Intrebari si raspunsuri la Genetica medicala

Intrebari si raspunsuri la Genetica medicala

1.Ce este materialul ereditar si de cine este reprezentat?

R: Este reprezentat de acidul deoxiribonucleic(ADN) si este compus din insiruirea, in toate combinatiile a celor 4 feluri de nucleotizi: nucleotidul cu adenina; nucleotidul cu citozina; nucleotidul cu timina si nucleotidul cu guanina.

2. Din ce este alcatuit un nucleotid?

R: Dintr-un rest fosforic (P); dintr-un zahar (deoxiriboza), si din unul din cele 4 tipuri de baza purinice si pirimidinice: adenina, timina, citozina si guanina.

3. Ce deosebire exista intre ADN si ARN?

R: Au structuri asemanatoare, doar ca ARN-ul are zaharul alcatuit din riboza, iar ARN_ul din deoxiriboza. In plus ARN-ul contine in loc de nucleotidul cu timina, un nucleotid cu uracil.

4. Ce se intampla cu ADN-ul daca este supus la temperatura de cca. 100ºC?

R: Cele 2 lanturi (catene) din care este alcatuit, se desfac din rasucire si devin singulare.(se denatureaza). Daca solutia se lasa sa se raceasca treptat, cele 2 catene se refac, si devine din nou ADN dublu catenar.

5. La ce foloseste faptul ca cele 2 catene de ADN se desfac din rasucira la 100ºC si se refac la temperaturi mai joase?

R: La replicarea in laborator a unor zone de interes din genomul omului in reactia PCR(reactia de polimerizare in lant a ADN-ului). Prin aceasta se obtine o amplificare de peste 2 milioane ori a unei zone de interes, facand-o vizibila cu ochiul liber. Ampliconii obtinuti sunt apoi folositi in analiza ADN pentru stabilirea diagnosticului bolilor genetice precum si in criminalistica. Sectionarea ampliconilor cu enzime de restrictie produce fragmente cu lungimi diferite (RFLP), folosite pentru diagnosticul mutatiilor in diferite boli genetice.

6. De ce ADN-ul trebuie sa fie format din 2 catene?

R: Pentru ca atunci cand celula se divide, rezulta 2 celule fiice. In fiecare dintre ele trebuie sa ajunga cate o catena din cele 2, altfel celula nu poate supravietui.

7. Ce se intampla cu catena singulara de ADN din cele 2 celule fiice inainte ca acestea la randul lor sa se divida?

R: Catena de ADN singulara se copiaza pe sine si devine din nou dublu catenara. Ca urmare fiecare dintre ele pot da nastere la alte doua celule fiice.

8. Ce este ciclul celular si din ce faze este el compus?

R: Este compus din totalitatea modificarilor care au loc in celula la sfarsitul diviziunii precedente si pana la terminarea celei actuale. Fazele ciclului celular sunt: G1- S- G2- M. Primele 3 faze constituie interfaza, iar ultima constituie fazele replicatiei celulei sau mitoza propriu-zisa.

In faza G1 are loc verificarea structurii normale a ADN si repararea deteriorarilor care au avut loc in diviziunea anterioara. In faza S are loc copierea catenei singulare de ADN si dublarea lui. In faza G2 se desavarseste sinteza ADN si incepe pregatirea pentru intrarea celulei in diviziune. Urmeaza mitoza propriu-zisa formata din profaza, metafaza, anafaza si telofaza.

9. Ce sunt mutatiile, si de cate feluri sunt ele?

R: Sunt de mai multe feluri: mutatii punctiforme sau genice; mutatii de numar de cromozomi; mutatii de structura a cromozomilor.

Mutatiile punctiforme sau genice se realizeaza datorita insertiei sau pierderii unui nucleotid din gena responsabila de sinteza unei anumite proteine. Urmarea va fi modificarea succesiunii nucleotidelor din lantul de ADN soldata cu modificarea codonilor. Ca urmare a acesteia are loc inlocuirea unui aminoacid in locul sau firesc cu un alt aminoacid nefiresc in lantul de proteina care se sintetizeaza. Rezultatul va fi formarea unei proteine nefunctionale sau fragmentata.

10. Ce urmari au mutatiile de toate felurile?

R: produc boli genetice, sau malformatii congenitale, morfologice si functionale.

11. Ce fel de mutatie duce la producerea sindromului Down, sau a sindromului Klinefelter?

R: Mutatia legata de un exces al numarului de cromozomi intr-o pereche sau alta numita aneuploidie sau trisomie. Daca are loc, pe timpul formarii gametilor, non disjunctia cromozomilor din perechea 21 se formeaza un gamet cu 2 cromozomi in loc de unul. Daca acestea participa la fecundatie, va rezulta un copil care va avea in perechea 21, 3 cromozomi in loc de 2. Aceasta va avea ca formare malformatii si functii caracteristice idioteniei mongoloide. Sindromul Klinefelter este produs de non disjunctia cromozomilor sexuali X de la femeie, si producerea unei ovocite cu 2 cromozomi X. Participarea acesteia la fecundatie produce un copil care va avea un numar de gonozomi (cromozomi ai sexului) nefiresc XXY.

12. De ce fel de mutatie este produsa fibroza chistica sau boala metabolica fenilcetonurie sau alcaptonurie sau ectrodactilie sau osteogeneza imperfecta?

R: este produsa de mutatii punctiforme sau genice datorate aditiei sau pierderii unui nucleotid din lantul de ADN care duce la schimbarea succesiunii codonilor si implicit la formarea unei proteine cu functionalitate anormala sau nula.

13. De ce fel de mutatie este produsa leucemia cronica mieloida?

R: De catre o mutatie de structura a cromozomului numita translocatie. Un fragment de cromozom rupt din perechea 9 este translocat pe perechea 22 si reciproc. Urmarea va fi transformarea celulei normale intr-una canceroasa. Se produce astfel un cromozom circular numit cromozomul Philadelfia care constituie un marker genetic folosit pentru diagnosticul acestei boli.

14. Ce este o gena si de cate feluri sunt ele?

R: Este un sector din ADN care raspunde de sinteza unei anumite proteine. La om sunt cunoscute cca. 35000 gene, Ele sunt de 3 feluri: dominante si recesive, precum si gene care nu sunt nici dominante nici recesive. O gena dominanta prin mutatie se transforma intr-o varianta a ei numita gena sau alela recesiva.

15 Cum se manifesta genele alele in fenotip atunci cand ele se gasesc in cele 3 feluri de combinatii numite genotipuri (homozigot dominant, homozigot recesiv si heterozigot)?

R: Gametii unui parinte participa la fecundatie numai cu una din cele 2 variante posibile: ori cu gena dominanta, ori cu gena recesiva. Zigotul care se formeaza va forma in acel loc un genotip. Acesta se va manifesta diferit in fenotip, in functie de combinatia celor 2 variante alelice ale genei. Daca de la un parinte vine gena dominanta si de la celalalt parinte vine in zigot tot o gena dominanta, atunci zigotul va avea in acest loc un genotip homozigot dominant (AA), si se va exprima in fenotip intotdeauna. Daca de la un parinte ajunge la zigot gena dominanta iar de la celalalt gena recesiva, atunci la zigot se va forma in acel locus un genotip heterozigot(Aa). Si in acest caz gena dominanta se va manifesta in totalitate in fenotip. Daca de la ambii parinti ajunge la zigot varianta recesiva a genei, atunci la zigot se va forma un genotip homozigot recesiv (aa). Gena recesiva se va manifesta in fenotip numai daca ea se gaseste in doza dubla, si deci in stare homozigota.

16. Cum categorisim bolile genetice determinate de mutatii punctiforme?

R: Boli monogenice (determinate de o singura pereche de gene), si boli genetice poligenice sau multifactoriale (determinate de mai multe perechi de gene in interactiune cu factori de mediu).

Bolile genetice monogenice pot fi determinate de gene dominante asezate pe cromozomi autozomi si se numesc boli genetice autozomale. Bolile genetice determinate de gene recesive asezate pe cromozomi autozomi se numesc boli genetice recesive autozomale.

Bolile genetice monogenice pot fi determinate de gene recesive si dominante, asezate insa pe cromozomi ai sexului. In acest caz ele se numesc boli genetice sex-linkate.

17. Cum diferentiem bolile genetice determinate de gene asezate pe cromozomi autozomi fata de cele determinate de gene sex-linkate?

R: Bolile genetice autozomale se manifesta cu aceeasi frecventa la ambele sexe, iat bolile sex-linkate se manifesta numai la unul din sexe, deregula la cel masculin.

18. Cum se manifesta in fenotip bolile genetice determinate de gene autozomale dominante?

R: Boala se va manifesta deopotriva si atunci cand gena patologioca este prezenta in genotip in doza simpla (provine numai de la unul din parinti), dar si atunci cand ea se gaseste in doza dubla (provine de la ambii parinti.

19. Cum se manifesta o gena patologica (mutanta) autozomala recesiva?

R: a) Ea se manifesta numai atunci cind provine de la ambii parinti, si in consecinta, genotipul individului este homozigot recesiv(aa);

b) Cand gena provine numai de la unul din parinti (se gaseste in doza simpla iar genotipul este heterozigot), ea nu se poate manifesta din cauza ca pe cromozomul omolog se gaseste varianta sa dominanta provenita de la celalalt parinte care inhiba pana la anulare functia acesteia.

20. De ce o boala genetica determinata de o gena recesiva asezata pe cromozomii sexuali se manifesta numai la sexul masculin?

R: Pentru ca cromozomul Y nu are gene functionale corespunzatoare celor de pe cromozomul X. Din aceasta cauza barbatul nu poate fi homozigot sau heterozigot pentru gene sex linkate, ci doar hemizigot. Acesta este motivul pentru care o gena recesiva asezata pe gonozomi se manifesta in fenotip chiar si atunci cand este in doza simpla.

21. Ce sunt bolile genetice multiofactoriale?

R: Sunt boli determinate de mai multe perechi de gene mutante patologice care nu se pot manifesta numai atunci cand intra in interactiune cu anumiti factori de mediu.Exemplu: tuberculoza, cancerul, schizofrenia, diabetul zaharat, etc.

22. Cum se poate diagnostica o boala genetica?

R: 1.Dupa pedigree. Daca la ancestorii unui individ bolnav a existat boala, atunci exista o mare probabilitate ca ea sa fie determinata de o gena dominanta. Daca insa individul bolnav provine din parinti normali, avem destula probabilitate sa suspectam ca ea este produsa de varianta recesiva a genei. Parintii acestuia sunt normali, au fenotip normal dar trebuie sa fie purtatori ai genei patologice (sunt Heterozigoti).

2. Dupa analiza numarului si structurii cromozomilor (cariotip). Un cariotip se realizeaza dupa o tehnica speciala care consta in esenta din urmatoarele: celulele dintr-un tesut se sparg cu ajutorul unei solutii hipotonice, cromozomii eliberati si care se afla in stadiul de metafaza se coloreza si se fotografiaza. De pe otografia marita se decupeaza cromozomii, si se imperecheaza dupa marime dupa forma sau dupa succesiunea benzilor transversale (la cromozomii bandati).

Daca la unul din cromozomii din pereche lipseste sau s-a adaugat un segment de cromatida, atunci spunem ca in acest caz avem de a face cu o deletie, si respectiv cu o translocatie, ambele trebuie sa fie cauza malformatiei.

Daca intr-una din cele 23 perechi de cromozomi, gasim 3 cromozomi omologi in loc de 2, atunci spunem ca avem de a face cu o aneuploidie, numita si trisomie. Ea trebuie sa fie cauza malformatiei sau handicapului genetic inspectat.

3. Analiza ADN. Materialul ereditar se extrage din cateva celule cu nucleu. Se purifica, si apio gena de interes se amplifica in PCR-ciclor ce cca. 2milioane de ori. Ampliconul obtinut se supune digestiei cu enzime de restrictie, obtinandu-se astfel mai multe fragmente cu lungimi diferite (analiza RFLP). Ele se separa una de alta prin electroforeza in gel de agaroza sau poliacrilamida.

Daca numarul de fragmente obtinute si marimea acestora este normal, atunci aceasta este o indicatie ca in gena nu sunt mutatii grosiere. In caz contrar obtinem indicatia ca in gena amplificata sunt prezente mutatii. Pentru a afle cu precizie care sunt aceste mutatii si care codoni au fost modificati prin aditie sau pierdere de nucleotide, trebuie sa se treaca la etapa urmatoare numita secventializarea nucleotidelor.

23. Care sunt cauzele genetice ale cancerogenezei?

R: Cauizele cancerogenezei sunt mutatiile care apar in genele responsabile de declansarea si desfasurarea diviziunilor celulare. Genele implicate in acest proces sunt urmatroarele: protooncogenele (cca.60 la numar), si genele supresoare de tumori (Rb- retinoblastom, si P53).

Protooncogenele sintetizeaza o multime de proteine implicate in declansarea si conducerea semnalului care-i comanda celulei sa se divida. Acestea sunt: 1) Factorii de crestere, 2) Receptorii de membrana ai factorilor de crestere, 3) Proteinele citoplasmatice care conduc semnalul de la membrana la    nucleu, 4) Receptorii nucleari sau factorii de transcriptie ai genelor responsabile de sinteza unei proteine care declanseaza procesul de diviziune al celulei. Atat timp cat aceste gene au structura normala, diviziunea celulei decurge normal, cu interfaza si faza mitotica. Daca are loc o mutatie in structura acestor gene, se sintetizeaza proteine nefunctionale care nu mai pot conduce procesul de diviziune celulara. Excesul de substanta face ca celula sa intre in diviziune, dar aceasta sa nu mai poata fi oprita. Urmarea acestui eveniment este transformarea celulei normale intr-una nemuritoare (canceroasa).

Genele supresoare de tumori. In stare normla, ele sunt implicate in mentinerea in stare de repaos a celulelor fiice dupa ce diviziunea a avut loc, pentru ca echipamentul enzimatic al celulei sa aibe timp suficient sa verifice integritatea materialului ereditar(ADN), si sa+l repare acolo unde s-au produs deteriorari. Cele mai cunoscute gene supresoare de tumori sunt: gena retinoblastom Rb, si gena care sintetizeaza proteina P53. Atata timp cat aceste gene au structura normala, produsul lor de sinteza(proteinele), pazesc cu strasnicie celula si o mentin in faza G1 a mitozei, pentru a putea fi verificat si reparat inainte de a intra in faza de sinteza cand are loc replicatia ADN. Daca in ele au loc mutatii, proteinele pe care lae sintetizeaza sunt nefunctionale. In consecinta celulele nu mai pot ramane suficient de mult timp in gfaza G1 a mitozei, si reparatiile ADN-ului nu se mai pot efectua. Rezultatul va fi intrarea celulei in gfaza S (de replicatie a ADN-ului) inainte de vreme, ceea ce atrage dupa sine acumularea de mutatii, si transformarea celulei intr-una nemuriotoare (canceroase).

24. Care sunt mecanismele transformarii unei celule normale intr-una canceroasa?

R: Mutatiile in structura protooncogenelor si genele supresosre de tumori pot avea loc pe mai multe cai, si anume:

-replicatia infidela s ADN-ului

-mutatii punctiforme

-restructurari cromosomale (translocatii, duplicatii, inversii) prin rupere de sectoare de ADN, si transferul lor pe alti cromosomi.

-amplificari ale protooncogenelor

Toate acestea sunt provocate de factori mutageni asa cum sunt: razele ionizante(x, gama), si neionizante; Factori chimici (benzospirenul, acidul nitros, metilcolantrenul); factori oxidativi ai ADN-ului asa cum sunt speciile de oxigen reactiv (peroxizii de hidrogen, superoxizii si radicalii hidroxizi).

25. Terapia genei pentru raspuns vezi capitolul din cartea de genetica medicala, si verifica-ti cunostintele cu ajutorul intrebarilor atasate.