1.25. Choroby
genetyczne
człowieka
Opracowała Bożena Smolik
Opracowała Bożena Smolik
Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska
Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska
1.25. Choroby
genetyczne
człowieka
Opracowała Bożena Smolik
Opracowała Bożena Smolik
Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska
Konsultant Arleta Poręba-Konopczyńska
Medycyna opisała jak dotąd około
4 tys. chorób genetycznych.
Część z nich ma znikomy wpływ na jakość życia
chorego, część powoduje wczesną śmierć dziecka,
część zaś towarzyszy człowiekowi całe życie.
Niektóre choroby genetyczne są niezwykle rzadkie
o innych będąc zwykłymi obywatelami miast
rzadko słyszymy, bowiem w naszej kulturze
istnieje tendencja do chowania osób chorych
przez wzrokiem innych - tak naprawdę więc osób
chorych na różnego rodzaju przypadłości jest
znacznie więcej niż się nam wydaje. Choroby
genetyczne bywają poważnym obciążeniem nie
tylko dla pacjenta ale również jego rodziny.
Mutacje
Choroby genetyczne są dziedziczone z pokolenia na pokolenie i
nazywamy je wówczas dziedzicznymi.
Mogą jednak pojawiać się nagle w danej rodzinie i nie być
przekazywane dalej.
Choroby genetyczne wywołane są zmianą kodu genetycznego na
skutek mutacji.
Wszystkie czynniki, które wywołują zmiany w DNA, nazywamy
mutagenami
, natomiast zmiany powstałe w strukturze
materiału genetycznego
mutacjami
.
Mutacje
, są to trwałe zmiany w materiale genetycznym (w
genach). Mogą one powstawać spontanicznie, bez wyraźnej
przyczyny, lub pod wpływem czynników mutagennych.
Czynniki mutagenne
Do naturalnych czynników
oddziałujących na zapis
genetyczny należą:
-
Promieniowanie UVA, UVB
-
Promieniowanie kosmiczne
-
Promieniowanie radioaktywnych
pierwiastków skorupy ziemskiej, np.
radu
Wraz z rozwojem cywilizacji przemysłowej
człowiek zaczął produkować
substancje obce środowisku, które
wyjątkowo agresywnie oddziałują na
kod genetyczny. Są to między innymi:
-
Azbest
-
Nikotyna
-
Smoły
-
Pestycydy
-
Dioksyny i furany
Czynniki
mutagenne
FIZYCZNE
promieniowanie
- jonizujące
- rentgenowskie
-ultrafioletowe
CHEMICZNE
-dioksyny
-benzopiren
-azbest
-alkohol
BIOLOGICZNE
-wirusy
- pleśnie
Rodzaje mutacji-
mutacje genowe
Mutacje genowe dotyczą zmian w
sekwencji (kolejności) nukleotydów. Ta
zmiana może powodować zaburzenia
w odczytywaniu kodu genetycznego.
Mutacje te tworzą się w wyniku
błędów podczas replikacji DNA.
Mogą spowodować zatrzymanie
produkcji określonego białka, albo
zmianę jego właściwości.
Zmiany te są bardzo odczuwalne w
komórce haploidalnej, mogą
doprowadzić do jej śmierci, natomiast
w komórce diploidalnej zmiana ta
może w ogóle się nie ujawnić.
Zdecyduje o tym drugi, niezmutowany
allel.
Choroby
spowodowane
mutacjami genowymi
to np.:
-
mukowiscydoza
- anemia sierpowata
- fenyloketonuria
- hemofilia
- daltonizm
- progeria
- albinizm
- alkaptonuria
- pląsawica Huntingtona
Rodzaje mutacji-
mutacje chromosomowe
Mutacje chromosomowe wywołują zmiany w liczbie lub strukturze
chromosomu.
Zmiany liczby chromosomów wynikają z zaburzeń w ich segregacji
podczas podziałów komórkowych.
Mutacje te są skutkiem zaburzeń w czasie mejozy, gdy do jednej
komórki trafia para chromosomów homologicznych.
Zmiany w materiale genetycznym gamet maja ogromne znaczenie
dla następnych pokoleń, ponieważ są dziedziczone.
Mutacje kariotypu najczęściej prowadzą do śmierci jeszcze na
etapie życia płodowego.
Zmiany liczby chromosomów dotyczą zarówno chromosomów
autosomalnych, jak i płciowych.
Choroby, będące wynikiem zmian kariotypu to między innymi:
- zespół Downa
- zespół Turnera
- zespół Klinefeltera
Hemofilia
Hemofilia i daltonizm są chorobami sprzężonymi z płcią , ponieważ odpowiedzialne za nie geny
Hemofilia i daltonizm są chorobami sprzężonymi z płcią , ponieważ odpowiedzialne za nie geny
zlokalizowane są w chromosomie X.
zlokalizowane są w chromosomie X.
Przyczyną hemofilii jest brak jednego białka, uczestniczącego w procesie krzepnięcia krwi. Osoby
Przyczyną hemofilii jest brak jednego białka, uczestniczącego w procesie krzepnięcia krwi. Osoby
chore są narażone na wykrwawienie nawet z powodu drobnych skaleczeń, ponieważ ich krew nie
chore są narażone na wykrwawienie nawet z powodu drobnych skaleczeń, ponieważ ich krew nie
tworzy skrzepów.
tworzy skrzepów.
Gen, który jest odpowiedzialny za syntezę brakującego białka, znajduje się w chromosomie
Gen, który jest odpowiedzialny za syntezę brakującego białka, znajduje się w chromosomie
płciowym X. Kobiety mają dwa chromosomy X, dlatego zmutowany, recesywny allel nie ujawnia się,
płciowym X. Kobiety mają dwa chromosomy X, dlatego zmutowany, recesywny allel nie ujawnia się,
gdy w drugim chromosomie jest jego zdrowy odpowiednik. Kobietę z takim genotypem nazywamy
gdy w drugim chromosomie jest jego zdrowy odpowiednik. Kobietę z takim genotypem nazywamy
nosicielką
nosicielką
.
.
U mężczyzn uszkodzony allel w chromosomie X nie ma swojego zdrowego odpowiednika w
U mężczyzn uszkodzony allel w chromosomie X nie ma swojego zdrowego odpowiednika w
chromosomie Y i mężczyźni z recesywnym allelem chorują. Pokazuje to zamieszczona niżej
chromosomie Y i mężczyźni z recesywnym allelem chorują. Pokazuje to zamieszczona niżej
krzyżówka genetyczna.
krzyżówka genetyczna.
X
X
H
H
X
X
h
h
X
X
H
H
X
X
H
H
X
X
H
H
Zdrowa dziewczynka
Zdrowa dziewczynka
X
X
H
H
X
X
h
h
nosicielka
nosicielka
Y
Y
X
X
H
H
Y
Y
Zdrowy chłopiec
Zdrowy chłopiec
X
X
h
h
Y
Y
Chory chłopiec
Chory chłopiec
Fenyloketonuria
U chorych na fenyloketonurię jest
nieczynny gen, kodujący enzym
odpowiedzialny za rozkład pewnego
toksycznego aminokwasu, powstającego w
organizmie człowieka w wyniku przemian
biochemicznych. Gromadzący się
aminokwas wywołuje uszkodzenie
centralnego układu nerwowego u
noworodków i niemowląt, prowadząc do
ciężkiego upośledzenia umysłowego.
Obecnie fenyloketonurię wykrywa się
podczas badania moczu noworodka. Jeżeli
stwierdzi się obecność toksycznego
aminokwasu stosuje się odpowiednią dietę
od momentu urodzenia do osiągnięcia
pełnego rozwoju układu nerwowego.
Na fenyloketonurię może zachorować tylko
dziecko rodziców, będących jednocześnie
nosicielami tego recesywnego genu.
Mukowiscydoza
Wywołuje ją uszkodzony,
recesywny gen, podobnie jak to
było przy fenyloketonurii.
Na mukowiscydozę zachoruje
więc dziecko, które ma dwa
uszkodzone allele i nie produkuje
białka odpowiedzialnego za
transport jonów chlorkowych w
organizmie. Następuje wówczas
gromadzenie się w układzie
oddechowym gęstego śluzu,
który zalegając utrudnia
transport powietrza i jest
pożywką dla bakterii
chorobotwórczych – dochodzi do
stanów zapalnych oskrzeli i płuc.
Zespół Downa
Prawdopodobieństwo
wystąpienia u noworodka
choroby zwanej zespołem Downa
wzrasta z wiekiem matki,
szczególnie po przekroczeniu 40
roku życia.
Przyczyna tej choroby jest
dodatkowy chromosom 21 pary
( tzw. trisomia).
Objawy choroby to:
-niedorozwój umysłowy o różnym
stopniu nasilenia
-wada serca
-niski wzrost
-charakterystyczne rysy twarzy
Diagnostyka chorób
genetycznych
Metody identyfikowania chorób dziedzicznych
1.
Analiza rodowodów – pozwala na ustalenie faktu istnienia
oraz sposobu dziedziczenia danej choroby.
2.
Analiza kariotypu- polega na porównywaniu badanego
obrazu chromosomów z wzorcem. W tym celu pobiera się
próbkę płynu owodniowego z łona matki, zawierającego
komórki płodu ( amniopunkcja).
3.
Testy DNA – wykorzystuje się tu tzw. Sondy molekularne,
czyli odcinki DNA o określonej sekwencji,
komplementarnej do badanego genu. Umożliwia to ocenę
badanego genu pod kątem jego prawidłowości.
Nowotwory
Przyczyną powstawania nowotworu może być wrodzona podatność
organizmu na zmiany genetyczne, zaburzenia odporności, niektóre
zaburzenia hormonalne, niekiedy starzenie się organizmu.
Przyczyną powstania nowotworu może być mutacja genów, które
odpowiadają za tworzenie się w organizmie ważnych białek,
regulujących prawidłowe funkcjonowanie komórek.
Nowotwór to grupa komórek, których podział przestał być
kontrolowany przez organizm.
Prowadzi do nienaturalnego rozrostu tkanki nowotworowej.
Komórki nowotworowe tracą zdolność różnicowania się w
określone tkanki.
Promieniowanie
Mechanizm powstawania
nowotworów
Genom człowieka zawiera geny,
które odpowiadają za
prawidłowy podział, wzrost i
różnicowanie się komórek w
odpowiednie tkanki. Dzięki temu
młode organizmy rozwijają się, a
u dojrzałych i starych następuje
zastępowanie obumarłych
komórek nowymi.
Na skutek mutacji może dojść do
zakłócenia tego naturalnego
procesu.
Substancje
rakotwórcze
Mutacje genowe
onkogeny
Komórka nowotworowa
Niekontrolowane podziały komórek
Niekontrolowany rozrost tkanki
NOWOTWÓR
Palacze narażeni są najbardziej na nowotwory
płuc, krtani, jamy ustnej, przełyku, nerek,
pęcherza moczowego i trzustki.
Ryzyko zachorowania na nowotwór wzrasta
od kilku do kilkunastu razy u osoby palącej
( w zależności od liczby wypalanych dziennie
papierosów i czasu trwania nałogu).
Wdychanie dymu papierosowego
przez osoby niepalące,
czyli palenie bierne,
jest równie szkodliwe,
jak palenie papierosów.
Zadbaj, aby nie palono w Twojej
obecności!
Wpływ diety- nadmiar
Na częstość występowania nowotworów,
szczególnie układu pokarmowego, mają
wpływ również składniki diety każdego
człowieka.
Nadmierne spożywanie niektórych potraw
wpływa na podwyższenie ryzyka powstania i
rozwoju nowotworu:
1. Nadmierne spożywanie produktów wędzonych.
2. Nadmierne spożywanie tłuszczów
zwierzęcych.
3. Spożywanie potraw grilowanych i
przypalonych.
4. Spożywanie niektórych konserwantów i
sztucznych barwników występujących w
żywności.
Czy sprawdzasz co
kupujesz i co jesz?
Dodatki do żywności
Wpływ diety- niedobory
witamin
Brak pewnych składników
odżywczych w pokarmach może
również sprzyjać pojawianiu się
choroby nowotworowej.
Mała zawartość owoców i
warzyw w codziennej diecie
wiąże się z brakiem witamin A, C
i B , które zostały nazwane
przeciwutleniaczami.
Przeciwutleniacze chronią
organizm przed powstaniem
onkogenów.
Alkohol
Alkohol to również
czynnik rakotwórczy.
U osób
nadużywających
alkoholu wzrasta
ryzyko zachorowania
na raka wątroby.
Azbest
To grupa związków
chemicznych, mających
włóknistą postać.
Łamanie i kruszenie
azbestu uwalnia
mikroskopijne włókna,
które unoszą się w
powietrzu i mogą wnikać
do płuc, wbijając się w
nabłonek pęcherzyków
płucnych i wywołując
zmiany nowotworowe.
Dioksyny i furany
To jedne z najbardziej
rakotwórczych substancji.
Powstają w czasie spalania
plastiku, opon i oleju.
Ludzie, którzy dopuszczają
się spalania tych substancji
w paleniskach domowych
narażają siebie , swoich
bliskich i innych na
choroby nowotworowe
.
Czynniki biologiczne
Toksyny, wytwarzane przez
niektóre grzyby pleśniowe i
przenikające do pokarmu, na
którym się rozwijają mają
działanie onkogenne.
Zarodniki grzybów
pleśniowych, np. pleśniaka
czarnego, dostających się do
powietrza z zagrzybionych
ścian, również wywołują
nowotwory
.
Niektóre wirusy (np. wirus
opryszczki), przyłączające się
do genomu gospodarza
również mogą wywoływać
choroby nowotworowe
Zadania
1.
Wyjaśnij, dlaczego daltonizm występuje głównie u
chłopców.
2.
Podaj bezpośrednią przyczynę powstawania chorób
genetycznych.
3.
Oblicz prawdopodobieństwo urodzenia zdrowego dziecka,
gdy oboje rodzice są nosicielami mukowiscydozy.
4.
Wyjaśnij, dlaczego na fenyloketonurię chorują tylko dzieci
posiadające zmutowane oba allele genu?
5.
Podaj cechę charakterystyczną dla kariotypu dziecka
z zespołem Downa.
Źródła
Źródła
W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 2, Operon, Gdynia, 2004
W.Lewiński,J.Prokop, Biologia 2, Operon, Gdynia, 2004
J.Loritz-Dobrowolska i wsp., Biologia, Operon, Gdynia, 2007
J.Loritz-Dobrowolska i wsp., Biologia, Operon, Gdynia, 2007
B.Sągin, M.Sęktas, Puls życia, Nowa Era, 2008
B.Sągin, M.Sęktas, Puls życia, Nowa Era, 2008
B.Klimuszko, Biologia III, Żak, Warszawa 2001
B.Klimuszko, Biologia III, Żak, Warszawa 2001
E.Kłos i wsp., Ciekawa biologia, WSiP, Warszawa, 2002
E.Kłos i wsp., Ciekawa biologia, WSiP, Warszawa, 2002
E.Wierbiłowicz, Biologia, ABC, Poznań, 2001
E.Wierbiłowicz, Biologia, ABC, Poznań, 2001
B.Potocka, W.Górski, Biologia 2, MAC Edukacja,2003
B.Potocka, W.Górski, Biologia 2, MAC Edukacja,2003
Z.Sendecka i wsp., Vademecum, Operon, 2008r.
Z.Sendecka i wsp., Vademecum, Operon, 2008r.