+ All Categories
Home > Documents > Genetica umana 05.12.2012

Genetica umana 05.12.2012

Date post: 08-Aug-2015
Category:
Upload: roxana-rotar
View: 235 times
Download: 21 times
Share this document with a friend
98
1 FUNCŢIA FUNCŢIA GENEI GENEI
Transcript
Page 1: Genetica  umana 05.12.2012

11

FUNCŢIAFUNCŢIA

GENEIGENEI

Page 2: Genetica  umana 05.12.2012

22

A.1. A.1. GENEGENERALITATRALITATII RRelaţia elaţia "o genă → un caracter“"o genă → un caracter“

Excepţii de la regula Excepţii de la regula "o genă → un caracter“"o genă → un caracter“:: PoligeniePoligenie;; PleiotropiePleiotropie;; Interacţiuni geniceInteracţiuni genice;; Eterogenitatea geneticăEterogenitatea genetică

O GENĂ UN CARACTER FENOTIPIC

BOALĂ FUNCTIE GENICĂ

Page 3: Genetica  umana 05.12.2012

33

A.2. A.2. PPOLIGENIAOLIGENIA

unele unele caractere sunt determinate prin caractere sunt determinate prin acţiunea conjugată a acţiunea conjugată a mai multor perechi de mai multor perechi de gene alelegene alele, care ocupă loci diferiţi, care ocupă loci diferiţi;;

ffiecare pereche de gene are iecare pereche de gene are efecte efecte cantitative mici şi aditivecantitative mici şi aditive

aabaterea de la regula "o genă → un baterea de la regula "o genă → un caracter" este caracter" este aparentăaparentă, deoarece fiecare , deoarece fiecare genă determină o parte din caractergenă determină o parte din caracter

MAI MULTE GENE

UN CARACTER FENOTIPIC

Page 4: Genetica  umana 05.12.2012

44

A.2. A.2. PPOLIGENIAOLIGENIA

distribuţia caracterului în populaţie distribuţia caracterului în populaţie corespunde unei curbe decorespunde unei curbe de tip tip GaussianGaussian (distribuţie continuă) (distribuţie continuă);;

ggenele enele implicate implicate acţionează acţionează independentindependent, iar expresia , iar expresia lor lor este este influenţată de factori de mediuinfluenţată de factori de mediu → → caractere multifactoriale caractere multifactoriale normale normale ((talia, tensiunea arterială, culoarea pielii, talia, tensiunea arterială, culoarea pielii, inteligenţa)inteligenţa) sau sau anormale (anormale (bolile comune bolile comune ale adultuluiale adultului, , malformaţiile congenitale malformaţiile congenitale izolateizolate, , unele forme de unele forme de cancercancer ))

Page 5: Genetica  umana 05.12.2012

55

Distribuţia valorilor normale ale tensiunii arteriale sistolice într-un lot populaţional neselecţionat

A.2. A.2. PPOLIGENIAOLIGENIA

Page 6: Genetica  umana 05.12.2012

66

efecte fenotipice multipleefecte fenotipice multiple determinate de determinate de o singură genă mutantăo singură genă mutantă (dominantă) sau (dominantă) sau o pereche de gene mutante (recesive)o pereche de gene mutante (recesive);;

două tipuri de pleiotropie: două tipuri de pleiotropie: pleiotropie relaţionalăpleiotropie relaţională pleiotropie nerelaţionalăpleiotropie nerelaţională

A.3. A.3. PPLEIOTROPIALEIOTROPIA

Page 7: Genetica  umana 05.12.2012

77

PPleiotropie relaţionalăleiotropie relaţională corelaţie patogenicăcorelaţie patogenică mutaţia genică ↔mutaţia genică ↔

efectele fenotipiceefectele fenotipice;; exempleexemple: :

sindromul Marfan, sindromul Marfan, osteogenesis imperfectaosteogenesis imperfecta, , fibroza chisticăfibroza chistică albinismulalbinismul

A.3. A.3. PPLEIOTROPIALEIOTROPIA

Page 8: Genetica  umana 05.12.2012

88

Page 9: Genetica  umana 05.12.2012

99

Sindromul MarfanIncidenţă – 1/10.000 de nou-născuţiTip de transmitere – dominant autosomalGenetică – mutaţia genei fibrilineiPatogenie – prezenţa unei fibriline anormale determină modificări ale ţesutului conjunctiv din sistemul osteoarticular, pereţii vasculari şi ligamentul suspensor al cristalinului.Diagnostic clinic – se bazează pe evidenţierea a trei categorii de semne şi simptome:

-oculare – miopie, ectopie cristaliniană;-scheletice – membre lungi şi subţiri (dolicostenomelie) deformări sternale (pectus excavatum sau carinatum) scolioză, degete lungi şi subţiri (arahnodactilie) şi hipermobilitate articulară (luxaţii frecvente);-cardiovasculare – regurgitaţie a sângelui din ventricolul în atriul stâng datorită prolapsului de valvă mitrală şi dilataţii ale peretelui aortic (anevrisme) care induc o insuficienţă ventriculară stângă.

Diagnostic paraclinic – radiografii scheletice, ecografie cardiacă, aortografie, examene oculare.Prognostic – risc crescut de moarte subită prin ruptura peretelui aortic şi risc de moarte prin insuficienţă cardiacă.Tratament – corectarea deficitelor de vedere, evitarea eforturilor fizice mari, medicaţie β-blocantă pentru a reduce forţa contracţiei cardiace.

Page 10: Genetica  umana 05.12.2012

1010

HIPERMOBILITATE ARTICULARĂ

Page 11: Genetica  umana 05.12.2012

1111

ARAHNODACTILIE

Page 12: Genetica  umana 05.12.2012

1212

DEFORMAŢII SCHELETICE

Page 13: Genetica  umana 05.12.2012

1313

SUBLUXAŢIE DE CRISTALIN

Page 14: Genetica  umana 05.12.2012

1414

PROLAPS DE VALVĂ MITRALĂ

Page 15: Genetica  umana 05.12.2012

1515ANEVRISM AORTIC

Page 16: Genetica  umana 05.12.2012

1616

PPleiotropie leiotropie nenerelaţionalărelaţională Nu există Nu există corelaţie patogenicăcorelaţie patogenică mutaţia mutaţia

genică ↔genică ↔ efectele fenotipiceefectele fenotipice;; exempluexemplu: :

sindromul Moon - Bardet – Biedlsindromul Moon - Bardet – Biedl:: polidactilie polidactilie obezitate, obezitate, surditate, surditate, hipogonadism, hipogonadism, retinită pigmentară retinită pigmentară retard mintal retard mintal

A.3. A.3. PPLEIOTROPIALEIOTROPIA

Page 17: Genetica  umana 05.12.2012

1717OBEZITATE

Page 18: Genetica  umana 05.12.2012

1818

HIPOGONADISM

POLIDACTILIE

Page 19: Genetica  umana 05.12.2012

1919

RETINITĂ PIGMENTARĂ

Page 20: Genetica  umana 05.12.2012

2020

Interacţiuni Interacţiuni alelicealelice;;

Interacţiuni Interacţiuni non-alelicenon-alelice;;

Interacţiuni cu Interacţiuni cu mediulmediul..

A.4. INTERACTIUNI GENICEA.4. INTERACTIUNI GENICE

Page 21: Genetica  umana 05.12.2012

2121

Interacţiuni Interacţiuni alelicealelice;;

Dominanţă-recesivitate.Dominanţă-recesivitate. AA11>>0 sau B 0 sau B >> 0 0

A.4. INTERACTIUNI GENICEA.4. INTERACTIUNI GENICE

A1 > 0

Genotip Fenotip

Antigen Anticorpi Grup sanguin

A1A1

A10

A1 β şi anti-H A1

00 H α şi β 0

Page 22: Genetica  umana 05.12.2012

2222

Interacţiuni Interacţiuni alelicealelice;;

CodominanţăCodominanţă.. AA1 1 = B= B

A.4. INTERACTIUNI GENICEA.4. INTERACTIUNI GENICE

A1 = B

Genotip Fenotip

Antigen Anticorpi Grup sanguin

A1A1 A1 β şi anti-H A1

A1B A1 şi B anti-H A1B

BB B α şi anti-H B

Page 23: Genetica  umana 05.12.2012

2323

Interacţiuni Interacţiuni non-alelicenon-alelice;; epistazieepistazie..

Expresia fenotipică a unei perechi de gene alele Expresia fenotipică a unei perechi de gene alele poate fi poate fi influenţatăinfluenţată de acţiunea altor perechi de de acţiunea altor perechi de gene alele, care ocupă loci diferiţi de pe acelaşi gene alele, care ocupă loci diferiţi de pe acelaşi cromosom sau de pe cromosomi diferiţicromosom sau de pe cromosomi diferiţi;;

lanţuri metabolicelanţuri metabolice → → >> enzime (gene diferite) → enzime (gene diferite) → caracter fenotipiccaracter fenotipic:: mutaţia oricărei gene → caracter anormalmutaţia oricărei gene → caracter anormal

A.4. INTERACTIUNI GENICEA.4. INTERACTIUNI GENICE

Page 24: Genetica  umana 05.12.2012

2424

Interacţiuni cu Interacţiuni cu mediulmediul

Modificarea acţiunii unor gene de către Modificarea acţiunii unor gene de către factori de mediu.factori de mediu. Expresivitate variabilăExpresivitate variabilă

Penetranţă incompletăPenetranţă incompletă

A.4. INTERACTIUNI GENICEA.4. INTERACTIUNI GENICE

Page 25: Genetica  umana 05.12.2012

2525

GENĂ FENOTIP

MODIFICAT

MEDIU

EXPRESIVITATE VARIABILĂ

PENETRANŢĂ INCOMPLETĂ

Interacţiuni gene - mediu

Page 26: Genetica  umana 05.12.2012

2626

Interacţiuni cu mediulInteracţiuni cu mediul

Expresivitate variabilăExpresivitate variabilă manifestarea variabilă a aceleiaşi boli la indivizi afectaţi manifestarea variabilă a aceleiaşi boli la indivizi afectaţi

din aceeaşi familie sau din familii diferitedin aceeaşi familie sau din familii diferite;;

expresivitatea variabilă poate interesa: expresivitatea variabilă poate interesa: spectrul de semne manifestespectrul de semne manifeste, , severitatea afecţiuniiseveritatea afecţiunii, , vârsta de debut a boliivârsta de debut a bolii

A.4. INTERACTIUNI GENICEA.4. INTERACTIUNI GENICE

Page 27: Genetica  umana 05.12.2012

2727

PENETRANŢĂ INCOMPLETĂ

•Penetranţă - completă → toţi heterozigoţii = bolnavi → p = 1;

•Penetranţă – incompletă → unii heterozigoţi = sănătoşi → p < 1

•Exemple de boli cu penetranţă incompletă:

•exostoza multiplă → p = 60%,

•otoscleroza → p = 50%,

•retinoblastomul → p= 80%

•osteogenesis imperfecta → p = 90%.

•Penetranţa - noţiune cantitativă evidenţiată în bolile dominante

•raportul înmulţit cu 100 dintre numărul de indivizi care manifestă boala şi numărul de purtători ai genei mutante A

III.1 100An +AA

B = p

Page 28: Genetica  umana 05.12.2012

2828

fenotipuri identicefenotipuri identice ( (asemănătoreasemănătore) ← ) ← mutaţii genice mutaţii genice diferitediferite

Tipuri:Tipuri: eterogenitate eterogenitate de locus sau nonalelicăde locus sau nonalelică, , eterogenitate eterogenitate alelicăalelică eterogenitate eterogenitate clinicăclinică ;;

A.5. ETEROGENITATEA GENETICĂA.5. ETEROGENITATEA GENETICĂ

Page 29: Genetica  umana 05.12.2012

2929

Eterogenitatea de Eterogenitatea de locuslocus

fenotipuri identicefenotipuri identice ((asemănătoreasemănătore) ← ) ← mutaţii diferite mutaţii diferite în în gene gene diferitediferite

A.5. ETEROGENITATEA A.5. ETEROGENITATEA GENETICĂGENETICĂ

Boală Caracteristici clinice Loci

Retinită pigmentară Retinopatie progresivă cu pierderea vederii

20 de loci

Osteogenesis imperfecta

Fracturi la traumatisme minore, surditate, sclere albastre

7, 17

Boala Charcot-Marie-Tooth

Neuropatie periferică 1, 5, 8, 11, 17, X

Boala Alzheimer Demenţă senilă progresivă 1, 14, 19, 21

Melanomul familial Tumori maligne derivate din melanocite

1, 9

Hemofilia Tulburări de coagulare, sângerări masive, hemoragii interne şi intraarticulare

X

Cancerul colorectal nonpolipozic ereditar

Cancer colorectal cu transmitere dominant autosomală

2p, 2q, 3, 7

Cancer de sân dominant autosomal

Debut precoce al cancerului de sân şi ovarian

13, 17

Scleroza tuberoasă Crize comiţiale, angiofibroame faciale, macule tegumentare hipopigmentate, retard mental

9, 16

Boala polichistică renală a adultului

Chişti diseminaţi în ambii rinichi → insuficienţe renale cronice

4, 16

Page 30: Genetica  umana 05.12.2012

3030

MODIFICĂRI CLINICE

MODIFICĂRI FIZIOPATOLOGICE

RETINITĂ PIGMENTARĂ

GENE AUTOSOMALE GENE PE CRS. X

TRANSMITERE RECESIVĂ 12 FORME

TRANSMITERE DOMINANTĂ

5 FORME

TRANSMITERE RECESIVĂ 3 FORME

Degenerescenţa celulelor cu bastonaşe

Degenerescenţa celulelor cu conuri

Degenerescenţa vaselor retiniene

Depunere de pigment pe retină

Pierderea vederii nocturne

Pierderea vederii diurne

Vedere în „tunel”

ORBIRE

Page 31: Genetica  umana 05.12.2012

3131

Eterogenitatea alelicăEterogenitatea alelică

mutaţii genice diferite mutaţii genice diferite în aceeaşi genă → boli în aceeaşi genă → boli diferitediferite

exemplu → mutaţii în gena distrofinei:exemplu → mutaţii în gena distrofinei: Distrofia musculară Duchenne;Distrofia musculară Duchenne;

Distrofia musculară BeckerDistrofia musculară Becker

A.5. ETEROGENITATEA GENETICĂA.5. ETEROGENITATEA GENETICĂ

Page 32: Genetica  umana 05.12.2012

3232

DISTROFIA DUCHENNE DISTROFIA BECKER

Incidenţă – 22/100.000 nou-născuţi băieţi; Incidenţă –3,8/100.000 băieţi;

Transmitere – recesiv legat de cromosomul X; Transmitere – recesiv legat de cromosomul X;

Genetică – deleţia genei distrofinei (localizată Xp21) determină absenţa sintezei distrofinei

Genetică – mutaţia genei distrofinei determină sinteza unei proteine anormale;

Patogenie – absenţa distrofinei determină: leziuni membranare ale fibrei musculare şi anomalii ale joncţiunii sinaptice; fibrele musculare sunt înlocuite cu ţesut conjunctiv;

Patogenie – prezenţa distrofinei anormale are efecte mai reduse asupra fibrei musculare decât absenţa completă a proteinei;

Diagnosticul clinic – se bazează pe: -apariţia de slăbiciune musculară la nivelul membrelor inferioare, asociată cu probleme de mers (urcatul scărilor) şi greutăţi la ridicatul de pe scaun, începând cu vârsta de 3 ani;-paralizie a membrelor inferioare începând cu vârsta de 10 –12 ani;-deces la 20 de ani prin insuficienţă respiratorie sau cardiacă;

Diagnosticul clinic: -apariţia tardivă (după 20-25 de ani) a slăbiciunii musculare la nivelul membrelor inferioare; -paralizia membrelor inferioare poate fi absentă sau apare tardiv;-rareori decesul se produce prin insuficienţă respiratorie sau cardiacă;

Diagnostic paraclinic – nivel crescut de 50-100 de ori al creatininei serice, absenţa distrofinei în muşchi, identificarea mutaţiei prin tehnici de analiză a ADN-ului;

Diagnostic paraclinic – nivel crescut al creatininei serice, prezenţa unei cantităţi reduse de distrofină în muşchi, identificarea mutaţiei prin tehnici de analiză a ADN-ului;

Prognostic –deces la 20-25 de ani; Prognostic –deces la 50-60 de ani;

Tratament – nu există tratament. Tratament – nu există tratament.

Page 33: Genetica  umana 05.12.2012

3333

Mutaţia genei distrofinei Modificări

ireversibile musculare

Distrofină normală –stabilizarea

membranei musculare

Distrofină anormală –distrugerea

membranei musculare

Page 34: Genetica  umana 05.12.2012

3434

Page 35: Genetica  umana 05.12.2012

3535

Eterogenitatea clinicăEterogenitatea clinică

mutaţii genice diferite mutaţii genice diferite în aceeaşi genă → în aceeaşi genă → manifestări clinice de severitate diferitămanifestări clinice de severitate diferită

exemplu → mutaţii în gena exemplu → mutaţii în gena αα-L-iduronidazei-L-iduronidazei:: Sindrom Sindrom HurlerHurler;;

Sindrom Sindrom ScheieScheie

A.5. ETEROGENITATEA GENETICĂA.5. ETEROGENITATEA GENETICĂ

Page 36: Genetica  umana 05.12.2012

3636

MUTAŢIA GENEI α-L-IDURONIDAZEI

ACTIVITATE ENZIMATICĂ NULĂ ACTIVITATE ENZIMATICĂ DEFICITARĂ

SINDROM HURLER SINDROM SCHEIE

debut - 6-18 luni

dizostoze multiple

blocaje articulare

hepatosplenomegalie

facies grosolan

hidrocefalie

opacifieri corneene

retard mental

deces < 10 ani

debut > 5 ani

blocaje articulare

boli cardiace valvulare

opacifieri corneene

deficite vizuale

intelect normal

speranţă de viaţă N

Page 37: Genetica  umana 05.12.2012

3737

CONCEPCONCEPTTIA IA ACTUALĂACTUALĂ REFERITOAREREFERITOARE LA LA FUNCFUNCTTIA GENEIIA GENEI

GGenele controlează sinteza proteinelorenele controlează sinteza proteinelor

Page 38: Genetica  umana 05.12.2012

3838

B.1. B.1. GGENELE CONTROLEAZĂ SINTEZA PROTEINELORENELE CONTROLEAZĂ SINTEZA PROTEINELOR

Genetica clasică:Genetica clasică:

O genă → un caracter fenotipicO genă → un caracter fenotipic Descifrarea erorilor înăscute de metabolism:Descifrarea erorilor înăscute de metabolism:

O genă → o proteinăO genă → o proteină O genă → un polipeptidO genă → un polipeptid

Introducerea tehnicilor de genetică Introducerea tehnicilor de genetică moleculară:moleculară:

O genă → un produs funcţionalO genă → un produs funcţional

Page 39: Genetica  umana 05.12.2012

3939

B.1. B.1. GGENELE CONTROLEAZĂ SINTEZA PROTEINELORENELE CONTROLEAZĂ SINTEZA PROTEINELOR

GENA ESTE SEGMENTUL DE GENA ESTE SEGMENTUL DE ADN CARE CONŢINE ADN CARE CONŢINE

INFORMAŢIA GENETICĂ INFORMAŢIA GENETICĂ NECESARĂ SINTEZEI UNUI NECESARĂ SINTEZEI UNUI

PRODUS FUNCŢIONALPRODUS FUNCŢIONAL. .

Genele care codifică proteine sunt Genele care codifică proteine sunt considerate considerate gene structuralegene structurale

Page 40: Genetica  umana 05.12.2012

4040

B.2. B.2. RELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂRELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂ

A fost descifrată pe baza studiului A fost descifrată pe baza studiului efectelor mutaţiilorefectelor mutaţiilor

Exemplu: Exemplu: drepanocitozadrepanocitoza (sicklemia, (sicklemia, anemia cu hematii în formă de “seceră”)anemia cu hematii în formă de “seceră”)

Page 41: Genetica  umana 05.12.2012

4141

B.2. B.2. RELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂRELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂ

DREPANOCITOZADREPANOCITOZA

TTransmitere ransmitere recesiv autosomalărecesiv autosomală. . Incidenţa bolii Incidenţa bolii - - 1/400 – 1/6001/400 – 1/600 de nou- de nou-născuţi la populaţiile originare din Africa, născuţi la populaţiile originare din Africa, bazinul mediteranean, Orientul mijlociu şi bazinul mediteranean, Orientul mijlociu şi India.India.

Incidenţa crescută ←Incidenţa crescută ← avantaj selectiv avantaj selectiv al al heterozigoţiheterozigoţilorlor Na Na = = imunitate imunitate naturală naturală la la malariemalarie..

Page 42: Genetica  umana 05.12.2012

4242

B.2. B.2. RELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂRELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂ

DREPANOCITOZADREPANOCITOZA

sese manifestă la manifestă la homozigoţiii aahomozigoţiii aa anemie hemolitică severăanemie hemolitică severă. . dureridureri la diverse niveluri (mâini, picioare, la diverse niveluri (mâini, picioare, abdomen – splină, mezenter, ficat, pancreas)abdomen – splină, mezenter, ficat, pancreas) ← ← microinfarctemicroinfarcte ← ← obstrucţia capilarelor. obstrucţia capilarelor. hhemoliza cronicăemoliza cronică → → splenomegaliesplenomegalie → → pierderea pierderea funcţiei imune a splineifuncţiei imune a splinei → → susceptibilitatesusceptibilitate ↑ ↑ la la infecţii bacterieneinfecţii bacteriene → → cauza principală de deces.cauza principală de deces.

Page 43: Genetica  umana 05.12.2012

4343

B.2. B.2. RELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂRELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂ

DREPANOCITOZADREPANOCITOZA

Mecanism patogenic:Mecanism patogenic: 19491949 - - Pauling Pauling – în – în sicklemie sicklemie hemoglobinhemoglobina Sa S ( (migrare migrare

electroforetică electroforetică diferitdiferită de ă de HbA). HbA). 19561956 - - Ingram Ingram - - HbS HbS - - catencatenaa ββ a globinei a globinei ( (poziţia 6poziţia 6))

valină ≠valină ≠ acid glutamicacid glutamic HbS afinitate HbS afinitate N pt. ON pt. O22 în condiţii normale de în condiţii normale de oxigenareoxigenare În În hipoxiehipoxie ( (microcirculaţimicrocirculaţiaa capilar capilară) →↓ 50% ă) →↓ 50% afinitateafinitate

OO22 → ↓ solubilitate Hb → → ↓ solubilitate Hb → precipitareprecipitare → → bastonaşe bastonaşe →→““hematii în secerăhematii în seceră””

Page 44: Genetica  umana 05.12.2012

4444

B.2. B.2. RELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂRELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂ

DREPANOCITOZADREPANOCITOZA

Mecanism patogenic:Mecanism patogenic: Hematii în “seceră” → Hematii în “seceră” → lezarea membranei eritrocitarelezarea membranei eritrocitare

((capilarecapilare) +) + blocarea microcirculaţieiblocarea microcirculaţiei ((microtrombusurimicrotrombusuri)). . Lezarea membranei →Lezarea membranei → distrugerea hematiilor →distrugerea hematiilor → anemie anemie

hemolitichemoliticăă microtrombozele →microtrombozele → dureri dureri cronicecronice în diverse organeîn diverse organe

19751975 - - secvenţisecvenţiereaerea gen geneiei ββ-globinei. -globinei. sicklemie sicklemie - - mutaţimutaţiee punctiform punctiformă ă = = substituţia adeninei cu substituţia adeninei cu

timina codon 6 lanţ timina codon 6 lanţ ββ--globinglobină → ă → GAA→GAA→GTGTTT ↔ acid glutamic ↔ acid glutamic → valin→ valinăă

Page 45: Genetica  umana 05.12.2012

4545

ADN

ARNm

peptid

NORMAL SICKLEMIE

HbA HbS

Formă solubilă PrecipitareHIPOXIE

Celulă normală

Celulă în formă de seceră

Page 46: Genetica  umana 05.12.2012

4646

Lezare membranăHemoliză

intravasculară

ANEMIE

↑ sechestrării splenice de hematii

Fibroză splenică

RISC ↑ INFECŢII

↓ imunităţii

Microtromboze

INFARCTE

cardiace

pulmonare

renale

cerebrale

musculare

Page 47: Genetica  umana 05.12.2012

4747

RELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂRELAŢIA O GENĂ → PROTEINĂ

DREPANOCITOZADREPANOCITOZA

concluzii:concluzii: genelegenele == secvenţe de nucleotide → secvenţe de nucleotide → informaţia genetică informaţia genetică

pentru pentru asamblarea specifică a aminoacizilorasamblarea specifică a aminoacizilor. . Mutaţiile geniceMutaţiile genice → → schimbarea secvenţei de nucleotide →schimbarea secvenţei de nucleotide →

sinteza sinteza de de proteine anormaleproteine anormale → → boală molecularboală molecularăă gengenaa areare trei categorii de efecte trei categorii de efecte::

efectul efectul primarprimar la nivel molecular – în sicklemie substituţia la nivel molecular – în sicklemie substituţia acidului glutamic cu valina în poziţia 6 a acidului glutamic cu valina în poziţia 6 a ββ-globinei, cu apariţia -globinei, cu apariţia HbS;HbS;

efectul efectul secundarsecundar la nivel celular – în sicklemie modificarea la nivel celular – în sicklemie modificarea formei hematiei (din disc biconcav în seceră)formei hematiei (din disc biconcav în seceră)

efectul efectul terţiarterţiar la nivel de organ sau organism (semne şi la nivel de organ sau organism (semne şi simptome) – în sicklemie: anemie hemolitică cronică, dureri de simptome) – în sicklemie: anemie hemolitică cronică, dureri de tip infarctic, infecţii recurente. tip infarctic, infecţii recurente.

Page 48: Genetica  umana 05.12.2012

4848

EXPRESIA EXPRESIA GENICĂGENICĂ

Page 49: Genetica  umana 05.12.2012

4949

Date generaleDate generale

două procese corelate funcţional: două procese corelate funcţional: transcripţiatranscripţia şi şi translaţiatranslaţia;;

necesită:necesită: un un sistem de transfersistem de transfer al informaţiei genetice al informaţiei genetice

din nucleul celulei în citoplasmă;din nucleul celulei în citoplasmă; un un cod geneticcod genetic..

Page 50: Genetica  umana 05.12.2012

5050

Date generaleDate generale

Replicare

ARNm

Transcripţie

ADN

Translaţie

PROTEINE

ADN

Page 51: Genetica  umana 05.12.2012

5151

TranscripţiaTranscripţia

2.2. Mecanismul transcripţieiMecanismul transcripţiei copierea unui segment limitat din molecula de copierea unui segment limitat din molecula de

ADN. ADN. transcripţia se face pe o singură catenă a transcripţia se face pe o singură catenă a

moleculei de ADN..moleculei de ADN.. catena transcrisă are întotdeauna o polaritate 3' → catena transcrisă are întotdeauna o polaritate 3' →

5'. 5'. catena transcrisă = matriţă pentru ARNm (T→A, catena transcrisă = matriţă pentru ARNm (T→A,

G→C, C→G, A→U). G→C, C→G, A→U). molecula de ARNm → polaritate şi secvenţă molecula de ARNm → polaritate şi secvenţă

nucleotidică identică cu catena de ADN nucleotidică identică cu catena de ADN netranscrisă. netranscrisă.

catena catena netranscrisănetranscrisă = catenă = catenă senssens, , catena catena transcrisătranscrisă = catenă = catenă antisensantisens..

Page 52: Genetica  umana 05.12.2012

5252

TranscripţiaTranscripţia

3.3. Formarea preARNmFormarea preARNm Iniţierea transcripţiei - regiunea promotor Iniţierea transcripţiei - regiunea promotor

a genei, prin a genei, prin fixarea factorilor proteici de fixarea factorilor proteici de transcripţietranscripţie. .

FP

ARN-polimeraza II

TATA

ATAT

FP

FP TBP

INIŢIEREA TRANSCRIPŢIEI

Page 53: Genetica  umana 05.12.2012

5353

TranscripţiaTranscripţia

3.3. Formarea preARNmFormarea preARNm fixarea ARN-polimerazei II → fixare fixarea ARN-polimerazei II → fixare ADN-ADN-

helicază → helicază → scindare legături de hidrogenscindare legături de hidrogen.. creşterea catenei de ARNm în direcţia 5’ → creşterea catenei de ARNm în direcţia 5’ →

3’ → 3’ → formare de legături esterice formare de legături esterice între între riboza şi acidul fosforic. riboza şi acidul fosforic.

copiere exoni + introni → copiere exoni + introni → transcript primar transcript primar sau sau preARNmpreARNm..

încheiere transcripţie – situs AATAAAîncheiere transcripţie – situs AATAAA (aval (aval de ultimul exon) → oprire 18-20 pb în aval de ultimul exon) → oprire 18-20 pb în aval (zonă bogată în pb GC)(zonă bogată în pb GC)

Page 54: Genetica  umana 05.12.2012

5454

UNITATE TRANSCRIPŢIONALĂ

GT--- ----------------AG GT---------------AG

Promotor

Exon 1 Exon 2 Exon 3Intron 1 Intron 2

TRANSCRIPŢIE

GU---------------------AG GU--------------AG

Exon 1 Exon 2 Exon 3

CLIVARE LA NIVELUL

GU---------------------AG GU --------------AGEliminare introni Eliminare introni

MATISARE

GENĂ

TRANSCRIPT PRIMAR

ARN MATUR

FORMARE preARNm

Page 55: Genetica  umana 05.12.2012

5555

TranscripţiaTranscripţia

3.3. Maturarea preARNmMaturarea preARNm în regiunea 5’ a moleculei este adăugat un în regiunea 5’ a moleculei este adăugat un

rest de 7-metilguanină → rezistenţă la rest de 7-metilguanină → rezistenţă la acţiunea ribonucleazelor din citoplasmă;acţiunea ribonucleazelor din citoplasmă;

o ribonuclează secţionează preARNm la o ribonuclează secţionează preARNm la 11-30 de nucleotide în aval de situsul 11-30 de nucleotide în aval de situsul AAUAAA → fixare poliA-polimeraza → AAUAAA → fixare poliA-polimeraza → ataşarea mai multor nucleotide cu adenină ataşarea mai multor nucleotide cu adenină (50-250) → "(50-250) → "coadă poliadenilicăcoadă poliadenilică“ → “ → stabilizare preARNm în timpul transportului stabilizare preARNm în timpul transportului din nucleu în citoplasmădin nucleu în citoplasmă

Page 56: Genetica  umana 05.12.2012

5656

TranscripţiaTranscripţia

3.3. Maturarea preARNmMaturarea preARNm MatisareMatisare

secţionarea capetelor intronilor + eliminarea secţionarea capetelor intronilor + eliminarea intronilor → racordarea exonilor;intronilor → racordarea exonilor;

recunoaşterearecunoaşterea balizelor dinucleotidice ale balizelor dinucleotidice ale intronilor: GU şi intronilor: GU şi AG; AG;

Secţionare enzimatică;Secţionare enzimatică; Excludere introni;Excludere introni; Racordare exoni.Racordare exoni.

Page 57: Genetica  umana 05.12.2012

5757

UNITATE TRANSCRIPŢIONALĂ

GT--- ----------------AG GT---------------AG

Promotor

Exon 1 Exon 2 Exon 3Intron 1 Intron 2

TRANSCRIPŢIE

GU---------------------AG GU--------------AG

Exon 1 Exon 2 Exon 3

CLIVARE LA NIVELUL

GU---------------------AG GU --------------AGEliminare introni Eliminare introni

MATISARE

GENĂ

TRANSCRIPT PRIMAR

ARN MATURMATURARE

Page 58: Genetica  umana 05.12.2012

5858

Translaţia Translaţia

1.1. Aparatul de translaţieAparatul de translaţie

2.2. Codul geneticCodul genetic

3.3. Etapele translaţieiEtapele translaţiei

Page 59: Genetica  umana 05.12.2012

5959

Aparatul de translaţieAparatul de translaţie

1.1. ARNm maturARNm matur

2.2. RibosomiiRibosomii

3.3. ARN transferARN transfer

4.4. ProteineProteine

5.5. Surse energeticeSurse energetice

Page 60: Genetica  umana 05.12.2012

6060

RIBOSOMII

Page 61: Genetica  umana 05.12.2012

6161

ARN RIBOSOMAL

Page 62: Genetica  umana 05.12.2012

6262

Codul geneticCodul genetic

sistem de coressistem de corespondenţă între o pondenţă între o anumită succesiune de nucleotide din anumită succesiune de nucleotide din structura unei molecule de ARNm şi un structura unei molecule de ARNm şi un anumit aminoacid din structura peptidei anumit aminoacid din structura peptidei sintetizată pe baza informaţiei genetice sintetizată pe baza informaţiei genetice a moleculei de ARNma moleculei de ARNm

Page 63: Genetica  umana 05.12.2012

6363

Codul geneticCodul genetic

Proprietăţi:Proprietăţi: triplet;triplet; fără echivocfără echivoc degeneratdegenerat are o serie de codoni are o serie de codoni speciali:speciali:

AUG;AUG; UAA, UAG, UGAUAA, UAG, UGA

lipsit de “semne de punctuaţielipsit de “semne de punctuaţie”” nesuperpozabilnesuperpozabil universaluniversal

Page 64: Genetica  umana 05.12.2012

6464

Primul Primul nucleotidnucleotid

Al doilea nucleotidAl doilea nucleotid Ultimul Ultimul nucleotidnucleotid

UU CC AA GG

UUUUUUUUCCCCCCCCAAAAAAAAGGGGGGGG

PhePhePhePheLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuLeuIleIleIleIleIleIle

MetMetValValValValValValValVal

SerSerSerSerSerSerSerSerProProProProProProProProThrThrThrThrThrThrThrThrAlaAlaAlaAlaAlaAlaAlaAla

TyrTyrTyrTyr

STOPSTOPSTOPSTOP

HisHisHisHisGlnGlnGlnGlnAsnAsnAsnAsnLysLysLysLysAspAspAspAspGluGluGluGlu

CysCysCysCys

STOPSTOPTrpTrpArgArgArgArgArgArgArgArgSerSerSerSerArgArgArgArgGlyGlyGlyGlyGlyGlyGlyGly

UUCCAAGGUUCCAAGGUUCCAAGGUUCCAAGG

Aminoacid codificatAminoacid codificat

Page 65: Genetica  umana 05.12.2012

6565

U.M.F IAŞI

Cunoaşterea codului geneticCunoaşterea codului genetic→ înţelegerea mecanismelor → înţelegerea mecanismelor mutaţiilor !!!mutaţiilor !!!

Substituţia unui nucleotidSubstituţia unui nucleotidAUG UGU AAA CCAAUG UGU AAA CCAMet Met ciscis lys pro lys pro

MUTAŢIE SILENTIOASĂMUTAŢIE SILENTIOASĂ(silent m.)(silent m.)

MUTAŢIE CU SENS GRESITMUTAŢIE CU SENS GRESIT((missens m.missens m.))

MUTATIE NONSENS MUTATIE NONSENS (nonsens m.) (nonsens m.)

AUG UGAUG UGCC AAA CCA AAA CCAMet Met ciscis lys pro lys pro

AUG UGAUG UGGG AAA CCA AAA CCA

Met Met trptrp lys pro lys proAUG UGAUG UGAA AAA CCA AAA CCA Met Met StopStop ................ ................

Inserţia sau deleţia unui nucleotidInserţia sau deleţia unui nucleotidAUG UUU AAA GUU UCGAUG UUU AAA GUU UCGMet – Phe – Lys –Val – SerMet – Phe – Lys –Val – Ser

Mutaţii Mutaţii frameshiftframeshift(mutaţii cu decalarea cadrului)(mutaţii cu decalarea cadrului)

AUG UUU AUG UUU GGAA AGU UUC GAA AGU UUC G Met–Phe – Met–Phe – Glu –Ser – PheGlu –Ser – Phe

AUG UUU AUG UUU AA AA –– G G UUU CGAUUU CGA Met – Phe – Lys – Met – Phe – Lys – Leu– ArgLeu– Arg

Page 66: Genetica  umana 05.12.2012

6666

TRANSLAŢIATRANSLAŢIA

Page 67: Genetica  umana 05.12.2012

6767

Mecanismul translaţieiMecanismul translaţiei

Iniţiere Iniţiere aminoacil-ARNt-sintetaza + ATPaminoacil-ARNt-sintetaza + ATP → →

activarea complexelor aminoacid-ARNt;activarea complexelor aminoacid-ARNt; fixarea complex metionil-ARNt la fixarea complex metionil-ARNt la

subunitatea mică a ribosomului (40S);subunitatea mică a ribosomului (40S); deplasare spre capătul 3’ al ARNm → deplasare spre capătul 3’ al ARNm →

codonul iniţiator AUGcodonul iniţiator AUG ataşare subunitate mare ribosom (60S) → ataşare subunitate mare ribosom (60S) →

situsuri funcţionale: aminoacil, peptidil şi situsuri funcţionale: aminoacil, peptidil şi de ieşirede ieşire

Page 68: Genetica  umana 05.12.2012

6868

AUG UCU

Met

5’ 3’AUG UCUGTP/EF

Ser-ARNtAUG UCU

Met

5’ 3’

Ser

AUG UCU

Met

5’ 3’

Ser

EF, GDP, Pi

UCU CGU

Met

5’ 3’

Ser

AUG

UCU CGU

Met

5’ 3’

ArgSer

AUG

GTP/EF, Arg-ARNt

Translocază

ARNt

UCU CGU

Met

5’ 3’

Arg

Ser

AUG

Pept

idil

-tr

ansf

eraz

ă

Peptidiltransferază

INIŢIEREA TRANSLAŢIEI

Page 69: Genetica  umana 05.12.2012

6969

Mecanismul translaţieiMecanismul translaţiei

Elongaţie Elongaţie fixarea în situsul peptidil, a complexului fixarea în situsul peptidil, a complexului

aminoacidaminoacid22-ARNt;-ARNt; Peptidiltransferaza → transfer metionină pe Peptidiltransferaza → transfer metionină pe

aminoacidaminoacid22 → formare dipeptid ataşat la → formare dipeptid ataşat la situsul peptidil;situsul peptidil;

Translocaza → deplasare ribosom activ trei Translocaza → deplasare ribosom activ trei nucleotide, în direcţia 5’→3’→:nucleotide, în direcţia 5’→3’→: Dipeptid → situs aminoacil;Dipeptid → situs aminoacil; Situs peptidil liber → fixare aminoacidSitus peptidil liber → fixare aminoacid33

Repetare ciclu de elongaţieRepetare ciclu de elongaţie

Page 70: Genetica  umana 05.12.2012

7070

AUG UCU

Met

5’ 3’

Ser

EF, GDP, Pi

UCU CGU

Met

5’ 3’

Ser

AUG

UCU CGU

Met

5’ 3’

ArgSer

AUG

GTP/EF, Arg-ARNt

Translocază

ARNt

UCU CGU

Met

5’ 3’

Arg

Ser

AUG

Pept

idil-

tran

sfer

aza

ă

Peptidiltransferază

EF, GDP, Pi

ACU UGA5’ 3’CUC

aan-2——Arg—Ser—Met

Thr

Ile

Încheierea translaţiei

RF/GTP

Met—Ser—Arg—………………….—Ile—Thr

ARNm

Ribosom Subunitate 60S

Ribosom40S

ELONGAŢIE

Page 71: Genetica  umana 05.12.2012

7171

Mecanismul translaţieiMecanismul translaţiei

Încheiere Încheiere situs peptidil → codon stop → fixare situs peptidil → codon stop → fixare

factor de eliberarefactor de eliberare ;; desprindere complexul peptidil-ARNtdesprindere complexul peptidil-ARNt → →

trecere în citoplasmă → dezasamblare → trecere în citoplasmă → dezasamblare → eliberare peptid;eliberare peptid;

Dezasamblare ribosom → 40S + 60SDezasamblare ribosom → 40S + 60S Distrugere ARNmDistrugere ARNm

Page 72: Genetica  umana 05.12.2012

7272

AUG UCU5’ 3’UCU CGU5’ 3’AUG

UCU CGU

Met

5’ 3’

ArgSer

AUG

GTP/EF, Arg-ARNt

Translocază

ARNt

UCU CGU

Met

5’ 3’

Arg

Ser

AUG

Peptidiltransferază

EF, GDP, Pi

ACU UGA5’ 3’CUC

aan-2——Arg—Ser—Met

Thr

IleÎncheierea translaţiei

RF/GTP

Met—Ser—Arg—………………….—Ile—Thr

ARNm

Ribosom Subunitate 60S

Ribosom40S

ÎNCHEIEREA TRANSLAŢIEI

Page 73: Genetica  umana 05.12.2012

7373

TRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICETRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICE

Page 74: Genetica  umana 05.12.2012

7474

TRANSMITEREA INFORMAŢIEI EREDITARETRANSMITEREA INFORMAŢIEI EREDITARE

U.M.F IAŞI

Informaţia ereditară se transmite în succesiunea generaţiilor – de celule şi organisme – în două etape:

replicare semiconservativă = biosinteza unor noi molecule

de ADN identice cu molecula iniţială → dublarea cantităţii de ADN;

diviziune celulară = distribuţia egală, totală şi precisă a materialului genetic dublat.

Page 75: Genetica  umana 05.12.2012

7575

U.M.F IAŞI

Date generale despre replicarea ADNDate generale despre replicarea ADN

Sinteza a Sinteza a douădouă molecule de ADN molecule de ADN identiceidentice prin prin copiereacopierea unei molecule de ADN iniţiale unei molecule de ADN iniţiale (parentale) = (parentale) = rere(du)(du)plicare.plicare.

Pentru că cele două catene ale ADN parental Pentru că cele două catene ale ADN parental se separă şi fiecare moleculă sintetizată are o se separă şi fiecare moleculă sintetizată are o catenă parentalăcatenă parentală şi o şi o catenă neoformată – catenă neoformată – replicarea estereplicarea este semiconservativăsemiconservativă..

Page 76: Genetica  umana 05.12.2012

7676

U.M.F IAŞI

Ambele procese:Ambele procese: riguros controlateriguros controlate → se desfăşoară de obicei cu mare → se desfăşoară de obicei cu mare

exactitate → exactitate → stabilitateastabilitatea proceselor ereditare; proceselor ereditare;

Se pot produce însă Se pot produce însă erori de replicare sau erori de erori de replicare sau erori de distribuţie distribuţie → BOLI→ BOLI

Page 77: Genetica  umana 05.12.2012

7777

U.M.F IAŞI

A.A. REPLICAREA ADN. REPLICAREA ADN.

1. Date generale1. Date generale

Mecanismul de Mecanismul de copiere şi transmitere a copiere şi transmitere a informaţiei geneticeinformaţiei genetice a fost intuit de a fost intuit de Watson Watson şi Crick şi Crick ::

Fiecare catenă a ADN serveşte drept Fiecare catenă a ADN serveşte drept matriţă matriţă sau tiparsau tipar pentru formarea unei pentru formarea unei noi catenenoi catene::

DezoxiribonucleotideleDezoxiribonucleotidele activate se activate se aranjează aranjează complementarcomplementar (A-T, G-C), în (A-T, G-C), în direcţia 5’→3’,direcţia 5’→3’, şi şi sunt sunt polimerizatepolimerizate, sub acţiunea , sub acţiunea ADN polimerazei.ADN polimerazei.

Page 78: Genetica  umana 05.12.2012

7878

U.M.F IAŞI

Procesul de replicare la eucariote:Procesul de replicare la eucariote: foarte complexfoarte complex – datorită structurii genomului: – datorită structurii genomului:

enormenorm (+ fragmentat în cromozomi) (+ fragmentat în cromozomi) asociat cu proteineasociat cu proteine,, compactatcompactat în fibre de cromatină în fibre de cromatină

se desfăşoară în se desfăşoară în condiţii strictecondiţii stricte: : în în fază Sfază S a ciclului celular, înaintea diviziunii, a ciclului celular, înaintea diviziunii, rapid rapid (faza S = 8 ore),(faza S = 8 ore), impecabilimpecabil, cu foarte mare , cu foarte mare fidelitatefidelitate – deoarece erorile = mutaţii. – deoarece erorile = mutaţii.

Date generale despre replicarea ADNDate generale despre replicarea ADN

Page 79: Genetica  umana 05.12.2012

7979

U.M.F IAŞI

(1). Iniţierea replicării(1). Iniţierea replicării

Replicarea începe Replicarea începe în mai în mai multe punctemulte puncte,, bine definite, ale genomului = bine definite, ale genomului = origini ale origini ale replicăriireplicării ( (“ori”“ori”),),

Ele sunt Ele sunt recunoscuterecunoscute de de proteineleproteinele ce ce iniţiază replicareainiţiază replicarea (complexul pre-RC) care (complexul pre-RC) care asigurăasigură::despiralizarea ADN ← despiralizarea ADN ← topoizomerazetopoizomeraze;;desfacerea catenelor ← desfacerea catenelor ← helicazehelicaze → →

“furci” de replicare;“furci” de replicare;menţinerea separată a catenelor menţinerea separată a catenelor ←←

proteinele SSB (sau RPA) proteinele SSB (sau RPA) → → prevenirea respiralizăriiprevenirea respiralizării

ori

ori

Helicaze

Proteine SSB

Page 80: Genetica  umana 05.12.2012

8080

U.M.F IAŞI

De la “De la “originiorigini” replicarea ” replicarea progresează în progresează în ambele direcţiiambele direcţii (bidirecţional) pe anumite (bidirecţional) pe anumite segmente = segmente = repliconirepliconi

Replicarea unor repliconi diferiţi este asincronă (eucromatina – R precoce; hetrocromatina → R tardivă) şi se face într-o anumită ordine

Page 81: Genetica  umana 05.12.2012

8181

U.M.F IAŞI

(2). Elongaţia = formarea replizomului şi sinteza unei catene de

ADN în sensul 5’→3’, de către ADN polimerază

ADN polimeraza ADN polimeraza NU NU poate începe sintezapoate începe sinteza ci ci numai numai extindeextinde catena catena de de acid nucleic – adăugând acid nucleic – adăugând dRnucleotide comple-dRnucleotide comple-mentare catenei matriţămentare catenei matriţă

Debutul repilcării este Debutul repilcării este asigurat de asigurat de primază primază care sintetizează o care sintetizează o amorsă deamorsă de ARN ARN

amorsă

Page 82: Genetica  umana 05.12.2012

8282

U.M.F IAŞI

Elongaţia Deoarece catenele matriţă sunt Deoarece catenele matriţă sunt antiparaleleantiparalele, sinteza catenelor , sinteza catenelor noi (în direcţia noi (în direcţia 5’→3’5’→3’) se va face) se va face diferit pe fiecare catenă:diferit pe fiecare catenă:

Pe o catenă (3’→5’, “directă” sau Pe o catenă (3’→5’, “directă” sau “precoce”) sinteza este “precoce”) sinteza este continuăcontinuă şi şi rapidărapidă (pe măsură ce se (pe măsură ce se formează furca de replicare);formează furca de replicare);

Pe cealaltă catenă (5’ →3’, Pe cealaltă catenă (5’ →3’, “indirectă” sau “întârziată”) “indirectă” sau “întârziată”) sinteza este sinteza este discontinuădiscontinuă (în (în fragmente scurte = piese fragmente scurte = piese Okazaki) şi Okazaki) şi lentălentă; ;

Page 83: Genetica  umana 05.12.2012

8383

U.M.F IAŞI

(3). Terminarea replicării

Replicarea se Replicarea se opreşteopreşte atunci când furcile de replicare (a doi atunci când furcile de replicare (a doi repliconi vecini) se repliconi vecini) se întâlnescîntâlnesc sau când o furcă de replicare sau când o furcă de replicare întâlneşte un întâlneşte un semnal de terminaresemnal de terminare (“ter”). (“ter”).

Replicarea Replicarea capetelor ADNcapetelor ADN (ce formează telomerele cromozomilor) (ce formează telomerele cromozomilor) este este incompletă (!!!) pe catena indirectăincompletă (!!!) pe catena indirectă:: Eliminarea ultimei amorseEliminarea ultimei amorse lasă la capătul 5’ al catenei noi sintetizate o lasă la capătul 5’ al catenei noi sintetizate o

mică regiune nereplicată → mică regiune nereplicată → amplificarea zonei lacunare la fiecare amplificarea zonei lacunare la fiecare ciclu replicare/diviziune → dimensiune critică → ciclu replicare/diviziune → dimensiune critică → apoptozăapoptoză

Page 84: Genetica  umana 05.12.2012

8484

U.M.F IAŞI

B. TRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICE B. TRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICE DE LA O CELULĂ LA CELULE FIICEDE LA O CELULĂ LA CELULE FIICE

În celulele somatice, materialul În celulele somatice, materialul genetic genetic dublatdublat în interfază, se în interfază, se distribuiedistribuie în mod în mod egal şi totalegal şi total celulelor fiice, prin celulelor fiice, prin MITOZĂMITOZĂ..

Rezultă două celule noi („fiice”), Rezultă două celule noi („fiice”),

identiceidentice din punct de vedere din punct de vedere genetic, atât între ele, cât şi cu genetic, atât între ele, cât şi cu celula („mamă”) din care provin. celula („mamă”) din care provin.

Page 85: Genetica  umana 05.12.2012

8585

U.M.F IAŞI

1. CICLUL CELULAR1. CICLUL CELULAR

Procesele prin care o celulă Procesele prin care o celulă îşi îşi replicăreplică materialul genetic, şi materialul genetic, şi îl îl transferătransferă celulelor fiice se celulelor fiice se desfăşoară într-o desfăşoară într-o ordine ordine progresivă,progresivă, precis reglată, ce precis reglată, ce formează formează ciclul celularciclul celular..

CC CC → → interfazainterfaza (faza G (faza G11, S, , S, GG22) şi ) şi mitozamitoza (faza M) → (faza M) → vezi vezi LPLP..

Evoluţia celulelor după Evoluţia celulelor după diviziunediviziune:: proliferareproliferare: începerea unui nou : începerea unui nou

ciclu; ciclu; diferenţierediferenţiere celulară; celulară; stare de stare de repausrepaus proliferativ G proliferativ GOO

Page 86: Genetica  umana 05.12.2012

8686

U.M.F IAŞI

Mitoza asigură:Mitoza asigură: creşterea organismului (10creşterea organismului (101414)) reînoirea celularăreînoirea celulară repararea leziunilor.repararea leziunilor.

Mitoza→ Mitoza→ transmiterea cu transmiterea cu mare fidelitate a informaţiei mare fidelitate a informaţiei geneticegenetice în succesiunea în succesiunea generaţiilor de celule → toate generaţiilor de celule → toate celulele somatice sunt celulele somatice sunt identice genetic.identice genetic.

(1). (1). Fazele mitozeiFazele mitozei: : P, PM, M, A, TP, PM, M, A, T → → vezi vezi

LPLP

2. MITOZA2. MITOZA

P M

A T

Page 87: Genetica  umana 05.12.2012

8787

U.M.F IAŞI

Erorile de aliniere → erori de migrare → pierdere anafazică

Page 88: Genetica  umana 05.12.2012

8888

U.M.F IAŞI

(3). (3). Erori de distribuţieErori de distribuţie a materialului genetic în mitoză a materialului genetic în mitoză:: Nedisjuncţia cromatidianăNedisjuncţia cromatidiană Întârzierea anafazică Întârzierea anafazică anomalii anomalii Clivarea transversală a centromerului Clivarea transversală a centromerului cromozomialecromozomiale Absenţa citokinezeiAbsenţa citokinezei (vezi LP)(vezi LP)

ConsecinţeConsecinţe: celulele viabile cu anomalii cromozomiale produc : celulele viabile cu anomalii cromozomiale produc o clonă o clonă anormală → MOZAIC CROMOZOMIALanormală → MOZAIC CROMOZOMIAL

EfecteleEfectele depind de: depind de: momentul ontogentic momentul ontogentic – în care s-a produs eroarea,– în care s-a produs eroarea, distribuţiadistribuţia lor în diferite ţesuturi. lor în diferite ţesuturi.

Page 89: Genetica  umana 05.12.2012

8989

U.M.F IAŞI

C. TRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICE C. TRANSMITEREA INFORMAŢIEI GENETICE DE LA PĂRINŢI LA DESCENDENŢIDE LA PĂRINŢI LA DESCENDENŢI

Două etape: formarea gameţilor + fecundarea lorDouă etape: formarea gameţilor + fecundarea lor

1. GAMETOGENEZA1. GAMETOGENEZA

Formarea gameţilor prin Formarea gameţilor prin meiozămeioză.. MeiozaMeioza = = două diviziuni succesivedouă diviziuni succesive, neseparate de interfază , neseparate de interfază

(ADN se replică o singură dată), care generează 4 celule (ADN se replică o singură dată), care generează 4 celule haploidehaploide (!) şi (!) şi diferite geneticdiferite genetic** Meioza IMeioza I – primară; reducţională; – primară; reducţională; Meioza IIMeioza II – secundară; ecuaţională – secundară; ecuaţională

Funcţii:Funcţii: reducereduce la jumătate (n=23) numărul de cromozomi; la jumătate (n=23) numărul de cromozomi; generează diversitatea / generează diversitatea / variabilitateavariabilitatea genetică genetică

Page 90: Genetica  umana 05.12.2012

9090

Meioza primarăMeioza primară (vezi LP) (vezi LP)

PROFAZA IPROFAZA I LeptotenLeptoten ZigotenZigoten: sinapsa “genă la : sinapsa “genă la

genă” a cromozomilor genă” a cromozomilor omologi;omologi;

PahitenPahiten DiplotenDiploten DiakinezăDiakineză

METAFAZA IMETAFAZA I

încrucişareaîncrucişarea cromozomilor cromozomilor omologi (CO) omologi (CO) → schimb → schimb reciprocreciproc de fragmente de fragmente egaleegale = = recombinare recombinare genică omoloagăgenică omoloagă sausau recombinare intracromozo-recombinare intracromozo-mială → mială → sursă majoră de sursă majoră de variabilitatevariabilitate

Page 91: Genetica  umana 05.12.2012

9191

U.M.F IAŞI

ANAFAZAANAFAZA I I::

Disjuncţia cromozomialăDisjuncţia cromozomială + + migrarea (simultană şi cu aceeaşi migrarea (simultană şi cu aceeaşi viteză) → viteză) → reducereareducerea nr nr cromozomilor: 2n →n.cromozomilor: 2n →n.

Segregarea Segregarea aleatoriealeatorie a fiecărei a fiecărei perechi de omologi → perechi de omologi → asortarea asortarea independentăindependentă a cromozomilor a cromozomilor (recombinare inter cromozomială) (recombinare inter cromozomială) → → sursă majoră de variabilitatesursă majoră de variabilitate

(2(223 23 combinaţii) combinaţii)

TELOFAZATELOFAZA I I

Page 92: Genetica  umana 05.12.2012

9292

U.M.F IAŞI

2. ERORI ÎN DESFĂŞURAREA MEIOZEI2. ERORI ÎN DESFĂŞURAREA MEIOZEI

Erori de Erori de recombinarerecombinare genică genică ← CO inegal← CO inegal

Erori de Erori de segregaresegregare (distribuţie) anafazică (distribuţie) anafazică ale cromozomilorale cromozomilor

Page 93: Genetica  umana 05.12.2012

9393

CO INEGALCO INEGAL::împerechere împerechere greşităgreşită a unor a unor secvenţe secvenţe asemănătoareasemănătoare dar dar neomolageneomolage, situate, situate pe cromosomii omologi pe cromosomii omologi ((RECOMBINARE RECOMBINARE OMOLOAGĂ OMOLOAGĂ NEALELICĂNEALELICĂ))prin CO prin CO  → → schimbul schimbul inegalinegal de de segmentesegmente → → deleţii şi deleţii şi duplicaţiiduplicaţii genicegenice → → BOLI GENOMICE.BOLI GENOMICE.

U.M.F IAŞI

Boala Charcot-Marie-Tooth = neuropatie ereditară motorie şi senzorială (1:2500nn)

Neuropatie ereditară cu predispoziţie la pareze presionale

Page 94: Genetica  umana 05.12.2012

9494

U.M.F IAŞI

NedisjuncţiaNedisjuncţia:: cromozomialăcromozomială (în meioza I) → (în meioza I) →

toţi gameţii anormali toţi gameţii anormali cromatidianăcromatidiană (în meioza II) → (în meioza II) →

jumătate din gameţi anormali, cu jumătate din gameţi anormali, cu disomie uniparentală.disomie uniparentală.

Întârzierea anafazicăÎntârzierea anafazicăNesepararea citelor de Nesepararea citelor de

ordinul II ordinul II → gameţi diplozi → gameţi diplozi (diandrie / diginie) → zigoţi cu (diandrie / diginie) → zigoţi cu tripoidie (3n)tripoidie (3n)

Erori de Erori de segregaresegregare (distribuţie) (distribuţie) anafazică ale cromozomilor → anafazică ale cromozomilor → gameţi cu gameţi cu anomalii cromozomialeanomalii cromozomiale

Page 95: Genetica  umana 05.12.2012

9595

NEDISJUNCŢIANEDISJUNCŢIA

ND este ND este frecventăfrecventă, mai ales în meioza maternă , mai ales în meioza maternă → → 8% 8% zigoţi au anomalii cromozomiale, majoritatea neviabile → zigoţi au anomalii cromozomiale, majoritatea neviabile → 0,7-1% nn0,7-1% nn

Originea maternă sau paternă a NDOriginea maternă sau paternă a ND se poate stabili cu markeri se poate stabili cu markeri ADN polimorfici:ADN polimorfici: ND este ND este frecventă în ovogenezăfrecventă în ovogeneză, mai ales în MI (92% copii cu S. , mai ales în MI (92% copii cu S.

Down)Down) Riscul ND creşte odată cu Riscul ND creşte odată cu creşterea vîrstei maternecreşterea vîrstei materne (peste 35 de ani) (peste 35 de ani) ND paternăND paternă este regulă în trisomia XYY şi 70% în sdr. Turner este regulă în trisomia XYY şi 70% în sdr. Turner

Cauzele ND ??? Cauzele ND ??? Efectul Efectul vârstei maternevârstei materne este cert (“ovulele au vîrsta femeii) dar NU se este cert (“ovulele au vîrsta femeii) dar NU se

ştie de ceştie de ce Factorii externiFactorii externi (radiaţii, infecţii, medicamente, cafea, alcool etc) (radiaţii, infecţii, medicamente, cafea, alcool etc) NU au NU au

un rol în NDun rol în ND NU s-au identificat NU s-au identificat factori geneticifactori genetici care să crească riscul de ND care să crească riscul de ND

A C C I D E N T

Page 96: Genetica  umana 05.12.2012

9696

U.M.F IAŞI

3. PARTICULARITĂŢILE GAMETOGENEZEI 3. PARTICULARITĂŢILE GAMETOGENEZEI LA BĂRBAT ŞI LA FEMEIELA BĂRBAT ŞI LA FEMEIE

BĂRBATBĂRBAT Începe la Începe la pubertatepubertate Este Este continuăcontinuă toată viaţa toată viaţa

adultă.adultă. O spermatogonie → 4 O spermatogonie → 4

spermatozoizi cu X şi Yspermatozoizi cu X şi Y Proces Proces rapidrapid – 64 zile. – 64 zile.

Proces Proces intensintens (70mil S/ml)(70mil S/ml) AutoreglabilAutoreglabil dar sensibil la dar sensibil la

factori externifactori externi VP ↑ → erori de VP ↑ → erori de copierecopiere→ ↑ → ↑

gameţi cu mutaţii genice noi gameţi cu mutaţii genice noi (AD)(AD)

FEMEIEFEMEIE Începe Începe prenatalprenatal.. Este Este discontinuădiscontinuă – – se opreşte se opreşte

luna VII (“capital” ovocite limitat)luna VII (“capital” ovocite limitat) O ovogonie → 1 ovul cu X O ovogonie → 1 ovul cu X

Proces Proces lentlent – (“ovulele au – (“ovulele au vârsta femeii”).vârsta femeii”).

Proces Proces redusredus (1 ovul / ciclu)(1 ovul / ciclu) CondiţionatCondiţionat de: de: factori hormonali, factori hormonali,

ovulaţie, fecundareovulaţie, fecundare VM ↑→ erori de VM ↑→ erori de distribuţiedistribuţie → ↑ → ↑

gameţi cu an.cromozomialegameţi cu an.cromozomiale

Page 97: Genetica  umana 05.12.2012

9797

U.M.F IAŞI

4. FECUNDAREA4. FECUNDAREA

Monospermică Monospermică Evenimente geneticeEvenimente genetice::

(1) La Zigot:(1) La Zigot:- se reface - se reface numărul diploidnumărul diploid (2n=46) (2n=46)- se stabileşte - se stabileşte identitatea geneticăidentitatea genetică a organismului a organismului

(2) Se determină (2) Se determină sexul geneticsexul genetic: XX sau XY : XX sau XY (raportul sexelor la naştere este (raportul sexelor la naştere este ~~ 1:1) 1:1)

Page 98: Genetica  umana 05.12.2012

9898

U.M.F IAŞI

FECUNDAREAFECUNDAREA

ERORI:ERORI:(1). (1). Dubla fecundare:Dubla fecundare:

- zigoţi:- zigoţi:

(2) Dispermia : n + n + n → triploidie(2) Dispermia : n + n + n → triploidie

XX

XY

GEMENI DIZIGOŢI

HIMERĂ


Recommended