BIOLOGIA MEDYCZNA Program nauczania WYKAADY 1. Chronobiologia - biorytmy Rodzaje rytmów biologicznych, egzo- i endogenne, cyrkadiany - rytmy okołodobowe, księżycowe (28-mio dniowe), roczne i 11-to letnie (aktywność słońca). Antyrytmy w organizmie ludzkim: Rytmika dobowa wybranych zjawisk u człowieka (temperatura ciała, sen, ciśnienie krwi, wydzielanie nerkowe, wydzielanie hormonów, synteza glikogenu i lbumin). Rytmika dobowa podziałów komórkowych i syntezy DNA (typ dzienny i typ nocny). Oscylator, chronon - zegar wewnątrzkomórkowy (umiejscowienie i struktura). Poznane geny wewnątrzkomórkowego zegara biologicznego w chromosomie o 1 s płciowym X (per, per , per , per ). ESSO - zegar nadrzędny (oscylator centralny) - działanie hormonalne na zasadzie sprzężenia zwrotnego. Synchronizacja chrononów przez ESSO-A i ESSO-B. Przykład synchronizacji chrononów u człowieka przez centralny oscylator (podwzgórze mózgu - hormony tropowe - kora nadnerczy - cyklaza adenylowa - przejście ATP w cAMP - zespół operonów - chronon). Znaczenie chronobiologii w medycynie - chronofarmakologia, chronotoksykologia, chronoterapeutyka, higiena odżywiania, pracy i wypoczynku. Wpływ kosmosu na biorytmy 2. Struktura materiału genetycznego: Chromosom prokariotyczny, eukariotyczny. Histony i ich funkcja molekularna, znaczenie białek niehistonowych. Nukleosom - podstawowa jednostka strukturalna chromosomu eukariotycznego, ułożenie histonów w rdzeniu nukleosomu, rozmieszczenie histonu H-1. Rozmieszczenie nukleosomów w chromatynie, włókna 20 nm, 30 nm, solenoidy formy upakowania DNA w chromosomie, domeny i ich znaczenie. Szczególne formy chromosomów (chromosomy politeniczne, szczoteczkowe i jąderkotwórcze). 3. Różnorodność genów wirusowych: RNA wirusy - Genom o polarności mRNA, komplementarny do mRNA, genom dwuniciowy. DNA wirusy - Genom jednoniciowy kołowy, dwuniciowy liniowy przechodzący w formę kołową, kołowy mogący odcinkami wcielić się w genom gospodarza. RNA/DNA wirusy (retrowirusy), gen gag, pol oraz env. - Cykl życiowy wirusa SIV oraz HIV, odmiana A i E. Ekspresja genetyczna wirusów 4. Współczesne pojęcie genu, rodzaje genów na przykładzie populacji ludzkiej, dziedziczenie mono- i wielogenowe. - Geny dominujące i ustępujące (Thalassemia minor et major). Geny letalne (tarń dwudzielna, hypercholesteraemia, choroba Oslera). Geny subletalne, monofazowe, polifazowe. Geny pleiotropowe (nadmierne odkładanie się tkanki chrzęstnej). Geny polimeryczne (barwa skóry u człowieka, grupy krwi układu ABO, Rh, MN, Ss i inne cechy). Geny kodominujące (grupa krwi AB). Geny zachodzące (fag fx - 174). Geny skaczące (powstawanie ciał odpornościowych). Geny homeotyczne (homeo box, bithorax, antp i ftz). Geny mozaikowe, przełącznikowe i sensoryczne. Rodzaje genów - geny kodujące globiny i mioglobiny a także trypsynę) ewolucyjny aspekt ich powstawania 5. Struktura aktywnych genów w chromatynie: Eksony, introny, znaczenie w medycynie (metoda fingerprints), molekularne wycinanie intronów, składanie eksonów 6. Sekwencje powtarzające się w genomie (redundancja): Sekwencje tandemowe w genomie człowieka. Sekwencje rozproszone (Alu I u człowieka). Funkcje sekwencji powtarzających się. 7. Transpozony i inne ruchome elementy genetyczne: Transpozony pro- i eukariotyczne, retrotranspozony. Ruchome elementy genetyczne u człowieka. Rola transpozonów w procesach różnicowania i ewolucji. Powstawanie na zamówienie genów kodujących przeciwciała, geny kontrolujące powstawanie limfocytów B i T. Formowanie i różnicowanie genów immunoglobulinowych. Geny kodujące łańcuchy lekkie i ciężkie. Schemat tworzenia funkcjonalnego genu immunoglobulinowego z segmentów V,D,J i C, powstawanie ekosonu. Rekombinacyjne zmiany klasy immunoglobuliny. Zmienność antygenu powierzchniowego u Trypanosoma. 8. Mechanizmy uszkodzeń DNA: yródła uszkodzeń DNA. Działanie czynników zewnętrznych (fotouszkodzenia, uszkodzenia radiacyjne, chemiczne i inne modyfikacje). Czynniki mutagenne. 9. Mechanizmy naprawy DNA (fotoreaktywacja, naprawa przez wycinanie uszkodzonych fragmentów, rozpoznawanie uszkodzonego DNA): SOS - system kontroli naprawy DNA (geny tego systemu mut H, mut L, mut S, uvr D, dam). Naprawa błędnie sparowanych zasad 10. Dziedziczenie płci: Teoria Bridgesa dziedziczenia płci, iterseksy, supersamica, supersamiec. Typy dziedziczenia płci (Lygeus, Abraxas, Protenor i Fumea). Dziedziczenie interseksualizmu u człowieka. Cechy związane i sprzężone z płcią u człowieka. Cechy sprzężone z chromosomem X (daltonizm, hemofilie, miopatie). Chromosom Y, mechanizm działania fragmentu TDF (testis determining factor), gen SRY, powstawanie kobiet typu xy i mężczyzn typu XX, zmiana płci. 11. Dziedziczenie u człowieka antygenu X-Y (antygenu męskiego): Dziedziczenie antygenu transplantacyjnego, zgodności tkankowej. Rodzaje przeszczepów. 12. Struktura i funkcja onkogenów (onc): Struktura retrowirusów onkogennych (v-onc). Komórkowe onkogeny (c-onc). Onkogen sis i erb-B mechanizm działania. Antyonkogeny organizmu ludzkiego. 13. Biologia plazmidów - pierścieniowe i liniowe (nowa forma pozachromosowa elementów genetycznych). 14. Dziedziczenie pozajądrowe (cytoplazmatyczne): Dziedziczenie niemendlowskie. Organizacja genów mitochondrialnych (mt DNA), organizacja ludzkiego genomu mitochondrialnego, odrębność kodu. Pojęcie plazmonu, dziedziczenie przez komórkę żeńską. Endosymbiotyczne pochodzenie niektórych organelli komórkowych. 15. Dziedziczenie u bakterii (konjugacja, transformacja, transdukcja): Powstawanie szczepów opornych. 16. Wiroidy - infekcje - kołowe cząsteczki RNA. 17. Priony - niekonwencjonalne czynniki infekcyjne. 18. Farmakogenetyka i ekogenetyka: Porfirie. Podatność na czynniki rozedmotwórcze, wrażliwość na niedotlenienie, nadwrażliwość na promieniowanie UV i jonizujące. Teratogeneza - promienie jonizujące, chemiczne i biologiczne czynniki teratogenne 19. Genetyczne podstawy onkogenezy: Aberracje chromosomowe w komórkach nowotworowych, biologiczne czynniki kancerogenne, genetyczne predyspozycje do choroby nowotworowej, starzenie się organizmu a nowotwory. 20. Genetyczne aspekty starzenia się. 21. Zasady inżynierii genetycznej: Metody wycinania poszczególnych genów, enzymy restrykcyjne. Lepkie końce DNA i ich łączenie. Plazmidy - nośniki markerów selekcyjnych. - Plazmidy i bakteriofagi jako wektory genów. Metoda PCR. Metoda transfekcji. 26 22. Inżyniera genetyczna a biotechnologia insuliny, hormonu wzrostu, interferonów oraz szczepionki przeciw zapalenia wątroby. 23. Inżynieria genetyczna a sztuczne geny. 24. Aspekty etyczno-moralne związane z inżynierią genetyczną. Podręczniki podstawowe: 1. Charles J. Krebs: Ekologia. PWN, Warszawa, 1996 2. R. Kadłubowski, A. Kurnatowska: Zarys parazytologii lekarskiej. PZWL, Warszawa, 1999 3. J. Kawiak, J. Mirecka: Podstawy cytofizjologii. PWN, Warszawa, 1997 4. Ekologia. Jej związki z różnymi dziedzinami wiedzy. A. Kurnatowska (red.), PWN, Warszawa Aódz, 1997 5. Genetyka dla studentów medycyny. J Limon (red.), Wydawnictwo Medyczne Urban & Partner, Wrocław, 1997 Piśmiennictwo uzupełniające: 1. J.M. Connor, M.A. Ferguson-smith: Podstawy genetyki medycznej. PZWL, Warszawa, 1991 2. Zarys parazytologii lekarskiej. Z. Dymowska (red.), PZWL, Warszawa, 1985 3. W.N. Jarygin: Biologia Podręcznik dla studentów medycyny. PZWL, Warszawa, 1991 4. Cz. Jura: Podstawy embriologii zwierząt. PWN, Warszawa, 1985 27