pitanja Flashcards
Povijest genetike
Gregor Mendel- otac moderne genetike, napravio Mendelove zakone (segregacije i neovisne kombinacije), 1909 prvi put termin genetika (Bateson) i gen (Jannsen), 1948 Avery i sur. dokazali da je DNA nositeljica upute za razvoj i funkciju organizma, 1953. Watson i Crick struktura DNA, 1990 Projekt Ljudski genom, 2003 generiranje prve sekvence ljudskog genoma, najnovija istraživanja- lj. genom ima oko 20 500 gena
Struktura i funkcioniranje genoma čovjeka
genom- cjeloukupni nasljedni materijal čovjeka, 23 para kromosoma u jezgri + mitohondrijska DNA, geni čine samo 3% sadržaja genoma, kromosom- dna namotana oko proteina, dna- polimer nukleotida strukture dvostruke uzvojnice
Struktura DNA
Dugi polimer sastavljen od nukleotida (šećer pentoza deoksiriboza + molekula fosfata + dušićna baza- purinske (Gvanin i Adenin) i pirimidinske (Citozin i Timin)), okosnica pojedinačnog lanca fosfodiesterske veze, između baza vodikove veze, struktura dvostroke uzvojnice sa 2 lanca različite polarnosti (5’-3’ i 3’-5’)- antiparalelni, nalazi se većinom u kromosomima unutar jezgre, komplementarne niti
POnavljajući DNA nizovi
1) uzastupno ponavljajući
- satelitna dna- velika serija jednostavnih ili umjereno složenih kratkih uzastopnih ponavljanja slijedova DNA koji su transkripcijski inaktivni i grupirani oko centromera
-minisatelitna: 1) telomerična DNA- ponavljajući slijedovi DNA dugački 10-15 kb, 6 nukleotida na krajevima kromosoma, 2) hipervarijabilna minisatelitna DNA- visoko poliformna DNA duljine 9-24 parova baza, najčešće u blizini telomera, služi u tehnici otisaka prstiju
- mikrosatelitna- ponavljajući pojedinačni, dvostroki trostruki i četverostruki nukleotidni parovi baza, služi se u forenzici i testu određivanja očinstva
2) visokoponavljajući raspršeni slijedovi DNA:
- SINE- kratki raspršeni jezgrini elementi
- LINE- dugi raspršeni jezgrini elementi
Replikacija DNA
Semikonzervativan proces- nastane 1 novi lanac, drugi već postojeći, enzim helikaza razdvaja baze slamajući vodikove veze, svaki lanac upravlja sintezom komplementarnog lanca što rezultira dvama DNA dupleksima, DNA polimeraza odgovorna za replikaciju, vodeći lanac sintetizira se u kontinuiranom procesu a tromi u Okazakijevim fragmentima koje DNA ligaza povezuje u kontinuirani lanac (…?)
Mehanizmi poravka DNA
1) direktan popravak
2) ekzicijski popravak
- popravak izrezivanjem baza
- popravak izrezivanjem nukleotida- uklanjanje timinske dimere i velike kemijske adukte, kompleksan proces koji uključuje preko 30 proteina koji uklanjaju fragmente otprilike 30 nukleotida
3) popravak krivo sparene baze
4) postreplikacijski popravak
POGLEDATI U KNJIGUUU
Kromosomi- definicija, građa, nastanak
Nitaste strukture građene od bjelančevine i DNA koje se nalaze u jezgri stanica. Nakon primarnog namatanja dvostruke uzvojnice DNA , slijedi sekundarno namatanje- namatanje oko sferičnih histonksih perlica formira nukleosome- temeljne građevne jedinice kromatina- dna namotane oko histonske jezgre. ONda tercijarno namatanje nukleosoma u kromatinska vlakna. Čovjek ima 46 kromosoma- 22 para autosoma i 1 par gonosoma (xx ili xy). Mogu biti metacentrični, akrocentrični i submetacentrični ovisno o položaju centromere (koje su odgovorne za pomicanje dna u vrijeme diobe). Na kraju kromosoma nalaze se telomere.
Struktura gena
Osnovna jedinica naslijeđa, nalaze se u kromosomima, mogu biti jedinstvene sekvence DNA ili pripadati obitelji gena (geni slične sekvence DNA nastali duplikacijom gena predaka nakon generacija mutacija). Dio molekule DNA kromosoma koji diktira sintezu specifičnih polipeptidnih lanaca, sadržava i nekodirajuće interventne slijedove (introne) umetnute između egzona- regija gena koja se ne izrezuje za vrijeme transkripcije stoga određuje dio primarne strukture genskog proizvoda. Promotorska regija- sekvencija koju prepoznaje i na koju se veže RNA-polimeraza, omogućava transkripciju.
Pseudogeni- definicija, nastanak
Geni koji nalikuju na poznate genske strukture ali u osnovi nisu funkcionalni, dugo vremena smatrani junk dna ali imaju ulogu u regulaciji transkripcije.
-učinak na gene supresore tumorskog rasta, potencijal za istraživanje novih lijekova
Najčešće nastaju kao suvišne kopije funkcionalne dna dupliciranjem gena ili mehanizmom reverzne transkripcije (…)
Transkripcija DNA i njegova regulacija
Proces u kojemu se genetička informacija prenosi s DNA na RNA, svaka baza u molekuli mRNA komplementarna odgovarajućoj u DNA s tim da uracil zamjenjuje timin. Rna je jednolančana, sintetizira se djelovanjem enzima RNA polimeraze II, u svakom određenom genu koji se prepisuje pucaju vodikove veze između dva lanca molekule DNA i samo jedan DNA lanac dvostruke uzvojnice služi kao takozvani lanac kalup, a prepisana mRNA molekula naziva se smisleni lanac
-dorada RNA uključuje prekrajanje (izrezivanje introna iz mRNA i povezivanje egzona prilikom transkripcije), dodavanje kape (5’ kapa koja olakšava prijenos mrna u citoplazmu i vezanje na ribosome) i poliadenilaciju (dodavanje 200 poliadenilatnih ostataka na mRNA što olakšava izlazak iz jezgre)
kontrola: ???
Genetički kod
Gotovo univerzalan za sve organizme, sastoji se od 64 tripleta DNA nukleotida koji kodiraju za različite aminokiseline proteina, najmanja jedinica koja nosi informaciju (kodira za jednu aminokiselinu). Degeneriran je jer varira treće slovo (?), prednost za organizme jer djeluje kao pufer za mutacijske događaje (npr tihe mutacije- ko da ih nema)
Kodon- triplet dušičnih baza u mRNA koji kodira određenu aminokiselinu i genetički kod se ne preklapa, antikodon- komplementarni triplet
Okvir čitanja- redoslijed tripleta nukleotida u kodonu koji se prevode u aminokiseline proteina. Translacija završava jednom od 3 stop kodona (UAA; UAG, UGA)
Translacija
Prijenos genetičke informacije s mRNA na protein, uvijek počinje na inicijacijskom kodonu (AUG), završava stop kodonima (UGA, UAA, UAG)
mRNA se prenosi od jezgre u citoplazmu gdje se veže na ribosome, tamo formira kalup za proizvodnju specifičnih slijedova aminokiselina određenog polipeptida, tRNA prenosi aminokiselinu do ribosoma. Aminokiseline koje su prenesene povezuju se peptidnim vezama dok ne nastane odgovarajući peptid. Svaka tRNA ima antikodon. Jedna mRNA se istovremeno prepisuje na više ribosoma pa paralelno nastaje mnogo istovrsnih polipeptidnih lanaca- takva nakupina ribosoma zove se poliribosom
tri faze: inicijacija ( prevođenje genske poruke u proteinski lanac ), longacija ( premještanje lanca, stvaranje peptidnog tijela ), terminacija (završetak, odvajanje od ribosoma)
Stvaranje i struktura proteina
stvaranje- dva koraka- transkripcija i translacija ( i onda opiši hehe )
struktura-
1) primarna (vrsta i redoslijed aminokiselina povezanih peptidnim vezama),
2) sekundarna (prostorna građa nastala zbog međumolekulskih vodikovih veza između peptidnih skupina- alfa uzvojnica nastaje zbog veza unutar istog lanca a beta nabrana ploča nastaje kada se vodikove veze stvaraju između 2 lanca)
3) tercijarna- prostorni razmještaj i međusoban odnos vrlo udaljenih aminokiselina u lancu
4) kvarternerna struktura- proteini građeni od više polipeptidnih lanaca, definira prostorni razmještaj tih lanaca)
Postranslacijske modifikacije
Različite modifikacije proteina nastale nakon sinteze, kroz nju prolaze mnogi proteini kako bi dostigli normalnu strukturu i funkcijsku aktivnost (npr. modifikacija aminokiselina bočnog lanca- metilizacija, hidroksilacija, glikolizacija, proteolitičko cjepanje polipeptida. Zajedno s lokalizacijskim slijedom u novosintetiziranom polipeptidu rezultira transportom na specifičnu lokaciju u stanici ili sekreciju iz stanice. Ako je poremećena, dovodi do razvoja nasljednih poremećaja.
Genotip i fenotip
Genotip= genetička konstitucija pojedinca, aleli (varijante istoga gena) na specifičnom genskom lokusu. Mogu imati odnos potpune i nepotpune dominacije i kodominacije, geni koji određuju neko svojstvo mogu biti dominantni i recesivni
Fenotip- fizički biokemijski ili psihički izgled pojedinca koji nastaje kao rezultat interakcije genotipa i okoline. Može se mijenjati, u njemu se ne očituju sve nasljeđene mogućnosti genotipa. postoji divlji (standardni fenotip) i mutacijski fenotip(i).
Monogensko/ Mendelsko nasljeđivanje
nasljeđivanje koje prati mendelske zakone segregacije i neovisne kombinacije: Više od 16 000 svojstava u ljudi se nasljeđuje mendelsko u koje je uključen samo jedan gen. Za svojstva i poremećaje određene jednim genom na autosomu kažemo da pokazuju autosomno nasljeđivanje, a određene na spolnim kromosomima spolno vezano nasljeđivanje
npr za Marfanov sindrom, Huntingtonovu bolest i cističnu fibrozu
Poligeni način nasljeđivanja
ono pri kome je jedna osobina determinirana većim brojem gena, koji imaju mali pojedinačni efekt, da bi se stvorila neka osobina (ili bolest) neophodno je zajedničko djelovanje većeg broja gena, a i sredina može utjecati na promjenu ovih osobina (npr. boja kose, boja očiju).
Vrste mutacija i njihove posljedice na sintezu proteina
1) supstitucije- baza netočno dodana tijekom replikacije i zamjenjuje par na odgovarajućem položaju na komplementarnom lancu (npr za srpastu anemiju)
2) insercije- jedan ili više nukleotida umetnut u repliciranu dna, rezultira pomakom okvira čitanja (npr za beta talasemiju)
3) delecije- jedan od nukleotida je preskočen ili na drugi način izrezan tijekom replikacije što rezultira pomakom okvira čitanja (npr za cističnu fibrozu)
prema učinku na strukturu proteina-
1) sinonimne/ tihe- mutacija ne mijenja polipeptidni produkt proteina, ako se supstitucijom promjeni jedan par baza ali i dalje kodira istu aminokiselinu
2) ne-sinonimne:
- frameshift- koja mijenja okvir čitanja, insercije ili delecija broja nukleotida koji nije višekratnik broja 3, najčešće rezultira preranim stop kodonom
- missense- supstitucija jednog para baza koji dovodi do promjene kodirane aminokiseline/ sinteze pogrešnog proteina, konzervativna ako je ta druga aminokiselina po kemijskim svojstvima slična potrebnoj, nekonzervativna ako ne
- nonsense- supstitucija koja dovodi do stvaranja stop kodona, uzrokuje prerani završetak
-
Uzroci nastanka mutacija
Mutagen- uzrokuje promjenu ili oštećenje u molekuli DNA, što dovodi do promjene kodirajućega slijeda nukleotida
uzroci nastanka:
kemijski čimbenici- alkaloidi, peroksidi, formaldehidi, oksidirajuća sredstva/slobodni radikali- tvari koje mogu kemijski modificirati nukleotide tako da mijenjaju njihovu sposobnost sparivanja baza
fizikalni čimbenici- ionizirajuće i ultraljubičasto zračenje
Somatske mutacije- definicija i primjer
Promjena DNA u osobe koja se događa nakon začeća u bilo kojoj stanici koja nije zametna stanica. Ne prelaze s roditelja na djecu, događaju se sporadično/ nasumično, događaju se u tjelesnim stanicama i mogu drastično utjecati na organizam- npr nefunkcionalnost organa i razvoj tumora, rezultiraju mozaicizmom tkiva
primjer- McCune-Albright sindrom- preuranjeni pubertet, mrlje bijele kave, uzrok: spontana post-zigotska missense mutacija gena GNAS
Gonadne mutacije
javlajju se u reproduktivnim stanicama roditelja, mjenjaju genetski materijal koji dijete dobije, npr cistična fibroza
Autosomno dominantno nasljeđivanje
Očituje se i u heterozigota- dovoljna je mutacija u samo jednom od 2 alela jednog gena, rizik prijenosa na potomke je 50%, obolijevaju podjednako i muškarci i žene. npr Osteogenesis imperfecta (pitanje 30)
Autosomno recesivno nasljeđivanje
Obolijevaju homozigoti- potrebna mutacija na oba alela za razvoj bolesti. U obiteljskom stablu nalazimo horizontalan obrazac nasljeđivanja- zahvaćene su osobe iste generacije/ braća i sestre, dok su oba roditelja zdravi nosioci mutacije u jednom od genskih alela. Bolest se u pravilu ne prenosi dalje na potomstvo jer će djeca heterozigotnih roditelja najćešće stupiti u brak sa zdravim heterozigotom, ali rizik se povećava ako su roditelji u krvnom srodstvu
- npr cistična fibroza: majčešća nasljedna bolest bijele rase, učestalost 1:3 500 djece, gen podloga: mutacija u CFTR genu, klinička slika: sinuitis, kronična plučna bolest i kronična polipoza nosa, sterilnost muškaraca zbog opstrukcije sjemenovoda, može se javiti od dojenačke do odrasle dobi. Liječi se npr doživotnom nadoknadom enzima pankreasa, nadoknadom vitamina topljivim u mastima i minerala, tranplantacijom pluća…
Novorođenački probir
Sustav organiziranog traganja za nekim prirođenim bolestima u sve novorođenčadi određene populacije s ciljem njihovog prepoznavanja prije nego izazovu posljedice po zdravlje djeteta. Glavna mjerila za uključivanje bolesti u novorođenački probir: ograničena mogućnost ranog prepoznavanja bolesti prije nego bolest nanese štetu po zdravlje, lječivost, postojanje odgovarajućeg dovoljno specifičnog i osjetljivog testa, prihvatljivi troškovi…
Programi su uvedeni za fenilketonuriju, galaktozemiju i kongenitalnu hipotireozu.
