STRUKTURA I FUNKCJA KWASÓW NUKLEINOWYCH

Budowa DNA

zasady azotowej

purynowej: adeniny lub guaniny pirymidynowej: tyminy lub cytozyny

cukru dezoksyrybozy

reszty kwasu fosforowego

adenina

guanina

cytozyna

Tymina

uracyl

Zasadę azotową połączoną z cukrem nazywamy nukleozydem, a gdy do tego związku przyłączona jest grupa fosforanowa nazywa się nukleotydem

DNA a RNA

• W RNA zamiast dezoksyrybozy występuje ryboza (posiadająca dodatkowy atom tlenu przy drugim atomie węgla)

• W RNA zamiast tyminy występuje uracyl (tworzy komplementarna parę z adeniną)

• RNA jest cząsteczką jednoniciową

• W RNA mogą występować zmodyfikowane zasady (np. dihydrourydyna, inozyna itp.)

• RODZAJE RNA

• mRNA- RNA kodujące-transkrypty genów kodujących białka

• tRNA- RNA transportujące

• hnRNA- heterogenne RNA (prekursorowy, lub pre-RNA)

• scRNA-małe cytoplazmatyczne RNA, obecne nie u wszystkich eukariontów, są zróżnicowaną grupą cząsteczek o rozmaitych funkcjach

• snRNA- małe jądrowe RNA, zwane także U-RNA, bogate w urydyny. Pełni funkcję podczas dojrzewania innych cząsteczek RNA (funkcje regulatorowe).

• snoRNA- małe jąderkowe RNA

• rRNA- rybosomowy RNA, są składnikami rybosomów, struktur na których odbywa się synteza białek

• tmRNA- transportująco informacyjne, wyznaczają białka do degradacji

W roku 1953 J. Watson (26-letni Amerykanin) i F. Crick(36-letni Anglik) rozszyfrowali strukturę przestrzenną DNA i na tej podstawie zaproponowali mechanizm replikacji DNA.

DWUNICIOWA BUDOWA HELISY DNA wg Watsona i Cricka 1953 r.

1.Dwa helikalne łańcuchy polinukleotydowe zwijają się dookoła wspólnej osi. Łańcuchy są antyrównoległe - biegną w przeciwnych kierunkach.

2. Zasady purynowe i pirymidynowe znajdują się wewnątrz, a fosforany i dezokyrybozy na zewnątrz helisy. Płaszczyzny zasad są prostopadłe do osi helisy, a płaszczyzny pierścieni cukrów są prawie prostopadle ułożone względem zasad

3. Średnica helisy wynosi 2.0 nm.Odległość miedzy sąsiednimi zasadami mierzona wzdłuż osi wynosi 0.34 nm. Zasady są skręcone względem siebie pod kątem 36º. Na całkowity skręt spirali przypada po 10 nukleotydów w każdym łańcuchu, co daje okres powtarzalności 3,4 nm.

4. Dwa łańcuchy łącza się między sobą wiązaniami wodorowymi między parami zasad (A/T, G/C)

5. Kolejność zasad w łańcuchu polinukleotydowym nie jest w żaden sposób ograniczona. Ściśle określona sekwencja zasad niesie informacja genetyczną.

ALTERNATYWNE STRUKTURY PODWÓJNEJ HELISY DNA

Forma B-DNA, na powierzchni helisy B-DNA występuje duży rowek o średnicy 2,2 nm i mały rowek o średnicy 1,2 nm. W warunkach fizjologicznych liczba par zasad wynosząca 10,4 na skręt helisy uznana została za charakterystyczną dla formy B-DNA.

Forma A-DNA, jest dwuniciową prawoskrętną helisą, która staje się szersza i krótsza niż helisa B-DNA. Na całkowity skręt helisy A przypada 11 par zasad. Duży rowek jest głęboki i wąski. Mniejszy rowek ulega prawie całkowitemu zanikowi.Ma kształt bardzo szeroki i płytki.

Forma Z-DNA, jest lewoskrętna, ma więcej par zasad przypadających na jeden skręt, staje się długa i wąska. Strukturę nazwano Z ze względu na szkielet cukrowo-fosforanowy, który kształtem przypomina literę Z. Nie stwierdzono występowania formy Z in vivo.

Właściwości DNA wg Chargraffa

1.Stosunki ilościowe adeniny do tyminy i guaniny do cytozyny sa bliskie 1.0 dla wszystkich badanych cząsteczek DNA. Ilość reszt purynowych równa jest ilości reszt pirymidynowych

2.Stosunek A/T i G/C jest typowy i stały dla DNA danego organizmu

3.Jeżeli DNA zawiera większy procent par A/T to organizm jest bardziej wrażliwy na działanie promieni UV

4.Promieniowanie jonizujące wywiera efekt na DNA bogate w pary G/C

5.Zasób informacji zakodowany w DNA jest największy przy 41% par G/C. Zwiększenie i zmniejszenie procentowe zawartości tych par obniża możliwość kodowania przez DNA informacji.

Budowa i skład chemiczny chromatyny

GENOM

Suma wszystkich kodujących i niekodujących sekwencji DNA zawartych w haploidalnej liczbie chromosomów.

Według International Human Genome Sequencing Consortium genom człowieka zbudowany jest z 3,08 mld nukleotydów.

Genom człowieka składa się z dwóch części genomu jądrowego i mitochondrialnego.

Większość genomu zawarta jest w chromosomach.

Genom jądrowy składa się ze zbioru liniowych cząsteczek DNA.

Chromosomy są znacznie krótsze niż zawarte w nich cząsteczki DNA.

Potrzebny jest wysoce uorganizowany system pakowania, aby zmieścić cząst. DNA w chromosomie.

• Jądrowy DNA jest połączony z białkami wiążącymi się z DNA, zwanymi histonami

• CHROMATYNA=kompleks DNA+histony

• Białka histonowe są regularnie rozmieszczone wzdłuż DNA

• Każdy NUKLEOSOM zawiera 8 cząst. Białek histonowych: 2x H2A, H2B, H3 i H4.

• Osiem białek tworzy oktamer w kształcie walca z DNA owiniętym dwukrotnie wokół niego

• Nukleosomy oddzielone są od siebie DNA łącznikowym.

• Uważa się, że struktura nukleosomów stanowi nieupakowaną formę chromatyny, która występuje raczej rzadko w żywym jądrze

• Bardziej skondensowanym kompleksem jest włókno 30 nm

• To włókno jest prawdopodobnie głównym typem chromatyny w jądrze w czasie interfazy, czyli okresie między podziałami

• Podczas podziału jądra DNA przybiera bardziej zwartą formę upakowania, tworząc wysoce skondensowane chromosomy metafazowe

Poziomy organizacji chromatyny

1)podwójna helisa DNA

2)nić DNA nawinięta na histony tworzy nukleosomy

3)włókno chromatynowe (10 nm.) - zbudowane z upakowanych nukleosomów

4)solenoid (włókno 30 nm) - spiralnie skręcone włókno 10 nm

5)splątane domeny (pętle)

6)chromatyna skondensowana (chromosom)

CHROMOSOMY

• Najwyższy stopień skondensowania chromatyny stanowią chromosomy metafazowe

• Każdy chromosom metafazowy podzielony jest podłużnie na dwie chromatydy siostrzane, które łączą się w centromerze.

CHROMOSOMY POLITENICZNE

Chromosomy politeniczne = olbrzymie, powstają na skutek licznych replikacji i podziałów pojedynczych chromatyd połączonych ze sobą. Mogą być ponad 200 razy większe od normalnych chromosomów danego oragnizmu.

Np. w gruczołach ślinowych owadów, bielmie roślin

CHROMOSOMY SZCZOTECZKOWE

Chromosomy szczoteczkowe, w fazie czynnościowej tworzą liczne pętle (gdzie zachodzi synteza RNA) odgałęziające się od chromatyd co nadaje im wygląd szczotki do mycia butelek; ten stan chromosomów jest przejściowy i specyficzny dla określonego stadium rozwojowego komórek płciowych

Np. Oocyty kręgowców, spermatocyty bezkręgowców

Większość genomów prokariotycznych ma wielkość poniżej 5 Mb. To kolista cząsteczka DNA, zlokalizowana w nukleoidzie.

Odkrywa się również genomy liniowe.

Gen

podstawowa jednostka dziedziczenia, zlokalizowana w chromosomach, decydująca o przekazywaniu cech potomstwu.

Liczba genów, szacowana jeszcze kilka lat temu na 80 tys., później na 35 tys., jest w rzeczywistości dużo niższa. IHGSC zaproponowało, że liczba genów kodujących białka wynosi u człowieka od 20 tys. do 25 tys.

W 2005 Protein Lounge podał, że u Homo sapiens występują 22 864 geny

Dokładne poznanie tych liczb jest konieczne do identyfikacji podłoża genetycznego chorób człowieka i określenia celu działania terapeutycznego.

W zależności od efektów działania, np. wpływu na wykształcenie się cech morfologicznych organizmu, wyróżnia się różne kategorie genów, np.:

1) geny dominujące i recesywne,

2) geny plejotropowe - wpływające na wykształcenie kilku różnych cech,

3) geny kumulatywne (poligeny, polimeryczne) - których działanie sumuje się z działaniem innych genów,

4) geny dopełniające - współdziałające z innym genem w wykształceniu danej cechy,

5) subletalne - obniżające żywotność organizmu lub letalne - prowadzące do jego śmierci (np. gen powodujący wystąpienie braku krzepliwości krwi u zwierząt lub gen uniemożliwiający wytwarzanie chlorofilu u roślin),

Ze względu na mechanizm działania wyróżniamy:

1) strukturalne - zawierają informację dotyczącą biosyntezy białka,

2) regulatorowe (regulatory) - regulują aktywność genów strukturalnych.

Zespół genów we wszystkich chromosomach danego organizmu określa się jako genotyp.

U Prokariota geny zawierają ciągłą sekwencję nukleotydów w DNA, natomiast u Eukariota geny niosące informację genetyczną (egzony) są przedzielone intronami. Tak więc informacja u Eukariota jest nieciągła i w procesie biosyntezy białka introny muszą zostać usunięte, a powstałe w ten sposób fragmenty DNA połączone w całość.

Termin gen wprowadził W.L. Johansen.

REPLIKACJA DNA

Replikacja polega na rozwinięciu helisy DNA na krótkim odcinku i syntezie na matrycy obu nici, nici komplementarnych.

Jest to proces semikonserwatywny co oznacza, że powstała cząsteczka zawiera jedną nić matczyną, a drugą potomną.

Powstają dwie identyczne dwuniciowe kopie pierwotnej cząsteczki wyjściowej DNA.

Synteza nowych nici może zachodzić tylko z udziałem nici rodzicielskich, służących jako matryce.

REPLIKON

jednostka replikacji, za którą przyjęto uważać odcinek DNA, zawierający miejsce startu oraz przylegające sekwencje uczestniczące w kontroli tego procesu

Replikacja u Procaryota

• INICJACJA- rozpoczyna się w miejscu origin (ori) gdzie syntetyzowany jest odcinek RNA - starter o długości około 10 do 60 nukleotydów

Miejsce inicjacji jest bardzo ważne. Raz rozpoczęty proces musi przebiegać aż do zakończenia syntezy całego replikonu.

Rozdzielające się w miejscu syntezy łańcuchy matrycowego DNA tworzą tzw. `widełki replikacyjne'. O rozdzieleniu heliksu DNA decydują białka enzymatyczne, zwane helikazami.

Przesuwają się wzdłuż dwuniciowego DNA, rozdzielając nici i poszerzając widełki replikacyjne.

• ELONGACJA- na nici o polarności 3` do 5` nowo syntetyzowany łańcuch może wydłużać się w sposób ciągły, a na nici o przeciwnej polarności w postaci fragmentów Okazaki (około 1000 - 2000 nukleotydów)

Wymaga udziału wielu białek enzymatycznych, oprócz polimeraz, najważniejszych enzymów odpowiedzialnych za replikację, potrzebnych jest wiele enzymów katalizujących reakcje. Wszystkie te białka tworzą kompleks zwany REPLISOMEM.

• TERMINACJA- replikacja kończy się po przejściu widełek replikacyjnych wzdłuż całej kolistej cząsteczki chromosomu przy udziale sekwencji terminacyjnych Ter E, D, A, C, B i F

Replikacja u Eucaryota

• INICJACJA- rozpoczyna się w w kilku miejscach chromosomu jednocześnie (wiele miejsc ori), w każdym z nich syntetyzowany jest odcinek RNA tzw. starter o długości około 10 nukleotydów

• ELONGACJA- synteza DNA przy udziale polimerazy zachodzi na obu niciach w sposób nieciągły ( ze względu na wiele miejsc inicjacji)

• TERMINACJA- zakończenie replikacji ma miejsce w momencie fizycznego zetknięcia się widełek podążających ku sobie z przeciwnych kierunków

Enzymy replikacji

Helikazy - rozdzielają nić DNA, rozcinają wiązania wodorowe

Białka SSB - zapobiegają zwijaniu się pojedynczych nici DNA

Topoizomerazy - rozluźniają superskręty w cząsteczce DNA, przecinają wiązania fosfodiestrowe w łańcuchu polinukleotydowym

Ligazy - łączą fragmenty DNA (fragmenty Okazaki, fragmenty po wycięciu starterów)

Polimerazy - przeprowadzają syntezę DNA

TOPOIZOMERAZY

W zależności od ilości rozrywanych jednorazowo wiązań fosfodiestrowych wyróżniamy:

Topoizomerazę I - hydroliza jednego wiązania - nacięcie jednej nici

Topoizomerazę II - hydroliza dwóch wiązań - nacięcie obu nici

Bakterie posiadają tylko topoizomerazę II (gyrazę).

REPLIKACJA

Proces replikacji DNA jest bardzo precyzyjny i stanowi podstawę przekazywania identycznej informacji genetycznej (zakodowanej w DNA) do nowych komórek i pokoleń osobników.

EKSPRESJA GENÓW U PRO- I EUKARYOTA. ZNACZENIE KWASÓW NUKLEINOWYCH W MEDYCYNIE.

Ekspresja genów - wytwarzanie produktu genu w postaci białka zakodowanego w określonej sekwencji nukleotydów

KOD GENETYCZNY

to sposób zapisania informacji dziedzicznej w DNA (u niektórych wirusów w RNA).

KOD GENETYCZNY

Cechy kodu genetycznego:

• Trójkowy - jeden aminokwas koduje grupa trzech zasad (kodon)

• Niezachodzący -nukleotyd wchodzący w skład danego kodonu, nie zachodzi na kolejną trójkę. Każdy z nukleotydów wchodzi w skład tylko jednego kodonu

• Bezprzecinkowy - sekwencja zasad jest odczytywana kolejno od określonego punktu startowego

• Uniwersalny - taki sam in vivo i in vitro i dla wszystkich żywych organizmów

• Zdegenerowany (wieloznaczny) - większość aminokwasów kodowana jest przez więcej niż jeden triplet

KOD GENETYCZNY

Kodony określające ten sam aminokwas nazywamy synonimami. Większość synonimów różni się tylko trzecią zasadą tripletu. 61 kodonów określa aminokwasy, 3 nie kodują aminokwasów, lecz są rozpoznawane jako miejsca zakończenia syntezy łańcucha polipeptydowego.

Są to:

• UAG - amber (N-1 rozpoznawany przez czynnik RF-1

• UAA - ochre (N-2) rozpoznawany przez RF-1 i RF-2

• UGA - opal (N-3) rozpoznawany przez RF-2

W mitochondriach niektórych organizmów UGA koduje tryptofan

HIPOTEZA TOLERANCJI CRICK'A

Pętla antykodonu w tRNA zbudowana jest z 7 nukleotydów.

Antykodon: inozyna

Dzięki inozynie dozwolone są nieprecyzyjne oddziaływania między KODONEM mRNA
a antykodonem tRNA

TRANSKRYPCJA

Jest to enzymatyczna synteza RNA w oparciu
o matrycę DNA.

Procesy transkrypcji są podobne w każdej komórce, a różnice wynikają z tego, czy proces przebiega w komórce prokariotycznej czy eukariotycznej.

*inicjacja
*elongacja
*terminacja

W procesie transkrypcji przepisywana jest tylko jedna nić DNA, zwana nicią matrycową (antysensowną)

Transkrypcja matrycowej nici DNA prowadzi do powstania transkryptu RNA, mającą taką samą sekwencję nukleotydów, jak niematrycowa nić DNA (sensowna).

Synteza RNA zachodzi zawsze od końca 5' do końca 3' cząsteczki RNA.

Do przeprowadzenia transkrypcji konieczne są:

1.Matryca - dwuniciowy lub jednoniciowy DNA

2.Aktywowane prekursory: ATP, GTP, UTP, CTP

3.Dwuwartościowe jony metali Mg+2 i Mn+2

4.Polimeraza RNA zależna od DNA

Polimeraza RNA u Procaryota

• Podjednostka ó odszukuje miejsca promotorowe

• Podjednostka á wiąże białka regulatorowe

• Podjednostka â wiąże trifosforany rybonukleozydów

• Podjednostka ß^' wiąże matrycę DNA

• Jednostka pomocnicza Rho uczestniczy w oddzieleniu polimerazy od DNA pod koniec procesu transkrypcji

Polimeraza RNA rozpoznaje początek genu i wiąże się z DNA w tym miejscu, następnie przesuwa się wzdłuż helisy DNA, aż napotka odcinek, zwany promotorem, z którym tworzy kompleks.

Transkrypcja rozpoczyna się na jednej nici, która służy za matrycę, zgodnie z zasada komplementarności.

Transkrypcja średniej wielkości genu (około 1500 par zasad) przez 1 cząsteczkę polimerazy RNA trwa około 50 sek. Na tym samym odcinku DNA może jednak pracować równolegle 15 polimeraz przesuwających się jedna za drugą co umożliwia transkrypcję ponad tysiąca transkryptów z 1 genu w ciągu godziny

Miejsce terminacji jest ściśle określonym miejscem w DNA, gdzie kompleks polimeraza RNA - DNA - RNA ulega dysocjacji.

ENZYMY TRANSKRYPCJI U EUKARYOTA

•Polimeraza RNA I - w jąderku, transkrypcja

rDNA (genów kodujących rRNA)

•Polimeraza RNA II - w nukleoplazmie, transkrypcja

mRNA (pre - mRNA), sn RNA

•Polimeraza RNA III - nukleoplazma, transkrypcja

pre-tRNA,5S rRNA, sn RNA

Bezpośrednio po zsyntetyzowaniu koniec 5'pierwotnych transkryptów ulega modyfikacji: grupa 5'OH transkryptu zostaje połączona z grupą 5;OH 7-metyloguanozyny. Tego rodzaju strukturę nazywamy `czapeczką', która chroni nowo powstały transkrypt przed działaniem rybonukleaz.

Po zakończonej transkrypcji mRNA w komórkach Eucaryota ulega POLIADENYLACJI- do końca 3' cząsteczki przyłącza się kilkadziesiąt nukleotydów adeninowych, tworząc strukturę poli-A chroniącą przed działaniem nukleaz na nowa powstały transkrypt.

U Eucariota mRNA jest monocistronowy- zawiera instrukcję dotyczącą syntezy tylko jednego rodzaju białka

U Procariota mRNA jest policistronowy- zawiera instrukcję dotyczącą kilku rodzajów łańcucha polipeptydowego

SPLICING

składanie mRNA = wycinanie intronów i łączenie eksonów

Proces ten zachodzi po to, by gen mógł kodować ciągły łańcuch polipeptydowy.

Na granicy między eksonami i intronami znajdują się charakterystyczne sekwencje nukleotydowe. Przy końcu 5' intronu zawsze znajduje się sekwencja GU, a na końcu 3' sekwencja AG.

Intron zawiera także wewnętrzne miejsce rozgałęzienia.

1.Najpierw grupa 2'OH reszty A( w miejscu rozgałęzienia) atakuje miejsce splicingowe 5', co powoduje zerwanie tego wiązania-intron rozgałęzia się w tym miejscu tworząc strukturę lassa

2.Uwolniona grupa 3'OH pierwszego eksonu atakuje wiązanie w miejscu splicingowym 3'-w rezultacie eksony zostają połączone a intron (w postaci lassa) zostaje uwolniony.

Splicing RNA wymaga udziału kilku małych jądrowych RNA (snRNA), z których każdy połaczony jest z białkami tworząc tzw. snRNP (`snerp').

Ze względu na dużą zawartość reszt U, snRNA zostały nazwane U1, U2, U4, U5 i U6 snRNP.

Intron przeznaczony do usunięcia, U1, U2, U4, U5 i U6

snRNA oraz kilka białek pomocniczych to SPLICEOSOM

(`splajsosom').

TRANSLACJA

Jest to proces enzymatyczny polegający na przełożeniu informacji zakodowanej w mRNA na łańcuch aminokwasów tworzących polipeptyd.

Proces ten zachodzi w cytoplazmie na rybosomach i obejmuje trzy etapy:

•Inicjację

•Elongację

•Terminację

INICJACJA TRANSLACJI

Inicjacja translacji wymaga czynników inicjacji - IF (initiation factor).

Sygnałem początku translacji jest sekwencja AUG w mRNA kodująca metioninę.

ELONGACJA TRANSLACJI

Zachodzi przy aktywnym udziale rybosomu i wymaga mniejszej liczby czynników, EF (elongation factor).

TERMINACJA TRANSLACJI

Zakończenie syntezy łańcucha polipeptydowego zależy od dotarcia do miejsca A kodonu terminacyjnego, niesionego przez mRNA.

Nie istnieje tRNA, który mógłby połączyć się z jednym z trzech kodonów STOP (UAG, UAA i UGA).

Kodony terminacyjne rozpoznawane są przez czynniki terminacyjne RF (release factor).

POLIRYBOSOM

Kompleks translacyjny utworzony z wielu rybosomów na jednej tylko nici mRNA naywany jest polisomem=polirybosomem.

Wpływ leków cytostatycznych na kwasy nukleinowe

POCHODNE ZASAD AZOTOWYCH

•Antagoniści zasad pirymidynowych

1.Fluorouracyl

2.Cytarabina

•Antagoniści zasad purynowych

1.Merkaptopuryna

2.Azatiopryna

Fluorouracyl
lek w różnych postaciach litych nowotworów (rak żołądka, trzustki, jelita grubego, rak sutka). Ulega w komórce przemianie do postaci biologicznie czynnej fosfodeoksyrybonukleotydu 5-dUMP) oraz trifosforanu fluorourydyny (FUTP). Blokuje aktywność syntetazy tymidylowej, co prowadzi do zahamowania syntezy DNA i do śmierci komórki nowotworowej.

Cytarabina
analog 2-deoksycytydyny. Zamiast rybozy ma w składzie arabinozę. Stosowana w ostrych białaczkach limfoblastycznych i szpikowej, a także jako lek immunosupresyjny. Hamuje aktywność polimerazy DNA oraz aktywność reduktazy katalizującej przekształcenie difosforanu cytydyny w difosforan deoksycytydyny. Cytarabina wbudowuje się w DNA i RNA

Merkaptopuryna
w odróżnieniu od zasad purynowych ma w cząsteczce zamiast grupy aminowej grupę SH. Hamuje syntezę DNA. Stosowana w terapii białaczek szpikowych i limfoblastycznych

Azatiopryna

pochodna meraptopuryny, wykazująca działanie cytostatyczne i immunosupresyjne. Stosowana po przeszczepach narządów i w niektórych chorobach autoimmunologicznych

Wpływ leków cytostatycznych na kwasy nukleinowe

POCHODNE NUKLEOZYDÓW

• Acyklowir

• Zidowudyna

• Izoprinozyna

Acyklowir
analog nukleozydu guaninowego, stosowany w leczeniu opryszczki zwykłej i półpaśca. Wchodzi w reakcję z polimerazą DNA blokując ją.

Zidowudyna (AZT)

stosowane w AIDS. Inhibitor odwrotnej transkryptazy wirusa HIV. Hamuje namnażanie wirusa, gdyż jest wbudowywany również w RNA wirusa

Inozyna (składnik izoprynozyny)

Izoprynozyna działa przeciwwirusowo hamując rozwój wirusów DNA i RNA oraz immunostymulująco, wzmaga proliferację limfocytów i komórek NK. Stosowana w chorobach wirusowych

Cisplatyna

kompleks o działaniu przeciwnowotworowym, cytotoksycznym, cytostatycznym i immunosupresyjnym. Tworzy dodatkowe wiązania poprzeczne w jednej nici DNA lub miedzy nićmi DNA w komórkach Eukaryota.

WPŁYW ANTYBIOTYKÓW I LEKÓW BAKTERIOBÓJCZYCH NA KWASY NUKLEINOWE

• Aktynomycyna D

• Daunomycyna

• Mitomycyna C

• Rifamycyny

• Chinolony

• Nitrofurany

Aktynomycyna D

• Antybiotyk przeciwnowotworowy, wytwarzany przez Streptomyces antibioticus.

• Gromadzi się wybiórczo w jądrze komórkowym.

• Wiąże się silnie z dwuniciowym DNA.

• Hamuje replikację i transkrypcję.

• Nie wiąże się z jednoniciowym DNA ani z RNA.

• Blokuje wzrost szybko dzielących się komórek

Daunomycyna

• Blokuje matrycową aktywność DNA.

• Hamuje replikację i transkrypcję

• Działa przeciwbakteryjnie i przeciwnowotworowo

• Stosowana w leczeniu ziarnicy złośliwej, białaczek i niektórych postaciach chłoniaków

Rifampycyna

wytwarzana przez Streptomyces mediterranei

•Inhibitor polimerazy RNA w komórkach bakteryjnych

• Hamuje syntezę kwasów nukleinowych

• Hamuje transformacje blastyczną limfocytów

•Nie działa na komórki eukariotyczne

•Skuteczna w leczeniu zakażeń Gram +

•

Chinolony

• inhibitory topoizomerazy II (gyrazy) odpowiedzialnej za zwijanie nici DNA

• hamują b. silnie replikację i transkrypcję bakteryjnego DNA

• zapobiegają wiązaniu ATP do gyrazy

• skuteczne w leczeniu bakteryjnych zapaleń dróg moczowych

Nitrofurany

• Są redukowane w komórce bakteryjnej przez reduktazy z wytworzeniem wolnych rodników min. OH ^*.

• Rodniki są odpowiedzialne za rozerwanie jednej lub obu nici DNA w komórkach prokariotycznych.

• Stosowane w zakażeniach dróg moczowych.

ANTYBIOTYKI I TOKSYNY HAMUJĄCE SYNTEZĘ BIAŁKA

• Streptomycyna

• Tetracykliny

• Chloramfenikol

• Erytromycyna

• Puromycyna

• Toksyny błonicy

• Alfa sarcyna

• Rycyna

• Alfa-amanityna

• Penicylina

Streptomycyna

łączy się z podjednostką (30S) rybosomów bakteryjnych co prowadzi do błędnego odczytywania mRNA. Hamuje wiązanie się formylometionylo-tRNA z rybosomami

Toksyna błonicy

• Wytwarzana prze maczugowca błonicy (Corynebacterium diphteriae) wiąże się z błoną cytoplazmatyczną komórek chorego wnika do wnętrz komórek ulegając fragmentacji (fragment A i B)

• Fragment A katalizuje ADP -rybozylację czynnika eEF-2 u Eukaryota

• Wystarczy jedna cząsteczka toksyny błoniczej aby doprowadzić do rybozylacji wszystkich cząsteczek eEF-2 i całkowitego zahamowania syntezy białka

Tetracykliny

wiążą się z podjednostką 30S rybosomów prokariotycznych hamując wiązanie się z nią aminoacylo - tRNA, blokując syntezę białka.

Puromycyna

przypomina budowę aminoacylo-tRNA. Wiąże się z rybosomami w miejscu A i kończy przedwcześnie syntezę łańcucha polipeptydowego u Prokaryota i Eukaryota.

Alfa sarcyna

• Toksyna z grzybów, rozbija dużą podjednostkę rybosomów, doprowadzając do ich inaktywacji i do zahamowania syntezy białka w komórce Eukaryota

Rycyna

• N-glikozydaza pochodząca z rośliny Ricinus communis. Odrywa pojedyncze adeniny z dużych podjednostek rRNA, co prowadzi do inaktywacji rybosomów

Penicylina

nie działa ani na synteza kwasów nukleinowych , ani na syntezę białka. Łączy się swoiście z enzymem bakteryjnym hamując sieciowanie peptydoglikanów, składników ściany komórek bakteriiGram+ Powstają bakterie pozbawione ściany komórkowej

Choroby uwarunkowane genetycznie wynikające z zaburzeń zasad purynowych

• Dna moczanowa

• Zespół Lesha - Nyhana

• Ksantynuria

• Ciężki wrodzony zespół niedoboru immunologicznego SCID

Choroby uwarunkowane genetycznie w następstwie zaburzeń zasad pirymidynowych

• Acyduria beta-aminoizomaślanowa

• Dziedziczna orotoacyduria

ZMIENNOŚĆ MUTACYJNA Ćw. 2

ZMIENNOŚĆ = występowanie dziedzicznych lub niedziedzicznych różnic

• wewnątrz osobnicza - między komórkami organizmu

• osobnicza - między osobnikami jednej grupy

• grupowa - między populacjami

EFEKT : brak osobników identycznych fenotypowo

PRZYCZYNY:

- może mieć podłoże genetyczne (dot. cech wrodzonych) lub środowiskowych (dot. cech nabytych)

- większość cech jest współkształtowana w różnych proporcjach: geny jak i środowisko

I. ZMIENNOŚĆ FENOTYPOWA

• wywoła jest odmiennym wpływem warunków otoczenia. Są to:

- wzrost masy ciała i jego lepsze urzeźbienie u mężczyzn po rozpoczęciu ćwiczeń

- plastyczność genotypu - granice w jakich genotyp może modyfikować fenotyp

A) zmienność fluktuacyjna (ciągła) dot. cech ilościowych

B) Zmienność alternatywna dot. cech jakościowych

II. ZMIENNOŚĆ DZIEDZICZNA

A) Rekombinacyjna

- homologiczna

- niehomologiczna

- zlokalizowana

- transpozycyjna

B) Mutacyjna

- Genowe

- chromosomowe, strukturalne i liczbowe

Rekombinacje - wymiana fragmentów DNA między chromosomami homologicznymi lub z niciową helisą

CROSSING OVER

Jest też crossing over somatyczny

• rekombinacja niehomologiczna - mimo braku homologii dochodzi do wymiany

• rekombinacja zlokalizowana - przykładem tego typu rekombinacji jest tworzenie przeciwciał i receptorów limfocytów T

• rekombinacja transpozycyjna - zachodzi podczas wbudowywania traspozonów w nowe miejsce genomu

MUTACJE

* działenie genotoksyczne - zdolność do indukowania zmiany w sekwencji nukleotydów DNA bezpośrednio przez dany związek, albo jego reaktywny .....?

* działanie epigentyczne - zdolność danego czynnika do wywołania zmiany struktury chromatyny zamburzający DNA

* działanie mutacyjne

- mutacja spontaniczna

- mutacja uwarunkowana

Mogą powstawać w komórkach:

a) somatycznych:

- nowotwory

- efekty teratogenne

- spontaniczne poronienia

b) rozrodczych

- przenoszone na potomstwo

- dominujące ujawniają się na zewnątrz

- recysywne mogą ujawniać się po wielu pokoleniach

Mutacja genowa:

Każda zmiana w sekwencji nukleotydów w obrębie genu od sekwencji genu wyjściowego

a) tranzycja

b) transwersja

c) delecja

d) insercja

1. mutacja nonsensowana

2. mutacja zmiany sensu

3. mutacja cicha

Wynikiem mutacji genowych są choroby monogenowe:

- mukowiscydoza

- fenyloketonuria

Mutacje chromosomowe:

Powstaje w następstwie delecji, złamań, wymiany mat. chromosowego podczas cyklu komórkowego

Aberacje chromosomowe strukturalne

- inwersja

• paracentryczne

• pericentryczna

- translokacja

• Intrachromosomalne (wewnętrzna)

• interchromosomalna (zewnętrzna)

• wymienna

• robertsonowka - nie zmieia się ilość mat. genetycznego

• niezrównoważona - ilość mat. genetycznego zwiększa się (fenotypowe ujawnnienie choroby)

- duplikacja

- delecja

• terminalna - obejmuje cz. dystalną chromosomu

• interstycjalna - obejmuje fragment środkowy

- insercja

- chromosom dicentryczny - ma 2 centromery

- chromosom kolisty - u człowieka z 4, 13 i 18 pary oraz chromosom X

- izochromosomy - ma albo tylko krótkie albo tylko długie ramiona

Aberacje chromosomalne liczbowe:

1) aneuploidalne - zwiększenie lub zmniejszenie diploidalnej liczby chromosomów

2) euploidalne - zwielokrotnienie całego podstawowego zespołu chromosomów

- autoploidalnie

- allopoliploidalnie

Czynniki mutagenne:

1. fizyczne

2. chemiczne

3. biologiczne

mechanizm naprawy

Choroby spowodowane brakiem mechanizmu

- skóra pergaminowata

Genetyczne podtawy onkogenezy

nowotwór jest nieprawidłową tkanką rosnącą niezależnie od mechanizmów

Rak - zawsze nowotwór złośliwe wywodzący ię z tkanki nabłonkowej

Wynik zaburzenia:

- cyklu komórkowego

- procesu apoplozy

Rodzaje:

- łagodne - włókniak, tłuszczak, torbiel

- złośliwe

- miejscowo złośliwe

GENETYKA! ćw 3

Dziedziczenie mendlowskie prawidłowych i patologicznych cech człowieka!

Dziedziczenie chromosomowe - dziedziczenie uwarunkowane genami w chromosomach. Odkywca - Grzegorz Mendel - sformułował prawo Mendla. Mówił o czynnikach genetycznych. Jest to dziedziczenie uwarunkowane cechami.

Pierwsze prawo

Do tworzącej sie gamety trafia po jednym allelu z danej pary

Drugie prawo

określa sposób dziedziczenia się alleli wielu genów i zgodnie z nimi segregacja alleli jest niezależna od siebie

Odstępstwa

* dziedziczenie krwi

* cechy sprzężone z płcią

* genom mitochondrialny - zawsze od mamy ( bo mitochondria są w cytoplazmie komórki jajowej, a plemnika wchodzi główka - nie ma mitochondrów)

Choroby uwarunkowane genetycznie

dzieli się:

1) monogenopatie - jednogenowe

2) chromosomopatie - struktura i liczba chromosomów

3) choroby wieloczynnikowe

- wrodzone wady rozwojowe

- choroby przewlekłe u dorosłych

Ogólne cechy dziedziczenia autosomalnego dominującego u dorosłych

* cechy jest przekazywana z pokolenia na pokolenie pionowo

* niektóre choroby monogenowe ujawniają sie w późnym wieku np. choroba Huntingtona

* występowanie chorób autosomalnych dominujących może być wynikiem mutacji de novo o czym decyduje głównie wiek ojca

* choroba występuje z tą samą częstością u obu płci

* Nasilenie objawów choroby (zmienności cechy) może zależeć od płci chorego rodzica przekazującego cechę

Obecność lub brak cech klinicznych oraz ich nasilenie zależy:

* st. penetracji patologicznego genu

Jeżeli badana cecha u osobnikó o tym samym genotypie wykształca się z różnym nasileniem fenotypie to mówi się, że wykazuje zminną ekspresję

Jeżeli wśród u osobników o tym samym genotypie tylko część wykazuje cechę wywołaną posiadanym genem, to mówi się, że gen wykazuje niepełną penetrację. Geny dominujące wykazują czasem niepełną penetrację, stad zjawisko wyciszanie typowych objawów chorób aż do ich zupełnego zaniku ( może dojść do dziedziczenia z przeskokiem pokoleniowym, chorują np. dziadkowie i wnuki, podczas gdy rodzice są zdrowi)

Np.

Achondroplazja (chondrodystrofia, karłowatość chondrodystroficznych)

• Mała zmienność ekspresji, pełna penetracja

• częstość występowanie 1:15 000 i 1:77000

• gen - locus 4p 16.3 (trzeci subprążek, prążka 6 regionu 1 ramiona krótkiego)

• gen receptora czynnika wzrostu fibroblasrów

• Mutacja w nukleotydzie 1138 genu FGFR3:

tranzycja G--> A lub transwersja G-->C

Każdy chromosom ma prążki i regiony. W obrębie prążków - subprążki

Objawy:

* niski wzrost

*skrócenie kończyn = mikromelia

* szpotawe kolana

*nadmierna lordoza lędźwiowa

* duża głowa z wypukłym czołem i zapadniętą nasadą nosa.

Osoby dotknięte tę chorobą nie mają innych wad i ich rozwój intelektualny jest normalny.

W większości przypadków zaburzenie jest wynikiem mutacji genetycznej ( żądne z rodzicó nie przekazuje dziecku choroby)

Zespół Marfana (arachnodaktylia)

* cz. występowania 1:10 000

* Gen FBN1 ( gen fibryliny) - locus 15q21.1

* wysoki st. penetracji i zmienna ekspresja

* Fibryllina - białko o masie 350kD, jest głównym skł. zewnątrzkomórkowych mikrofibrylli

* jest to defekt tk. mezenchymalnyj powodujący zmiany w ukł. kostny

Objawy

*smukła sylwetka, wysoki wzrost

* nadmiernie długie palce

* :kurza" lub "lejkowata" klatka piersiowa

* nadmierna elastyczność skóry

* wady wrodzone serca, tętniaki aorty wypadanie zastawki mitralne

* krótkowzroczność

Nerwiakowłókniakowatosć

* 2 postacie choroby - NF-1, NF-2

* Gen NF-1 (locus - 17q11.2) - pełna penetracja, zmienna ekspresja

* Produkt genu - białko neurofibromina (obniżony poziom sprzyja rozwojowi nowotworów)

*Gen NF-2 ( locus 22q12.2) - pełna penetracja

Ojawy NF-1:

*zmiany barwnikowe na skórze - we wczesnym dzieciństwie

*w okresie dojrzewania rozwijają sie liczne guzki wywodzące się z nerwów obwodowych

* częstość niedorozwojowi

siatkóczak

* nowotwór gałki ocznej

* postać sporadyczna i dziedziczna

* 1:20 000

* Gen RB - locus 13q14,1

Teoria Knudsona

potrzebne sa 2 mutacje niezależne, żeby nowotwór mógł sie rozwijać. (teoria 2 uderzeń)

*leukokoria - świecenie się oczu w nocy

Choroba Huntingtona

*pełna zależna od wieku penetracji

*Gen HD - locus 4p`6.3

* Mutacja dynamiczna - niestabilność trójnukleotydowych sekwencji powtarzalnych (CAG), na końcu 5` genu kodującego huntintinę

* osoby zdrowe 10 -20 powtórzeń CAG

*Antycypacja - ostrzejszy przebieg choroby w następujących po sobie pokoleniach oraz występowanie choroby w coraz młodszym wieku

Antycypacja w HD jest mocniej wyrażona, jeżeli zmutowany gen przekazany przez ojca

Objawy

* początek choroby zwykle w 4 dekadzie

* zmiany neuropatologiczne - selektywne obumieranie komórek jądra ogoniastego

*zaburzenia hiperkinetyczne ( przypominające taniec)

- zaburzenia mowy

- postępująca utrata aktywności umysłowej

- charłactwo fizyczne

Ogólne cechy dziediczenia autosomalnego recysywnego :

*choroby o tym typie dziedziczenia występują głównie u rodzeństwa

* cecha ujawnia sie tylko u homozygoty recysywnej

* czestosc występowania chorób autosomalnych recysynych jest zwiększona w małżeństwach spokrewnionych

Fenyloketonuria

częstość wyst. w populacji europejskiej 1:10000

locus genu - 12q24.1

Brak hydroksylazy fenyloanilinowej

Wykrywanie:

test Guthriego - wykrywanie we krwi zwiększonego st. fenyloalaniny

test z FeCl - wykrywanie w moczu kw. fenylopirogronowego

oznaczenie poziomu fenyloalanicy i tyrozyny

Objawy:

- jasne włosy i karnacja

- uporczywe wymioty

- "mysi" zapach moczu

Abinizm

- blok metaboliczny przemiany tyrozyny

- mutacja genu kotrolującego syntezę monooksygenazy monofenylowej i oksydazy ketecholowej

- zahamowanie syntezy melaniny w melanocytach naskórka, cebulek włosowych, tęczówce i siatkówce

Alkaptonuria

- brak 1,2- diokygenazy homogentyzynianowej

- kw. komogentyzynowy wydalany z moczem

Objawy:

- Ochronoza - ciemnienie chrząstek, ścięgien i więzadeł

- zmiany zapalne i zwyrodnieniowe stawów

- ciemnienie moczu po zetknięciu z powietrzem

Mukowiscydoza

- gen CFTR - locus 7q31-q32

- rasa żółta 1:90000

- rasa czarna 1:17 000

- europa 1:2500

- wielkość genu 250kb, 27 eksonów

Objawy:

- słony pot

- u noworodków: niedrożność smółkowa, powiększenie brzucha, wymioty, brak smółki

- nawracające infekcje dróg oddechowych

- zmiany oskrzelowo - płucne

Niedokrwistość sierpowatokrwinkowa

-Gen HBB - locus 11p 15,15 koduje beta - globinę

- hemoglobina S

- mutacja punktowa w genie HBB - zmiana tripletu GAG

- heterozygoty HbS/HbA - większa odporność na zakażenie malarią

Ogólne cechy dziedziczenia dominującego sprzężonego z chromosomem X:

Dominujący tor dziedziczenia chorób sprzężonych z chromosomem X należy do rzadkości i można go podejrzewać gdy:

- chory mężczyzna ma wyłącznie chore córki i wyłącznie zdrowych synów

- chore kobiety heterozygoty przekazują cechę 50% swego potomstwa, niezależnie od płci

- chore kobiety homozygoty przekazują cechę wszystkim swoim dzieciom

- w potomstwie chorej kobiety (heterozygoty) i zdrowego meżczyzny 50% synów i 50% córek będzie chorych

wrodzona hipoplazja skóry

- chorują głownie dziewczęta

- locus genu Xq27-q28

Objawy

- zez

- dla płodu męskiego - zespół letalny

- wady ukł. kostnego i serca

- naturalny tatuaż skóry

Zespół Retta

- mężczyźni - letalne

- zaburzenia psychoruchowe - pojawia się miedzy 6- 18 miesiącem

- głębokie upośledzenie umysłowe

- zaburzenia neurologiczne (padaczka, spastyczność)

Zespół łamliwego chromosomu X

- mężczyźni 1:1250, kobiety - 1:2000

- uszkodzenie funkcji genu FMR1

- kobiety z pełną mutacją - upośledzenie umysłowe w st. lekkim

- u mężczyzn st. upośledzenia bardzo wysoki

U noworodków

- niska waga

- mały obwód głowy

- zwiększona objętość jąder

U dzieci:

- autyzm, zaburzenia mowy

- opóźnienie rozwoju psychoruchowego

U dorosłych:

- deformacja twarzoczaszki

ogólne cechy recesywnego sprzężonego z chromosomem X

o recesywnym sposobie dziedziczenia chorób sprzężonych z chromosomem X mówimy gdy:

- choroba występuje znacznie częściej u mężczyzn

- mężczyzna - nie przekazuje choroby

Dystrofia mięśniowa Duchenne`a

- locus genu - Xp 21.2

- sekwencja niekodująca stonowi 99,4% genu

Dystrofina - białko strukturalne zlokalizowane po str. cytoplazmatycznej błony komórkowej

- choroba ujawnia sie przed 5 rokiem życia

Dystrofia mięśniowa beckera

- nie jest letalna

- mniejsza ilość dystrofiny lub zmieniona dystrofina w mięśniach

- DMD BMD to alleliczne formy tej samej choroby

Daltonizm

- protanopia - ślepota na barwę czerwoną

- deuteranopia - ślepota na barwę zieloną

- tritanopia - ślepota na barwę niebieską

hemofilia A i B

Nedobór lub brak VII czynnika krzepnięcia krwi

Dziedziczenie grup krwi

Ukł. grupowy ABO - Landsteinera

Różni sie od pozostałych grupowy krwi ty, że przeciwciała skierowane przeciwko jego antygenom stanowią skł. ludzkiego osocza. Zawiera antygen A i B.

Allele A iB są dominujące w stosunku do allelu 0 i kodominujące względem siebie, co prowadzi do powstania 6 różnych genotypów.

Oprócz alleli Ai B istnieje gen H niesprzęzony z genami locus AB0

Gen H koduje fukozylotransferazę przenoszącą fukozę do "terminalnej" galaktozy substancji prekursorowej, w wyniku czego powstaje subst. grupowa H będąca prekursorem antygenów A i B

Substancje grupowe są obecne we wszystkich tk. ustroju z wyjątkiem tk. nerwowej

ĆWICZENIA 03.12.2012

• Antygeny grupowe układu AB0 mogą występować w 3 różnych postaciach: jako wielocukry, glikoproteiny i glikolipidy

• mocz- oligocukry

• płyny biologiczne - dominują glikoproteiny

Niezgodność w układzie AB0 między matką a płodem

• matka ma gr A, a dziecko B

• matka ma gr B, a dziecko A

• matka ma gr 0, a dziecko A lub B

• Niezgodność występuje zatem, gdy w osoczu matki znajdują sie przeciwciała anty - A lub anty-B, natomiast krwinki płodu zawierają odpowiedni antygen odziedziczony po ojcu

• istnieje możliwość wystąpienia choroby hemolitycznej noworodków ( w pierwszej dobie pojawia się narastająca żółtaczka spowodowana wzrostem poziomu bilurbiny po rozpadzie erytrocytów)

• Niezgodność w ukł. AB0 dot. ok. 20% ciąż

• Naturalne przeciwciała są klasy IgM, nie przechodzą przez łożysko, przechodzą natomiast przeciwciała odpornościowe należące do klasy IgG

• Choroby hemolityczne występują czesto u dzieci z pierwsze ciąży

FENOMEN BOMBAJSKI - ciekawostka genetyczna, wykryte tylko u kilku osób

• osobnicy z niezwykle rzadką grupą krwi Bombay nie posiadają genu H (locus na chromosomie 19)

• ich genotyp określa się hh o fenotypie 0ha, 0hb, 0hab, gdzie litery A, B, AB oznaczają gr. krwi, której ekspresja jest przytłumiona przez genotyp hh

• U homozygoty hh brak jest fukozylotransferazy (przy prawidłowym stężeniu pozostałych transferaz), nie dochodzi do syntezy łańcucha prekursorowego H i antygenu A i B nie mogą być syntetyzowane.

• antygeny A, B i H mogą być obecne w płynach ustrojowych. Wydzielanie subst. A, B i H jest kontrolowane przez parę alleli Se i se zwanych genami wydzielania (sekrecji)

• Możliwe są 3 genotypy SeSe, Sese, sese i dwa fenotypy. Tylko homozygoty recysywne są tzw. niewydzielaczam= gen se jest amorficzny

• wydzielacze (SeSe lub Sese) stanowią ok 80% osób rasy białej

UKŁAS GRUPOWY RH

• dziedziczy sie niezależnie od ukł AB0

• antygeny pojawiają sie w 6 tyg. życia płodowego i występują tylko na krwinkach czerwonych

• przeciwciała ukł. Rh mają charakter odpornościowy, należą do klasy IgG i mogą przechodzić przez łożysko

Układ grupowy Rh składa się z 6 podst. antygenów C, D(najważniejszy), E, c, d, e dziedzicznymi osobnymi genami z których geny C, D, E są genami dominującymi a geny c, d, e są genami recysywnymi. O fenotypie decyduje odziedziczony kombinacje trzech par genów ( Cc, Dd, Ee).

KONFLIKT SEROLOGICZNY

• jest następstwem reakcji immunologicznej jaka zachodzi między antygenami krwinek czerwonych płodu a przeciwciałami anty - Rh organizmu matko matka (Rh-) dziecko (Rh+)

Nabyte odmiany antygenów grupowych krwi

2. NIEKTÓRE szczepy bakterii produkują enzym, deacylazę, która zmiania N - acetylogalaktozaminę ( gr. krwi A) a w galaktozaminę.

3. zmiany antygenów u chorych po przeszczepie

PRAWIDŁOWY KARIOTYP CZŁOWIEKA

kryteria klasyfikacji:

• wielkość chromosomów wyrażona w procentach w odniesieniu do dł. wszystkich chromosomów haploidalnych i chromosomu X przyjętej jako 100%

• położenie centromeru

• rozmieszczenie prążków w chromosomach - każdy chormosom ma inne prążki

Kariotyp - suma chromosomów występujących w komórce somatycznej, właściwa organizmowi lub gr. organizmów o charakterystycznej liczbie i morfologii

Kariogram - sfotografowany zestaw chromosomów typowych dla danego organizmu, grupy organizmów lub gatunku

Metoda badań chromosomów

W celu określenia liczby chromosomów bada się komórki:

- szpiku kostnego

- gonad męskich

- fibloblastów z hodowli wycinków skóry

- limfocyty krwi obwodowej

- komórki płynu owodniowego, kosmkówki, cebulek włosów

Najczęstszą metodą badań chromosomów jest ktrótkotrwała hodowla limfocytów krwi obwodowej

Gdzie w genomie znajdują sie geny?

Geny nie są rozmieszczone równomiernie wzdłuż chromosomów, ale każdy chromosom jest utworzony z regionów, w których genów jest bardzo wiele

Barwienie:

- prążki fluorescencyjne - roztwór flurochromu

QFQ - (prążki Q) - wybarwienie roztworem kwinakryny

RBA (prążki R) - wbudowanie bromodeoksyurydyny do DNA podczas replikacji i barwienie oranżem akrydyny (świeci)

DAPI - jesli chcemy wybarwić jądro komórkowe

Zastosowanie DAPI i antybiotyku distamycyny A, ktora wykazuje również powinnowactwo

Barwienie niefluorescencyjne

GTG (prążki G) - trawienie chromosomów roztworem trypsyny, dalej barwienie Giemsą. Prążki ciemne odp. nieświecącym prążką przez barwieniu QFQ

CBG ( porażki C) - ujawnienie miejsc wystepoania

Ag - NOR - barwienie 50% azotanem srebra pozwala na ujawnienie na chromosomach aktywnych jąderkotwórczch

AUTORADIOGRAF

metoda badania struktury chromosomów oraz badania kinetyki i asynchromi replikacji DNA

- hybrydy emitują promieniowanie, które można uwidocznić na kliszy

CYTOMETRIA PRZEPŁYWOWA

- Wykorzystanie pomiaru ugięcia i rozproszenia światła oraz wzbudzenia fluorescencji w zawiesinie komórkowej

- Można zmierzyć zawartość DNA w jądrze komórkowym.

HYBRYDYZACJA

pozwala zlokalizować specyficzne sekwencje DNA lub RNA bezpośrednio w materiale biologicznym (preparat cytogeniczny, rozmazy komórkowe, skrawki tkanek) znajdują sie na szkiełku

ZAPISYWANIE WYNIKÓW BADAŃ

Kariotyp mozaikowy

to kariotyp w którym obecne są 2 lub więcej linie komórkowe u tego samego osobnika. Jedna zawiera prawidłową liczbę prawidłowych chromosomów, druga lub kolejne niepridłową liczbą chromosomów

ZESPÓŁ ABERACYJI LICZBOWYCH CHROMOSOMÓW SOMATYCZNYCH

Zespół downa

Dodatkowy chromosom 21 pary

DO wystąpienia zespołu prowadzi:

trisomia

W przypadku trisomii 21 nondysjunkcja zachodziła najczęściej w pierwszym podziale mejotycznym u matek (80%)

Ponad 60% zarodków i płodów z trisomią 21 ulega samoistnemu poronieniu

Prawdopodobieństwo urodzenia dziecka z Zespołem Downa wzrasta z wiekiem

Kobieta 35 lat - 1:300

45 lat - 1:22

ZESPÓŁ PATAU

częstosć wyst. 1:8000 urodzen

przyczuna dod. chromosomu pary 13

translokacja niezrównoważona w obrębie chromosomu 13

Cechy zespołu:
Mikrocefalia, ubytki skóry na głowei, wystające czoło, rozszczep wargi i podniebienia, wady gałek ocznych ( częściowy ubytek siatkówki i naczyniówki), hipoteleryzm, niesko osadzone uszy

Zespół Edwardsa

Trisomia chromosomu 18

częstosć 1:5000

DUży wpływ na wystąpienie aberracji ma wiek matki

Cechy:

stopa cepowata z wystającą kością piętową, krótkim paluchem, zaciśnięte piąski

Trisomia chromosomu 8

kariotyp mozaikowy

Zahamowanie wzrostu, i mnóstwo innych cech!

ZESPÓŁ DELECJI CHROMOSOMOWYCH

Zespół Wolfa - hirschhorna

Przyczyna - delecja terminalna części krótkiego ramienia chromosomu 4

krytyczne miejsce pknięcia

Zaburzenia:

Upośledzenie umysłowe

duże małżowiny

Zespół Cri du Chat

delecja terminalna części ramion krótkich chromosomu 5 z krytycznym miejscem pęknięcia w regionie 5p15

Płacz - miałczenie kota

okrągła twarz

Wybrane zespoły mikrodelecji

Mikrodelecja to aberracja strukturalna na poziomi cytogenetycznym

Zespół Pradera - Willego

w ok. 75% przyczyna zespołu jest delecja interstycjalna długiego ramienia chromosomu 15 - od ojca

Cechy zespołu zmieniają sie wraz z wiekiem pacjenta

ZESPÓŁ ANGELMANA

delecja interstycjalna długiego ramienia chromosomu 15 - od matki

Jasne włosy i karnacja, niebieskie oczy, zawsze uśmiechnięte

Zespół Di Georgr`a

mikrodelecja w obrębie ramion długich chromosomu 22

ANOMALNIE HETERO

ĆWICZENIA 10.12.2012

ZESPÓŁ TURNERA

częstosć występowana ok 1:3000 urodzonych dziewczynek

kariotyp 45,X w około 60% przypadków

45,X/46,XX w około 20%

46, X,i (Xq) w 5- 13%

*Objawy klasycznego zespoły z kariotypem 45,X"

- zaburzenia wzrostu

- cechy dysmorficzne twarzy (wysokie czoło, szerokie szpary powiekowe i nasady nosa)

- krótka szyja z widocznymi parzystymi fałdami skóty co powoduje tzw. płatwistość skóry

- skłonność do nadwagi

- pierwotna niepłodność

- wady narządów wewnętrzynch dotyczą ukł. krążenia ,koścca, uzebienia i nerek

- pierwotna niewyolość jajników spowodowana ich hipoplazją - mała spłaszczona macica

- iloraz inteligencji w normie

ZESPÓŁ KOBIETY 47,XXX

Występuje z częstością 1:1000 urodzeń płci żeńskiej

przyczyny powstania:

- nondynsjunkcja w I lub II podziale mejotycznym u kobirty

-

ZESPÓŁ KLIEFELTERA

Kariotyp 47,XXY - najczęściej

Dodatkowy chromosom X w ponad 50% przypadków pochodzi od matki, a w ponad 40% od ojca

Jest trudny do rozpoznania u chłopców przed okresem dojrzewania ze względu na brak charaktetystycznych objaów klinicznych

Objawy:

0 wysoki wzrost

- skąpy zarost nA TWarzy

- linia włoaóq n XOLW PÓŁKOLIAR bez typowego łysienia skroniowego

- wydłużone kończyny dolne

- niedorozwój narządów płciowych zewnętrznyc i wewnętrznych

- bezpłodność

MĘŻCZYŹNI Z KARIOTYPEM 46,XX

hipotezy rozwoju fenotypu męskiego z kariotypem 46,XX

- translokacja części lub całego chromosomu Y na ramię krótkie chromosomu X
- utrata chromosomu Y w komórkacj zarodka o kariotypie 47,XX we wczesnym okresie rozwoju

- mutacja genu związaego z różnicowaniem płciowym umiejscowienego na chromosomie X lub autosomie

Objawy podobne do zespołu klinefeltera:

- średnia wzrostu jesy niższa

ZESPÓŁ SUPERMĘŻCZYZNY, 47, XYY

-wysoki wzrost, typowa męska budowa

- częste powikłania potrądzikowe w postaci blizn

- rozwój zewnętrznych narządów płciowych jest prawidłowy

- mężczyźni są płodni mają zdrowe potomstwo

- w badaniu rtg przewaga długość kości śródręcza nad paliczkami i skrócenie paliczków dysalnych, progenia

- czasami zaburzenia zachowania w postaci nadmiernej agresywność

ZESPÓŁ DYSGENEZJI GONAD

nieprawidłowa budowa i czynność gonad spowodowana najczęściej aberracjami chromosowymi lub mutacjami genowymi

Charakteryzuje się żeńskim fenotypem!

KRYTIA OKREŚLANIA PŁCI

1. Budowa anatomiczna i histologiczna gonad jest podstawą określenia płci gonadalnej. Osobnik posiadający jądra ma płeć gonadalna męską, osobni posiadający jajniki ma płeć gonadalną żeńską

2. Płeć anatomiczna zew. i wew. narządów płciowych określa somatycznych narządach

3. rodzaj chromosomów płci jest kryterium rozpoznania płci chromosomalnej. Obecność lub brak chromosomu Y, jeśli jest - płeć męska

4. Występowanie w gnomie regionu determinującego płeć stanowi kryterium rozpoznania płci genetycznej, Obecność SRY jest podstawą rozpoznania płci genetycznej męskiej, brak - płeć genetyczna żeńska

5. Płeć chromosomowa - określa ją obecność 1 ciałka Barra w jądrach prawidłowych komórek u kobit i obecność 1 ciałka Y w jądrach prawidłowych komórek u mężczyzn

6. Płeć hormonalna - jest uwarunkowana rodzajem i ilością wydzielania hormonów płciowych oraz wzajemną proporcją st. androgenów i estrogenów

7. Płeć psychiczna bycia mężczyzną lub kobiecie - określa płeć psychiczną. Osobę, której płeć psychiczna jest inna niż płeć gonad

8. Określenia płci w dokumentach danej osoby nazywamy płcią metrykalną

CHROMATYNA PŁCIOWA

* chromatyna płciowa to odpowiednio wybarwione struktury chromatyny widoczne w jądrach interfazowych, odpowiadające chromosomom Xi Y

* ciałko Barra obecne jest w jądrach interfazowych komórek osobników żeńskich

* chromatyna y obecne jest w jądrach interfazowych komórek osobników męskich

TEORIA LYON

* w komórkach zarodka żeńskiego człowieka około 16 dnia życia płodowego dochodzi do inaktywacji jednego z chromosomów C

* chromosom ten staje się nieaktyeny i widoczny jest jako grudka chromatyny płciowej (ciałko Barra)

BUDOWA I PODZIAŁ UKŁADU IMMUNOLOGICZNEGO

złożone organizmy żywe stale są narażone na rozma

Ukł. immunologiczny obejmuje naczynia i narządy limfatyczne (obwodowe i ośrodkowe) oraz limfocyty krążące. Jest identyfikowany automicznie z ukł. chłonnym.

Narządy limfatyczne to: grasica, szpik. grudki limfatyczne samotne i skupione, migdałki, wyrostek robaczkowy

SKŁ. UKŁ. IMMUNOLOGICZNEGO

*immunoglobuliny

*antygenny HLA

Mediatory reakcji immunologicznych (cytokininy - zdolność zmiany ekspresji genów w komórkach docelowych i wpłw na syntezę RNA)

* interlek

RODZAJE ODP IMMUNOLOGICZNEJ

* obrona wrodzona - nieswoista

* obrona nabyta - swoist

* Odpornosć swoista powstaje na skutek zetknięcia się ustroju z antygenem (pierwszy kontakt z antygenem daje zdolność do reakcji wtórnej z tym samym antygenem)

*Odp. wrodzona jest uwarunkowana genetycznie

STRUKTURA I RODZAJE IMMUNOGLOBULIN

Przeciwciała są immunoglobulinami, które mają zdolność swoistego wiąZANIA ANTYgenów z dużym powinowactwem. Są to cząsteczki pierwotnie zidentyfikowane w surowicy, nazwane rówńież immunoglobulinami. U człowieka mamy 5 klas przeciwciał: IgG, IgA, IgM, IgD, IgE

CZąsteczka immunoglobuliny jesy zbudowana z 4 łańcuchów polipeptydowych, 2 lekkich L i 2 ciężkich H połączonych wiązaniem dwusiarczanowym

Wyodrębniono 5 różnych rodzajów łańcuchów ciężkich. Które wyznaczają klasy przeciwdział odp. IgM, IgA, IgG, IgD, IgE

W łańcuchach lekkich i ciężkich można wyróżnić części zmienne (V) - odpowiedzialne za wiązanie antygenów oraz części stałe (C) - odp. za funkcje efektorowe.

IgG - jedyna klasa przeciwciał, która przenika przez łożysko. Występują w naczyniach, przestrzeniach pozanaczyniowych, a także w wydzielinach. Największe stężenie występuje we krwi.

IgA - znajduje sie w różnego typu wydzielniach : mleko, ślina.

IgM - występuje przede wszystkim w przestrzeni wewnątrznaczyniowej. jest najszybciej uruchamiane - ma dużo miejsc wiązania genów

IgD - w niewielkie ilość

IgE - jest jej bardzo mało. Odgrywa znaczną rolę w reakcjach zapalnych, alergicznych itp.

GŁÓWNY UKŁ. ZGODNOŚCI TKANKOWEJ

Cząsteczki MHC klasy 1 i 2 to są cząsteczki podbone do siebie

MC 2 - limfocyty, makrofagi, konstrukcyjnie na błonie naczyń

TERMINOLOGIA PRZESZCZEPÓW

1. autologiczny - kiedy dawca i biorca jest to ten sam osobnik

2. Izogeniczny - między identycznymi osobnikami tego samego gatunku np. szczepy wsobne

3. allogeniczny - między różnymi genetycznie osobnikami tego samego gatunku

4. ksenogeniczny - między osobnikami odmiennych gatunków

---