GENETICA MEDICALA Curs 2

Conf dr RUSU CRISTINA

Disciplina Genetica Medicala

Universitatea de Medicina si Farmacie Iasi

17/04/23 2

ORGANIZAREA ADN CELULAR

17/04/23 3

APARATUL GENETIC

Roluri ADN: Codifica informatia genetica;

Exprima informatia genetica prin sinteza de proteine;

Transmite informatia genetica prin diviziune celulara;

Aparatul genetic = structuri celulare ce contin ADN (nucleu si mitocondrii) si organite cu rol in realizarea rolurilor ADN (ribozomi si centrioli);

17/04/23 4

NUCLEUL

Elementul principal al aparatului genetic deoarece contine majoritatea ADN celular (98%) si reprezinta centrul de control pentru toate activitatile celulare;

Continutul nuclear are aspecte diferite functie de etapa ciclului celular:

(1) In interfaza, fiecare molecula de ADN se asociaza cu proteine formand fibre de cromatina;

(2) In diviziune, in profaza, fibrele de cromatina se condenseaza si formeaza cromozomi. Mai tarziu, la sfarsitul mitozei (telofaza), cromozomii se decondenseaza si formeaza fibre de cromatina.

17/04/23 5

MITOCONDRIILE

Fiecare mitocondrie contine multiple molecule identice de ADN;

ADN mitocondrial reprezinta 2% din ADN celular;

ADN mitocondrial prezinta unele particularitati;

17/04/23 6

RIBOZOMII

Organite care citesc informatia din ARNm si leaga aminoacizii corespunzatori intr-un lant polipeptidic (proteina);

Format din 2 subunitati: mare (60 S) si mica (40 S) care se unesc in momentul sintezei proteice; cand procesul se termina, cele 2 subunitati se separa;

17/04/23 7

CENTRIOLII

Cruciali pentru diviziune celulara; La sfarsitul interfazei se dubleaza; La inceputul diviziunii celulare

(profaza) migreaza spre polii celulei si determina unirea microtubilor si formarea fusului de diviziune;

Fibrele se fixeaza pe cromozomi, ii aseaza la mijlocul celulei (placa metafazica) si apoi determina disjunctia cromatidiana cu migrarea ulterioara a cromatidelor spre polii celulei.

17/04/23 8

CROMATINA

Aspectul materialului genetic in interfaza Eucromatina – forma de cromatina bogata in gene sau regiuni codante;

principalele caracteristici sunt:• Putin condensata (granule mici), • Putin colorata (palida), • Genetica activa (informatia sa este folosita pentru sinteza de proteine), • Replicata la inceputul fazei S, • Formata din ADN nerepetitiv, cu mai multe perechi G-C;

Heterocromatina – tip de cromatina fara gene sau cu gene inactive. Principalele caracteristici sunt: • Mai condensata (granule mari), • Intens colorata, • Genetic inactiva (informatia sa nu este folosita pentru sinteza de proteine), • Replicata la sfarsitul fazei S, • Formata din ADN repetitiv, cu mai multe perechi A-T.

17/04/23 9

CROMATINA

17/04/23 10

CROMATINA SEXUALA

Granula de cromatina care permite identificarea sexului genetic;

Diferita la barbati si la femei; Femei – inactivarea unuia din cei 2 cromozomi X

→ cromatina sexuala X (corpuscul Barr); Barbati – inactivarea bratelor lungi ale

cromozomului Y → cromatina sexuala Y (corpuscul F);

17/04/23 11

CROMATINA SEXUALA X Ipotezele Mary Lyon

1. In fiecare celula un cromozom X este activ; toti ceilalti (daca sunt) sunt inactivati prin condensare (transformati intr-o granula de heterocromatina);

2. Inactivarea cromozomului X – fenomen precoce si permanent;

3. Inactivarea cromozomului X – la intamplare (originea materna/ paterna a cromozomului nu conteaza);

17/04/23 12

CROMATINA SEXUALA X

Examinata in celule de mucoasa bucala (corpuscul Barr) sau celule sanguine (apendice nuclear);

Intreg cromozomul X este condensat;

Numar corpusculi Barr = numarul cromozomilor X – 1;

Marime = 1 micron;

17/04/23 13

CROMATINA SEXUALA Y

Examinata in celule sanguine prin microscopie cu fluorescenta;

Corpuscul F;

Se condenseaza 2/3 distale din bratul lung al cromozomului Y;

Numar corpusculi F = numar cromozomi Y;

Marime = 0.25 microni;

17/04/23 14

INDICATIIILE SI LIMITELE STUDIULUI CROMATINEI SEXUALE

Indicatii Prenatal: boli recesive legate de X cand mama este afectata; baietii vor fi afectati;

fetele vor fi sanatoase; La nastere: in stari intersexuale (organe genitale externe ambigui); La pubertate: in dezvoltare anormala a caracterelor sexuale secundare; Medicina legala: stabilirea sexului victimei prin studierea unei picaturi de sange;Limite Anomalii numerice ale autosomilor; Boli monogenice; Boli multifactoriale; Boli mitocondriale; Cancer.

17/04/23 15

STRUCTURA SUPRAMOLECULARA A CROMATINEI

17/04/23 16

STRUCTURA SUPRAMOLECULARA A CROMATINEI

• Dublu helix;

• Fibra cu nucleozomi: dublul helix se roteste in jurul unei granule de proteine histone, formind un nucleozom; histonele regleaza functia genelor; fibra are aspect de sirag de margele;

• Solenoid: fibra cu nucleozomi se spiraleaza (6 nucleozomi/ spira);

• Fibra cu bucle laterale: solenoidul formeaza niste bucle fixate la un capat la un schelet de proteine nehistone. Buclele sunt unitati functionale de replicare ADN/ transcriptie a genelor;

• Cromozom;

17/04/23 17

CROMOZOMII UMANI

Aspectul materialului genetic in timpul diviziunii; Roluri:

• Transportul materialului genetic;• Realizarea amestecului de material genetic prin recombinare in

meioza; Anomalii cromozomice – caracteristici:

• Sindroame plurimalformative;• Retard mintal, tulburari de comportament;• Dezvoltare sexuala anormala;• Probleme reproductive;• Cancer.

17/04/23 18

CROMOZOMII UMANI – MORFOLOGIEELEMENTE COMUNE

Cromatide: • Subunitati longitudinale ale cromozomului; • Cromatide surori – cele 2 cromatide ale cromozomului;

Centromer: • Partea ingusta a cromozomului unde cromatidele surori se unesc;• Imparte lungimea cromatidei in 2 brate (p, q);• → cromozomi meta/ submeta/ acrocentrici;• 1/ cromozom;• Aceeasi secventa la toti crs → marcaj C;

Telomere:• Capetele cromatidelor;• ADN repetitiv;• Roluri:

• Mentin integritatea structurala a crs;• Asigura replicarea completa a capetelor crs;• Stabilitatea spatiala a nucleului;• Initierea sinapsei in meioza.

17/04/23 19

CROMOZOMII UMANI – MORFOLOGIEELEMENTE PARTICULARE

Sateliti:• Granule de heterocromatina legate de bratele scurte ale

cromozomilor acrocentrici;• Numai pentru acrocentrici (cu exceptia Y) !

Constrictii secundare:• Parte ingusta a crs, alta decat centromerul;• Formate din heterocromatina;• h;• Frecvente la crs 1, 9, 16;

Situsuri fragile:• Parte ingusta a crs evidentiata prin conditii speciale de

cultura;• Ex. Sindrom X fragil – Xq27.3;

Benzi cromozomice:• Benzi de heterocromatina.

17/04/23 20

TEHNICI DE STUDIERE A CROMOZOMILORCARIOTIP

Cromozomii sunt colorati uniform;

Nu se pot diferentia cromozomii din aceeasi grupa (ex. grupa C);

17/04/23 21

TEHNICI DE STUDIERE A CROMOZOMILORMARCAJ IN BENZI

Coloratie speciala pentru eucromatina sau heterocromatina;

Foarte util in diferentierea cromozomilor (fiecare cromozom are un model specific de benzi);

17/04/23 22

TEHNICI DE STUDIERE A CROMOZOMILORFISH (Fluorescent In Situ Hybridization)

Metoda folosita pentru:• Defecte cromozomice mici;

• Diagnosticul prenatal al aneuploidiilor (21, 18, 13, X, Y) – este necesar un rezultat rapid;

• Translocatii – SKY (chromosome painting);

Tehnica scumpa.

17/04/23 23

CLASIFICAREA CROMOZOMILOR UMANI

Meta-

centric

Submeta-

centric

Acro-

centric

Lung A

1-3

B

4-5

-

Mediu E

16

C

6-12, X

D

13-15

Scurt F

19-20

E

17-18

G

21-22, Y

17/04/23 24

Va multumesc!abcrusu@gmail.com