Genetika - kurzy
Text genetiky - kurzy
1. HISTÓRIA, PREDMET A DOPAD GENETIKY Evolúcia: empirická genetika, klasická genetika a moderná genetika
1.1. HISTÓRIA 1.1.1. Empirická genetika - Paradigma: genetika s najdlhšou evolúciou s najnovším dozrievaním, v súčasnosti s najrýchlejším pokrokom, od ktorého sa očakáva najviac, ale ku ktorej sa ponúka najmenej. Neolit - empirická genetika založená na veľmi malom objeme informácií o empirický výber - odrody rastlín a plemená zvierat produktívnejšie dokumenty (fresky z egyptských hrobiek, reliéfy zo Sumeru) druhy podliehajúce genetickej manipulácii (ovce, kozy, cmila, večere, vôl )
staroveku - pozorovania rodinnej patológie (Talmudova hemofília) o o Aristoteles - stopy tvorené skúsenosťami alebo náhodami častice prechádzajúce z tela do spermií - prenášané do
stredovek - teória predformácie - rozsahy obsahujú miniatúrneho človeka na začiatku storočia. XIX - farebná slepota - J.Dalton 1882 - neurofibromatóza - von Recklinghausenova choroba
1.1.2.a. Klasická genetika Paradigma: vedecké základy genetiky - položené duchovným s matematickým výcvikom sek. XIX - tri piliere moderných biologických vied: ooo 1839 - teória Schleidenových a Schwannových buniek 1859 - Darwinova evolučná teória 1865 - teória dedičstva - Johan Gregor Mendel - clugar - augustiniánsky poriadok Hybridizačné experimenty rastlín 20 rokov experimentov - výber a kríženie na hrášku (P. sativum) koncept, že dedičnosť je dôsledkom iných dedičných faktorov - funguje podľa niektorých stálych pravidiel
- predpoveď - generácia dedičných postáv generáciami Mendelovy zákony - ignorované 35 rokov - znovuobjavené v roku 1900 (H. De Vries, C. Correns a E. von Tschermak - nezávisle na sebe Paradigma klasickej genetiky: gén = znak oo genetika klasika = formálna genetika - genetika genetického prenosu pred DNA - jasné pravidlá bez apelovania na povahu genetického materiálu
objem vedeckých pozorovaní - veľmi vysoký počet výskumov na druhoch s krátkou dĺžkou života, tieto akvizície umožnili prechod do ďalšej fázy
1.1.2.b. Klasická genetika ďalšie objavy oooooo 1879 - Fleming - objavte niektoré telieska spojené s mitózou 1888 - Strasburger - objavte rovnaké telieska spojené s meiózou 1888 - Waldayer - navrhuje pre ne výraz chromozómy 1901 - De Vries - navrhuje výraz mutácia = modifikácia dedičných faktorov 1902 - WC Farabee - popisuje autozomálne dominantné brachydaktylie u ľudí 1906 - W. Bateson - navrhuje termín genetika - nová biologická veda alebo objekt - štúdium dedičnosti a variability živých organizmov
1908 - populačná genetika - Hardy (matematik), Weinberg (lekár) 1909 - W. Johansen - nahradenie pojmu dedičný faktor rodom zavádza pojmy genotyp a fenotyp
1909 - A. Garrod 4 metabolické choroby prenášané autozomálne-recesívne albinizmus, alkaptonúria, cystinúria a pentosúria Garrod - normálna biochemická variabilita - geneticky kódované
1910 - T. Morgan - štúdie na svalovine olejnej (Drosophila melanogaster) 1912 - Morgan a Cattel - objav procesu kríženia 1912 - Morgan a Lynch - objav genetickej väzby 1915 - Morgan, Sturtevant, Mller, Bridges - chromozomálna teória dedičnosti 1927 - Mller - objavuje prvého mutagénneho agenta - röntgenové lúče 1927 - Wright - popisuje genetický drift 1928 - Heitz - popisuje heterochromatín a euchromatín 1928 - Griffith - objavuje genetickú transformáciu u pneumokokov 1933 - Haldane a ďalšie savany - zavádza genetickú analýzu rodokmeňom 1940 - Ford - popisuje genetický polymorfizmus
1.1.3.a. Paradigma modernej genetiky modernej genetiky - gén = bielkovina 1920 - 1940: kritické poznámky - spojenie genetickej biochémie zvýšilo záujem genetikov o výskumné témy, ako napríklad: oooo biochemická povaha génu, ako sa ukladajú informácie v molekulách, prenos informácií z a generácie k zmenám v molekulárnej informácii v mutantných organizmoch
1869 - konkrétny typ molekuly - nukleové kyseliny to ignorovali a potom odmietli - štruktúra tejto molekuly nebola známa
Mendelove génové princípy ako samostatná štruktúra materiálu z toho vychádzajú - podporou genetického materiálu by mohli byť proteíny
1941 - Beadle a Tatum o o o mutácie vedú k modifikácii enzýmov gény kontrolujú biochemické reakcie = gény kódujúce proteíny menia paradigmu klasickej genetiky - gén - proteín, ktorý sa stal paradigmou modernej genetiky
1.1.3.b. Modern Genetics 1944 - Avery, McLeod a McCarty - podporou dedičnosti je molekula DNA 1944 - E. Schrodinger - definoval gén v molekulárnych termínoch 1952 - Hershey a Chase vo vírusoch hmotnou podporou dedičnosti je DNA 1946 - Lederberg a Tatum - genetická rekombinácia v r. baktérie 1947 - Dellbruck, Bailey a Hershey - genetická rekombinácia vo vírusoch 1952 - JD Watson a F. Crick - Röntgenové difrakčné štúdie o objave štruktúry DNA - koncept štruktúry na stránkach článkov s dvojitou špirálou - Štruktúra pre deoxyribonukleovú kyselinu
(Nature 1953, 171: 737) 1952 - Barbara McKlintock - koncept premenlivých lokusov alebo transpozónov 1958 - Meselson a Stahl - replikácia DNA je semikonzervatívna 1961 - Nirenberg, Mathaei a Ochoa - genetický kód v základných trojiciach 1961 - Jocob a Monod - koncept operónu - genetická regulácia u prokaryot 1969 - Linn a Arber, respektive Meselson a Yuan - restrikční enzymy 1970 - H. Temin a D. Baltimore - reverzná transkriptáza 1974 - Kornberg, Olins a Olins - molekulárna štruktúra chromatínu
1977 - Sanger; Maxam a Gilbert - sekvenovanie DNA 1977, 1978 - Sharp; Gilbert a Tonegawa - diskontinuálna štruktúra génu 1979 - Khorana - syntéza génu 1979 in vitro - Kan - diagnostické využitie technológie rekombinantnej DNA 1980 - Anderson a kol. - sekvenovanie mitochondriálneho genómu Genetická paradigma: gén = polypeptid, gén = špecifický produkt mapujúci ľudský jadrový genóm - klonovanie cicavčích organizmov 1988 - Organizácia ľudského genómu - Projekt ľudského genómu
1.2.1. PREDMET GENETIKY genetika = štúdium dedičnosti a variability živých organizmov o dedičnosť = biologická podobnosť medzi predkami a potomkami variabilita = biologické rozdiely medzi predkami a potomkami
Ďalšími spôsobmi, ako definovať predmet genetiky, sú: genetika - štúdium štruktúr, mechanizmov a zákonitostí dedičnosti a variability o dedičnosť konzervatívnosť - udržiavanie generačných znakov variability triedy, rádu, rodu, druhu a odrody po celé generácie = diskrétne zmeny = alternatívne varianty znaku
genotyp = diskrétna štruktúra z dedičného dedičstva konfigurácia alelových génov, ktoré kódujú určitú vlastnosť
fenotyp = znak spojený s genotypom s rôznymi rozšíreniami o molekulárny, bunkový (tkanivový), morfologický, fyziologický alebo psycho-behaviorálny
genetika - súvislosti s lekárskymi, poľnohospodárskymi, veterinárnymi, technologickými vedami o ľudská genetika = oblasť použitia genetiky pre človeka lekárska genetika = dedičnosť a variabilita - súvisí so zdravím a chorobami
lekárska genetika = disciplína syntézy medzi ľudskou genetikou a ľudskou patológiou oooo diagnostika, profylaxia a liečba chorôb s genetickou zložkou „Všetko z genetickej medicíny a tiež z medicínskej genetiky“ (McKusick) koncepty a poznatky zo základnej a klinickej oblasti súvislosti so základnými disciplínami molekulárna genetika = biochémia - bunková biológia - genetika
cytogenetika = cytológia - genetická imunogenetika = imunológia - genetická farmakogenetika = farmakológia - genetická
súvislosti s klinickými vedami pediatria, neurológia, dermatológia, onkológia, klinická imunogenetika 1.3. VPLYV GENETIKY
v biologických vedách (agronómia a chov zvierat) v lekárskych vedách genetické inžinierstvo - vplyv na technológiu a priemysel
o prepojenie genetiky s biotechnologickými spoločnosťami - objekt - výroba tovaru biotechnologickými metódami v právnom lekárstve, spravodlivosti a súdno-koncepčné a praktické
1.3.1.a. Vplyv genetiky v medicíne na kritériá klasifikácie chorôb z genetického hľadiska:
typ postihnutého genómu (jadrový alebo mitochondriálny) úroveň organizácie genetického materiálu (chromozómy alebo gény) ovplyvnené bunkové línie (zárodočné alebo somatické), špecifická poloha zmeny a etiologický dopad
klasifikácia chorôb z genetického hľadiska:
a) chromozomálne syndrómy - zmeny v jednom alebo viacerých jadrových chromozómoch, vo všetkých bunkách alebo iba v niektorých bunkových líniách b) c) dedičné choroby - zmena má významný vplyv na jadrový gén vo všetkých bunkách, ale je vyjadrená iba v niektoré bunky geneticky podmienené choroby - zmeny v rôznych jadrových génoch, každý s nevýznamným dopadom, spolu majú aditívny účinok, ktorý vytvára predispozíciu k ochoreniu, ktoré sa prejaví v prítomnosti faktorov prostredia d) e) rakoviny - dedičné zmeny vo všetkých bunkách ) získané (v niektorých bunkových líniách) z jadrového genómu spolu s faktormi životného prostredia sú rozhodujúce ako etiológia mitochondriálnych chorôb - spôsobené zmenami v cytoplazmatickom genóme
1.3.1.b. Vplyv genetiky v medicíne
genetická diagnóza: prenatálna alebo postnatálna
o presymptomatická (prediktívna) o posmrtná. genetická alebo individuálna diagnóza
o familiárny - detekcia heterozygotnosti o kolektivity - epidemiologická diagnóza o asociácia medzi darcami a príjemcami tkanív a forenzných orgánov
dedičná patológia - umožňuje pochopenie funkcie génov pochopenie biochemických základov chorôb pochopenie normálnych biochemických mechanizmov budovanie vypracovania terapeutickej stratégie