosomów płci, a wszystkie geny determinujące ich płeć są umieszczone na ryboutosomach. 71. Rybi system XY- jest najbardziej znanym systemem chromosomowej determinacji płci (taki sam jak człowieka i ssaków). System ten opisany w populacjach wielu gatunków ryb polega na tym że zestaw chromosomów samicy różni się od kariotypu samca jedną parą chromosomów płciowych (heterochromosomów, alosomów). Płeć żeńska jest homogametyczne bo występują w genotypie dwa identyczne chromosomy płciowe (XX) a płeć męska jest hetero gametyczna, bo samiec w swoim genotypie ma dwa różne chromosomy płci (XY). Chromosom Y ssaków jest wyraźnie mniejszy od chromosomu X tymczasem rybi chromosom Y jest większy lub zdecydowanie mniejszy niż X. 72. Rybi system WZ- najbardziej zbliżony do systemu XY jest systemem WZ w którym jednak samce są płcią homogametyczną (ZZ) a samice heterogametyczną (WZ). System znany jest także jako system XX; zmiana symboli jest wprowadzona po to aby nie było nieporozumień interpretacyjnych zwłaszcza gdy krzyżowane są osobniki z gatunków o systemie determinacji płci XY i WZ. Ten system determinacji płci jest identyczny z systemem determinacji płci ssaków. 73. Rybie systemy z „podwójnymi” chromosomami płci- w trzech kolejnych systemach (X1X2;W1W2Z I XY1Y2) wyróżnia się „podwójne” chromosomy płci. Oznacza to, że w tych gatunkach ryb nie jest stała i zależnie od systemu albo samice albo samce mają o jeden chromosom więcej niż płeć przeciwna. W systemach X1X2Y i XY1Y2 samice są płcią homogametyczną a samice- hetero gametyczną. W systemach W1W2Z samice są płcią heterogamnetyczną a samce- homogametyczną. 74. Rybi system WXY- w systemach WXY płeć męska determinuje chromosom Y jeśli nie towarzyszy mu chromosom W. Chromosom W jest zmodyfikowanym chromosomem X. Modyfikacja polega na tym, że gen (lub geny) znajdujący się na chromosomie W blokuje działanie chromosomu Y (determinującego płeć samcza). Stąd ryby o genotypach XX, WX i WW są samicami a osobniki o genotypach XY i YY są samcami. 75. Pozostałe systemy determinacji płci ryb- w dwóch kolejnych systemach *XO i ZO) w determinacji płci bierze udział tylko jeden chromosom płciowy *X lub Z). Także w tych systemach osobniki tego samego gatunku ale różnej płci mają inną liczbę chromosomów. Ostatni system autosomalny) obejmuje liczne gatunki ryb nie posiadające morfologicznie zróżnicowanych chromosomów płci, a wszystkie geny determinujące płeć są umieszczone na autosomach. Płeć jest determinowana genetycznie jednak liczne czynniki środowiskowe (temperatura, długość dnia świetlnego, zasolenie wody, kuracja hormonalna, zagęszczenie obsady zbiornika rybami) mogą modyfikować zaprogramowaną genetycznie płeć zmieniać płeć fenotypową na przeciwną do płci genetycznej. 76. ORGANIZMY TRANSGENICZNE: -zawierają w swoim genomie gen(geny) obcego gatunku *modyfikacja polega na wprowadzeniu do genomu organizmu „biorcy” fragmentu DNA(genu) „dawcy” odpowiedzialnego za określoną cechę lub na modyfikacji określonego genu, albo na całkowitym usunięciu określonego genu z genomu modyfikowanego organizmu, „poprawiony” genetycznie człowiek nie jest organizmem transgenicznym. 77. TRANSGEN(T)- *gen po przeniesieniu do organizmu gospodarza jest na stałe włączany do genomu i nazwany transgenem *po przeniesieniu do genomu gospodarza będzie obecny we wszystkich komórkach organizmów potomnych *dziedziczenie transgenu jest proste, mendlowskie, Genotypy w locus transgenu(T) *homozygota-TT *hemizygota-TO * 78. Przesłanki manipulacji genetycznych: 1.-subst.dziedziczona wszystkich organizmów żywych(bakteriegrzybyropślinyzwierzęta) zbudowana jest z identycznych elementów 2.-identyczny jest język(kod) genetyczny wszystkich istot żywych 3.-daje to możliwość przenoszenia zawartości informacyjnej(genów)-w drodze manipulacji genetycznych-na inne gatunki i na prawidłowe tam odczytanie informacji i jej zastosowanie. *79. Metody tworzenia roślin genet.zmodyfikowanych z wykorzystaniem wektora: 1.wektorami są bakterie z rodzaju Rhizobium posiadające zdolność wprowadzania swojego DNA do genomu roślin 2.Do komórki bakterii wprowadza się plazmid, który zawiera zakodowaną informację o białku(lub białkach) niezbędnych do zaatakowania rośliny 3.Plazmid umieszczony w bakterii wnika do rośliny a jeden z jego fragmentu(odcinek DNA) integruje się z materiałem genetycznym rośliny. 80.Tworzenie roślin genet.zmodyfikowanych z wykorzystaniem wektora: 1.Przed zabiegiem transgenezy z DNA bakterii jest fragment T 2.metoda stosowana wyłącznie do roślin dwuliściennych gdyż one tylko ulegają zarażeniu przez Agrobacterium 3. Rośliny jednoliścienne (zboża) nie mogą być transformowane tą metodą 81.Metody tworzenia roślin genet.zmodyfikow.bez użycia wektora: *komórka roślinna musi być pozbawiona ściany komórkowej(można to zrobić za pomocą enzymów degradujących) *otrzymany w ten sposób protoplast stanowi kolejną barierę (błona) dla trans genu -elektroporcja-wykorzystywanie serii impulsów elektrycznych które naruszają strukturę błony protoplasu i powodują powstanie w niej porów przez które DNA może przeniknąć do wnętrza komórki. -mikroinjekcja-wprowadzenie DNA za pomocą igły mikromanipulatora, doświadczenie wykonywanie jest przez ręcznie człowieka. Metoda praco- i czasochłonna - fuzja liposomów - tworzone są liposomy, wewnątrz których są cząsteczki DNA. Tworzy się je poprzez utworzenie podwójnej błony lipidowej na roztworze z cząsteczkami DNA i wstrząsanie nie - powstają wtedy "kuleczki" błonowe z DNA w środku. Liposomy łączą się z protoplastami komórek wprowadzając do środka DNA -z użyciem PEG, chemiczna - polega na wykorzystaniu glikolu polietylenowego (PEG od ang. polyethylene glycol), który powoduje zwiększenie przepuszczalności błony komórkowej, poprzez prowadzenie do jej chwilowej, odwracalnej dezorganizacji. 82. Metody tworz.roślin genet.zmodyfikow.za pomocą „armatki genetycznej” -mikrowstrzeliwanie, fizyczna - wykorzystuje mikroskopijne kulki z złota lub wolframu o średnicy 0,5 - 5 mikrometra . Fragmenty DNA które pragnie się wprowadzić do komórek są opłaszczane na tych kulkach, a następnie wstrzeliwane do komórek roślinnych używa się do tego „armatki genowe”. Zaletą jest niepozbawienie komórek ścian komórkowych można wprowadzić materiał genetyczny bezpośrednio do fragmentu liścia w tym także do chloroplastów i mitochondriów *armatka genetyczna- iglica, ładunek wybuchowy, makropocisk, mikropocisk, płyta oddzielająca, sitko stalowe, płyta nośna komórkami docelowymi 83. Metody tworz.roślin genet.zmodyfikow.za pomocą „armatki genetycznej” -mikrowstrzeliwanie, fizyczna - wykorzystuje mikroskopijne kulki z złota lub wolframu o średnicy 0,5 - 5 mikrometra . Fragmenty DNA które pragnie się wprowadzić do komórek są opłaszczane na tych kulkach, a następnie wstrzeliwane do komórek roślinnych, używa się do tego „armatki genowej”. Wadą jest niska wydajność i możliwość uszkodzenia komórek. Zaletą jest pozbawienie komórek ścian komórkowych; można wprowadzić materiał genetyczny bezpośrednio do fragmentu liścia w tym także do chloroplastów i mitochindrium.

84. techniki tworzenia zwierząt transgenicznych: a)bezpośrednia mikroiniekcja genu lub fragmentu DNA do przedjądrza męskiego zapłodnionej komórki jajowej; po mikroiniekcji DNA przeprowadza się transfer zarodków do hormonalnie przygotowanych biorczyń.

B) Transfer DNA przez zakażenie zrekombinowanymi retrowirusami; zastosowanie metody ogranicza wielkość wprowadzonego fragmentu DNA (do ok 8 kpz). C) zastosowanie pierwotnych komórek zarodkowych- ESC wykorzystuje się ich zdolność do wzrostu in vitro; zrekombinowany fragment DNA wprowadzany jest do hodowanych in vitro EC (wcześniej pozyskanych z węzłów zarodkowych blastocysty) a następnie komórki te wprowadza się do enukleowanych oocytów lub pęcherzy trofoblastycznych (blastocyst pozbawiony węzła zarodkowego). 85. Niedostatki transgenezy: dotychczas stosowane metody wprowadzania trans genu nie pozwalają na sterowanie procesom transgenezy*na razie nie mamy wpływu na to w którym miejscu genomu włączy się transgen *skutki transgenezy zależą od miejsca inkorporacji transgenu; mogą być także niekorzystne *skutki transgenezy zależą od miejsca inkorporacji transgenu;mogą być także niekorzystne *w procesie transgenezy używa się obecnie konstruktów genowych, zazwyczaj złożonych z części strukturalnej wprowadzonego genu i cześci promotorowej innego genu, umożliwiającej ukierunkowaną ekspresję trans genu (np.: w gruczole mlecznym samic ssaków) 86. Cele transgenezy roślin: *odporność na herbicydy, owady, choroby, czynniki środowiskowe np.mróz, zasolenie gleby, niski poziom wilgotności), zwiększenie plonu, poprawa jakości produktów itp. 87. Cele transgeniczne zwierząt: *szybszy wzrost(wprowadzono wg nowego genu hormonu wzrostu),produkcja pożądanych substancji w mleku samic ssaków(np.przeciwciał, białek terapeutycznych), uodparnianie na choroby, niską temp. i inne niekorzystne czynniki środowiska, poprawa jakości produktu „produkcja” dawców narządów „zamiennych” dla ludzi itp. 88. Trans geneza- poprawianie natury czy konieczność?- ludność globu wzrośnie z obecnych 6 mln do 9 mln w 2055 roku, co oznacza podwojenie popytu na żywność, pasze i włókna, biorąc pod uwagę likwidowanie głodu i ubóstwa oraz znaczący wzrost standardu życia. Do 2050 roku ludzkość zużyje dwukrotnie więcej żywności, paszy i włókien niż od zarania rolnictwa tj przez 10000 lat Sposób uporania się z problemem: synergia w stosowaniu: konwencjonalnych metod hodowli, procedur biotechnologicznych w tym GMO. 89. Zielona rewolucja z udziałem GMO- oczekiwanie korzyści: rozwój odmian odpornych na trudne do zwalczania choroby: pleśń śniegowa zbóż, zaraza ziemniaczana. Tworzenie nowej jakości produktów (lipidy, proteiny, węglowodany, składniki wtórne) lepsze zrozumienie procesu rozwoju roślin i wyraźnie zwiększenie plonu dzięki metodom biotechnologicznym. Możliwość lepszego wykorzystania potencjału plonowania roślin użytkowych- uzyskanie wyższych plonów: biomasy, bul, korzeni i nasion przez nowe metody hodowlane np.: nowe systemy hybrydyzacji. Nadal brakuje możliwości realizacji ponadczasowej odporności roślin- stąd stałe zadanie hodowli: systematyczna poprawa odporności i zwiększenie oporności i na stres

90. nowe tendencje- Io generacja rośli GM- poprawa właściwości agrotechnicznych, II o generacja roślin GM- poprawa właściwości jakościowych istotnych dla konsumenta,

91. zalety stosowania GMO w rolnictwie: *trwałe i wydajne metody uprawy(mniej energii paliw) i chroniące naturalne zasoby *redukcja zużycia środków ochrony roślin(uprawa GM soji, rzepaku, bawełny, kukurydzy zmniejszyła zużycie środków ochrony rośl.o 22,3mln kg w 2002) *mniejsza zależność od konwencjonalnych insektycydów szkodliwych dla zdrowia konsumentów i producentów |(redukcja zatruć z 22% do 5% tylko w Chinach przy zmianie konwencjonalnej bawełny na Bt- bawełne *skuteczna kontrola szkodników i chwastów Bt- kukurydza w stosunku do konwencjonalnej kukurydzy zawiera mniej toksyn grzybiczych (myotoksyny, szczególnie fumonizyny)- bezpieczniejsza i zdrowsza żywność i pasza. Rośliny uprawne toleruje herbicydy umożliwiają uprawę bez orki lub a jej ograniczonym stosowaniem-> ochrona wilgotności, struktura i składników pokarmowych gleby i zmniejszenie erozji-> lepsza jakość wód gruntowych i powierzchniowych o mniejszej zawartości resztek środków ochrony roślin 92. Fitoekstrakcja-przemysłowe zastosowania GMO -transgeniczne topole z genami bakterii E.coli-wchłanianie metali ciężkich z gleby -transgeniczne wierzby i topole wchłaniają dużą ilość cynku, ołowiu, kadmu -uprawa topoli Bt w Chinach GM łososie, karp, sum 1.przystosowanie do obcych gatunkowo warunków utrzymania 2.większe,szybciej rosnące ryby 3.lepsze wykorzystanie paszy 4.poprawa żywotności 5.poprawa właściwości sensorycznych i smakowych(różowa barwa mięsa) 6.odporność na choroby(gen syntezy antybakteryjnego lizosomy Danio pręgowany-pierwszy gat.ryb GM świecących(gen fluorescencji przeniesiony od meduzy), dopuszczony do obrotu akwarystycznego w 2002 r. 93. Swinie transgeniczne: *transgenem jest konstrukt genetyczny *konstrukt koduje białko złożone z 365 aminokwasów; został wyprodukowany w Edison Biotechnoloy Institule, Oczekiwano że konstrukt wprowadzony do genomów świń może pwodować modyfikację mleka pochodzącego od transgenicznych loch, zwiększając właściwości bakteriostatyczne mleka. 94. Największe polskie osiągnięcia GMO: genet.zmodyfikow.sałata produkująca szczepionkę na zapalenie wątroby typu B, jest to przyład wykorzystania rośliny jako bioreaktora. W ten sposób można uzyskiwać także inne białka, enzymy i antybiotyki. Pierwsza transgeniczna świnia (knur TG 1154) stworzona we wrześniu 2003r. 95. Protest i obawy- szkodliwość upraw transgenicznych dla środowiska oraz konsumentów. Rośliny odporne na herbicydy tolerują wyższe stężenia i możliwe staje się użycie większych dawek herbicydu bez szkody dla gatunku, ale następnie zalegają one w warstwie ornej gleby powodując zaburzenia życia biologicznego. Kontrowersje wzbudzają antybiotyki które często stosowane są przy produkcji roślin genetycznie zmodyfikowanych. Istnieją obawy, że mikroorganizmy żyjące w przewodach pokarmowych konsumentów, mogą się upodobnić na działanie antybiotyków. Jest zagrożenie że dojdzie do skrzyżowania rośli GM z och dziko żyjącymi krewnymi, a wtedy powstanie „superchwast” odporny na działanie środków ochrony a tym samym niemożliwy do zniszczenia. Białka będące produktami ekspresji transgenów mogą modyfikować przebieg metabolizmu komórek i prowadzić do powstania związków szkodliwych, powodujących szereg chorób, uczuleń itp. Konsumentów.

95. replikacje- przed każdym podziałem komórkowym (w fazie środkowej interfazy S zachodzi replikacja DNA. Nie dotyczy to drugiego podziału mejotycznego. Replikacja DNA jest to powielanie materiału genetycznego. Replikon zawiera miejsce rozpoczęcie i zakończenia replikacji (w genomie ssaków jest ok 2500 replikonów, a średnia wielkość repliko nu to około 150 000 par nukleotydów). Replikacja przebiega w dwóch etapach: I etap to rozplecenie podwójnej helisy DNA, II etap to odbudowanie komplementarnych łańcuchów polinukleotydowych. 96. Na rysunku widoczne są widełki replikacyjne, sposób replikacji jest semikonserwatywny (półzachowawczy) tzn połowa łańcucha DNA pozostaje stara. Enzymy niezbędne w procesie replikacji to: polimeraza DNA- odpowiedzialny za powstawanie wiązania estrowego między atomem węgla 3’ (wolna grupa 3” – OH) i nowy nukleotydem (tri fosforanem nukleozydu). Łańcuch jest budowany w sposób ciągły (nić prowadząca) w kierunku 5”-> 3”. Ligaza- na drugim końcu pierwotnego łańcucha są dobudowane krótkie fragmenty DNA, łączone następnie przez ten enzym (nić opóźniona)

97. kod genetyczny- własności kodu genetycznego: a) trójkowy- tzn trzy kolejne nukleotydy (kodon, tryplet) zawierają informacje o aminokwasie wbudowanym w procesie biosyntezy białka 64 trójek (61 kodonów sensownych oraz 3 kodony nonsensowne- nie kodujące żadnego aminokwasu i powodujące zatrzymanie biosyntezy białka). Sekwencją która rozpoczyna część kodującą genu jest AUG (wbudowanie metioniny) b) uniwersalny- tzn w całym świecie ożywionym jest ten sam system kodowanie informacji genetycznej c)zdegenerowany- tzn prawie każdy aminokwas (poza metionina i tryptofanem) jest kodowany przez więcej niż jedną trójkę d) nie zachodzący na siebie i bezprzecinkowy- tzn kodony są ułożone kolejno jeden za drugim bez nukleotydów je rozdzielających 98. Transkrypcja- jest to proces syntezy informacyjnej kwasu rybonuklenowego (mRNA)- na matczynej nici DNA. Proces transkrypcji rozpoczyna się rozpleceniem podwójnej helisy i równoczesnym przyłączeniem polimerazy RNA oraz czynników transkrypcyjnych (zespół białek kontrolujących transkrypcję) do sekwencji promotora (poprzednia cześć strukturalna genu). Powstający mRNA ma sekwencję nukleotydów zgodną z sekwencją nici sensownej DNA. Łańcuch mRNA jest syntetyzowany w kierunku 5”- 3” (jak przy replikacji), a matrycowana nić DNA komplementarna do sensownej) w kierunku 3”- 5”. Eksony- fragmenty kodujące genu, Introny- fragmenty niekodujące genu. Składanie RNA to proces polegający na wycinaniu intronów z pierwotnego tran skryptu RNA (pre- mRNA). Na końcu 3” mRNA dobudowana jest sekwencja poliA, a na końcu 5” dołączona zostaje (tzw czapeczka, kapturek ang Cap)

tj 7- metyloguanozyna. Podczas transkrypcji powstaje mRNA, tRNA i rRNA.

99. Translacja- to proces podczas którego na matrycy mRNA budowany jest łańcuch polipeptydowy. Budowa łańcucha rozpoczyna się od połączenia mRNA (po zakończeniu transkrypcji) z rybosomami w cytoplazmie. Syntezę łańcucha rozpoczyna zawsze aminokwas metionina- kodowany przez tryplet AUG (na końcu 5” mRNA). Metionina łączy się z tzw inicjatorowym tRNA i kompleks ten wiąże się z rybosomem; antykodon tego tRNA wiąże się komplementarnie z pierwszym kodonem na końcu 5” (AUG). Do rybosomy dostarczany jest kolejny aminokwas przez właściwy tRNA którego antykodon jest komplementarny do drugiego kodonu mRNA. Dochodzi do postawania polipeptydowego wiązania między nim a metioniną. Zsyntetyzowany di peptyd jest związany z tRNA dla drugiego aminokwasu, a rybosom przesuwa się o jeden kodon w kierunku końca 3” uwalniając inicjatorowy tRNA dla metioniny. Snteza przebiega dopóki rybosom obejmie jeden z trzech kodonów nonsensownych (UAA, UAG, UGA). Z chwilą osiągnięcia kodonu STOP następuje zakończenie translacji i uwolnienie łańcucha polipeptydowego.

100. Regulacja ekspresji genu- jest to proces bardzo złożony, który wymaga jeszcze wielu badań. Wiele mechanizmów zaangażowanych jest w kontrolę ekspresji genów (czyli fenotypowe ujawnianie się w postaci odpowiedniej cechy): proces transkrypcji, proces potranskrypcyjnej modyfikacji mRNA, proces translacji, proces potranslacyjnej modyfikacji białek. Podczas wycinania intronów możliwe jest zróżnicowane składanie tran skryptu, w skład którego będą wchodziły różne kombinacje eksonów (tzw. alternatywne składanie mRNA). Po zakończeniu transkrypcji powinna nastąpić poliaderylacja transkryptu czyli dobudowanie sekwencji poliA (ogonek poliA) na końcu 3” mRNA. Niektóre geny mogą mieć kilka miejsc poliaderylacji i dlatego na tej samej matrycy DNA mogą powstawać różne transkrypty. 101. Badanie ekspresji genów- ekspresję można badać metodami laboratoryjnymi (elektroforeza białek, badania serologiczne- grupy krwi itp.). Można obserwować ekspresję na podstawie własności fenotypowych organizmów (umaszczenie, barwa oczu, obecność rogów itp.). W przypadku poligenów (odpowiedzialnych za cechy ilościowe np.: wydajność mleka, nieśność, wydajność rzeźna), fenotypy opisuje się za pomocą estymatorów statystycznych. 102. Czynniki transkrypcyjne- zależne od budowy (struktury trzeciorzędowej) zaliczane są do trzech grup: białka zawierające tzw palce cynkowe (ang zinc figer), białka o strukturze helix- skręt- helix (ang helix- turn- helix), białka o strukturze okreslanej terminem zamek leucynowy (ang leucine zipper). Czynniki transkrypcyjne to białka które wiążą się z sekwencjami regulatorowymi genu (promotor, wzmacniacz) i umożliwiają przyłączenie polimerazy RNA i rozpoczęcie transkrypcji 103. Regulacja ekspresji genów za pomocą hormonów- ekspresja genów kodujących czynniki transkrypcyjne może zależeć od czynników transkrypcyjnych lub pozostawać pod kontrolą hormonów. Dwie grupy hormonów: steroidowe i peptydowe działają w odmienny sposób. Hormon steroidowy po wniknięciu do komórki łączy się z właściwym białkiem receptorowym. Kompleks hormon- receptor wnika do jądra komórkowego i tam wiąże się z sekwencjami regulatorowymi genu docelowego. Hormony peptydowe (hormon wzrostu, insulina itp.) nie wnika do wnętrza komórki, a jedynie wiąże się z receptorami błonowymi. Sygnał zostaje przeniesiony z aktywnego receptora do jądra komórkowego za pomocą wewnątrzkomórkowych przekaźników. 104. Metylacja DNA- w sekwencjach regulatorowych może mieć istotne znaczenie dla ekspresji genów (gdy nastąpi przyłączenie grupy metylowej do cytozyny DNA staje się nieaktywny). Prawie cały DNA zawiera zmetylowaną cytozynę, a wyjątek stanowią wysepki CpG występujące w obrębie promotorów w genach aktywnych transkrypcyjnie. Jednak tylko 56% genów ma tę sekwencję, zatem z tego wynika że brak metylacji wysepek CpG nie jest uniwersalnym sposobem ekspresji genów. 105. Piętno gametyczne- w przypadku niektórych genów ekspresja zależy od tego czy allel pochodzi od ojca czy matki. Piętnowanie występuje podczas gametogenezy i związane jest prawdopodobnie z metylacją DNA. Piętno utrzymuje się podczas rozwoju zarodkowego i płodowego a także w komórkach somatycznych organizmu dorosłego. Piętno gametyczne prowadzi do zróżnicowanego fenotypowo ujawniania się niektórych mutacji chromosomowych (fragmenty podlegające piętnowaniu). Delecja ludzkiego chromosomu 15 może powodować zespół Pradera- Willego lub zespół Angelmana, zależnie od tego czy uszkodzony jest chromosom pochodzący od ojca czy homologiczny od matki. W zespole Pradera- Willego (otyłość i niedorozwój umysłowy) uszkodzony chromosom pochodzi od ojca a homologiczny fragment w chromosomie pochodzącym od matki nie ulega ekspresji lub pacjent ma dwie kopie tego fragmentu pochodzącego od matki (disomia matczyna). W tym wypadku zachodzi utrata ekspresji wielu genów pochodzenia ojcowskiego. W zespole Angelmana sytuacja jest analogiczna ale spowodowana brakiem ekspresji tylko jednego genu- matczynego. Inny fragment chromosomu jest więc piętnowany w gametogenezie męskiej a inny w żeńskiej. 106. inaktywacja chromosomu X zarodkach żeńskich- jest to forma piętnowania zachodząca podczas wczesnego rozwoju zarodkowego. W momencie przejęcia kontroli nad rozwojem zarodkowym przez jego własny genotyp, oba chromosomy X są aktywne w zarodkach żeńskich (układ XX). Gdy zarodek ze stadium moruli przechodzi do stadium blastocysty następuje losowa inaktywacja jednego z chromosomów X czyli aktywny pozostaje albo chromosom pochodzenia ojcowskiego albo matczynego. Organizm żeński jest mozaiką w której cześć komórek ma aktywny chromosom pochodzenia ojcowskiego a część matczynego 107. Sekwencjonowanie DNA- metoda kontrolowanej germinacji syntezy łańcuchów DNA (metoda dideoksy Sangera); metoda chemicznego zrywania wiązań (metoda Maxama i Gilberta). Podstawą metody kontrolowanej germinacji syntezy łańcuchów DNA jest enzymatyczne kopiowanie cząsteczki DNA, której sekwencja ma być określana. Do kopiowania wykorzystuje się polimerazę DNA. Modyfikowane trifosforany nukleotydów dodawane do reakcji powodują losowe przerywanie syntezy DNA przy każdej z czerech podstawowych zasad znajdujących się na matrycy DNA. W efekcie otrzymuje się serię cząsteczek DNA różniących się długością o jedną zasadę które mogą być rozdzielane według długości za pomocą elektroforezy. Sekwencję zasad matrycy DNA można określić znajdując końcową zasadę każdej syntetyzowanej cząsteczki DNA i odczytując kolejność ich ułożenia w żelu po rozdziale elektroforetycznym. DNA poddawany sekwencjonowaniu nazywa się matrycą. DNA musi być otrzymany w czystej postaci i być homogeny tj musi zawierać cząsteczki DNA o tej samej sekwencji. Najpowszechniej używanymi matrycami są oczyszczone plazmidy zawierające klonowane DNA lub DNA otrzymane w reakcji PCR. Do reakcji sekwencjonowania DNA używa się kilku różnych polimeraz DNA: fragment DNA polimerazy I z Escherichia coli, znany jako fragment Klenowa, genetycznie modyfikowana polimeraza z faga T7- zwana sekwenazą i polimeraza Taq. Aby zsekwencjonować cząsteczkę DNA przygotowuje się 4 oddzielne reakcje enzymatyczne, każda zawiera: matrycę DNA w formie jednoniciowej, polimerazę DNA, stater, wszystkie cztery tri fosforany dioksynukleotydów (dNTP) i zmodyfikowany nukleotyd zwany dideoksynukleotydem tri fosforanu (ddNTP). Dideoksynukleotyd (ddNTP) różnią się od normalnych dNTP brakiem grupy hydroksylowej przy węglu 3” cukru (rybozy). Są włączane przez polimerazę DNA do wydłużonego polinukleotydy, ale brak grupy 3”hydroksylowej zapobiega formowaniu się wiązań fosfodiestrowych z następnym nukleotydem który powinien być dołączony. Zapobiega to dalszemu wydłużaniu syntetyzowanego polinukleotydy DNA. W zależności od tego jaki rodzaj ddnTP znajduje się w reakcji, synteza zakończy się w tym miejscu w którym nukleotyd ten zostanie wbudowany do rosnącego łańcucha DNA. Po zakończeniu reakcji sekwencjonowania zsyntetyzowane cząsteczki DNA rozdziela się według ich wielkości, za pomocą elektroforezy w żelach poliakrylamidowych, przy czym produkty każdej z 4 reakcji są rozdzielane w odrębnej sąsiedniej ścieżce. Poprzez dodanie do reakcji dNTP zawierającego radioaktywny fosfor lub siarkę, syntetyzowany DNA staje się radioaktywny co pozwala na jego wykrywanie przez umieszczenie żelu poliakrylamidowego na kliszy rentgenowskiej (autoradiografia). Po wywołaniu kliszy, w miejscu każdej ze ścieżek będzie widoczna seria prążków tworzących drabinkę. Sekwencja DNA może być odczytana przez identyfikację prążków od najmniejszego do największego i przypisanie każdemu z nich odpowiedniej zasady, zgodnie ze ścieżka , do której należy dany prążek. Metoda półautomatyczna wykrywane i analiza produktów reakcji przez sekwencjonowanie jest kontrolowane komputerowo. 4 ddNtp są znakowane kowalencyjnie przyłączonymi barwnikami o różnych kolorach. 108. Hybrydyzacja- podczas ogrzewania dwuniciowego DNA, wiązania wodorowe stabilizujące dwuniciową helisę ulegają rozerwaniu. Helisa staje się niestabilna i dwie nici cząsteczek DNA rozdzielają się. Proces ten nazywa się denaturację. Jeśli następnie obniża się temperaturę cząsteczka DNA odtwarza się; ten proces nazywa się hybrydyzacja. Hybrydy mogą tworzyć się z nici DNA, między nicią DNA i RNA oraz dwu nici RNA. Wykrycie określonych sekwencji DNA wymaga użycia sondy. Sondę stanowią zwykle cząsteczka DNA lub RNA którą można zastosować do identyfikacji komplementarnej sekwencji. Na ogół sondy są sekwencjami klonowanego DNA lub RNA otrzymanego w łańcuchowej reakcji polimeryzacji. Identyfikacja badanych cząsteczek DNA wymaga sondy znakowanej odczynnikiem pozwalającym na uwidocznienie hybrydów. Znakuje się je przeważnie takimi izotopami jak: 32 P. 35S, 14C i 3H. Hybrydy emitują promieniowanie i można je uwidocznić na kliszy rentgenowskiej. 109. Metoda Southerna- stosowana do wykrycia określonych cząsteczek DNA w celu poznania struktury genów. W tej metodzie analizowany DNA izoluje się z komórek, w postaci dużych fragmentów chromosomowego DNA długości 20 000 par zasad i więcej. W pierwszym etapie trawi się DNA enzymem restrykcyjnym. W wyniku trawienia chromosomowego DNA powstają tysiące fragmentów wielkości od kilku do kilku tysięcy par zasad. Następnie poddaje się je elektroforezie, która prowadzi do rozdziału zależnie od ich wielkości. Następny etap polega na przeniesieniu denaturowanych fragmentów z żelu na filtr nylonowy umożliwiający hybrydyzację z sondą. Kolejny etap to inkubacja filtra ze znakowaną sondą. Nazywa Sue to hybrydyzacją. Prowadzi się ją w temperaturze i buforze które sprzyjają tworzeniu się hybryd między sondą i związanymi z filtrem fragmentami DNA o sekwencji komplementarnej do sondy. Długość fragmentów można określić na podstawie ich położenia względem cząsteczek markerowego DNA o znanej długości. W ten markerowego DNA o znanej długości. W ten sposób można scharakteryzować strukturę poszczególnych genów pod względem hybrydyzujących fragmentów i ich wielkości.