Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
Temat I - Podstawy genetyki molekularnej (sem.)
1.Budowa i funkcje kwasów nukleinowych
- przekazywanie inf genetycznej
- transkrypcja, translacja białek
- zapis informacji genetycznej całego organizmu
- miejsce mutacji i rekombinacji J
Synteza na matrycowym DNA, wymag.obecności startera, wydłużanie 5’->3’
1.1 Struktura DNA
2 metry, 3 000 000 000 par zasad, 22 autosomy, 2 heterosomy
Podwójny genom, forma B-DNA
Koniec 5’ – deoksyrybozy – wolna grupa fosforanowa;
Koniec 3’ - grupa OH do wiązań fosfodiestrowych
Deoksyryboza + fosforan + zasada (C/T/G/A)
Komplementarność zasad, siły van der Waalsa – ostateczne uformowanie podwójnej helisy
Prawoskrętna podwójna helisa, skok 3.4nm, 10 nukleotydów, na zewn – łańcuchy cukrowo-fosforanowe
5’->3’ A=T CΞG
Wiązania: cukier-zas N-glikozydowe; nukleotyd-nukleotyd – fosfodiestrowe; zas-zas -wodorowe
1.2 Budowa genu eukariotycznego
Nieciągły - ma egzony i introny (introny nie kodują)
5’---promotor---msce inicjacji tranksr.---sekw wiąz rybosomy---start---stop----terminator----3’
1.3 Struktura RNA
Jednoniciowy, U zamiast T, ryboza zam deoksyrybozy
Struktury pętli, spinki do włosów (2rz), pseudowęzeł (3rz)
1.4 Rodzaje RNA
tRNA – transportujące aminokwasy do rybosomów (translacja) - niekodujący
mRNA – matrycowe, informacyjne (transkrypcja, translacja) - KODUJĄCY
rRNA – rybosomowe, składnik rybosomów – niekodujący
RNA interferencyjne=pocięte przez nukleazy
2. Replikacja
Białka:
- helikaza –rozplata helisę
- SSB- obejmują odc jednoniciowe – zapobiegają ponownemu spleceniu
- prymaza – synteza odcinków starterowych
- polimeraza DNA – dobudowywanie nukleotydów, poprawa błędów, potrzebuje primera
- egzonukleaza- usuwa odcinek starterowy
- ligaza – wytwarza wiązania fosfodiestrowe – „skleja” rozplecione nici w podwójną helisę
Modele:
- semikonserwatywna – na podst 1 starej nici, nowa
- konserwatywna – bez rozplatania nici, jedna całkiem nowa, druga całkiem stara
- przypadkowa – do przypadkowych fragmentów dosyntetyzowane nowe fragmenty
Etapy: inicjacja – helikaza+m.inicjacji -> widełki replikacyjne (bąbel)
Elongacja – nić wiodąca 5’->3’, opóźniona 3’->5’ – fragmenty Okazaki ->
Telomeraza: dobudowauje brakujący terminalny odc DNA nici opóźnionej, prymaza syntetyzuje primer – polimeraza odtwarza brakujacy fragment, po replikacji starter usuwany,
Ekspresja inf genetycznej: centralny dogmat: DNA---transkrypcja--> mRNA-->translacja-->białko
Replikacja procariota: topoizomeraza – usuwa superskręty, przejściowe pęknięcia udost. Matrycę dla enzymów.
Topoizomeraza I – hydroliza 1 wiązania, T II - dwóch
3. Transkrypcja
Przebiega w j.komórkowym
Czynniki transkrypcyjne: skomplikowany kompleks enzymatyczny: ogólne ( tw.kompleksu inicjacji), wiodące , indukowalne
Etapy:
Inicjacja - Nowa nić 5’->3’; nić matrycowa 3’->5’
Elongacja – polimeraza dobudowuje nowe rybo nukleotydy do 3’-OH rosnącego łańcucha RNA
(wiązania fosfodiestrowe)
Terminacja: powstaje pierwotny transkrypt- premRNA
Obróbka potranskrypcyjna: 5’ – cap, 3’ – poliA, splicing: przez snRNP (małe jądrowe
rybonukleoproteiny) – cięcie introny/egzony -> Składanie alternatywne
4. Translacja
Przebiega w cytoplazmie na rybosomach
Rybosomy: 60s i 40s podjednostki , miejsca A-aminoacylo, P-miejsce peptydylowe, E-exit
5’->3’
3 kodony stop: UAA, UGA, UAG (czynnik uwalniający gdy kodon w msce A), start: AUG – Met
Peptydylotransferaza - >utw wiązania peptydowego, translokacja – rybosom się przesuwa
tRNA:
ramię akceptorowe – przyłącza aminokwasy
DHU – dihydroksyuracyowe – inf jaki rodzaj aminokwasu może być przyczep do tego tRNA
TψC – rybotymidowe – łączenie z rybosomom i umocowanie tRNA na matrycy
Antykodon – rozpoznaje i związuje tRNA z matrycą
Ramię zmienne
Aminoacylacja: syntetaza aatRNA katalizuje utworzenie wiązania kowalencyjnego.
Kod genetyczny: trójkowy, bezprzecinkowy, uniwersalny, zdegenerowany, niezachodzący, jednoznaczny
Różnice translacji Pro i Eucariota – u P-a wszystko w cytozo lu, gen nieciągły, brak splicingu, koliste DNA
Temat II - Prawa Mendla a genetyka człowieka (sem.)
1. Prawa Mendla
I – prawo czystości gamet – każda gameta wytw przez organizm posiada tylko jeden allel z danej pary alleli genu.
II – geny należące do różnych par alleli dziedziczą się niezależnie i są przekazywane do gamet oddzielnie, na zasadzie segregacji losowej
1.1. Krzyżówki wsteczne i testowe.
Krzyżowka wsteczna – heterozygotyczny potomek (F) z homozygotyczną formą rodzicielską
(P) – wprowadzanie cech determinowanych genami dominującymi/recesywnymi
Krzyżówka testowa – Aa lub osoba X + aa – pozwala ocenić czy dany osobnik jest homo czy heterozygotą (przy AA nie ulegną ekspresji aa)
1.2. Prawidłowe cechy człowieka dziedziczące się jako prosta cecha mendlowska.
Dominujące: wolny płatek ucha, dołek w policzku, prosta linia włosów nad czołem, długie rzęsy, duże oczy, siwe pasmo włosów nad czołem, zwijanie języka w rurke, wrażliwość na PTC, antygeny grupowe A,B, prosty kciuk, paluch stopy krótszy od 2 palca, owłosienie międzypaliczkowe, obfite owłosienie ciała, prawy kciuk na lewy – składanie rąk
Recesywne: analogicznie
2. Współdziałanie genów allelicznych.
2.1 Dominacja – występuje fenotypowo, jedynie na poziomie efektów końcowych aktywności enzymów kodowanych przez geny.
Dominacja całkowita – w fenotypie heterozygoty ujawnia się cecha dominująca (efekt fenotypowy u heterozygoty jak u homozygoty dominującej)
2.2. Dominacja częściowa – fenotyp heterozygoty jest pośredni między fenotypem homozygoty recesywnej a dominującej (różowe kwiatki)
2.3. Kodominacja – w fenotypie heterozygoty ujawniają się obydwa allele – grupy krwi AB
2.4 Dziedziczenie ograniczone płcią – np. łysienie (u kobiet Aa się nie ujawnia u mężczyzn tak)
3. Współdziałanie genów nieallelicznych.
3.1. Geny uzupełniające się – komplementarne – do wytworzenia jednej cechy potrzebne są dwa+
geny np. synteza antocyjanu u kwiatów, ale dziedziczą się niezależnie np leżą na różnych
chromosomach
3.2. Test komplementacji – sprawdza czy dane mutacje zaszły w tym samym locus (czy są alleliczne)
wynik dodatni – w wyniku krzyżówki powstaje potomstwo o fenotypie dzikim – mutacje w
innych loci.
3.3. Geny epistatyczne – hamują fenotypowe przejawianie się innych genów; hipostatyczne – geny
których przejawianie się jest hamowane.
3.3.1. Epistaza dominująca- współdziałanie genów nieallelicznych tak, że jeden gen wpływa na
fenotypowe przejawianie się drugiego genu. Gen epistatyczny tutaj dominujący. (przejawia się w
AA i Aa) -> krew Lewis : obecność dominującego genu Se hamuje przejawianie się genu Le
3.3.2. Epistaza recesywna – gen epistatyczny jest recesywny (tylko w stanie recesywnym hamuje
geny hipostatyczne)-> fenotyp bombajski, dziecko z gr.A,B itd. Rodziców grupą 0 = rodzice mają
hh geny hamujące ekspresję genów grupowych (brak gp H)
4. Sprzężenia genów – łączne przekazywanie do gamety genów zlokalizowanych w tym samym
chromosomie leżących blisko siebie , ale nieallelicznych (2 różne cechy, sprzężone)
4.1. Sprzężenia autosomalne.
4.1.1. Sprzężenie całkowite – brak rekombinantów w potomstwie krzyżówki testowej, rozszczepienie
fenotypowe 1:1, geny leżą blisko siebie i w czasie crossing-over zawsze rekombinują wspólnie
4.1.2. Sprzężenie częściowe – procent rekomibinantów mniejszy niż procent potomstwa o
fenotypie rodzicielskim,
4.1.3. Przykłady grup sprzężeniowych u człowieka.
Częściowe: gr krwi Lutheran i cecha wydziel. Antygenów grupowych A i B (Se); gr krwi 0 i zespół paznokieć-rzepka; eliptocytoza i czynnik Rh; gr krwi Duffy i
dziedziczna katarakta
Całkowite: układ zgodności tkankowej HLA,
5. Penetracja i ekspresywność genów.
Penetracja – Procentowa częstość z jaką przejawia się gen dominujący lub recesywny
Ekspresywność – stopień fenotypowego przejawienia się genu np..choroba Recklinghausena
6. Geny letalne – takie które w przypadku ujawnienia się w fenotypie powodują śmierć organizmu
letalne - powodują śmierć 90-100% nosicieli
Subletalne – 50-90%
Subwitalne – 10-50%
Choroba Taya-Sachsa, spichrzanie gangliozydów, zaburzenia rozwoju umysłowego i fizycznego,
wyst. U Żydów Aszkenazyjskich ;
Osteogenesis imprefekta typII, AD, wytwarzanie nieprawidł kolagenu, fenotyp:ciężkie złamania,
deformacja, zgon
Temat III Budowa chromosomów i chromatyny (sem.)
1. Chromatyna – interfazalna postać chromosomów mitotycznych, składa się z dwupasmowych cząsteczek DNA o prawie równej masy histonów. Substancja jądra komórkowego, zasadochłonna.
1.1. Składniki chemiczne chromatyny:
1.1.1. DNA (zawartość DNA w komórce, sekwencje unikatowe i repetytywne).
Sekwencje związane z genami 10%
- eksony 10% - pojedyncze geny, zduplikowane, wyst w licznych kopiach,
- DNA niekodujący 90% - pseudogeny, fragmenty, introny
DNA pozagenowy 70%
- sekwencje powtórzone 20% (powt zgrupowane, rozproszone)
- sekwencje unikatowe 80%
Szczególne postaci genów: zachodzące na siebie, geny w genach
1.1.2. RNA (hnRNA, mRNA, tRNA, snRNA, rRNA).
hnRNA- premRNA – pierwotny tranksrypt, przed przeróbką
mRNA- matrycowe DNA, translacja bialek
tRNA – transportujące aminokwasy do translacji białek w cytoplazmie
snRNA – odgrywa rolę role w procesie regulacji genów (wycina introny)
rRNA – rybosomalne, wchodzi w skład rybosomów, powstaje w organizatorze jąderka
1.1.3. Białka histonowe (oktamer H2A, H2B, H3, H4; histon H1).
Geny kodujące histony są bezintronowe, zakonserwowane ewolucyjnie, występują w wielu kopiach
1.1.4. Białka niehistonowe
- białka szkieletu chromosomowego - topoizomeraza II,
- białka regulujące aktywność transkrypcji (
- białka enzymatyczne odpowiedzialne za replikację, transkrypcję, modyfikację histonów – polimerazy DNA, RNA, ligazy, nukleazy,metylotransferazy, acetylotransferazy
1.2 Budowa strukturalna chromatyny interfazalnej:
Nukleonom – rdzeń – oktamer histonowy + DNA 146p.z., histon H1 stabilizuje od zewnątrz – regulacja transkrypcji + DNA łącznikowy 60p.z
włókno nukleohistonowe – Ciąg nukleosomów, 10nm.
solenoid – śr 30nm, struktura kabla. Zwinięte włókno nukleohistonowe
pętle chromatynowe – jednostki funkcjonalne chromatyny, tworzone przez solenoid, mogą się wypętać umożliwiając replikację lub transkrypcje
1.3. Rodzaje chromatyny
1.3.1. Euchromatyna – 7-10% całej chromatyny, zdekondensowana, aktywna transkrypcyjnie, replikuje we wczesnej fazie S
1.3.2. Heterochromatyna - skondensowana, nieaktywna transkrypcyjnie, replikuje w późnej fazie S
konstytutywna, - zawsze nieaktywna – centromery, telomery, długie ramię Y
interkalarna - włączona w strukturę, występuje w postaci prążków G+,
fakultatywna. – może być transkrybowana w odpowiednich warunkach, ciałko Barra
1.3.3. Zależność pomiędzy strukturą i funkcją chromatyny (czas replikacji, aktywność transkrypcyjna, rozmieszczenie sekwencji kodujących i repetytywnych).
2. Chromosomy.
Chromatydy siostrzane, heterochromatyna ,telomery i centromery =heterochromatyna
Meta centryczne, submetacentryczne, akrocentryczne, telocentryczne; krótkie ramię p, długie q,
2.1. Elementy strukturalne chromosomu i ich funkcje:
Centromer – przewężenie pierwotne, łączy chromatydy, region z heterochromatyną konstytutywną, zawiera białko kinetochor które umożliwia przyłączanie wrzeciona podziałowego
Telomery- sekwencja na końcach ramion i zabezpieczają przed działaniem egzonukleaz, stabilność genomu, zapobiega mutacjom, wyznacza długość życia komórki
miejsca inicjacji replikacji – procariota – sekwencja ściśle określona, gdzie następuje rozerwanie wiązań wodorowych w wyniku czego powstają białka replikacyjne.
Temat IV Prawidłowy kariotyp człowieka (ćw.)
1. Definicja pojęć:
Kariogram – Obraz zespołu chromosomów pojedynczej dowolnie wybranej komórki, uporządkowanych w sposób systematyczny, uwzględniający ich wielkość i położenie centromeru
kariotyp – kompletny zestaw chromosomu danego gatunku lub osobnika
mozaika komórkowa – występowanie u jednej osoby co najmniej dwóch linii komórkowych ze zróżnicowanym kariotypem
chromosom meta centryczny – p=q
submetacentryczny p <q
akrocentryczny p <<q
telocentryczny p=0
autosomy- wszystkie chromosomy poza chromosomami płci (u człowieka 22pary)
heterochromosomy – chromosomy płci, u człowieka X i Y
satelity - DNA satelitarne chromosomu oddzielone od ramion krótkich tzw przewężeniem wtórnym. U człowieka w chromosomach akrocentrycznych.
Mitogeny – czynniki pobudzające mitozę np.fitohemaglutynina
2. Kryteria klasyfikacji chromosomów człowieka.
Ramiona p i q, telomer na końcu każdego, meta,sub akrocentryczne, grupy od A-G.
3. Rodzaje tkanek pobieranych do badań cytogenetycznych.
Limfocyty krwi, fibroblasty skóry, płyn owodniowy, kosmówka
4. Rutynowa metoda uzyskiwania chromosomów człowieka z limfocytów krwi obwodowej.
5-10ml krwi heparynizowanej, + fitohemaglutynina (rozwój) i inkubacja 72h w 37st, + kolchicyna (zatrzymanie podziałów w metafazie), do r-ru hipotoniczcznego – udostępnienie jąder, utrwalenie, rozlewanie, barwienie preparatów, analiza pod mikroskopem
5. Metody barwienia chromosomów.
Giemsy – prążki ciemne- heterochromatyna, jasne – euchromatyna
R- odcz Giemzy po denaturacji cieplnej – jasne prążki – heter ochr, ciemne- euchromatyna
Q – barwnik akrydynowy, świeci – heterochromatyna, mniej – euchromatyna
C – odcz giemzy z Ba(OH)2, - wybarwienie heterochromatyny konstytutywnej – regiony okołocentromerowe,
AgNOR – azotan srebra – srebrzenie satelit
Polimorfizm chromosomów człowieka – regularne i jednoczesne występowanie w tej samej populacji dwóch lub więcej odrębnych genotypów, których obecności nie można wytłumaczyć potwarzającymi się mutacjami
7. Zasady zapisu kariotypu – chro-ram-reg-pr-podpr
Temat V Mutacje genowe. Molekularne podstawy chorób jednogenowych (sem.)
1. Definicja mutacji - nagła skokowa zmiana, która zaszła w materiale genetycznym, bezkierunkowa, dziedzicząca się
Polimorfizm – zmiana w materiale genetycznym, która dot powyżej 1% populacji
Konsekwencje: - w Reg kodujących – białko o zmienionej funkcji; sekwencje regulatorowe – zmiana ekspresji genu; najbardziej szkodliwe gdy trafia w m-sce kodujące centrum aktywne enzymu, najmniej gdy w intron
2. Rodzaje mutacji
2.1 Mutacje genowe (punktowe) – dotyczą jednego genu (tranzycja, traswersja, insercja, delecja)
Chromosomowe – strukturalne (delecja terminalna, interstycjalna; duplikacja prosta, z inwersją; translokacja wzajemna,niewzajemna,robertsonowska; inwersja pericentryczna, paracentryczna),...