wykład I - 7.10.2013

PODSTAWOWE POJĘCIA GENETYCZNE

- nukleotyd = zasada azotowa + pentoza + reszta kwasu fosforowego

- wiązania fosfodiestrowe -> długie i rozgałęzione łańcuchy

- kod genetyczny - sekwencja nukleotydów, w której zapisana jest informacja genetyczna

CECHY KODU GENETYCZNEGO

• trójkowy - do zakodowania 20 różnych aminokwasów przez cztery rodzaje zasad niezbędne jest, aby podstawowe jednostki kodu genetycznego składały się zawsze z trzech zasad. taka trójka zasad w DNA to kodon. Z 64 rodzajów kodonów trzy nie kodują aminokwasów.

• bezprzecinkowy - między trójkami kodującymi nie ma żadnych dodatkowych elementów

• uniwersalny - kod genetyczny jest taki sam we wszystkich organizmach

• zdegenerowany - jeden aminokwas może być kodowany przez kilka różnych trójek

• niezachodzący - kodony nie zachodzą na siebie

• jednoznaczny - dana trójka koduje zawsze jeden i ten sam rodzaj aminokwasu

• kolinearny - kolejność trójek w kwasie nukleinowym wyznacza kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym

TABELA KODONÓW

AUG - kodon START

UAA, UAG, UGA - kodony STOP

TRANSKRYPCJA (zamiana DNA na mRNA w jądrze):

Przepisanie informacji genetycznej z DNA na mRNA zgodnie z regułą komplementarności zasad. W komórce eukariotycznej zachodzi w jądrze komórkowym. DNA pod wpływem enzymów -endonukleaz- ulega rozdzieleniu na dwie nici. RNA będzie powstawać tylko na jednej nici (transkrybowanej). Za proces transkrypcji (syntezy RNA) odpowiada enzym polimeraza RNA (dołącza się do promotora). Polimeraza RNA przyłącza się do sekwencji nukleotydów, zwanych promotorem, następnie przesuwa się wzdłuż genów struktury, syntetyzując nić RNA. Zakończenie transkrypcji (ferminacja) następuje kiedy polimeraza RNA napotka sekwencję „terminator”. W komórce eukariotycznej na matrycy DNA powstaje pierwotny transkrypt mRNA (tzw. pre-mRNA). Zawiera on odcinki kodujące (egzony) i niekodujące (introny). Zanim opuści jądro komórkowe podlega splicing'owi (składanie genów), który polega na usuwaniu intronów i łączeniu ze sobą egzonów. Gotowe mRNA opuszcza jądro przez pory i w cytoplazmie będzie służyć jako matryca w procesie translacji.

- 5' -> 3'

- jąderko = zagęszczenie chromatyny -> odpowiada za syntezę RNA

- rozplatanie nici następuje na początku genu

TRANSLACJA

1. Inicjacja - połączenie mRNA z mniejszą podjednostką rybosomu, dołączenie tRNA niosącego metioninę (tRNA dołącza się do kodonu startowego AUG←zawsze ten jest pierwszy), dołączenie większej podjednostki rybosomu

2. Elongacja - w aktywnym rybosomie są trzy miejsca wiązania tRNA (EPA), tRNA z metioniną wiąże się w miejscu P, do miejsca A przyłącza się kolejne tRNA niosące odpowiedni aminokwas, pomiędzy dwoma pierwszymi aminokwasami wytwarza się wiązanie peptydowe (powstaje dwupeptyd), rybosom przesuwa się wzdłuż mRNA, tRNA po uwolnieniu metioniny trafia w miejsce E, skąd uwalnia się do cytoplazmy. Cykl zdarzeń powtarza się - przyłączają się kolejne tRNA z aminokwasami do komplementarnych kodonów mRNA.

3. Terminacja - zakończenie procesu translacji, kiedy w mRNA na rybosomie pojawi się jeden z kodonów STOP dla którego nie ma tRNA z odpowiednim antykodonem.

CHROMATYNA

- pojęcie wprowadził Walter Flemming w 1882 roku

- włóknista substancja: DNA, histony, RNA, białka niehistonowe

NUKLEOSOM - łańcuch DNA długości ok. 150 par zasad (u człowieka - 146)

Najwyższy stopień kondensacji chromatyny występuje w chromosomach, pojawiających się podczas podziału jądra.

- euchromatyna - słabo się barwi

- heterochromatyna - w jądrach interfazowych: tuż pod osłonką jądra i przy jąderku; w chromosomach: przy centromerach i telomerach

CHROMOSOMY

- odkryte w 1875 roku przez Edwarda Strasburgera

- pojęcie wprowadził Waldayer w 1888 roku (chroma = barwa, soma = ciało)

- „kontener” = „magazyn” z pulą informacji genetycznej, służący do przemieszczania informacji genetycznej w czasie mitozy i mejozy; jest to jednostka segregacji grup sprzężonych genów, które przemieszczają się razem

- są to dwie CHROMATYDY połączone CENTROMEREM (przewężenie pierwotne)

metacentryczne

submetacentryczne

akrocentryczne

telocentryczne = chromosomy jednoramienne, nie występują u człowieka (występują u myszy, u konia)

- ramiona chromosomu: p q

X_p X_q

- KINETOCHOR - białko przyłączające się do centromeru, odpowiedzialne za ruch chromosomów w czasie podziału = połączenie mikrotubul wrzeciona kariokinetycznego do chromosomu

PRZEWĘŻENIE WTÓRNE - NOR = organizator jąderkotwórczy

- występuje u niektórych chromosomów

- SATELITA = TRABANT - oddzielony przez NOR koniec chromosomu

- w telofazie w NOR powstaje jąderko

- chromosomy z NOR = chromosomy jąderkotwórcze

- liczba chromosomów z NOR jest stała dla danego genomu i odpowiada liczbie jąderek w interfazie (o ile nie nastąpi fuzja jąderek)

CHROMOSOMY HOMOLOGICZNE - o tym samym kształcie i wielkości, zawierają podobną informację genetyczną = geny -> w różnych postaciach = ALLELE

- kom. haploidalne - pojedynczy zestaw chromosomów homologicznych

- kom. diploidalne - chromosomy homologiczne w dwóch kompletach

GEN - podstawowa jednostka dziedziczności determinująca powstanie jednej cząsteczki białka, zapisana w sekwencji DNA

- człowiek - 50-100 tys. genów na 23 parach chromosomów + fragmenty niekodujące

- LOCUS/LOCI - miejsce/a na chromosomie, gdzie zlokalizowane są geny

Allele tego samego genu różnią się jednym lub kilkoma nukleotydami.

ALLELE WIELOKROTNE - występują w więcej niż w dwóch postaciach; w danym organizmie mogą występować tylko dwa allele, ale w puli genowej populacji może być ich wiele, np. układy grupowe u ludzi i zwierząt

- wielkość chromosomów nie jest związana z ich liczbą w komórce ani ze stopniem rozwoju organizmu

LICZBA CHROMOSOMÓW -> dzięki mejozie ich liczba utrzymuje się na stałym poziomie

GENOM = materiał genetyczny zawarty w haploid. = podstawowy zespół chromosomów

(poliploidy zawierają więcej niż 2 genomy)

GENOTYP - całość informacji genetycznej zaw. w chromosomach organizmu

- każdy człowiek ma indywidualny genotyp (z wyjątkiem bliźniąt jednojajowych)

- nie zmienia się on od poczęcia do narodzin

FENOTYP = zespół cech zewnętrznych (fizycznych i biochemicznych) powstałych na skutek ekspresji genów i działania środowiska

zapis GENOTYPU: AA, Aa, Aa, aa

kariotyp ≠ genotyp !

KARIOTYP - zespół chromosomów charakterystycznych dla komórki somatycznej danego osobnika/gatunku

KARIOGRAM = IDIOGRAM - zestaw sfotografowanych lub narysowanych chromosomów jednej komórki

Konferencja w Denver w 1960 r. -> grupy A - G w zależności od wielkości chromosomów i położenia centromerów

chrom. X - gr. C, chrom. Y - gr. G

kobieta: 46, XX

mężczyzna: 46, XY

mężczyzna z zespołem Klinefeltera: 47, XXY

mężczyzna z zespołem Downa: 47, XY + 21

mozaikowatość: 46, XX / 47, XXX

PRAWA MENDLA

Grzegorz Mendel - doświadczenia z grochem od 1957 roku

obserwowane cechy grochu: kształt, kolor nasion, kolor osłonki nasiennej, kolor kwiatów, kształt strąka, kolor strąka, pozycja kwiatów na łodydze, długość łodygi.

1) zasada dominacji

2) zasada czystości gamet (I prawo)

3) zasada niezależnej segregacji genów (II prawo)

ZASADA DOMINACJI

Gen dominujący ujawnia się w F1 i maskuje ekspresję genu recesywnego.

TT x tt P

Tt F1

TT Tt Tt tt F2

I PRAWO MENDLA = prawo czystości gamet

Do gamety przechodzi po jednym allelu z danej pary alleli warunk. określoną cechę.

(dotyczy to genów w tym samym locus danej pary chromosomów homologicznych)

AA x aa P

A A a a gamety

Aa x Aa F1 fenotyp: 100% łodyg wysokich

genotyp: Aa

A a A a

AA Aa Aa aa F2 fenotypowo: 3:1

genotypowo: 1:2:1

II PRAWO MENDLA

Allele z różnych par genów są rozdzielane do gamet niezależnie od siebie w sposób czysto losowy.

(dotyczy genów zajmujących odrębne loci w różnych parach chromosomów = niesprzężonych)

AABB x aabb P

AB AB ab ab gamety

AaBb AaBb AaBb AaBb F1

F2

	AB	Ab	aB	ab
AB	AABB	AABb	AaBB	AaBb
Ab	AABb	AAbb	AaBb	Aabb
aB	AaBB	AaBb	aaBB	aaBb
ab	AaBb	Aabb	aaBb	aabb

Dziedziczenie zależne -> geny sprzężone = leżące na tej samej parze chrom.

DZIEDZICZENIE ZGODNE Z PR. MENDLA:

- płatek ucha

- możliwość zwijania języka

- wygięcie kciuka od osi dłoni

- wrażliwość smakowa na fenylotiomocznik

- pląsawica Huntingtona

- alkaptonuria

- zespół Morfana

NIEZGODNE Z PR. MENDLA:

- choroba Alzheimera

- otyłość

- grupy krwi

PODZIAŁ CHORÓB UWARUNKOWANYCH GENETYCZNIE:

a) dziedziczące się monogenowo

- autosomalne dominujące

- sprzężone z płcią lub recesywne

b) dziedziczące się poligenowo

dominujące: żółte pomarszczone

recesywne: zielone gładkie

---