Podręczniki do genetyki

„

Genetyka molekularna” Państwowe Wydawnictwo

Naukowe 1997, 2006

red.

Piotr Węgleński

„

Genetyka” PWN Edmund Gajewski

„

Krótkie wykłady Genetyka” PWN

Winter

„

Zarys genetyki medycznej” Państwowy Zakład

Wydawnictw Lekarskich, Krzysztof Boczkowski

„

Genetyka” Wydawnictwo medyczne Wrocław

Fridman Ian, Dill F., Hayyden B., McGillvary B.

Genetyka medyczna, Bradley John R., Johnson David

R., Pober Barbara R.

wyd. PZWL 2008

Działy genetyki



Prawidłowościami przekazywania cech z

rodziców na potomstwo zajmuje się

genetyka

formalna



Nauka zajmująca się strukturą i funkcją

chromosomów nazywa się

cytogenetyką.



Dziedziczeniem cech biochemicznych czyli

zdolnością do syntezy białek katalizujących

odpowiednie szlaki metaboliczne zajmuje się

genetyka biochemiczna.

W jaki sposób DNA kieruje

metabolizmem komórki?



DNA (w jądrze kom.) zawiera inf. genetyczną-

o czym?

O tym jakie mają powstać białka w komórce



Jakie białka powstają w komórce?



Budulcowe i enzymatyczne



Enzymatyczne katalizują procesy metaboliczne



To od rodzaju enzymów zależy rodzaj

metabolizmu



Rodzaj metabolizmu determinuje nasz fenotyp

genetyka embriologiczna



Przebieg rozwoju osobniczego

(ontogeneza) również determinowany

jest przez czynniki dziedziczne, a w

szczególności jej faza rozwoju

zarodkowego (embriogeneza).



Tym działem dziedziczności zajmuje

się

genetyka rozwoju=genetyka

embriologiczna

Genetyka populacyjna

- bada rozkład cech

w populacji



Genetyka molekularna

– bada chemiczne

mechanizmy dziedziczenia, zajmuje się

zależnościami pomiędzy budową DNA a

cechami organizmu oraz znaczeniem

biologicznym budowy DNA, mechanizmami

syntezy kwasów nukleinowych i białek.



Narzędziami tej dyscypliny są techniki

skupione w dziale współczesnej genetyki –

inżynierii genetycznej

Genetyka medyczna – bada podłoże

genetyczne chorób (genetyka dostarcza

podstaw do wyjaśnienia procesów

chorobowych)



Bada dziedziczenie chorób w

rodzinie,



Mapowanie genów odpowiedzialnych

za choroby (mutacje),



Diagnostyka i leczenie chorób

dziedzicznych



Poradnictwo genetyczne



Immunogenetyka

– bada czynniki

genetyczne określające swoistą

odporność

organizmu.



Genetyka bakterii



Genetyka roślin



Genetyka grzybów



Genetyka zwierząt

1655

Robert Hooke

(1635-1703)

skonstruował mikroskop i odkrył

istnienie komórek



Teorie preformacji



Owuliści

W 1672r. Graff odkrył, że jajniki

ssaków wytwarzają komórki jajowe z

ukształtowanymi już zarodkami



Animalkuliści

W 1683r. Leewenhock wykrył w nasieniu

ssaków plemniki z już gotowymi zarodkami

(animalkule), a akt zapłodnienia pobudza je

do rozwoju

Teoria epigenezy

1759

- Caspar Wolff (1733-1794)

Zarodek powstaje z zygoty

de novo



Do jego powstania są potrzebne w

równej mierze gameta męska i

żeńska

Grzegorz Johann Mendel

1822-1882



1866 –

„Badania nad mieszańcami roślin”.



ogłasza dwa

podstawowe prawa

dziedziczenia cech

1868 r. Haeckel postawił tezę,

że jądro komórkowe jest

strukturą odpowiedzialną za

dziedziczenie



W 1869 r. J. F. Miescher wykrył

istnienie kwasów nukleinowych w

komórkach

W. Mayzel odkrył

kariokinezę (1875),



a cztery lata później W. Flemming

zaobserwował, że w komórkach

przed podziałem następuje

podwojenie chromosomów



W 1887 r. E. J. Van Beneden

odkrył, że każdy gatunek

charakteryzuje się określoną

liczbą chromosomów

I etap: 1900-1910

W1900 roku ci trzej biolodzy

ponownie odkryli (niezależnie)

prawa dziedziczenia Mendla i

powiązali je ze współczesną

wiedzą o budowie komórki i

cyklach życiowych organizmów



Austriak

Erich Tschermak

von Seysenegg / 1871-1962/



Niemiec

Carl Erich Correns /1864-1933/



Holender Hugo de Vries /1848-1935/

W 1901 r. Hugo de Vries



ogłosił teorię, że różne allele

tego samego genu powstają

na skutek nagłych zmian,

które nazwał mutacją



W 1905 roku W. Bateson wprowadził

termin

genetyka



Wilhelm Johannsen /1857 – 1927/



W 1909 roku genetyk duński Wilhelm

Johannsen - czynniki odpowiedzialne za

cechy nazwał genami.



Wprowadził terminy genotyp i fenotyp



Cechy nabyte się nie dziedziczą

Drugi etap: 1911-1920

1911 – Amerykanin Thomas

Morgan udowadnia, że

chromosomy są nośnikami genów



Z abstrakcyjnych Mendlowskich

cząsteczek geny stały się czymś

materialnym i dającym się

oglądać (pod postacią

chromosomów) pod

mikroskopem

Th. Morgan ustalił pierwszą mapę

genetyczną chromosomów

Drosophila (1926)



Chromosomowa teoria

dziedziczności Morgana



Lokalizacja genów w chromosomach



Sprzężenie genów



Crossing-over

Mutacje, crossing over i procesy

ujęte w prawach Morgana uznano

za źródła zmienności genetycznej

organizmów.



Odtąd tylko ta zmienność jest uważana

za dziedziczną; jest czynnikiem

zapewniającym ewolucję organizmów.



Zmienność środowiskowa wywołana

przez czynniki środowiska nie jest

dziedziczona i dotyczy tylko fenotypu.



Nie wszyscy biolodzy zgodzili się jednak

z takim pojmowaniem zmienności.

He received the Nobel Prize for

Physiology or Medicine in

1933.



For his discovery of "hereditary

transmission mechanisms in

Drosophila

III etap: 1920-1940



1924 – Feulgen i Rosenbeck opisali

cytochemiczną metodę lokalizacji

DNA w chromosomach



1927 – Muller wykrył możliwości

indukowania mutacji u

Drosophila

za pomocą promieni Roentgena

1928 – Fredrick Griffith dowodzi, że

istnieje substancja chemiczna, która

jest w stanie przekształcić jeden szczep

bakterii zapalenia płuc (

Streptococcus

pneumoniae)

w inny

IV etap: 1940-1953



1944 – substancją

opisywaną przez Griffitha

okazuje się kwas

deoksyrybonukleinowy –

DNA - Oswald Avery

1944 – Oswald Avery



Avery – wyjaśnił charakter

chemiczny czynnika zmieniającego

właściwości tych bakterii



jest to KWAS

DEZOKSYRYBONUKLEINOWY



jako pierwszy wykazał, ze w DNA

znajduje się informacja genetyczna

V etap: od 1953



ROK 1953



James Watson

i Francis Crick

wyjaśniają w jaki

sposób zbudowany

jest DNA

1957 – potwierdzenie „dogmatu” biologii

molekularnej

informacja z DNA

przechodzi na

RNA, a stamtąd

do białek

Francis Jacobs i Jacques Monod



W 1961 r. odkryli istnienie

informacyjnego kwasu

rybonukleinowego (mRNA)

oraz przedstawili model regulacji

działania genów.

W 1962 r. W. Arber dał podstawy

inżynierii genetycznej poprzez wykrycie

enzymów restrykcyjnych u bakterii

1965-po raz pierwszy ustalono

sekwencję nukleotydów w

kwasie nukleinowym



Dokonał tego zespół R. Holleya

pracując nad tRNA u drożdży



W 1966 r. Holley wraz

z M. Nirenbergem i H. Khorana

rozszyfrowali kod genetyczny

1966 – złamanie kodu

genetycznego:



trójka zasad azotowych w DNA koduje

jeden aminokwas,

z których

zbudowane są

wszystkie białka

wchodzące w skład

organizmu

Ten sam zespół w 1972

przeprowadził po raz pierwszy

chemiczną syntezę genu

bakteryjnego



Dwa lata później zespół H. W. Boyer’a

opracował technikę klonowania DNA



Oraz uzyskano po raz pierwszy

ekspresję obcego genu

wprowadzonego do bakterii

C. Milstein i G. Koler

opracowali technikę produkcji

przeciwciał monoklonalnych

(1972)



1980 - Karry Mullis – PCR



1981 - T. Cech i współpracownicy

wykryli rybozymy



oraz otrzymano pierwsze zwierzęta

transgeniczne



1983 – pierwsze rośliny transgeniczne



1986 – powołano HGP

1990-W USA przeprowadzono

pierwszą próbę terapii genowej.



Zabiegowi została poddana

czteroletnia dziewczynka z ciężkim

wrodzonym brakiem odporności.

Wielokrotnie podawano jej

brakujący gen deaminazy

adenozyny.

TERAPIA GENOWA składa się z szeregu

złożonych metod biotechnologicznych

umożliwiających leczenie chorób

uwarunkowanych genetycznie



TERAPIA GENOWA UMOŻLIWIA

LECZENIE POPRZEZ



-NAPRWĘ



-ZAMIANĘ



-LUB ZABLOKOWANIE



FUNKCJI POJEDYNCZEGO GENU

ODPOWIEDZIALNEGO ZA

WYSTĄPIENIE DANEJ JEDNOSTKI

CHOROBOWEJ

Nobel dla uczonych, którzy

"znokautowali" mysz



Nagrodą Nobla 2007 w dziedzinie

medycyny i fizjologii, która

wynosi 10 mln koron szwedzkich,



Podzielili się Amerykanin

włoskiego pochodzenia Mario

Capecchi, Brytyjczyk Martin

Evans i Amerykanin Oliver

Smithies.

Nobla przyznano za "odkrycie

zasad pozwalających na

wprowadzenie specyficznych

modyfikacji genów u myszy za

pomocą komórek macierzystych" -

uzasadniła swój werdykt Komisja

Noblowska.



Nobliści opracowali technikę

pozwalającą bardzo precyzyjnie

manipulować genomem myszy przy

użyciu komórek macierzystych.

Dzięki niej możliwe stały się

zaawansowane badania nad

chorobami uwarunkowanymi

genetycznie.



Tak zwana technika genowego knock-outu

pozwoliła wyhodować szczepy myszy z

miażdżycą, nadciśnieniem i różnymi

rodzajami nowotworów czy chorobami

genetycznymi w rodzaju mukowiscydozy -

w sumie istnieje już ponad 500 mysich

modeli ludzkich chorób, a ogółem

"znokautowano" ponad 10 000 genów.



Dzięki tej technice stały się możliwe

także badania nad procesami

zachodzącymi w zdrowym

organizmie i wpływem konkretnych

genów - na przykład na rozwój

układu nerwowego czy proces

starzenia.

Nobel 2008 z fizjologii lub

medycyny za odkrycie wirusów:

brodawczaka i HIV



Komitet Noblowski ogłosił laureatów

tegorocznej Nagrody Nobla z fizjologii lub

medycyny (2008). Połowę nagrody o

wartości 10 mln koron szwedzkich (1,4 mln

dolarów) otrzyma Niemiec Harald zur

Hausen “

za odkrycie ludzkich wirusów

brodawczaka

(HPV -

Human Papilloma

Virus

który wywołuje raka szyjki macicy

“,



natomiast po jednej czwartej dwoje

Francuzów Françoise Barré-Sinoussi i Luc

Montagnier “

za identyfikację ludzkiego

wirusa niedoboru odporności

(HIV -

Human

Immunodeficiency Virus

Document Outline