Anemia sierpowata: (niedokrwistość)

Przyczyny:

- kształt erytrocytów - sierpowaty

- spowodowana tzw mutacją punktową (nukleotyd adeninowy podstawiony jest nukleotydem

tyminowym)

- prawidłowy kodon GAG koduje kwas glutaminowy natomiast kodon GTG koduje walinę

- białko B - globina- zmienione właściwości tego białka

Leczenie:

- wprowadzenie do kom macierzystych erytrocytów prawidłowego genu B-globiny (w którym

znajduje się kodon kodujący kwas glutaminowy)

- naprawienie mutacji punktowej, zamienienie kodonu zmutowanego na kodon prawidłowy GAG

Mukowiscydoza:

- wywołana genem recesywnym w chromosomie 7

- objawia się zaburzeniami transportu jonów chlorkowych w nabłonkach wydzielniczych płuc, jelit,

trzustki, przewodów żółciowych, nasieniowodów

- dochodzi do zanopowania narządów, co uniemożliwia ich prawidłowe funkcjonowania

- w DNA brakuje sekwencji genów

Dystrofia mięśniowa Duchennea (DMD):

- sprężona z chromosomem X, chorują na nią chłopcy

- spowodowana wytwarzaniem nieprawidłowego białka w wyniku mutacji genu kodującego dysnofinę

- powoduje nieodwracalny zanik mięsni i objawia się opóźnionym rozwojem ruchowym,

kaczkowatym chodem, kłopotami z bieganiem i wchodzeniem po schodach.

- u 25% chorych stwierdza się objawy upośledzenia umysłowego

- strategia terapeutyczna: wprowadzenie prawidłowego genu dystrofiny za pomocą wirusa opryszczki

kom macierzystych szpiku

Dystrofina- białko łączące włókna aktynowe z błoną komórkową. Jej brak powoduje uszkodzenia błony komórkowej i nerkozę komórek mięśniowych.

Hemofilia:

- choroba dziedziczna sprzężona z płcią

- nieprawidłowy gen zlokalizowany w chromosomie X (chorują mężczyźni, kobiety są nosicielkami)

- objawia się wydłużonym czasem krzepnięcia krwi

- czynniki krzepnięcia krwi wytwarzane są przez komórki wątrobowe

- pobieranie kom wątrobowych -> transfekcja kom prawidłowych -> wprowadzenie do śledziony

Fenyloketonuria:

- wywołana genem recesywnym, zlokalizowanym w chromosomie 12

- brak enzymu rozkładającego nadmiar fenyloaniny do tyrozyny

- prowadzi do opóźnienia rozwoju umysłowego, uszkadza OUN

- komórkami docelowymi w terapii genowej powinny być komórki, które wytwarzają enzym

rozkładający fenyloalaninę. Próby kliniczne nie przyniosły zadawalających rezultatów.

Choroby neurodegeneracyjne:

- komórkami docelowymi w terapii genowej tych chorób są m.in. macierzyste kom nerwowe. Geny

terapeutyczne mogą być do nich wprowadzane za pomocą wirusów, np. wirus opryszczki.

Choroba Alzhaimera:

- zniszczeniu ulegają neurony, w których neuroprzekaźnikiem jest acetylocholina

- uszkodzone zostają rejonu mózgu niezbędne w procesach poznania i pamięci

- wywołana zmutowanymi genami zlokalizowanymi w chromosomach 21,14,19

- w terapii genowej wprowadza się gen czynnika wzrostu nerwów, a także przyśpieszać proces uczenia

się i percepcji.

Choroba Parkinsona:

- spowodowana brakiem dopaminy

-powstaje wskutek zniszczenia w mózgowiu tzw istoty czarnej, odpowiadającej za kontrolę ruchową

- objawy: brak koordynacji ruchów, sztywność mięsni, drżenie, spowolnienie ruchowe;

pojawiają się, gdy zniszczonych jest 60- 80% neuronów

- wywołana: mutacjami wielu genów zlokalizowanych w chromosomach: 6,2,4,1

Biologia molekularna- dziedzina wiedzy zajmująca się funkcjonowaniem org na poziomie białek

i kwasów nukleinowych.

Biotechnologia - wykorzystanie żywych org, zwykle mikroorganizmów w procesach przemysłowych.

DNA - kwas dezoksyrybonukleinowy, jedna z dwóch form kwasów nukleinowych w kom żywych,

materiał gen dla wszystkich żywych form życia i wielu wirusów.

RNA - kwas rybonukleinowy żywych komórek, materiał gen niektórych wirusów.

Akceptor - miejsce przyłączenia aminokwasu. Transportuje aminokwasy z cytoplazmy do rybosomów, w odpowiednie miejsce matrycowego RNA.

mRNA- matrycowy RNA,

- syntezowany w jądrze komórkowym

- łączy się z mniejszą jednostką rybosomy

- posiada trójki nukleotydów zwane kodonami

- 1 kodonowi odpowiada 1 aminikwas

rRNA - rybosomy RNA

- wystepuje w rybosomach i jąderkach

- odgrywa rolę w biosyntezie białek

gen - Liniowy zbiór sekwencji DNA potrzebnych do wytworzenia funkcjonalnej cząsteczki RNA

i białka, segment cząsteczki kwasu nukleinowego, który koduje produkt funkcjolnych (łańcuch

polipeptydowy lub rRNA, tRNA); odcinek DNA kodujący inf. o budowie pojedynczego białka

kwasy nukleinowe - chromatyna zbudowana z DNA i białek.

Nukleotyd jest zbudowany z:

• Zasady azotowe (adenina, tymina, guanina, cytozyna)

• Pentoza (cukier)

• Reszta kwasu fosforowego

C - G - 3 wiązania wodorowe

A - T - 2 wiązania wodorowe

chromatyna w jądrze z interfazową tworzy nić, zbudowanej z DNA i 5 rodzajów białek

Pistonowych (H1, H2A, H2B, H3, H4)

nukleonom - po dwie cząsteczki białek pistonowych; H2A, H2B, H3, H4 tworzą rdzeń białkowy, a

wokół niego owinięta cząsteczka DNA.

solenoid - spirala ze skręconej chromatyny, wraz z białkami niehistonowymi jest częścią składową

chromosomów.

Chromatyna i chromosom różnią się tylko stopniem spiralizacji i kondensacji, ale nie różnią się pod

Względem genetycznym ponieważ sekwencja DNA podczas tych procesów nie ulega zmianie.

chromosom metafazowy - składa się z 2 chromatyd siostrzanych połączonych centromerem

kariotyp - skład chromosomowy osobnika, ułożenie chronologiczne par według wielkości i pozycji

centromerów. 22 pary - autosomy, 23 para - chromosomy płci (heterosomy)

W komórce jajowej i w plemnikach mamy 23 chromosomy,

w komórce jajowej zawsze chromosom X, w plemniku X lub Y.

Biosynteza białek:

• transkrypcja - proces przepisania inf gen. z DNA do mRNA

• translacja - proces przetłumaczenia języka zasad azotowych na język aminokwasów co

zachodzi w układzie kodon - antykodon

Kod genetyczny - ciąg trójek nukleotydowych w DNA, które decydują o kolejności aminokwasów kodowanego białka.

Cechy kodu:

- trójkowy

- uniwersalny (w całym świecie org żywych ta sama trójka koduje ten sam aminokwas)

- jednoznaczny ( dany kodon koduje 1 aminokwas)

- bezprzecinkowy ( występuje jedna trójka po trójce)

- niezachodzący (kodony nie zachodzące na siebie)

Ekspresja genu - seria zdarzeń prowadzących do uwolnienia inf gen i uczynienia niesionej przez gen i uczynienia jej dostępną dla kom zazwyczaj przez kierowanie syntezą cząsteczki RNA, ulegającej translacji do białka o specyficznej aktywności.

Genom - komplet inf gen organizmu, zawiera 20 - 25 tys genów kodujących białka

Badanie ludzkiego genomu:

- 1990r. powstał tzw projekt ludzkiego genomu, kierownik Francis Collins

- cel: poznanie liczny genów, ich ułożenie i funkcja genów

Informacja genetyczna - inf o budowie, rozwoju i działaniu org zawarta w genomie.

Genom - cała inf gen żywego org.

Inżynieria genetyczna - techniki używane do tworzenia nowych sekwencji DNA poprzez łączenia odcinków DNA pochodzących z różnych źródeł.

Chromatyna - kompleks złożony z DNA, białek pistonowych i białek niehistonowych występujących w jądrze interfazowym, stanowi materiał budulcowy chromosomów.

Chromosom - podstawowy morfologiczny element genetyczny komórki eukariotycznej, złożony z DNA i białek.

Kod genetyczny - zestaw reguł określających współzależność tripletów nukleotydów kodonów) w DNA lub RNA z aminokwasami w białkach.

Kodon - trzy nukleotydy kodujące 1 aminokwas

Antykodon - trójka nukleotydów cząsteczki tRNA, która wiąże się z kodonem w cząsteczce mRNA.

PCR - łańcuchowa reakcja polimerazy umożliwiająca powielenie określonego fragmentu DNA.

Replikacja DNA - synteza nowej kopii genomu.

Allel - jedna z dwu lub więcej liczby form genu.

Allele wielokrotne - różne formy genu mające więcej niż dwa allele.

Aminokwas - monomeryczna jednostka w cząsteczce białka

Autosom - chromosom nie bedący chromosom płci

Centromer - ograniczony region chromosomu, w którym chromatydy tworzące pare łączą się

Chimera - org złożony z dwu lub więcej typów komórek różniących się genetycznie

Fenotyp - cecha lub zespół cech org, których pojawienie się i stopień ekspresji określany jest przez udział czynników genetycznych i środowiskowych.

Klon - grupa komórek mających jednakowe cząsteczki zrekombinowanego DNA

Komórki docelowe - komórki, do których wprowadzany jest kod genetyczny

Locus genu - pozycja zajmowana przez gen w chromosomie

Mutacja - zmiana w sekwencji nukleotydów w DNA

Mutagen - czynnik chemiczny lub fizyczny, który może powodować mutacje w cząsteczce DNA

Sekwencjonowanie DNA - technika ustalania kolejności nukleotydów w cząs DNA

Plazmid - zwykle kolisty kawałek DNA, często znajdowany u bakterii i w niektórych innych typach komórek, zdolny do anatomicznej replikacji

Wektor - plazmid lub wirus, do którego można wstawić obcy DNA (transgen), który nastepnie może być przenoszony do komórek

Zwierzęta knockaut - zwierzęta transgeniczne pozbawione jakiegoś genu.

Terapia genowa - modyfikacja materiału genetycznego komórek somatycznych do celów terapeutycznych lub profilaktycznych może dotyczyć także kom rozrodczych .

Założenia:

- do kom w miejsce uszkodzonego genu lub nie usuwając uszkodzonego genu wprowadza się gen

prawidłowy

- gen prawidłowy wprowadza się do kom docelowych za pośrednictwem tzw wektorów

(wektor - plazmid lub wirus, do którego można wstawić obcy DNA, który następnie może być

przenoszony do komórek)

- białko- produkt ekspresji prawidłowego genu, kompensuje mataboliczne błędy będące skutkiem

wytwarzania nieprawidłowego białka kodowanego przez uszkodzony gen.

- najwięcej prób klinicznych dotyczy nowotworów.

Problemy terapii genowej:

- nie ma wydajnego i bezpiecznego wektora

- brak bezpiecznego i wydajnego systemu transferu genów

- występują nieoczekiwane reakcje i powikłania immunologiczne wywołane przez wektory, a nawet

przez białka kodowane przez wprowadzane geny

Zastosowanie terapii genowej: są mocno ograniczone, a jej skuteczność jest nadal niewielka choć wiąże się z nią duże nadzieje.

Cykl komórkowy- składa się z mitozy (trwa 1 godzinę), pozostała część cyklu to interfaza.

Replikacja - podwojenie materiału genowego

Faza syntezy - zachodzi tam replikacja DNA, podwojenie z 2n powstaje 4n

Faza G2 - komórka przygotowuje się do podziału (mitozy), synteza białek, które będą budowały błonę komórkową i wrzeciono podziałowe

Mitoza - dotyczy komórek somatycznych (naszych komórek) 2n = 2n + 2n

Profaza - z chromatydy powstają chromosomy, pod koniec profazy zanika jąderko i otoczka jądrowa

Centriole- wędrują ku biegunom komórki, budują nici wrzeciona podziałowego

Metafaza - najkrótsza z faz, chromosomy leżą w płaszczyźnie równikowej, kosmyki wrzeciona podziałowego łączą się z centromerem

Anafaza - następuje pęknięcie w centromerze i jedna chromatyda siostrzana biegnie ku jednemu biegunowi komórki, a druga ku drugiemu brzegowi tzw. Chromosomy potomne (1 chromosom)

Telofaza - chromosomy potomne, następuje despiralizacja (rozkręcają) się do chromatyny, pojawiają się jąderka, otoczki jąder potomnych i zachodzi proces cytokinezy (cytoplazma dzieli się na dwie komórki potomne)

Transformacja nowotworowa- najczęściej jest skutkiem mutacji w nielicznych genach.

Najczęściej nowotwór powstaje, gdy zostaje zakłócona praca genów, np. protoonkogenów

(kontrolują podziały komórkowe i różnicowanie się komórek) lub np. antyokogenów (hamują wzrost i proliferację komórek)

Przykład protoonnkogenu: ludzki gen ras

Gen ras -> białko ras -> pozakomórkowy sygnał chemiczny (czynnik wzrostowy) -> transkrypcja genów kodujących białka wspomagające podziały komórkowe

Przykład antykogenu: gen p53

Gen p53 -> białko p53 -> pozakomórkowy sygnał chemiczny -> transkrypcja genów kodujących białka hamujące podziały komórkowe

Brak sygnału - komórka przestaje się dzielić, ustalając swoją ostateczna postać morfologiczną

Mutacje w genie ras -> zmienione białko ras -> brak sygnału chemicznego -> transkrypcja genów kodujących białka wspomagające podziały komórkowe.

Utrata kontroli nad proliferacją (namnażaniem) -komórki powodują gromadzenie się komórek, w których występują różne mutacje genowe i abberacje chromosomowe

Cechu komórek nowotworów złośliwych, które odróżniają je od komórek normalnych:

- nadmierna niekontrolowana zdolność do proliferacji, komórki te stają się nieśmiertelne

- tworzenie nienormalnych odmian komórek potomnych, które tracą typową specjalizacją

- narastają zezłośliwienie przejawiające się zdolnością do niszczenia sąsiednich, prawidłowych

komórek

- zdolność tworzenia przerzutów do tkanek i narządów położonych odlegle w stosunku do ogniska

pierwotnego.

Proces karcynogenczy dzielimy na:

- inicjację nowotworową - polega na gromadzeniu się mutacji punktowych w komórce

- promocje charakteryzującą się wyraźnym nasileniem podziałów komórek

- progresję, w której wzrost komórek nowotworowych staje się niekontrolowany i dochodzi do

uznacznienia tkanek nowotworowych tzw. Proces angcogenezy

- powstanie przerzutów

Próby kliniczne w zakresie terapii genowej nowotworów polegają na:

- wprowadzeniu prawidłowych, niezmutowanych genów terapeutycznych

- wprowadzeniu genów odporności lekowej

- wprowadzeniu genów samobójczych

- stosowanie genów proapoptycznych

- stosowanie wirusów onkolitycznych

- stosowanie terapii antyangiogennej

- stymulowanie układu odpornościowego do rozpoznawania i niszczenie komórek nowotworowych za

pomocą szczepionek

---