BIOMEDYKA – WYKŁADY dr. Równicka – Zubik

HIPOKRATES – ojciec medycyny, wysunął przypuszczenia czym są choroby. Pojęcia te ewaluowały i uległy do dziś zmianom. Hipokrates (470 – 377 p.n.e. poch. – wyspa Kos) Jako pierwszy zajął się problematyką medycyny. „w zdrowym ciele zdrowy duch” dobre samopoczucie = zdrowie, złe samopoczucie = choroba. Gdy zaburzona jest harmonia ciało choruje. Zdrowie zależy od równowagi miedzy człowiekiem a środowiskiem.

KARTEZJUSZ (rene de kartes 1596 – 1650 żył w renesansie) organizm człowieka = doskonała i precyzyjna maszyna biologiczna. Analiza czł. Jako poszczególne układy. Zdrowie = prawidłowo funkcjonujący organizm, choroba = zepsucie maszyny biologicznej. Choroba staje w centrum uwagi, poszczególne jej układy, organy i ich funkcje.

W NEOPOZYTYWIŹMIE (1 poł. Xxw.) wiadomo już, że o zdrowiu i chorobie decydują czynniki biologiczne i społeczne. Choroba jest nadal w centrum uwagi. Czł. Rozpatrywany jako zespół elementów powiązanych względnie prostymi relacjami. Wiedza o każdym elemencie i relacji to wiedza o całości.

Wg. Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób (ICD) urazów i przyczyn zgonów choroba to zaburzenie prawidłowej budowie lub funkcjonowaniu organizmu człowieka. ICD zdrowie to stan, w którym nie ujawnia się żadna z jednostek chorobowych, wymienionych w ICD10.

DRUGA POŁ XXW.

W 1947r Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) sformułowała pdst. Poj. Medyczne. Wg WHO zdrowie to kompletny fizyczny, psychiczny i społeczny dobrostan czł., a nie tylko tylko brak kalectwa. Dla uzyskania dobrego stanu zdrowia konieczna jest równowaga pomiędzy strefami: psych., fiz., i społ. Dla zdrowia konieczne jest zaspokajanie potrzeb zdrowotnych, także poza instytucjami medycznymi np. w domu, w rodzinie, w śr. Rówieśnicznym. Zdrowie to wielowymiarowe zjawisko, które odnosi się do czł. Jako całości psychiczno-fizyczno-duchowej, a choroba stanowi zagrożenie zdrowia i jego potencjalności, zaburzenie charmonii i równowagi.

CZYNNIKI GENETYCZNE, które wpływają na prawidłowy rozwój człowieka:

Podczas przekazywania info. Genetycznej z pokolenia na pokolenie powielają się te geny, które zapewniają swoim nosicielom przewagę w możliwości przetrwania, przeżycia. Spowodują, że zostawia po sobie potomstwo dziedziczące właśnie te geny. Jako początek genetycznej tożsamości nowej istoty biologicznej przyjęto moment zapłodnienia. Podczas połączenia plemnika z komórką jajową dochodzi do przekazania inf. Genetycznej z plemnika do komórki jajowej. Z haploidalnej (poł. Inf. Genetycznej) (1n ojca, 1 n matki)powstaje diploidalna zygota (2n), z której w wyniku podziałów mitotycznych tworzy się wiele bilionów komórek o identycznym jak u rodziców składzie materiału genetycznego. Powstaje embrion, a następnie dziecko, które po okresie dojrzewania jest zdolne do rozrodu. Zygota jest najwcześniejszym stadium rozwoju istoty ludzkiej, zawiera bowiem inf. Gen. Zapisaną w 46 chromosomach. Z jednej komórki podczas namnażania powstaje ok. 200 typów komórek, z których każda kierowana jest na inny tor różnicowania. Skierowanie komórki na jeden konkretny szlak rozwojowy jest praktycznie nieodwracalne i prowadzi do powstania ostatecznie zróżnicowanej komórki.

EMBRIOGENEZA jest procesem zaprogramowanym i kontrolowanym genetycznie. Kontrolą nad rozwojem embrionów sprawuje pula genów homeotycznych inaczej głównodowodzących. Postęp badań nad właściwościami i lokalizacją tych genów w genomie przyczynia się do prawidłowego rozwoju czł. W okresie zarodkowym i płodowym cechy czł. Mogą być determinowane monogenicznie (czyli przez 1 gen np. grupa krwi) lub poligeniczne (kilka genów np. wzrost ciała). Jeżeli dojdzie do mutacji któregoś z genów to jego rola w procesie dziedziczenia może wzrosnąć lub zdominować fun kcje pozostałych doprowadzając do zmiany warunkującej cechy.

GENETYCZNA KONTROLA rozwoju czł. Odbywa się na zasadzie:

• Genetycznej powtarzalności materiałów komórkowych

• Zakresu i ilości wytworzonych komórek

• Tempa procesów biochemicznych i fizjologicznych wpływających na rozwój

• Sposobu odpowiedzi organizmu na bodźce środowiskowe

GENY potrzebne do prawidłowego rozwoju kodują wiele rodzajów białek, należą do nich enzymy, czynniki transkrypcyjne, nośniki transportowe, inne. Odchylenie od genetycznie określonej linii rozwojowej zal. Od siły bodźca oraz od czasu jego trwania. Im bodziec odchylający trwa dłużej tym mniejsza jest szansa powrotu na właściwy genetycznie tor rozwoju. Zahamowanie wzrostu powstaje w okresie intensywnego wzrastania wzrastania trudnej jest nadrobić niż powstałe w innym okresie. Szansa powrotu na właściwy tor jest odwrotnie proporcjonalna do siły bodźca, tempa rozwoju oraz czasu trwania zaburzenia.

Informacja genetyczna pod wpływem czynników zewnętrznych może ulec MUTACJI, do najgroźniejszych czynników mutagennych należą:

• Promieniowanie UV i jonizujące

• Wysoka temperatura

Czynniki chemiczne:

• Kwas azotowy, związki alkinujące, alkaloidy

• Analogi zasad azotowych

• Barwniki akrydynowe

• Jony metali ciężkich (np. ołowiu)

Czynniki metaboliczne:

• Brak jonów magnezu w komórce

• Rtęć i jego organiczne połączenia

• Metabolity grzybów i pleśni

• Związki konserwujące

Coraz częściej obserwuje się ADAPTACJE ludzi do niektórych czynników mutagennych (np. zw. Konserwujących – kiedyś nie było, teraz są we wszystkim) ludzie wykształcają tolerancje na konserwanty i wciąż się one zwiększają, ludzi i całe populacje cechuje odmienna tolerancja i różne zdolności adaptacyjne. Zdolność adaptacyjna to umiejętność i możliwość prowadzenia odpowiedniego trybu życia, wykształcenie korzystnych nawyków zdrowotnych, ograniczenie konsumpcji niezdrowych pokarmów, bytowanie w nowych warunkach środowiskowych oraz umożliwienie lub ograniczenie kontaktu z mutagenami pochodzenia chem. I fiz. Zmiany dot. Liczby czy struktury chromosomów mogą stać się przyczyną ujawnienia predyspozycji do wystąpienia niektórych jednostek chorobowych np. otyłość czy niektórych typów nowotworów. Defekty gen. Jednego lub obojga rodziców mogą się sumować i powodować niektóre niekorzystne uwarunkowania zdrowotne u dziecka.

PRZEDMAŁŻEŃSKIE PORADNICTWO GENETYCZNE

Określanie prawdopodobieństwa (na pdst. Praw dziedzicznych i specjalistycznych badań) urodzenia dziecka obarczonego jakąś wadą lub chorobą genetyczną występującą wcześniej w rodzinach potencjalnych rodziców.

Ryzyko wystąpienia wad wrodzonych lub rozwojowych jest większe u dzieci małżeństw spokrewnionych, ale również u watek w starszym wieku (z roguły 40+)

Regularne zażywanie kwasu foliowego lub jedzenie „zielonego” może zapobiegać chorobie. Jego brak może spowodować nie wykształcenie się układu nerwowego.

CZYNNIKI WPŁYWAJĄCE NA ZDROWIE I ROZWÓJ CZŁOWIEKA

Czynniki środowiskowe – korzystne wpływy śr. Zewn. I wewn. Są pdst. Czynnikami prawidłowego rozwoju i zdrowia czł. Do prawidłowego rozwoju konieczne jest dostarczenie materiałów budulcowych (białek), energetycznych (tłuszcze, cukry), hormony, witaminy (mikro i makro elementy)

Śr. wewn może powodować pozytywny i negatywny wpływ na czł., może być źródłem czynników odżywczych, budulcowych i energetycznych, pierwiastków i witamin. Może być źródłem czynników infekcyjnych, bakterii, grzybów, pasożytów, wirusów. Śr. wewn organizmu stanowi pole do przeprowadzania procesów biochemicznych, reakcji fizjologicznych: namnażania, wzrostu, ………, obumieranie komórek ( w końcu do śmierci, kontrolowana śmierć – apoptaza – rzecz naturalna)

Bakterie np. prądki Kocha, prądki gruźlicy, wszystkie pałeczki wywołujące zmiany w przewodzie pokarmowych. Bakteriofag to wirus!

Na środowisko zewnętrzne organizmu składają się:

• Krew (naczynia krwionośne)

• Limfa (w naczyniach limfatycznych)

• Płyn mózgowo – rdzeniowy (w przestrzani podpajęczykowej w ukł. ….)

• Płyn międzykomórkowy (między komórkami, nie posiada włas. Zbiornika)

Od prawidłowego składu śr. Wewnętrznego zależy prawidłowość procesów w nim zachodzących. Obecność mikro i makro elementów w odpowiednich stężeniach i proporcjach jest niezbedna do utrzymania dobrego stanu zdrowia. Niedobór i nadmiar powodują wystąpienie stanów chorobowych, podobnie jak witaminy (hiperwitaminoza i awitaminoza) czy obecność bakterii saprofitycznych.

Mikroelementy – żelazo, jod, fluor, kobalt, miedź, chrom, cynk, mangan, selen, poliwer (?)

Makroelementy – fosfor, wapń, magnez, chlor, potas, sód, siarka, azot, wodór, tlen

Ważne aby po kuracji antybiotykami uzupełnić niedobór witamin

Naturalne śr. Zewn czł. To wszystko to, co go otacza, to to co z zewnątrz wpływa bezpośrednio lub pośrednio na jego organizm. (zewn. Wpływ na wewn)

WODA – jej mineralny skład lub skażenie odgrywa jedną z decydujących ról w warunkowaniu życia i zdrowia. Jest gł. Składnikiem organizmu i może stanowić 45-75% masy ciała. W wodzie rozpuszcza się część witamin. Woda to gł. Składnik płynów ustrojowych niezbędne do prawidłowego przebiegu procesów trawienia i wydalania szkodliwych produktów przemiany materii. Śr. Wodne stanowi ochronę gałki ocznej, mózgu, rdzenia kręgowego czy płodu. Woda stanowi system transportowy składników odźywczych i metabolitów wew. Komórki oraz miedzy jej organellami. Zapewnia wymianę z otaczającym śr. I umożliwia przenoszenie na większe odległości różnych związków odżywczych (bazuje na ich rozpuszczalności w wodzie)

GLEBA – wpływa na zdrowie człowieka w sposób pośredni poprzez warunkowanie składników produktów rolnych skł. chemiczny produktów spożywczych pochodzenia roślinnego i zwierzęcego stanowi wykładnik degradacji i zanieczyszczenia gleby oraz stopnia świadomości chemizacji rolnictwa, gospodarki rolno-spożywczej i ochrony środowiska. Wartość odźywcza skł. Chem. Produktów spożywczych wywiera naistotniejszy obok wody wpływ na zdrowie człowieka. Niekorzystny wpływ na zdrowie czł. Ma stosowanie sztucznych barwników, konserwantów, polepszaczy smaków, spulchniaczy, ale również stosowanie nadmiernej ilości soli, zbyt długiego wędzenia w celu zapewnienia dłuższego terminu przydatności do spożycia.

POWIETRZE ATMOSFERYCZNE prawidłowy skł. Chemiczny powietrza, jego ciśnienie, wilgotność czy stopień zanieczyszczenia wpływa na prawidłową wymianę gazową człowieka. Zaburzenia dotlenienia organizmu mogą powodować wile poważnych w skutkach uszkodzeń np. mózgu

CZYNNIKI POGODOWO – KLIMATYCZNE ich wpływ na zdrowie czł. Jest doraźny i kompleksowy. Sprzyjają one powstawaniu przeziębień, nieżytów nosa, zapaleń (oskrzeli i płuc) oraz zapaleń dolnych dróg moczowych. Pod ich wpływem może dojść do oparzeń, przegrzań, ale też odmrożeń, zmian zakrzepowo-żylnych czy skosów ciśnienia tętniczego. (optymalna temp dla czł. 18-22stC)

PODSTAWY GENETYKI CZŁOWIEKA

DNA – KWAS DEOKSYRYBONUKLEINOWY zbudowany z czterech rodzajów nukleotydów (zasada + cukier) nukleotyd połączony z resztą kwasu fosforowego to nukleoid.

Cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch przeciwbieżnych i komplementarnych do siebie łańcuchów kwasu DNA skręconych wzdłuż helisy. Dwa łańcuchy DNA łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi pomiędzy zasadami azotowymi tworząc komplementarne pary.

DNA występuje najczęściej w postaci dwuniciowej (osi DNA), ma kształt HELISY

Dwa rodzaje zasad:

Pirymidyny – tymina i cytozyna

Puryny – adynina i guanina

Reguła Shargowa zasady dwupierścieniowe łączą się z jednopierścieniowymi. T z A i C z G

Pomiędzy adyminą i tyminą tworzą się tworzą się podwójne wiązania, a pomiędzy cytozyną i guaniną potrójne wiązania.

POSTAĆ DNA W ORGANIŹMIE

• DNA rzadko występuje w postaci liniowych odcinków o wolnych końcach.

• U prokariota (bez wyodrębnionego jądra komórkowego) – chromosomy i plazmidowy występuje w postaci kolistej

• U eukariota (wyodrębnione jądro kom.) chromosomowy DNA jest zorganizowany w postaci pętli, których pdst. Są unieruchomione przez białka wchodzące w skład chromosomu.

ISTOTNE CECHY DNA

• DNA jest dwuniciową komplementarną cząsteczką o kształcie skręconej spirali.

• Zasady azotowe znajdują się wewnątrz spirali, a deoksyrybozy i grupy fosforanowe na zewnątrz.

• Łańcuchy łączą się ze sobą wiązaniami wodorowymi, między zasadom w parze A=T, G=-C

• Ściśle określona sekwencja zasad w łańcuchu polineukleotydowym niesie konkretną inf. Genetyczną

ROLA KWASÓW NUKLEINOWYCH

• Odgrywają kluczową rolę w życiu każdego organizmu,

• Są nośnikami puli informacji gen. Zawartej w genach i specyficznej dla danego organizmu, która jest przekazywana potomstwu,

• Mechanizmy dziedziczenia, odczytu i regulacji tej inf. Są uzależnione od wielu czynników związanych z rodzajem organizmu, jego stanu fizjologicznego i warunków, w których żyje.

GEN – pdst. Jednostka dziedziczna, decydująca o przekazaniu potomstwu poszczególnych cech organizmu. Jest to odcinek łańcuch DNA, o którym kolejność ułożenia nukleotydów (zasada azotowa + cukier + reszta kwasu fosforowego) stanowi inf. Genetyczną o zdolności organizmu do syntezy określonych białek. (geny znajdują się w chromosomach w cytoplazmie)

Nukleotydy – 3 składniki

Nukleozydy – 2 składniki

ALLELE to para lub więcej genów wywołujących odmienne wykształcenie tej samej cechy (np. czerwony, biały kolor kwiatu), tworzą pary w komórkach somatycznych, w gametach występują pojedynczo, różnią się między sobą sekwencją nukleotydów.

GENOM – to haploidalny zespół chromosomów jądra komórkowego, kompletny zestaw inf.Gen. danego organizmu (np. genom człowieka), obejmuje określony dla danego gatunku zespół genów; jest charakterystyczny dla gamet organizmów diploidalnych; komórki somatyczne zawierają zazwyczaj 2 genomy.

GENOM CZŁOWIEKA kompletny zestaw genów składa się z dwóch odrębnych genomów, zlokalizowanych w jądrze komórkowym genu jądrowego oraz genomu mitochondrialnego obecnego w mitochondriach.

KOMÓRKA SOMATYCZNA – zawiera 46 chromosomów, 22 pary chromosomów autosomalnych (autosomy) i 1 pare chromosomów płciowych.

CHROMOSOMY – to składniki jądra komórkowego, które są nośnikami genów, zbudowane z kwasów nukleidowych i białek, ich liczba, kształt i wielkość są stałe i charakterystyczne dla danego gatunku.

KARIOTYM CZŁOWIEKA – opis morfologiczny zespołu chromosomów w komórce somatycznej.

GREGOR MENDEL – w 1865r. sformułował 2 prawa dziedziczenia:

I PRAWO MENDLA (prawo czystości gamet) – każda komórka płciowa (gameta) wytwarzane przez organizm, niesie tylko 1 allel każdego genu (czyli jest haploidalna)

II PRAWO MENDLA (prawo niezależnego dziedziczenia się cech) – allel jednego genu dostaje się do gamet niezależnie (w dowolnej kombinacji) wraz z allelami innego genu

MUTACJA – to nagła skokowa zmiana w genotypie, może powstawać pod wpływem promieniowania RPG, promieniowania UV, kwasów azotowych, na skutek analogii zasad, barwników akrydynowych. Może dotyczyć pojedynczego genu, struktury lub liczby chromosomów.

ZMIENNOŚĆ MUTACYJNA – zmienność nazwana mutacyjną, powstaje nagle powodując dziedziczne zmiany w genotypie. Mutacje wywołane są czynnikami mutagennymi: promieniowanie RTG, promieniowanie nadfioletowe, kwasy azotowe, analogii zasad, barwniki akrydynowe.

RODZAJE MUTACJI

1. Mutacja punktowa (genowa) – dotyczy zmian pojedynczego genu; prowadzi do powstania nowych alleli, powodujących zmianę sensu zapisu oraz zmianę fazy odczytu (są włączone niewłaściwe aminokwasy do białka)

• FRANZYCJA – polega na zmianie zasady purynowej na inną purynową (adenina, guanina) lub pirymidynowej na inną pirymidynową (cytozyna, tymina)

• TRANSWERSJA – polega na zmianie zasady purynowej na pirymidynową lub odwrotnie.

• DELECJA – polega na wypadnięciu nukleotydu

• INSERCJA – polega na wstawieniu nukleotydu

skutkiem mutacji punktowej jest blok metaboliczny.

Powstawanie SCHORZEŃ GENETYCZNYCH wynikających z zaburzeń bloku metabolicznego:

• FENYLOKETONURIA

• ALKAPTONURIA

• MUKOWISCYDOZA

• HEMOFILIA

• ALBINIZM

• ANEMIA SKIERPOWATA

1. Mutacje struktury chromosomów (aberracje) – w ich wyniku następuje zaburzenie pierwotnej struktury chromosomu. Są wynikiem nieprawidłowego procesu crassing-over.

• Defigencja (delecja) – wypadnięcie odcinka chromosomu (biologiczny – ch. Prawidłowy. Biolzny)

• Duplikacja – podwojenie odcinka chromosomu (biologiczny)

• Inwersja – odwrócenie odcinka chromosomu o 180 stopni (biociglozny)

• Translokacja – przeniesienie gragmentu chromosomu na inny chromosom; przyłączenie chromosomu odcinka chromosomu niehomologicznego (biolony; giczkonkurs)

Kliniczne skutki aberracji chromosomowych

• U zarodka – obumarcie

• U dzieci żywo urodzonych:

• Zespół wad wrodzonych z niepełnosprawnością intelektualną

• Niepełnosprawność intelektualna z elementami dysmorfii

• Zaburzenia cielesno-płciowe

Nosiciel aberracji jest zdrowy, ale może mieć niepowodzenia rozrodu (brak ciąży, poronienia samoistne, porody martwe, dzieci z zespołem wad z upośledzeniem umysłowym.)

1. Mutacje liczbowe (genomowe) –powoduje zmiany liczby chromosomów. W mutacji genomowej zostaje zaburzona liczba chromosomów. Prawidłowe w kom. Diploidalnej 2n i haploidalnej 1n.

• ANEUPLOIDY – organizmy, w których nastąpiła utrata lub nadmiar 1 chromosomu

• 2n-1 = monosomia (monosomik)

• 2n+1 = trisomia (trisomik)

SKUTKI POWSTAWANIA CHOROÓB GENETYCZNYCH WYNIKAJĄCYCH Z ZABURZENIA LICZBY CHROMOSOMÓW

NONDYSJUNKCJA – brak rozejścia się chromosomów w czasie mejozy.

• ZESPÓŁ DOWNA – trisomia 21 pary chromosomów.

Objawy: niedorozwój umysłowy, niski wzrost, nieprawidłowe proporcje ciała, zbyt duży język, wady narządów wewnętrznych.

• ZESPÓŁ EDWARDSA – trisomia 18 pary chromosomów.

Objawy: głęboki niedorozwój umysłowy, wady rozwojowe.

• ZESPÓŁ TURNERA – monosomia chromosomów płci. Występuje tylko u kobiet. Objawy: bezpłodność, niedorozwój jajników, niski wzrost, krępa budowa.

• ZESPÓŁ NADKOBIETY – trisomia chromosomu X.

Objawy: „wzmocnione” cechy kobiece, obniżona inteligencja, zaburzenia miesiączkowania

• ZESPÓŁ KLINEFERTA – trisomia chromosomu X (XXY). Występuje u mężczyzn.

Objawy: bezpłodność, niedorozwój jąder, zmienione proporcje ciała, cechy kobiece w wyglądzie, anomalie seksualne.

• ZESPÓŁ NADSAMCA – trisomia chromosomu Y (XYY)

Objawy: wysoki wzrost, zwiększona pobudliwość emocjonalna i agresywność, bardzo płodni.

• POLIPLOIDY (enploidy) – zwielokrotnienie całego garnituru chromosomów (zamiast 2n jest 3n 4n 5n) Nie wyst. U ludzi, rzadko u zwierząt (doświadczalnie), częściej u roślin. Mutacje można wywołać szlucznie (kolchiuyna?) dokonując rozejścia się chromosomów w czasie podziału.

• Autopoliploidy – zwielokrotnienie całego garnitury chromosomów, zachodzi w obrębie jednego gatunku, zachodzi przy tworzeniu mieszańców np. kuro-indyk, pszenżyto, żubron

• Allopoliploidy (amfiploidy) – w obrębie dwóch gatunków. Nie jest możliwe rozmnażanie, ponieważ nie produkują gamet.

Triploedia – 69 chrom. (46 + 23)

Tetroploidia – 92 chromosomy (46+46)

Skutki wszystkich mutacji:

• Niekorzystne – powodują śmierć organizmu, choroby genetyczne, zmniejszają zdolność adaptacyjną organizmu.

• Neutralna – zwłaszcza jeśli dotyczą komórek somatycznych

• Korzystne – zwiększają możliwości adaptacyjne organizmu