1.Dovezi experimentale privind rolul ADN ca suport al informatiei eredutareDemonstrarea rolului genetic al ADNului s-a realizat in decursul timpului prin mai multe experimente1. in 1928, experimentul microbiologului Griffith care a facut urmatoarea observatie: a pornit de la studiul

morfologiei si patogenitatii diferitelor tulpini de pneumococh; el a constatat ca aceste tulpini de pneumococh cultivate pe medii de cultura, prezentau unele dintre ele capsula polizaharidica, iar altele erau fara capsula; tulpinile incapsulate formau pe mediul de cultura colonii netede si au fost denumite tulpini de tip "S"-smooth; tulpinile fara capsula formau colonii rugoase cu aspect neregulat si au fost denumite tulpini de tip "R"-rough

-Griffith a folosit soareci de laborator carora le-a injectat in cavitatea peritoneala initial separate cele 2 tipuri de tulpini; a constatat ca dupa injectare soarecii carora li se administrase tulpini de tip "S" au dezvoltat pneumonie si au decedat, in timp ce soarecii carora li se injectase tulpina de tip "R" nu au facut boala si au supravietuit;

=> tulpinile de tip "S" erau virulente patogene iar cele de tip "R" erau nepatogene-patogenitatea determinate de prezenta capsule polizaharidice se transmite ereditar;-ulterior Griffith a injectat soarecilor un amestec de pneumococi "R" vii nepatogeni impreuna cu pneumococi

de tip "S" patogeni dar inactivati prin caldura-efectul a fost letal pentru soarecii de laborator;-de la animalele decedate, Griffith a izolat pneumococi de tip "S" vii desi ei fusesera administrati' inactivati prin

caldura; explicatia posibila a acestui fenomen era transformarea tulpinilor de tip "R" nepatogene in tulpini de tip "S" patogene si virulente, sub influenta unor component din structura pneumococilor de tip "S" omorati prin caldura

-la acea data, natura chimica a substantei care a produs transformarea tulpinilor nepatogene in tulpini patogene, nu a putut fi stabilita;

2.in 1944, AVERY & CO au reluat experimentul lui Griffith si au demonstrate experimental ca ADNul era factorul transformant la bacteria

-Avery a demonstrate ca transferul ADNului extras de la o tulpina de pneumococi "S" capsulate si patogeni, la pneumococii "R" necapsulati nepatogeni, determina transformarea acestora din urma in tulpini virulente patogene;

-aceasta modificare nu era realizata de proteine sau de alte component din structura pneumococilor "S";-odata produsa aceasta transformare se transmite la generatiile urmatoare, fiind astfel ereditar;-pe aceasta baza s-a presupus ca ADNul reprezinta materialul genetic;3. in 1952 HERSHEY si CHASE au demonstrat ca transferul exclusive al ADNului de la bacteriofagi la

bacteria Escherichia Coli transforma aceasta bacterie in cellule producatoare de particule fagice;-bacteriofagul patrunde in interiorul bacteriei si ca urmare a acestui mechanism autorii au marcat radioactive cu

S 32 capsula proteica a bacteriofagului, iar cu P au marcat ADNul fagic-cand bacteria a fost infectata cu bacteriofagi marcati radioactive s-a observant ca numai P, deci ADNul

patrunde in bacteria, S-proteinele capsulare, raman la exterior;-formarea ulterioara a unor particule fagice noi, complete, de catre bacteria, demonstreaza clar ca ADNul a fost

unicul purtator al informatiei ereditare;2. Structura primara a ADN-uluiStructura primara a ADNului-ADNul este un macropolimer de dezoxiribonucleotide-lungimea si greutatea sa molecular sunt foarte mari si permit stocarea unei cant uriase de informative genetica;-cant de ADN variaza de la o specie la alta dar este constanta la indivizii din aceeasi specie precum si la toate

celulele somatic dintr-un organism-unitatea de structura fundamentala a ADNului este dezoxiribonucleotidul;-acesta prezinta 3 elemente distincte: o molecula de glucid cu 5 atomi de Cura fundameza, D2; o baza azotata si

un rest fosfat;-baza azotata poate fi purinica:adenina A sau guanina G sau poate fi pirimidinica: timina T, citozina C;-restul fosfat provine din acidul ortofosforic;-baza azotata pirimidinica sau purinica se leaga la atomul de carbon 1' al dezoxiribozei, formand impreuna cu

aceasta un nucleozid-restul fosfat se leaga la C5' al molecule de glucid formand impreuna cu aceasta ssi cu baza azotata un

nucleotide sau dezoxiribonucleotidul;-in structura primara a ADNului exista 4 tipuri de nucleotide in functie de baza azotata care se leaga la

dezoxiriboza: acid dezoxiadenilic, acid dezoxiguanilic, acid dezoxicitidilic, acid dezoxitimidilic;-aceste tipuri de nucleotide se deosebesc numai prin baza azotata, glucidul si restul fosfat ramanand constante;

Polimerizarea nucleotidelor-in str primara a ADNului se realizeaza prin legaturi covalente 3' 5' fosfodiester, realizate intre gruparea hidroxil

de la atomul de C 3' al dezoxiribozei primului nucleotide si respective gruparea fosfat de la atomul de C 5' al dezoxiribozei nucleotidului urmator

-prin polimerizarea acestor nucleotide rezulta o structura liniara, neramificata, o singura catena, ce reprezinta structura primara a ADNului

-in aceasta structura bazele azotate se aranjeaza lateral si perpendicular pe axul fosfoglucidic ce reprezinta coloana vertebrala a structurii primare

-in catena de AND, pozitia unui nucleotide nu impune cu necesitate prezenta unui anumit alt nucleotide in vecinatate asa cum se intsmpla in srt secundara

-exista o libertate deplina de aranjare a nucleotidelor in str primara a ADNului-sensul de citire al informatiei genetice este dat de polaritatea in directia 5' 3' a catenei de AND;-aceasta polaritate apare datorita faptului ca pozitiile 5' fosfat ale primului nucleotide si respective 3' hidroxil

ale ultimului nucleotide sunt libere si neangajate in nicio legatura chimica;3. Structura secundara a ADN-uluiStructura secundara a ADNului-in elaborarea str secundare Watson si Crick s-au bazat pe studiile difractiei cu raze X precum sip e analizele

chimice ale molecule de AND-imaginile obtinute prin difractie cu raze X a diferitelor molecule de AND de origini diferite demonstrau un

aspect asemanator relevand astfel un model unic al ADNului cu organizare bine definite;-modelul sugera prezenta unor catene polinucleotidice si a unei structure helicoidale ordonate;-analizele chimice ale ADNului au evidentiat ca suma bazelor purinice A+G este intotdeauna egala cu suma

bazelor pirimidinice T+C;-raportul A/T precum si G/C este 1; raportul A+T/G+C este diferit de 1 si este o constanta de specie la om fiind

1,7;-prin prelucrarea acestor date, Watson si Crick au propus un model al molecule de AND alcatuit din 2 catene

polinucleotidice legate intre ele complementar prin baze azotate si infasurate plectonemic pt a forma o spirala dubla helicoidala orientate spre dreapta;

-pornind de la faptul ca cele 2 rapoarte A/T si G/C sunt egale cu 1, Watson si Crick au considerat ca in structura secundara a ADNului se produce o imperechere preferentiala a bazelor azotate ce leaga cele 2 catene;

-bazele azotate se leaga complementar, o baza purinica se leaga cu una pirimidinica sau invers, formand o pereche de baze notate prescurtat "pb"

-leg dintre bazele azotate complementare sunt leg de H, leg duble intre A si T si triple intre C si G;Legea complementaritatii bazelor azotate sta la baza mecanismelor prin care se realizeaza functiile genetice ale

ADNului, mai exact trabnscriptia, replicarea, recombinarea si repararea leziunilor ADNului-datorita leg chimice dintre bazele azotate, polaritatea celor 2 catene din molecula de AND este diferita, cele 2

catene fiind considerate antiparalele-aceasta pp are consecinte importante, in citirea informatiilor ereditare;-cele 2 catene ale ADNului sunt infasurate plectonemic, adica una in jurul celeilalte si amandoua in jurul unui

ax central, imaginar al molecule, rezultand o dubla spirala helicoidala, orientate spre dreapta sau dextrogira-str ADNului este in ansamblul ei perfect regulate si ordonata, doametrul molec este de 2 nm, o tura complete

de rasucire este de 360 de grade, pasul elicei este de 3,4 nm si permite dispunerea in interior a 10 perechi de baze azotate;

-in config spatial, molecula de AND prezinta 2 santuri laterale dsau 2 incizuri-o incizura mica, la niv careia se fixeaza proteinele histone si o incizura mare unde se fixeaza molecule proteice

reglatoare;-stabilitatea metabolic a este o conditie esentiala a substratului material al ereditatii;-totusi, in anumite conditii, sub actiunea unor enzime,cele doua catene de AND se pot desface temporar pentru

a servi ca matrita sau tipar in vederea sintezei unei catene noi de AND, in timpul procesului de replicare sau pentru a servi la sintezaunei catene de ARNm in procesul transcriptiei;

4. Polimorfismul structural al ADN-ului. Denaturarea si hibridizarea ADN-uluiDenaturarea si hibridizarea ADNului-in conditii experimentale, leg de H dintre bazele azotate de pe cele 2 catene se pot rupe, atunci cand ADNul

este supus la temp intre 63 si 100 de grade , sau cand este tratat cu subst alcaline;

-trecerea ADNului de la str bicatenara la str monocatenara poarta numele de denaturare a ADNului si poate fi termica sau chimica

-in urma denaturarii prin racirea brusca a solutiei in care se gasesc monocatenele de ADN, acestea nu se vor reasocia, si vor ramane separate, servind la obtinerea unor hibrizi molecular de tipul ADN-ADN sau prin racier brusca

-prin racirea lenta a sol de ADN, monocatenele se pot reasocia pe baza complementaritatii si pot reface str initiala bicatenara, numindu-se hibridizare ADN sau renaturare;

-procesele de denaturare si hibridizare au aplicabilitate practica in biologia molecular, in tehnicile de ADN recombinant pentru identificarea si localizarea unor gene;

Polimorfismul structural al molecule de ADN-str secundara elaborate de Watson si Crick corespunde in organism unei configuratii de tip B si care se face in

vivo in conditii de umiditate crescuta si concentratie ionica scazuta;-in organismul uman s-au descris si alte modele cconformationale ale molecule de ADN, numite izoforme si

acestea sunt A si C, care sunt mai frecvent intalnite, sau D si E care sunt mai rare-aceste izoforme prezinta acelasi plan general de organizare structurala ca si conformatia de tip B, dubla elice

helicoidala orientate spre dreapta, dar prezinta unele particularitati fizice:inclinarea bazelor azotate fata de axul fosfo-glucidic, modificarea pasului elicei si numarul de baze din interiorul pasului elicei

-izoforma A este mai scurta si mai groasa, celelalte sunt mai lungi si mai subtiri;-in organism se produc mereu si reversibil tranzitii conformationale intre izoformele A B si C,acestea fiind

reverssibile;-relativ recent s-a descries o alta configurate a moled de ADN care s-a numit ADNZ sau senestra-aceasta prezinta o str dublu helicoidala, fara simetrie si orientate spre stanga cu axul fosfo-=glucidic in zig-zag;-aceste particularitati determina alungirea si deformarea molecule de ADN, ea prezentand un singur fel de

incizuri-conformatia de tip Z este normal in vivo si apare in organism in anumite conditii fizico-chimice in regiunile de

ADN bogate in perechile de baze G, C prin tranzitia reversibila a formei B;-se presupune ca aceasta conformatie de tip Z intervine in inavtivarea unor gene si in controlul expresiei

genice;-tranzitia reversibila intre B si Z permite evidentierea in organismul umana unor zone de ADN in care se

fixeaza mai usor agenti mutageni sau cancerigeni-midificarile conformationale ale ADNului demonstreaza ca aceasta molecula nu are o structura fixa si rigida si

ca ea este intr-o permanenta stare dinamica;5. Genomul mitocondrial: structura si caracteristiciEste alcatuit dintr-un singur tip de ADN de forma circulara, bicatenar si care contine 16.569 perechi de baze.

ADN-ul mitocondrial se caracterizeaza prin densitate mare de secvente codante.Cele 2 catene circulare au o compozitie bazica diferita : o catena este mai bogata in G si este denumita

catena grea-H" si cea de-a doua catena este mai bogata in C si este denumita catena usoara-L".� �Intr-o mica regiune aaditionala pe catena H care este situata la exterior exista un segment de ADN scurt

care poarta denumirea de bucla D. Aici ADN-ul are 3 secvente ADN.Din total, la nivel mitocondrial este stocat aproximativ 0,5%, iar in cursul diviziunilor mitotice, moleculele de ADN mitocondrial din celula initiala sau celula mama segrega sau se impart la intamplare in celulele fiice care se formeaza.

Genolul mitocondrial al zigotului provine exclusiv de la ovul, ceea ce determina un tip particular de transmitere a genelor mitocondriale exclusiv pe linie materna.

Genomul mitocondrial prezinta cateva particularitati in comparatie cu cel nuclear:Genomul mitocondrial nu este asociat su proteine histonice si nehistonice, Nu contine ADN repetitiv, este extrem de compact, fiind alcatuit in cea mai mare parte din secvente codante

care formeaza 37 de gene mitocondriale.Dintre acestea, 28 de gene se afla pe catena H si 9 gene pe catena L.Din totalul genelor mitocondriale, 13 gene codifica polipeptide, 22 de gene codifica ARNt si 2 gene codifica

ARNul ribozomal.Genele mitocondriale sunt aproape suprapuse sau contigue si nu contin introniTranscriptia in ADNul mitocondrial incepe la nivelul buclei D, este continua si se desfasoara in directii diferite

pe cele 2 catene.Codul genetic mitocondrial prezinta 4 codoni stop sau non-sens, comparativ cu cel nuclear care prezinta numai

3 codoni stop.(codoni stop=secvente de 3 nucleotide-UAA,care semnalizeaza locul finalizarii sintezei proteinelor)Replicarea ADNului mitocondrial este unidirectionala si incepe in puncte diferite de origine pentru cele doua

catene.ADNul mitocondrial poate suferi mutatii in celulele somatice, care se transmit particular de la mama bolnava la

toti descendentii, iar ulterior doar barbatii bolnavi nu transmit boala mai departe.Odata produse mutatiile in ADNul mitocondrial la nivelul mitocondriei rezulta un amestec de molecule de ADN

mutante, alaturi de molecule de ADN normale, fenomen numit heteroplasmie.Atunci cand celula se divide, ADNul mitocondrial mutant va fi impartit la intamplare in celulele fiice si astfel in

timp, in diferitele tesuturi sau linii celulare vor exista procente diferite de ADN mitocondrial mutant.Acest fenomen se numeste segregare replicativa.

ADNul mitocondrial in urma mutatiilor somatice in celulele corpului dupa nastere si in absenta unor mecanisme de reparare, pot genera bolile mitocondriale, unele boli degenerative precum si procesul de imbatranire sau senescenta.

6. Structura supramoleculara a cromatineiStructura supramoleculara a cromatinei-in urma analizei la ME, s-a evidentiat un sistem ierarhizat de fibre de cromatina de dimensiuni diferite ,

alcatuite din And histonee si nehistone-4 niv de organicare1.este filamentul cu nucleozomi acre are diametrul de 10 nm-nucleozomul este alcatuit dintr-un complex de ADN+histone, adica un segment de ADN cu lungime de 146

de perechi de baze, se infasoara in jurul unui miez histonic, format din 8 molecule de histone, care 2 molecule din H2A, H2B, H3si H4

-nucleozomii sunt legati intre ei printr-un segment de ADN liber din 60 de perechi de baze, formaand astfel filamentul cu nucleozomi asemanator unui sirag cu margele

-stabilitatea acestei structure este mentinuta de catre H1, iar rata de impachetare a ADNului din dublu helix este de 10:1

2.este fibra de cromatina cu diametrul de 30 nm-ea rezulta din spiralizarea in solenoid a filamentului cu nucleozomi-Hi stabilizeaza fibra de cromatina, rata de compactare este de 5:1-fibra de cromatina este unitatea fundamentala de organizare a cromatinei in nucleul interfazic3.rezulta prin plierea fibrei de cromatina de 30 nm in bucle laterale, rezultand astfel o str numita "fibra pliata

in bucle laterale" diaametrul de 300 nm-buclele laterale sunt atasate la un schelet sau matrice proteica nonproteica-se considera ca fiecare bucla, care se mai numeste si domeniu si care contine cateva gene ar fi o unitate

functional de transcriptie si de replicare a ADNului-fibra pliata in bucle formeaza la inceputul diviziunii, printr-o puternica spiralizare si condensare cromatida

unui cromozom, care are o grosime de 700 nm si reprezinta cel mai inalt grad de compactare a fibrei de cromatina de 30 nm

-fiecare cromatida a unui cromozom contine astfel o singura molecula de ADN -aceasta este organizata in mai multe structure successive, ierarhizate in functie de gradul de impachetare4.cromatida7. Conceptia clasica despre structura genei

Gena este unitate de structura si de functie a materialului genetic si conform conceptiei clasice, gena este un segment de cromozomi precis delimitat, continuu, care determina un anumit caracter in fenotip.

Gena ocupa pe cromozom o pozitie fixa intotdeauna aceeasi, numita locus sau loci la plural.Locusul poate fi situat pe autozomi sau pe cromozomii sexuali mai frecvent pe cromozomul X.In general cromozomii X si Y au gene implicate in procesul de sexualizare, dar cromozomul X are si

numeroase alte gene care determina caractere nesexuale. (Locus care codifica genele pt vederea colorata sau care codifica factorii de coagulare 8 si 9 sau pentru sistemul grupal sanguin XG)

Cromozomul Y are extrem de putine gene autozomale. In natura, la indivizii din aceeasi specie fiecare gena se gaseste intr-o forma standard normala sau de tip salbatic".Aceasta gena poate suferi o mutatie rezultand o forma� alternativa a genei initiale care ocupa acelasi locus pe cromozomii omologi, si care influenteaza acelasi caracter. O astfel de gena se numeste gena alela.(genele alele sunt situate la acelasi nivel sau pe aceeasi loci pe cromozomii omologisi codifica acelasi caracter)

In general, un caracter din fenotip este codificat de o singura pereche de gene alele, iar caracterul respectiv se numeste monogenic. Exista si caractere determinate de mai multe perechi de gene alele, acestea numindu-se caractere polialelice.

Intr-o pereche de gene alele ele pot fi identice sau diferite. Cand genele alele sunt identice, organismul se numeste homozigot pentru caracterul codificat de aceste gene, iar in timpul gametogenezei se vor forma gameti care vor purta mama aceeasi gena sau gameti identici.

Din acest motiv, organismul homozigot este considerat si homogametic.In momentul in care cele doua gene alele sunt diferite, A si B, organismul este considerat heterozigot pt

caracterul codificat de aceste gene, iar in cursul gametogenezei se vor forma 2 tipuri de gameti in proportii egale: 50 % cu gena A si 50% cu gena B. Din acest motiv organismul este considerat heterogametic.

La barbatii XY o gena autozomala de pe cromozomul X nu are echivalent pe cromozomul Y, iar pentru aceasta situatie diferita atat de starea de homozigot cat si de cea de heterozigot, se foloseste termenul de hemizigot.

Atunci cand genele alele sunt diferite, intre ele se pot stabili doua tipuri de relatii:a)relatie de dominanta-recesivitate: presupune existenta a unei gene dominante si a unei gene recesive : A si b.

Gena dominanta se noteaza ,mereu cu majuscula si se exprima in fenotip adica in fenotip apare caracterul codificat de ea atunci cand aceasta se afla in stare homozigota AA sau in stare heterozigota atunci cand este urmata de o gena recesiva Ab.

Gena recesiva se noteaza cu litera mica si se exprima in fenotip numai daca se gaseste in stare homozigota bb.

b)relatie de codominanta:presupune existenta a doua gene dominante A si B, ambele manifestandu-se in fenotip cu aceeasi intensitate ca de exemplu genele A si B care determina grupul sanguin AB. Ele sunt in relatie de codominanta.

Femonele de inlantuire genica(linkage) si de incrucisare cromozomiala(crossing-over)Linkage-genele siuate pe acelasi cromozom au tendinta de a se transmite de la parinti la descendenti rpin

gameti, impreuna sau in bloc" odata cu cromozomul respectiv. Fenomenul prin care genele nealele situate aproape� una de cealalta pe acelasi cromozom nu segrega sau nu se separa in meioza si au tendinta de a se transmite impreuna in succesiunea generatiilor poarta numele de inlantuire genica linkage.

8. Conceptia clasica despre functia geneiDogma fundamentala a geneticii este:" o gena determina un caracter", o pereche de gene determina un

caracter in fenotip, acesta fiind determinismul monogenic al caracterelor fenotipice. Exista situatii cand mai multe perechi de gene nealele poate determina un caracter sau cand o singura pereche de gene poate determina mai multe caractere fenotipice.

Poligenia sau determinismul poligenic apare atunci cand mai multe perechi de gene nealele prin efect cumulativ determina un caracter in organism.(genele care determina culoarea pielii sau sunteza unitatilor de pigment melanic).Exista 4 gene implicate pt acest caracter, daca toate se afla in stare dominanta se vor sintetiza 4 unitati de pigment melanic, iar culoarea pielii va fi neagra. Cand genele se afla in stare recesiva, culoarea pieelii va fi alba, iar intre aceste doua variante exista in fenotip culorile mulatru inschis si deschis

Poligenia prezinta 2 caracteristici esentiale:-genele care determina caracterul actioneaza independent unele de altele, intre ele neexistand relatii de

dominanta-recesivitate-aceste gene si expresia lor fenotipica sunt frecvent influentate de factori de mediu, de aceea caracterele produse

prin actiunea combinata a mai multor factori genetici si factori negenetici sau de mediu se numesc caractere multifactoriale.

Pleiotropia sau determinismul pleiotropic reprezinta fenomenul prin care o singura pereche de gene determina mai multe efecte fenotipice diverse(exemplu:sindromul Marfan caracterizat prin talie inalta, longilina, degete lungi si subtiri asemanatoare picioarelor de paianjen-arahnodactilie, hiperlaxitate dactilara care produce frecvent luxatii, deformatii ale coloanei vertebrale, miopie forte si modificari cardio-vasculare->anevrism de Ao)

9. Conceptia actuala despre structura genei: regiunea centrala a genei Majoritatea genelor umane au o structura discontinua, alcatuita din secvente codante-contine mesaj genetic pt

realizarea unui anumit caracter si secvente necodante.Genele care codifica proteine prezinta o parte centrala care este transcrisa in ARNul mesager precursor in

procesul transcriptiei, numindu-se si cadrul de lectura al genei sau al informatiei genetice, deoarece la acest nivel se afla mesaajul codificant pt sinteza proteinei.

Partea centrala este flancata de doua parti laterale netranscrise si necopiate si care au rolul de a regla

expresia genei.Partea centrala sau cadrul de lectura este copiata integral in ARNul mesager precursor sub actiunea unei

enzime numita ARN-polimeraza, aceasta regiune continand alternanta regulata a doua tipuri distincte de secvente-exonii si intronii.

Regiunea centrala incepe catre extremitatea 5' a genei sau extremitatea stanga cu un situs de initirere al transcriptiei, numit pe scurt SIT.

Dupa acest situs urmeaza o regiune de cateva sute de nucleotide care este necodanta, este initial transcrisa in ARNul mesager dar netranslatata si care poarta denumirea de 5' UTR-untranslated region.

La acest nivel exista codonul initiator care semnalizeaza locul de debut al translatiei si care va corespunde primului amino acid din viitoarea proteina.

Urmeaza apoi exonul 1Exonii sunt secvente copiate sau transcrise in ARNul mesager precursor si pastrate in ARNul mesager

matur, denumirea lor provenind de la faptul ca ei parasesc nucelul.Exonii sunt regiuni functionale sin structura genei care de obicei codifica parti structurale si/sau functionale

distincte ale proteinei . Numarul lor variaza de la o gena la alta, in general intre 2 si aproximativ 50 de exoni. Intronii sunt secvente necodante intercalate intre exoni, ei sunt copiati initial in ARNul mesager precursor,

dar ulterior sunt decupati si indepartati dein ARNul mesager matur care va fi alcatuit prin asamblarea exonilor. Numarul intronilor este cu 1 mai mic decat cel al exonilor, iar lungimea lor este variabilaProcesul de decupare precisa al intronilor si de reasamblare a exonilor in ARNul mesager matur poarta numele de matisare sau splicing.

Dupa ultimul exon din regiunea centrala, exista o secventa 3' UTR care este necodanta, transcrisa dar netranslatata.

La nivelul sau exista unul dintre cei 3 codoni stop care semnalizeaza incetarea sau finalizarea translatiei sau sintezei proteinelor si mamodata mai prezinta un situs de terminare a mranscriptiei

10. Conceptia actuala despre structura genei: regiunile laterale ale geneiRegiunile laterale sau de reglare ale genelor

Cadrul de lectura este flancat de 2 regiuni laterale netranscrise care au rolul de a semnaliza initierea mranscriptiei si de a regla intensitatea acesteia

1.regiunea laterala 5' sau extremitatea stanga a genei-este situata in amonte de cadrul de lectura si reprezinta locul unde se fixeaza enzima ARN-polimeraza, servind la initierea mranscriptiei

-regiunea se numeste generic promotor si contine secvente nucleotidice scurte si precis definite-pe aceste secvente se fixeaza proteine reglatoare care poarta numele de factor de transcriptie si care au rolul de

a fixa si pozitiona enzima ARN-polimeraza, astfel incat transcriptia sa inceapa la nivelul SIT cu primul nucleotid-promotorul celulelor eucariote este divizat in 3 regiuni cu structura si functii diferitea)miezul promotorului-contine elemente care initiaza transcriptia, formand un complex transcriptional bazal,

impreuna cu ARN-polimeraza si cu factorii de transcriptieb)regiunea promotor proximala contine elemente care regleaza transcriptia bazala c)regiunea distala a promotorului reprezentata de 3 tipuri de secvente: activatoare-care regleaza pozitiv si cresc

nivelul bazal al transcriptiei; inhibitoare-care reduc nivelul transcriptiei; izolatoare-limiteaza actiunea activatorilor si a inhibitorilor

2.regiunea laterala 3'-este o secventa imprecis delimitata la nivelul sau gasindu-se secvente semnal care sunt implicate in procesarea, in stabilitatea, si in durata de viata a ARNului mesager

11. Relatiile intre genele alele Intre genele alele diferite se stabiles 2 tipuri de relatii: de dominanta-recesiviatte si de codominanta.Relatia de dominanta-recesivitate: gena si caracterul care se manifesta la heterozigoti se numesc dominante si

se noteaza cu majuscule. Gena care se manifesta numai in stare homozigota se numeste recesiva si se noteaza cu minuscule. Ex: 2 gene N-normala si A-anormala, la persoanele cu genotip Na gena N este dominanta si fenotipul va fi normal dar purtator al genei recesive a; in acelasi timp persoanele An vor fi fenotipic anormale, deoarece Aeste dominanta iar gena n este recesiva.

Relatia de codominanta: daca ambele gene alele se manifesta fenotipic la heterozigoti atunci acestea sunt codominante. Ex: gene A si B din sistemul polialelic sanguin AB0sunt dominante fata de gena 0 si codominante unafata de cealalta; genotipurile A0, B0 si AB determina fenotipurile sau grupele sanguine A,B si respectiv AB

12. Transcripția: Formarea ARN mesager precursorIn cadrul acestui proces, o secventa liniara de nucleotide din ADN este copiata complementar si antiparalel intr-

o secventa liniara sau o catena de ARNm. Informatia din ARNm este decodificata cu ajutorul codului genetic,

rezultand o secventa liniara de aminoacizi sau un polipeptid.Transcriptia este procesul de copiere a informatiei genetice a unei gene sub forma codificata complementara si

antiparalela intr-o molecula de ARNm. Transcriptia are loc in general in nucleuARN-ul este un polimer de ribonucleotide alcatuit din 3 componente:un glucid-riboza, un rest fosfat si o baza

azotata purinica sau pirimidinica-A,G,C si U in loc de T.La celulele eucariote, transcriptia se desfasoara in 2 mari etape determinate de structura discontinua a genelor:I.formarea ARNm precursor(pre-ARNm) sau transcript primar, prin copierea integrala a genei(introni+exoni)II.maturarea ARNm precursor cu formarea in final a ARNm matur care va trece in citoplasma si va participa la

translatie.I.Formarea ARNmIncepe prin despiralizarea zonei de ADN care contine gena sau genele ce vor fi transcrise; aceasta despiralizare

se face cu ajutorul unor factori de transcriptie care reduc gradul de condensare si de compactare a filamentelor cu nucleozomi. Etapa se desfasoara la randul sau in 3 stadii sau subetape

1.Initierea transcriptieiPrimul nucleotid de la nivelul genei cu care incepe transcriptia reprezinta situsul de initiere a transcriptiei si este

numerotat +1 in timp ce nucleotidul care il precede este notat -1.Primul pas al initierii consta in fixarea enzimei ARN-polimeraza la nivelul regiunii promotorului spre capatul 5'

al genei, in amonte de situsul de initiere. ARN-polimeraza nu poate recunoaste direct promotorul si nici nu poate initia singura transcriptia. Din acest motiv sunt necesari o serie de factori de transcriptie care se fixeaza pe secventele promotorului pentru a activa si a ghida enzima. Astfel activata si pozitionata, poate incepe transcriptia incepand cu nucleotidul +1 la nivelul situsului de initiere.

2.ElongatiaDupa fixarea ARN-polimerazei la promotor, cele 2 catene ale moleculei de ADN se desfac prin ruperea

legaturilor de H dintre bazele azotate complementare pe o regiune limitata, eliberandu-se catena ce urmeaza a fi copiata, catena de ADN 3'-5' care va servi ca matrita sau tipar pentru aranjarea secventiala si complementara a ribonucleotidelor activate. Ulterior, acestea vor fi polimerizate prin intermediul ARN-polimeraazei, formandu-se catena de ARNm. Trancriptia se face numai in directia5'->3' deci ARNm este antiparalel cu catena de ADN transcrisa. Odata sintetizat, ARNm se desprinde treptat de pe catena ADN matrita, ramanand totusi fixat de aceasta temporar, numai la capatul 3'. In acelasi timp, cele doua catene de ADN se reunesc, refacand dublul helix. Catena de ARN precursor din care gena initiala este copiata integral exon-intron.

3.Terminarea transcriptieiSe face atunci cand ARN-polimeraza intalneste situsul de terminare a transcriptiei dinspre capatul 3' al genei.3. Transcripția: Maturarea ARN mesager precursor In cadrul acestui proces, o secventa liniara de nucleotide din ADN este copiata complementar si antiparalel intr-

o secventa liniara sau o catena de ARNm. Informatia din ARNm este decodificata cu ajutorul codului genetic, rezultand o secventa liniara de aminoacizi sau un polipeptid.

Transcriptia este procesul de copiere a informatiei genetice a unei gene sub forma codificata complementara si antiparalela intr-o molecula de ARNm. Transcriptia are loc in general in nucleu

ARN-ul este un polimer de ribonucleotide alcatuit din 3 componente:un glucid-riboza, un rest fosfat si o baza azotata purinica sau pirimidinica-A,G,C si U in loc de T.

La celulele eucariote, transcriptia se desfasoara in 2 mari etape determinate de structura discontinua a genelor:I.Formarea ARNm precursor(pre-ARNm) sau transcript primar, prin copierea integrala a genei(introni+exoni)II.Maturarea ARNm precursor cu formarea in final a ARNm matur care va trece in citoplasma si va participa la

translatie.Cuprinde 2 etape distincte care urmeaza sa faca transcriptul primar mai disponibil si mai util in procesul

translatiei:1.modificarea extremitatilor ARNm precursor Determina cresterea stabilitatii sale si faciliteaza transportul in citoplasma si recunoasterea si fixarea la

subunitatea mica, ribozomala. La extremitatea 5' se adauga primul ul nucleotid al transcriptului primar o molecula de 7-metil-guanozina care formeaza o structura speciala numita boneta.La extremitatea 3' se adauga un rest de 50-200 nucleotide cu A, rezultand o coada poliadenilica.

2.procesarea sau prelucrarea ARNm precursorTranscriptul primar contine intreaga regiune centrala a genei initiale, adica secvente codante, exoni si secvente

necodante, introni. Dupa sinteza, transcriptul primar sufera o procesare complexa ce consta in decuparea precisa si

eliminarea intronilor, urmate de reunirea exonilor care vor forma ARNm matur.Fenomenul de eliminare prin decupare al intronilor si de reunire al exonilor se numeste matisare.

14. Proprietatile codului geneticCodul geneticReprezinta un sistem de corespondente intre o anumita secventa de catre 3 nucleotide numita codon si un

anumit aminoacid.Este considerat un dictionar bilingv absolut necesar in procesul translatiei.Alfabetul genetic are 4 litere reprezentate de cele 4 tipuri de nucleotide adica A,G,T,C cu care se pot scrie

cuvinte alcatuite din cate 3 litere si care poarta numele de codoni. Astfel gena este considerata ca o fraza formata dintr-o insiruire de codoni care determina o anumita secventa de aminoacizi intr-un polipeptid.

Caracteristicile codului genetic:1.este triplet, 3 fiind prima putere a lui 4, cele 4 tipuri de nucleotide=> 64 de combinatii sau de codoni,

suficienti pt cei 20 de aminoacizi din structura proteinelor2.codul genetic are un codon initiator pentru translatie, codounul AUG si 3 codoni stop care semnalizeaza

sfarsitul translatiei UAA UAG si UGA. Cei 3 codoni stop se mai numesc si non-sens deoarece nu semnifica niciun aminoacid.

Ceilalti 61 de codoni se numesc codoni sens si semnifica cei 20 de aminoacizi.3.codul genetic este degenerat, adica mai multi codoni pot codifica acelasi aminoacid si se numesc codoni

sinonimiCaracterul degenerat al codului genetic reprezinta un avantaj constituind un adevarat sistem de protectie

impotriva efectelor mutatiilor, mutatiile genice in urma carora rezulta codoni sinonimi, nu vor modifica proteina codificata de gena.

4.codul genetic este nesuperpozabil in sensul ca mai multi codoni vecini nu au niciun nucleotid comun si de asemenea este fara virgule, codonii adiacenti nu sune separati intre ei printr-un nucleotid cu rol de virgula si care sa nu fie inclus in niciun codon;

Daca printr-o mutatie intr-unul dintre codoni se pierd sau se adauga una sau 2 nucleotide se produce o decalare a cadrului de lectura a genei, rezultand alti codoni, iar ulterior in proteina sintetizata se vor modifica toti aminoacizii rezultand o proteeina mutanta, anormala sau un caracter normal in fenotip.

5.codul genetic este lipsit de ambiguitate in sensul ca un codon semnifica intotdeauna un anumit aminoacid6.codul genetic este universal in sensul ca este acelasi la toate organismele incepand cu bacterii, plante, animale

si sfarsind cu cel uman.Exista mici diferente ale codului geneetic mitocondrial fata de cel nuclear. Cacterul universal przinta importanta practica mai ales in tehnicile de inginerie genetica, deoarece baacteriile

recombinante in care s-a introsus o gena umana sintetizeaza proteina umana folosind codul genetic bacterian care este acelasi ca si cel uman.

15. Structura aparatului de translatie1. Ribozomi Organite citoplasmatice, considerate adevarate platforme de asamblare a aminoacizolor in proteine pe baza

instructiunilor din ARNm.La eucariote prezinta 2 subunitati inegale diferite prin constanta de sedimentare, subunitati de 40 s-60s si care in mod normal sunt disociate si libere in citoplasma.Ele se reunesc la inceputul translatiei si formeaza ribozomul activ. Fiecare subunitate contine ARNr si proteine care faciliteaza fixarea moleculelor de ARNm si ARNt la ribozomi preum si deplasare a ribozomului in timpul translatiei.

ARNr este codificat de gene aflate pe bratele scurte ale cromozomilor acrocentrici, formand regiunile organizatoare de nucleoli, sau nucleolare. Prezinta 4 situsuri functionale, 1 pe subunitatea mica-situsul de fixare al exxtremitatii 5' a ARNm si 3 pe cea mare-un situs P sau peptidil, A sau aminoacid, ambele fiind pt fixarea ARNt si un situs de fixare a enzimei peptidil transferaza care polimerizeaza aminoacizii intr-un polipeptid.

Dupa fixarea extreitatii 5' a ARNm, ribozomii se deplaseaza de'a lungul moleculei de ARNm in directia 5'-3'. In acelasi timp, alti ribozomi pot incepe translatia aceleiasi molecule de ARNm, formand un poliribozom.

2.ARN de transferTransporta aminoacizii din citoplasma la ribozomi, la acest nivel ARNt recunoaste codonul corespunzator

aminoacidului legat pe care il pozitioneaza in dreptul acestuia. De aceea se considera ca are rol de translator.ARNt este un micropolimer de ribonucleotide monocatenar cu o structura in forma de trifoi sau de trefla si care

prezinta 2 situsuri functionale: extremitatea 3'-hidroxil unde se fixeaza aminoacidul transportat cu ajutorul unei

enzime numita aminoacil-ARNt-sintetaza si al doilea situs este reprezentat de bulca anticodonica, un gruo de 3 nucleotide situat in bucla opusa extremitatii 3'-hidroxil. Anticodonul recunoaste prin complementaritate codonul din ARNm corespunzator aminoacidului legat.

3.enzime si cofactori proteiciSunt 2 grupuri de enzime-aminoacil-ARNt-sintetazele 20 de enzime-recunosc specific fiecare un anumit aminoacid si de asemenea

recunosc specific ARNt corespunzator-peptidil-transferazele cae participa la formarea legaturii peptidice dintre 2 aminoacizi4.cofactori proteiciIntervin in diferitee etape si astfel sunt clasificati in -facturi de initiere-IF 1-6-factori de elingatie EF1 si EF2-factor de terminare a transcriptiei RFInactivarea unuia dintre factori blocleahza translatia si determina moartea celulei.5. ARNm6.Aminoacizi7.surse de energie16. Etapele translatiei. Caracteristici Etapele procesului de translatie1.initierea translaatiei-etapa complexa care va plasa primul aminoacid al proteinei AA1 in dreptul codonului

initiator AUG din ARNm care corespunde metionineiTotodata se asambleaza cele 2 subunitati ribozomale, formand ribozomul activARNm rzultat din transcriptie se fixeaza pe subunitatea mica cu exxtremitatea 5', formansu-se un complex de

initiere al translatiei alcatuit din ARNm. ARNt1 incarcat cu aminoacidul 1(metionica) si factori de initiereMolecula de ARNt1 ce poarta AA1 se plaseaza in situsul P al subunitatii mari ribozomale, astfel incat

anticodonul vine in contact cu codunul initiator AUG din ARNul mesagerCel de-al doilea situs este liber.2.elongatiaEtapa relativ simpla si repetata succesiv care conduce la formarea de legaturi peptidice intre aminoacizii

aranjati secvential pe baza ordinii codonilor din ARNmIn situsul P se afla AA1 ARNt1.Intre cei doi aminoacizi se formeaza o legatura peptidica prin intermediul peptidil transferazei, rezultand un

dipeptid care va ramane atasat de molecula de ARNt2.Dupa formarea dipeptidului in prezenta unor surse de energie si a factorilor de elongatie, ribozomul se

deplaseaza cu 3 nucleotide in directia 5'-3'. Rezultatul va fi ca situsul P va fi ocupat de ARNt2 cu dipeptidul format, iar in situsul A devenit liber s eva plasa o a 3 a molecula de ARNt incarcata cu AA3 ce corespunde celui de-al treilea codon din ARNm.

Intre dipeptid si AA3 se formeaza o noua legatura peptidica, rezultand un tripeptid, apoi ribozomul se deplaseaza ddin nou cu 3 nucleotide.

Dupa elongatie rezulta in final un polipeptid3.terminarea translatieiElongatia se opreste in momentul in care ribozomul ajunge in dreptul unuia dinbtre cei 3 codoni stop in

ARNm.Acestia nu semnifica niciun AA si translatia se opreste.Polipeptidul format este eliberat iar cele doua subunitati ribozomale se disociaza pt o noua translatie.

17. Replicarea adn-ului: aparatul de replicareEste reprezentat de o serie de enzime si proteine care formeaza un complex multiproteic numit sintezom.

Componentele aparatului de replicare sunt:1.un grup de enzime-ADNpolimeraze; la om sunt identificate 5 tipuri de astfel de enzime si care sunt notate cu

alfa beta gama delta si epsilonIn replicarea ADNului nuclear sunt implicate polimeraza delta care este enzima replicativa majora, dar este

implicata si ADNpolimeraza alfa.

Pentru replicarea ADNului mitocondrial intervine ADNpolimeraza gama, iarenzimele beta si epsilon intervin in repararea erorilor ADNului aparute in timpul sintezei.

ADNpolimerazele se folosesc de catena matrita si de orientarea legaturilor de H dintre bazele azotate complementare pentru a aranja secvential dezoxiribonucleotidele in catena ce se sintetizeaza. Catalizeaza formatea legaturilor de tip PO-diester intre nucleotidele adiacente care vor alcatui catena de ADN.

ADNpolimerazele prezinta 2 caracteristici generale:1.ele polimerizeaza numai in directia 5'-3' 2.aceste enzime nu stiu" sa inceapa singure sinteza catenei noi de ADN, ele pot numai sa alungeasca aceasta�

catena prin adaugarea de nucleotidDin acest motiv, sinteza orcarei catene noi de ADN incepe de fapt cu sinteza unei secvente scurte de ARN,

amorsa ARN sau primer.2.ADNhelicazele-au rolul de a desface dublul helix prin ruperea sau taierea legaturilor de H dintre bazele

azotate complementare si de a elibera monocatenele care vor functiona ca matriteAceste enzime actioneaza in puncte specifice, precise numite si origini ale replicarii si asigura desfacerea

helixului si deschiderea moleculei de ADN pe regiuni limitate 3.ADNtopoizomerazele I si II-despiralizeaza dublul helix si elibereaza tensiunea acumulata in molecula de

ADN datorita desfacerii helixului de catre helicazeAcestee enzime sectioneaza una sau ambele catene de ADN la nivelul axului PO-diesteric, le deruleaza si apoi

resudeaza monocatenele liniare obtinuteTopoizomeraza I actioneaza pe o singura catena de ADN, in timp ce II actioneaza simultan pe ambele catene.4.proteinele de replicare A sau proteinele SSBEle au rolul de a mentine separate cele doua catene matrita prin fixarea lor la nivelul acestora si mascarea

perechilor de baze care au tendinta naturala de a se reuni si de a reface dublul helix. Acestea impiedica reimperecherea bazelor azotate complementare.

5.complex alcatuit din 2 enzime: ADNprimaza si ADNpolimeraza alfaAcest complex este implicat in ssinteza amorsei de ADN si in replicarea catenei intarziate de ADN. Sub

actiunea primazei, se sintetizeaza amorse ARN scurte de 3-10 nucleotide la care ADNpolimeraza alfa adauga la capatul 3' pana la 30 de dezoxiribonucleotide. Ulterior complexul este indepartat si intra in actiune enzima ADNpolimeraza delta care continua sinteza lantului de ADN inceputa. La sfarsitul sintezei, amorsele de ARN sunt distruse prin hidroliza enzimatica si vor fi inlocuite cu secvente de ADN.

6.proteinele de replicare CAcestea recunosc specific catenele matrita si se fixeaza la jonctiunea dintre ARNul primer si matrita fiind

responsabile de medierea interactiunii dintre ADNpolimeraze si catena matrita.7.este antigenul nuclear de proliferare celulara Se fixeaza in vecinatatea proteinelor de replicare C si impreuna reprezinta principalele proteine care mediaza

actiunea ADNpolimerazelorBlocarea acestui antigen opreste replicarea ADNului8.ribonucleaza H1Are rolul de a indeparta amorsele de ARN folosite de ADNpolimeraze pentru initierea replicarii. Lacuna

rezultata in catena nou sintetizata este completata cu secventa de ADN de catre polimeraza delta, iar refacerea continuitatii catenei noi este realizata prin sudarea capetelor de catre o enzima numita ADNligaza.

18. Mecanismul molecular al replicarii adn la eucarioteMecanismul molecular al replicarii ADNului: replicarea incepe in puncte bine definite ale genomuluicare se

numesc origini de replicare si de aici progreseaza in ambele directii pana cand ADNul este complet duplicat sau sintetizat. Dubla elice ADN este despiralizata sub actiunea topoizomerazelor, iar catenele sunt desfacute temporar intr-o regiune localizata formand o structura in forma de Y si care poarta numele de furca de replicare. Pentru a mentine catenele desfacute, pe fiecare catena matrita se fixeaza proteinele de replicare A sau SSB care impiedica reimperecherea bazelor azotate si refacerea spontana a dublului helix. Pe cele doua catene matrita, sub abtiunea enzimei ADNpolimeraza delta are loc aranjarea secventiala si complementara a dezoxiribonucleotidelor activate.

Polimerizarea nucleotidelor in noua catena de ADN se face insa diferit pe cele doua catene matrita datorita celor doua caracteristici ale ADNpolimerazelor:ele nu pot initia spontan sinteza unei catene noi de ADN, putand numai sa alungeasca catena, din acest motiv fiind necesara o amorsa de ARN care este sintetizata de catre enzima ADNprimaza.

Sinteza se face numai in directia 5'-3'. Aceste doua caracteristici determina o asimetrie a replicarii. Pe catena

matrita 5'-3' sau catena sens sinteza catenei noi de ADN este continua si rapida aceasta numindu-se catena avansata sau leading strengh. Pe cealalta catena matrita, catena nonsens, sinteza catenei noi se face mult mai lent si discontinuu. Aceasta se numeste catena intarziata sau lagging strengh. Pe aceasta catena matrita, sinteza discontinua se face sub forma unor segmente scurte de ADN care au 100-1000 de nucleotide, numite fragmente sau piese Okazaki. Fiecare piesa Okazaki necesita cate o amorsa de ADN, in timp ce pe catena avansata este necesara doar o singura amorsa ARN la inceputul sintezei. La sfarsitul replicarii, amorsele sunt indepartate prin hidroliza si inlocuite cu secvente de ADN sub actiunea ADNpolimerazei delta, iar fragmentele sunt reunite in final cu ajutorul unei ADNligaze.

19. Particularitatile replicarii ADN la eucarioteParticularitatile replicarii la eucarioteMecanismele de replicare sunt in general asemanatoare celor descrise la procariote.Apar totusi particularitati legate de marimea enorma a genomului, asocierea ADNului cu proteine, ierarhizarea

ADNului in nucleozomi si fibre de cromatina si momentul replicarii ADNului in faza S a ciclului celular.Datorita acestor particularitai, la eucariote initierea replicarii se face in mai multe puncte de origine, depinzand

de multiple proteine enzimatice, sintetizate in citoplasma si dependenta de ciclul celular. Originile replicarii si repliconiiDatorita lungimii mari a genomului, asocierii cu proteine in nucleozomi si organizarii in fibre de cromatina,

viteza de replicare a ADNului la eucariote este scazuta de aproximativ 50 de nucleotide pe secunda, comparativ cu cea la procariote unde ADNul nu este asociat cu proteine si care are valoare de 500 de nucleotide pe secunda.

La eucariote intregul ADN trebuie sintetizat in aproximativ 8 ore.Din acest motiv, sinteza incepe in mai multe puncte de origine care corespund unor unitati mici de replicare,

numite repliconi.De la acest nivel, sinteza progrezeaza bidirectional pentru fiecare replicon.La sfarsitul sintezei, repliconii fuzioneaza treptat.Intregul genom uman prezinta aproximativ 30.000 de puncte de origine. Aceste puncte de origine sunt secvente

de ADN de aproximativ 30.000 de nucleotide care semnalizeaza debutul replicarii prin asamblarea aparatului de replicare.

Aparatul de replicareContine toate elementele mentionate anterior ca si caracteristici, enzima ADNpolimeraza alfa actioneaza pe

catena intarziata, iar ADNpolimeraza delta actioneaza pe ambele catene matrita.Activitatea ADNpolimerazelor este reglata de catre antigenul nuclear de proliferare celulara si de catre

proteinele de replicare C care au roluri importante in pornirea sau oprirea replicarii.Replicarea ADNului la eucariote si nucleozomii. Nucleomomii rezulta in urma asocierii ADNului cu histone, fiind structuri compacte in care ADNul se infasoara

in jurul unui octamer de histone.Se presupune ca atunci cand furca de replicare ajunge in dreptul nucleozomului, ADNul se deruleaza si miezul

histonic se desface in 2 jumatati, care raman atasate la una dintre cele doua molecule ADN, formate prin replicare.Aceste jumatati vor reface ulterior nucleozomul original.Pe cealalta molecula de ADN nou sintetizata se vor constitui nucleozomi noi.Replicarea ADNului la eucariote in faza S a ciclului celularIn celulele de la mamifere, faza S de sinteza a interfazei dureaza aproximativ 8 ore pt un ciclu celulat de 24 de

ore.Aceste 8 ore reprezinta un timp foarte scurt pentru replicarea intregului genom uman, diploid, care are peste 6

miliarde perechi de baze. In aceasta dificultate se adauga si necesitatea ca replicarea ADNului sa fie foarte precisa, deoarece orice eroare

de plasare a nucleotidelor in catena nou sintetizata produce mutatii.Celula are insa mijloace eficiente pentru a se asigura ca intregul genom este integral si corect replicat pe

parcursul fazei S.Unitatile de replicare care includ intre 20-80 de repliconi, nu sunt activate concomitent si la intaplare, ci se

activeaza intr-o anumita ordine si asincon in functie de structura cromatinei in care se gasesc. Astfel cromatina puternic condensata sau heterocromatina este replicata tardiv la sfarsitul fazei S in timp ce eucromatina care este decondensata se replica precoce la inceputul fazei S. Astfel, regiunile din genom, in care cromatina este mai putin condensata si mai accesibila aparatului de replicare, se replica precoce, acestea fiind de regula benzile R cromozomiale , bogate in G si C, adica regiuni ale Adnului care contin regiunic comune active in toate celulele.

Regiunile din cromozomi care se replica tardiv coincid cu benzile G si sunt bogate in A si T.In mod normal, in faza S a ciclului celular intrecul genom este replicat o singura data, dar deoarece replicarea

ADNului este asincrona, exiista riscul ca unele regiuni sa fie replicate repetat. Acest lucru nu se intampla, deoarece o serie de factori inhibitori se fizeaza pe cromatina replicata si nu permit sinteza ei repetata pana cand celula nu trece prin mitoza.

Acesti factori sunt indepartati prin diviziune, iar celulele rezultate pot incepe o noua faza S in care se produce o noua replicare.

20. Replicarea telomerelorTelomerii sunt structuri cromatidiene specializate, situate la capetele cromozomilor eucariotei, care asigura

stabilitatea cromozomilor si impiedica unirea acestora prin capetele lor.Telomerii cromozomilor umani alcatuiti din ADN si proteine au o structura identica cu alte specii si puternic

conservata in decursul evolutiei.Telomerii sunt alcatuiti din elemente repetitive formate din cate 6 nucleotide, la om T T A G G G dispuse

grupat sau in tandem in functie de tesut sid e varsta persoanei.Datorita particularitatilor de replicare a ADNului liniar care implica folosirea unor amorse pentru initierea

replicarii, la fiecare capat al catenei nesintetizate de ADN, corespunzatoare ultimei amorse care nu este replicata.Aceatsa se pliaza inapoi si formeaza o structura ac de par care stabilizeaza ADNul.Un fenomen caracteristic telomerelor este pierderea constanta la fiecare replicare a unor secvente de ADN,

deoarece la capatul 5' al catenei noi replicarea este incompleta. Si la fiecare ciclu celular se pierd intre 25-200 perechi de baze.

Dupa un numar de diviziuni duce la oprirea replicarii.Datorita eroziunii permanente a telomerilor, celulele umane au un numar limitat de diviziuni in vivo si in vitro.Cand telomerele ating o lungime minima critica,celula inceteaza sa se mai divida.Pierderea secventelor telomerice poate fi compensata prin aditia secventelor de cate 6 nucleotide la capatul 3' al

unei catene de ADN, prin actiunea enzimei numita telomeraza, care stabilizeaza telomerele si previne scurtarea acestora.

Telomeraza este in mod normal exprimata in celulele germinale tinere in blastocist si in majoritatea tesuturilor embriofetale in saptamanile 16-20 ale dezvoltarii.

Ulterior, activitatea telomerazei scade progresiv in viata fetala si dispare postnatal in aproape toate celulele somatice normale cu exceptia celuleor stem din maduva osoasa.

Disparitia activitatii telomerazice in celulele somatice postnatal determina scurtarea progresiva a telomerelor dupa fiecare diviziune odata cu varsta.

Atunci cand la o varsta inaintata se atinge o lungime minima critita, diviziunea se opreste si incepe procesul de imbatranire sau senescenta.

Pierderea telomerelor determina de asemenea instabilitatea genomului uman si cresterea frecventei rearanjarilor cromozomiale

Telomeraza poate fi activata postnatal in anumite stari inflamatorii, dar mai ales in celulele canceroase. La nivelul acestora se opreste scurtarea telomerelor, creste stabilitatea acestora si stimuleaza proliferarea celulara.

Genele care codifica activitatea telomerazei sunt localizate pe bratul scurt al cromozomului 5 si pe cel lung al 3.In ultimii ani s-a acordat o atentie deosebita corelatiei dintre scurtarea telomerelor, senescenta sau imbatranirea

celulara, expresia telomerazei si cancerele umane.21. Gametogeneza masculinaSpermatogeneza incepe la pubertate si continua toata viata adulta. Fiecare spermatocit primar va produce prin

mmeioza I doua spermatocite secundare haploide, care dupa ce parcurg meioza II dau nastere la patru spermatide ce se vor diferentia in spermatozoizi de doua feluri: jumatate au un cromozom X, iar jumatate au un cromozom Y.

Intregul proces dureaza aproximativ 64 zile, deci meioza masculina este un proces rapid, iar barbatul este intotdeauna tanar prin gametii sai.

Meioza masculina este un proces intens,1 ml de sperma contine 70 milioane de spermatoizi. Este un proces autoreglabil, nefiind conditionat de factori externi, este sensibilla actiunea factorilor de mediu(temperatura ridicata, ischemie). Desfasurarea ritmica si regulata a acestui proces asigura o deplina siguranta procesului de distributie al cromozomilor. Cresterea varstei tatalui nu duce la o crestere a frecventei erorilor de distributie si deci a anomaliilor cromozomiale.

22. Gametogeneza femininaOvogeneza incepe prenatal si este discontinua. In a IIIa luna de viata intrauterina, ovogoniile incep sa se divida

si se transforma in ovocite primare pana in luna a VIIIa. Numarul de ovocite al ovarului este limitat, la nastere exista cca. 2 milioane de ovocite in fiecare ovar, dar la pubertate mai putin de 200 000.

Ovogeneza este un proces dicontinuu si conditionat de factori externi (FSH si LH, ovulatia, fecundarea). Prin meioza dintr-un ovocit I rezulta i singura celula sexuala matura, apta de fecundare( i trei globuli polari care vor degenera). Toate ovocitele vor avea un cromozom X.

Gametogeneza femimina este putin intensa, in perioada reproductiva se matureaza numai 300-400 ovocite si se opreste definitiv la menopauza. Odata cu cresterea varstei reproductive, se produc mai frecvent accidente de distributie a cromozomilor, rezultand gameti cu anomaliicromozomiale de numar care, dupa fecundare, vor produce zigoti anormali.

23. Fecundarea - particularitati genetice, accidentePrin fecundare se intelege unirea a doi gameti, ovulul si spermatozoidul, si formarea zigotului din care se va

dezvolta un nou organism. Asadar parintii transmit, prin gameti, zestrea" lor erditara viitorilor descendenti.�Caracteristici:- la om este monospermica. Patrunderea unui singur spermatozoid in ovul determina o serie de evenimente

biochimice ce imăpiedica intrarea altor spermatozoizi. Setul de cromozomi ce ramane in ovocit formeaza pronucleul feminin. In citoplasma ovulului, nucleul spermatozoidului devine pronucleul masculin. Cei doi pronuclei se aproprie unul de altul, cromozomii acestora se replica sincron si se fixeaza pe fibrele primului fus de diviziune. Zigotul se divide si formeaza primele doua celule fice diploide.

- se reface numarul diploid de cromozomi, caracteristic speciei umane (2n=46)-se stabileste sexul genetic XX sau XY al viitorului organism prin asortarea cromozomilor sexuali din gameti.Accidente genetice ale fecundarii1. Dubla fecundare - ovarul elibereza in momentul ovulatiei doua ovule. Prin fecundarea individuala se vor

forma doi gameti care pot evolua independentformand gemenii dizigoti sau se pot uni intr-o singura masa embrionara ce produce o himera (individ cu doua componente genetice distincte ca origine).

2. Dispermia - un ovul estye fecundat de catre doi spermatozoizi rezultand un zigot triploid.3. Acelasi rezultat este si cand unul dintre gameti este diploid. Daca acesta este de origine materna (diginie)

atunci embrionul se dezvolta intarziat, placenta mica si embrionul este avortat precoce. Daca este de origine paterna (diandrie) se va forma o placenta anormala, fibroasa si un embrion foarte mic (mola hidatiforma partiala)

4. Mola hidatifoma completa- un spermatozoid 23,X fecundeaza un ovul fara nucleu si setul de cromozomi al spermatozoidului se dubleaza, formand un zigot 46,XX cu genele alele vor fi homozigote. Se produce o dezvoltare anormala a trofoblastului si dezorganizarea/absenta embrionului.

24. Calsificarea mutatiilorClasificarea mutatiilor se face dupa mai multe criterii:1.dupa marimea materialului genetic afectat de mutatiea)mutatii geniceapar atunci cand este afectata secventa de nucleotide a unei gene. Aceste mutatii pot inbteresa intreaga gena sau

o parte a acesteia sau numai o pereche de nucleotide. Frecventa mutatiilor genice este de 10 la -6 per locus si per generatii

b)cromozomialeDetermina modificari in structura cromozomilor si in ordinea liniara a genelor de pe cromozomSe pot pierde segmente cromozomiale, se pot castiga segmente cromozomiale prin deletii sau aditii, sau se pot

rearanja segmente(in translatii)Frecventa este de 10 la -4 pe fiecare diviziune celularac)genomiceAfecteaza cantitatea totala de material genetic si se caracterizeaza prin modificarea numarului diploid normal

de cromozomi.Exista 1, 2 sau mai multi cromozomi in plus sau in minus, sau exista seturi haploide in plus(poliploidie), iar

cand nr de cromozomi variaza se numeste aneuploidie. Sunt cele mai frecvente mutatii la om, cu o frecventa de 10 la -2 per diviziune celulara.Mutatiile cromozomiale impreuna cu cele genomice sunt reunite intr-un singur grup care poarta numele de

anomalii cromozomiale.2.in functie de tipul de celula afectata de mutatiea)germinale-conduc la formarea de gameti anormali, iar dupa fecundare vor transmite mutatia la generatia

urmatoare rezultand un individ cu toate celulele mutante=>mutatii ereditare

b)somatice-vor forma o clona celulara anormala prezenta numai in anumite tesuturi, rezultand un mozaicism somatic, nu se transmit generatiilor urmatoare.

3.in functie de cauzaa)spontane-se produc prin erori de copiere in timpul replicarii ADNului, in majoritatea lor, aceste mutatii sunt

corectate prin intermediul mecanismelor de aparare ale ADNuluib)induse-apar in urma agresiunii unor factori fizici sau chimici, subst chimice exogene, metaboliti reactivi sau

radiatii ionizante.4.in functie de consecintele fenotipice, pot existaa)mutatii neutreSunt in majoritatea lor mutatii germinale produse in regiuni necodante ale ADNului si care nu au efect fenotipicGenereaza variante alelice ce alcatuiesc polimorfismele ADN.b)mutatii beneficeProduc o mai buna adaptare la mediu sau o rezistenta mai mare la agresiunile factorilor externi, sau o crestere a

aptitudinor reproductive"�c)mutatii patogeneProduc modificarea fenotipului in sensul ca ele pot fi letale sau morbide, sau cresc susceptibilitatea la boala.25. Recombinarile geneticeRecombinarea cromozomica -se produce in cursul gametogenezei intre cromozomii omologi prin fenomene specifice meiozei I-poate avea loc intre : cromozomi intregi (recomb intercromozomiala) sau parti ale cromoz omologi (recomb

intracrom)-recomb intercr: are loc in anafaze meiozei I intre perechile de cromozomi omologi care se vor recombine intre

ei si vor migra la intamplare catre polii fusului de diviziune ("dansul cromozomilor")-recom intracr: e produsa de crossing-over din profaza IRecombinarea genomica-are loc in timpul fecundarii prin asortarea genomilor din gametii parentali care se unesc pt a forma zigotul-cand se unesc doi gamete prov. De la 2 indivizi neinruditi si dif genetic, descendentii acestora vor prez: o

vitalitate sporita, calitati noi fata de parinti, adaptibilitate mai buna, fertilitate crescuta-acest fenomen se num heterozis si e consecinta heterozicotismului care se creeaza la descendenti-in mom in care se unesc gameti de la 2 indivizi inruditi (consangvini) gradul de heterogenitate scade si creste

fen de omogenizare genica-recob genomica e o imp sursa de variabilitte cu conditia ca genomurile sa fie cat mai dif geneticRecombinarea intragenica-se produce printr-un crossing-over inegal intre 2 gene alele, rezultand o gena hibrida sau o fuziune genica ce

contine un fragment terminal dintr-o alela si restul de secventanucleotidica din cea de-a doua gena 26. Mutatiile genice: tipuri si mecanisme de producereTipuri si mecanisme de producere a mutatiilor geniceMutatiile care afecteaza regiuni mici din genom se impart in doua mari categorii1.mutatii simple care sunt localizate lsa o secventa unica de ADN, acestea sunt de obicei microleziuni ADN

care intereseaza una sau cateva nucleotide2.sunt recombinarile genice aberante, acestea sunt moddificari ce implica schimburi intre doua secvente alelice

sau nealelice de ADNEle sunt considerate macroleziuni ale ADNului care intereseaza o parte din gena sau chiar gena in intregime.In functie de modificarea produsa in secventa de nucleotide a ADNului se deosebesc 3 categorii de mutatii:1.substitutiileImplica de regula inlocuirea unei singure perechi de baze azotate2.deletiileReprezinta pierderea unuia sau mai multor nucleotide din secventa genei, mai rar se pierd parti din gena sau

gena in intregime.3.insertiileReprezinta introducerea sau aditia a uneia sau mai multor nucleotide in gena cu o frecventa mica, se pot

produce insertii largi sau amplificarea unor secvente repetitive de cate trei nucleotide.Majoritatea mutatiilor sunt modificari stabile sau fixe ale secventei de ADN, recent insa s-a descris o clasa noua

de mutatii, numite mutatii instabile sau dinamice, in care repetitii de cate trei nucleotide sufera expansiuni atunci

cand sunt transmise in succesiunea generatiilor.In functie de tipul secventelor din structura genei ce pot fi modificate, mutatiile pot interesa secventele codante

adica exoni sau pot afecta secventele necodante adica intronii si regiunile laterale de reglare, acestea avand efecte fenotipice variate asupra expresiei informatiei ereditare

I.substitutia unui nucleotidEste considerata o mutatie punctiforma, reprezinta inlocuirea unei perechi de baze din ADNul bicatenar si este

cel mai frecvent tip de mutatie intalnit la om.1.tranzitiiReprezinta inlocuirea unei baze purinice sau pirimidinice cu o baza de acelasi tip2.transversiiReprezinta inlocuirea unei baze purinice cu una pirimidinica sau inversunileEfectele substitutiei asupra informatiei genetice, depind de localizarea intragenica a mutatiei: in secventele

codante, in secventele necodante sau in regiunile de reglareIn regiunile codante, substitutia se poate face intr-un codon sens sau untr-un codon non-sens.Substitutia intr-un codon sens poate produce un codon sens sinonim care semnifica acelasi aminoacid. Aceasta

mutatie este fara efect asupra polipeptidului codificat de gena, mutatie neutra fenotipic si se numeste mutatie silentioasa sau mutatie sinonima

Poate rezulta un alt codon sens care semnifica un aminoacid diferit. Aceste mutatii se numesc nesinonime, ele altereaza sensul unui codon si se numesc mutatii cu sens gresit.

La randul lor, aceste mutatii pot fi de doua feluri:conservative, atunci cand in polipeptid este inlocuit aminoacidul initial su un alt aminoacid similar dpdv chimic si functional si in acest caz efectul substitutiei asupra proteinei este minim si pot fi neconservative cand aminoacidul initial este inlocuit dupa mutatie cu un altul diferit chimic si functional. Aceste mutatii neconservative sunt foarte frecvente la om, ele fiind implicate in 50% din patologia genetica umana.

Prin mutatie apare un codon non-sens sau un codon stop prematur. Se formeaza un ARN mai scurt si daca acesta este stabil, va produce o proteina mai scurta sau trunchiata care este de obicei instabila si degradabila.

Aceste mutatii non-sens produc 12% din patologia genetica umana.Substitutia intr-un codon non-sens poate avea doua rezultate:un codon sens si un sodon stop.Cand apare un codon sens, acesta semnificaun aminoacid, codonul stop este anulat si transcriptia va continua

pana la urmatorul codon stop, rezulta un ARNm mai lung care va codifica o proteina anormala mai lunga.Cand rezulta un alt codon stop, mutatia este fara efect asupra proteinelorDeletiile si insertiile miciReprezinta un sfert dintre mutatiile responsabile de producerea bolilor genetice la om.Exista doua aspecte1.atunci cand deletiile sau insertiile sunt un multiplu de trei nucleotide, se va produce lipsa sau aditia unor

aminoacizi in proteine2.atunci cand deletiile sau insertiile nu sunt multimplu de trei nucleotide, se produce o decalare sau defazare a

cadrului de lectura a genei, de la locul unde s-a produs mutatia.Aceste mutatii se numesc mutatii ale cadrului de lectura sau mutatii Frame-Shift ele produc o proteina

trunchiata.27. Efectul fenotipic al mutatiilor genicePot avea patru tipuri de efecte asupra functiei proteinei codificata de gena mutanta in functie de tipul si de

mecanismul de actiune.1. Pierderea functiei proteinei, numeroase mutatii determina pierderea totala sau partiala a activitatii

normale a genei si implicit a expresiei proteinelor. Aceste mutatii sunt la originea majoritatii bolilor cu transmitere recesiva,dar se pot intalni si in unele boli cu transmitere dominanta, hipercolesterolemia familiala, in care formele heterozigote sunt mult mai putin grave decat cele homozigote. Pierderea a 50% din activitatea genei este suficienta pr producerea bolii.

2. Castigul de functie-mutatiile sunt mult mai rare si actioneaza fie prin cresterea nivelului de expresie a proteinei, fie prin cresterea abilitatii proteinei de a-si efectua functia normala

3. Achizitia unor proprietati noi de catre proteina mutanta de urmatoarele mecaanisme:a)modificarea pp structurale ale proteinei care tinde sa se agrege sau sa se polimerizeze.b)achizitia unor functii noic)producerea unei proteine toxice

d)participarea polipeptidului mutant la formarea unor complexe multiproteice alaturi de proteine normale, rezultatul final fiind insa complexe anormale sau nefunctionale.

4. Expresia inadecvata a genei in timp, in spatiu sau ambele28. Cauzele si frecventa mutatiilor geniceCauzele si frecventa mutatiilor geniceSe pot produce spontan, natural, prin erori in cursul replicarii ADNului sau pot fi induse de agenti mutageni,

exogeni sau endogeni.1.mutatiile spontaneSe produc prin doua mecanisme:a)procesul de replicare al ADNului in care enzimele ADNpolimeraze controleaza imperecherea corecta a

bazelor azotate facand rareori erori.In timpul replicarii este posibil ca bazele azotate sa se imperecheze gresit, polimerazele corectand in cea mai

mare masura aceste erori.In ansamblu, erorile aparute in urma procesului de replicare au o frecventa de 50.000 de erori pe genom si pe zi.Organismul uman poseda in afara de polimeraze si alte sisteme de reparare ale erorilor ADN, ceea ce face ca in

final, frecventa acestor erori sa fie extrem de mica, pe o imperechere gresita la 10 la puterea 10 nucleotide2.spontanePot aparea in conditii fiziologice si in absenta procesului de replicare:hidroliza unor resturi nucleotidice, pot

conduce la aparitia unor sisusuri fara baze azotate.Aparitia acestor situsuri va fi favorizara de temperaturi crescute si de acidifierea mediului celualar. 3.induseApar in urma actiunii unor agenti mutageni externi sau internia)agentii externiSunt reprezentati de radiatiile UV, de radiatiile ionizante si de agenti chimici care pot produce alterari in

structura ADNului si care lasate nereparate conduc la aparitia mutatiilorPe primul loc ca frecventa se afla radiatiile UV care produc bimeri pirimidinici.Dpdv al consecintelor, pe primul loc intre agentii mutageni externi se afla fumul de tigara care este responsabil

de producerea mai mai ultor decese prin cancer decat orice alt agent mutagen cunoscut.Hidrocarburile policiclice, agenti metilanti alchilanti, medicamente antitumorale, unele minerale sau

metale.Radiatiile X si gama determina rupturi ale ADNului dar se considera ca la om, aceste radiatii din surse naturale, profesionale sau medicale au consecinte genetice reduse datorita eficacitatii mecanismelor de reparare.

Agentii mutageni endogeniSunt reprezentati de speciile active de oxigen care produc pana la 20.000 de leziuni/genom/zi si sunt si unele

molecule active de dimensiuni mici adenozil-metionina care poate produce pana la 600 de leziuni pe genom/zi si produsii de peroxidare ai lichidelor, acroleina si care pot produce alterari ale bazelor azotate.

Organismul uman poseda un sistem antioxidant, alcatuit din enzime cum ar fi superoxiddismutaza catalaza sau glutation-peroxidaza. Acest sistem incearca sa minimalizeze efectele agentilor, iar cand capacitatea este depasita, agentii pot produce modificari ale bazelor ADN zsi rupturi monocatenare.

Frecventa mutatiilor se exprima prin numar de mutatii noi/locus/generatie si se evalueaza prin determinarea insidentei unor cazuri sporadice, noi ale unor boli dominante autozomale sau recesive legate de cromozomul X si care au o expresie clinica usor de recunoscut.

Frecventa: 10 la -4 si 10 la -7, cu o frecventa medie de 10 la -6=>una din 20 de persoane a primit de la unul din parinti o gena mutanta noua.

Aceste mutatii se pot produce in timpul gametogenezei, in cursul diviziunilor mititoce sau meiotice ale gelulelor ferminale.

Celulele somatice sunt afectate de mutatii, ele efectuand un nr mare de replicari si diviziuni. Un organism uman adult are aproximativ 10 la puterea 14 celule derivate din zigot, prin 10 la 15 diviziuni celulare.

29. Clasificarea anomaliilor cromozomiale1. in functie de momentul producerii lor, exista doua tipuri:a. constitutionale - prezente in momentul nasterii, cu originea in gametogeneaza unuia din parintib. dobandite - apar in cursul vietii sub forma unor clone celulare anormale2. in functie de modul de afectare a materialului genetic, sunt trei tipuri de anomalii:a. numerice- modificarea nr normal de cromozomi in raport cu setul diploid (2n-46), fiind de 2 feluri:*poliploidii-prezenta in plus a nunuia sau mai multor seturi haploide (produsii sunt avortati precoce)

*aneuploidii-prezenta in plus sau in minus a unuia sau mai multopr cromozomi. Pot fii hiperdiplidii (2N+1 trisomie) sau hipodiploidie (2N-1 monosomie).

b. structurale - modificarea structurii normale a a cromozomilor*anomalii de structura echilibrate - nu se modifica cantitativ si nu au efect sau au efect minim pe fenotip*anomalii de structura neechilibrate - modifica materialul genetic cantitativ si au efect fenotipic

c. functionale - reprezetatea de disomia uniparentaka caract prin prezenta la acelasi individ a unei perechi de cromozomi de la acelasi parinte.

3. in functie de numarul de celule afectatea. omogene - anomalii in toate celulele individului afectatb. moziac celular - anomalii in doua sau mai multe linii celulare diferite prin nr de

cromozomi, dar care deriva din acelasi zigot4. in functie de tipul de cromozom afectat: anomalii autozomale, gonozomale, mixte5.in functie de tipul de celula afectata:

a. somatice - modifica fenotipul persoanei afectateb. germianle - nu modifica fenotipul dar se poate transmite descendentilor

30. Consecintele fenotipice ale anomaliilor cromozomialeConsecințele fenotipice ale anomaliilor cromozomiale neechilibrate sunt modificări cantitative ale materialului

genetic deoarece informația genetică este normală calitati. Fenotipul anormal este consecința unui exces de +50% sau a unei lipse de -50% de gene normale. Dezechilibrul genetic determina semne comune, fenotipice: tulburari de crestere, anomalii congenitalemultiple, dermatoglife anormale, intarziere in dezvoltarea psiho-motorie si tulburari ale functiei de reproducere. Severitatea afectarii fenotipului depinde de urmatorii factori:

1. marimea dezechilibrului genetic2. tipul de anomalie3. continutul de gene si cantitatea de eucromatina4. numarul de celule afectateConsecințele fenotipice ale anomaliilor cromozomiale echilibrate sunt asociate cu un fenotip normal, insa au

consecinte reproductive importante:1. blocarea gametogenezei 2. producerea de gameti anormali care dupa fecundare produce embrioni cu monosomii si sau trisomii partiale.S-a stabilit ca 3-6% din cuplurile sterile sau cu avorturi spontane repetate prezinta o anomalie cromozomiala echilibrata.31. Cauzele aneuploidiilor si ale anomaliilor cromozomiale de structuraAneuploidiile sunt cauze ale unor erori de distribuție a cromozomilor in diviziunea celular, prin mecanisme de

nedisjunctie cromozomiala si/sau intarziere anafazica. Cauzele sunt inca necunoscute, insa uica certitudine este prezenta varstei mamei peste 35 ani in momentul conceptiei. Astfel riscul de nedisjunctie este de 1:1000 la femeile de 25 ani, 1:100 la femeile de 37 ani, 1:10 la mamele de 45 ani.

Anomaliile cromozomiale de structura apar in urma ruperii cromozomilor si reunirii anormale a capetelor cromozomilor rupti. Factorii determinarii ruperii se numesc clastrogen, fiind considerati cauzele primare ale anomaliilor cromozomial de structura. De curand s-a demonstrat ca anomaliile cromozomiale de structura se produc prin erori de combinare,

32. Bolile genetice: definitie, clasificareClasificarea bolilor genetice:-se face in fctie de tipul modificarii genetice,in fctie de localizare si in fctie de actiunea asupra

fenotipului.Astfel sunt recunoscue 5 categ de boli genetice:1.boli crmozomiale2boli monogenice3.boli mitocondriale4.bolile multi-factoriale5.boli ale genomului celulelor somaice1.Bolile cromozomiale-apar in urma modificarilor de nr.,si/sau de struct ale cromozomilor vizibile la microscop inclusiv prin tehnicile

de hibridizare fluorescenta.Frecv anomaliilor cromozomiale este estimata la aprox 6 la mie pt nou-nascuti vii dar aceasta valoare se pare ca este subestimata deoarece exclude diagnosticul micro-deletiilor si a micro-duplicatiilor , acestea putand fi puse in evidenta prin tehnici de marcaj in benzi siprin tehnica Fish(hibridizare fluorescenta in

situ).Astfel frecv reala a anom crom la nou-nascuti vii este de aprox 9-10 la mie-anom neechilibrate vor detern sindroame plurimalformative iar cele echilibrate desi nu modif fenotipul ele vor

produce tuluburari ale fctiei reproductive.Trb avut in vedere si un alt aspect particular :multi embrioni care au anom cromozomiale se elimina spontan precoce in viata intra-uterina.

-anom crom repprez principala cauza pt anom congenitale multiple sau malformatii multiple, pt retardul mental si pt tulburari ale fctie de reproducere -infertilitate, avorturi spontane repetate si nou-nascuti morti. Ex:Trisoma 21

2.Bolile monogenice-sunt boli produse de mutatia unei singure gene (o pereche de gene alele din genomul nuclear si cu efect major

asupra fenotipului). Oastfel de gena codifica o prot de struct sau o enzima.Aceste mutatii si implicit bolile monogenice se transmit confomr legilor lui Mendel:dominanat sau recesiv, autozomal sau gonozomal,. Se cunosc aprox 14000 de caractere mendeliene normala sau patologice dintre care 9000 sunt boli monogenice care realizeaza o incidenta la nou-nascuti de 10 la mie. Dupa alti autori inicdenta reala a acestor boli ar fi aprox 20 la mie iar aceasta valoare creste treptat odata cu descoperirea unor noi mutatii.

-in aproape jum dintre bolile monogenice gena implicata mutanta a fost localizata pr cromozom si a fost identificat si defectul primar (proteina anormala sintetizata).Pt aceasta categorie de boli se fol si termenul de boli moleculare.Ex:Erorile innascute dae metabolism,hemofilia, boala conchistica renala,etc.

3.Bolile mitocondriale-reprez un tip particular de boli monogenice care sunt produse de mutatii in genomul mitocondrial si cae

afecteaza in final producerea de energie in muschi si nervi.Mutatiile in ADN mitocondrial au rol si in imbatranirea celulara.Acestea se transm pe cale materna pt ca mitocondriile zigotului provin exclusiv de la mama.Se cunosc aprox 60 de boli mitocondriale in principal miopatii si neuropatii.

4.Bolile multifactoriale-acestea pot prezenta agregare familiala dar nu se transm mendelian.Aceasta caracteristica demonstreaza

implicarea a 2 categorii de factori cauzali:factori genetici care constituie heritabilitatea si care determ o predispozite genetica sau vulnerabilitate la imbolnavire;factorii de mediu sau de risc care pot actiona asupra heritabilitatii sau a predispozitiei tranformand-o pe aceasta din urma in boala.

-nu toti indivizii predispusi se imbolnavesc pt ca este necesara interventia factorilor de risc pt a declansa clinic boala.

-aceste boli sunt relativ complexe si frecvente si ele sunt reprezentate de :malformatiile congenitale izolate ca de ex :malf cong de cord , hidrocefalia, despicatura labio-palatina, piciorul stramb congenital, spina bifida.

-tot in aceste boli sunt incadrate bolile comune ale adultului cu predispozitie genetica:diabetul zaharat, hipertensiunea arteriala esentiala,ulcerul gastric si/sau duodenal, boala coronariana, unele forme de cancer, boala Alzheimer, Parkinson, schizofrenia,astmul bronsic.

-factorii de risc care actioneaza asupra predispozitie:consumul exagerat de sare, fumat, alcool, stresul, emotii puternice,traume psihice care pot declansa boala.

5.Bolile genomului celulelor somatice-ele rezulta in urma cumularii mai multor mutatii succesive in gene diferite in celulele somatice.In aceasta

categorie sunt incluse maj formelor de cancer, bolile autoimune si procesul de imbatranire. Aceste boli se produc dupa momentul conceptiei, sunt limitate la celulele somatice si nu se transmit la descendenti. Foarte rar o mutatie initiala se poate mosteni de la unul dintre parinti producand o predispozitie genetica la boala.

-frecv acestor boli:25% raporatat la populatia adulta.

33. Caracterele generale ale bolilor genetice Caracterele generale ale bolilor genetice:-ele sunt determinate prenatal si sunt prezente in mom nasterii , dar se pot manifesta clinic in perioada neo-

natala sau mai tarziu in alte perioade ale vietii, avand debut inclusiv la varsta adulta.Caracterul congenital reprez un fapt important pt natura genetica a unei boli (congenitus=nascut cu ceva-malformatie)

-ele sunt deseori familiale fiin prezente la mai multi membrii ai aceiasi familii.Aceasta nu este o regula generala pt ca exista boli genetice sporadice in care pacientul care a suferit o mutatie noua este singurul membru afectat din familie sau exista boli negenetice care au agregare familiala afecand mai multi membrii din familie care au acelasi mod de viata sau aceleasi conditii de viata. Ex:tuberculoza

-o parte din bolile genetice sunt ereditare in sensul ca se transmit de-a lungul generatiilor frecv dupa tipul mendelian.Nu toata bolile genetice se transmit deoarece exista boli cromozomiale si monogenice la care

modificarile fenotipice consecutive mutatiilor fie sunt letale inainte de varsta adulta, fie determina incapacitate de procreere.

-bolile determinate sau conditionate genetic se caracterizeaza prin concordanta lor mai mare la gemenii monozigoti comparativ cu gemenii dizigoti.Bolile genetice pot prezenta o distributie specifica in anumite grupuri etnice sau populationale.

34. Ereditatea monogenica: prima lege a lui MendelMendel a observat ca transmiterea cracterelor erditare este un proces statistic ce poate fi descris in termeni de

probabilitate, motiv pentru care a a formulat legile segregarii si cea a asortarii independente, care stau la baza geneticii ca stiinta.

Prima lege a lui Mendel este legea segregarii. A fost stabilita si demonstrata prin urmarirea rezultatelor incrucisarilor intre indivizi care difera printr-un singur caracter (monohibridare).

Concluziile legii:1. orice individ primeste in mod egal material genetic sau gene de la ambii parinti2. genele parentale segrega in cursul gametogenezei3. gametii parentali vor fi puri dpdv genetic, adica au o singura gena din perechea de alele4. prin combinarea intamplatoare a gametilor in generatia F2 se produce o disjunctie a caracterelor parentakle

in proportie de 3 dominanti la 1 recesiv35. Ereditatea monogenica: a doua lege a lui MendelMendel a observat ca transmiterea cracterelor erditare este un proces statistic ce poate fi descris in termeni de

probabilitate, motiv pentru care a a formulat legile segregarii si cea a asortarii independente, care stau la baza geneticii ca stiinta.

A doua lege a lui Mendel este legea asortarii independente. Poate fii demonstrata prin incrucisari intre organisme, care se deosebesc prin doua sau mai multe caractere (dihibridare). Aceste caractere se transmit independent unul de celalalt si ereditatea primului caracter nu influenteaza ereditatea celui de-al doilea caracter.

Concluziile legii:1. genele care determina un caracter segrega independent de genele care determina alt caracter.2. Genele care alcatuiesc diferite perechi de alele se asorteaza independent una de alta atunci cand se formeaza gametii3. In cazul a doua perechi de caractere ereditare, raportul de segregare fenotipica in generatia F2 este de 9:3:3:1.

36. Bolile transmise dominant autozomal: boala HuntingtonBolile autozomale dominante sunt determinate de mutatia unei singure gene dominante. De obicei, fiecare

bolnav are un singur parinte afectat. Afectiunile dominante autozomale tind sa apara in fiecare generatie a unei familii.

Boala Huntigton este o tulburare genetica neurodegenerativa care afecteaza coordonarea musculara si conduce la declinul cognitiv si probleme psihice. Apare la adultul tanar, fiind cea mai frecventa cauza genetica de miscari involuntare anormale, numite coree. Boala este determinata de mutatia unei singure gene autozomal dominanta, pentru huntingtina. Deci exista un risc de 50% de a se transmite la descendenti.

Semnele clinice pot aparea la orice varsta dar de obicei se manifesta intre 35-44 ani; existand foua forme juvenila si akinetica- rigida. Simptomele pot varia intre indivizi; semnul caracteristic a bolii fiind miscarea involuntara, necontrolata care precede disfunctii motorii, instabilitate fizica, expresie faciala anormala, dificultate de mestecare, inghitire si vorbire. In stadiile avansate sunt prezente tulburari motorii severe, pierdere pinderala, tulburari de somn, inconstienta, mutism, evolutia fiind inexorabila catre decesul prematur. Abilitatile mintale regreseaza si apare dementa. Nu exista tratament si este nevoie de asistenta permanenta.

Boala se transmite autozomal dominant cu probabilitatea mostenirii genei mutante de 50%; transmiterea fiind independenta de sex si fiind continua in generatii.

Diagnosticul la debut se face pe seama semnelor clinice specifice. 37. Bolile transmise recesiv autozomal: fibroza chisticaBolile autozomale recesive sunt determinate de mutatia a doua gene recesive. De obicei fiecare bolnav are

parintii sanatosi, dar purtatori ai unei gene recesive mutante. Afectiunile recesive autozomale nu apar in fiecare generatie a unei familii.

Fibroza cistica este o afectiune transmisa autozomal recesiv, care afecteaza in principal plamanii, pancreasul, ficatul si intestinele. Se caracterizeaza prin transportul anormal de Cl si Na la nivelul epiteliul glandelor exocrine,

determinand o secretie vascoasa. Dispneea este principalul simptom, aparut in urma infectiilor respiratorii frecvente, tratate de obiceicu antibiotice si simptomatice precum sinuzite, diaree, scadere in greutate si infertilitate. Este cauzata de mutatia genei CF pt proteina CFTR. Desi exista doua gene alele, uba este suficienta pt a prevenii fibroza chistica, boala apare daca nici una din gene nu este functionala, deci se transmite recesiv autozomal. Poate fii diagnosticata prenatal prin teste genetice si in copilarie prin testul sudorii.

Specific simptomatologic este cresterea concentratiei de sodiu si clor in sudoare, intarzierea in crestere si greutate, acumularea unui mucus gros, lipicios, care duce la infectii reapiratorii severe cu tuse si dispnee, barbatii pot fi infertili, datorita absentei congenitale a vaselor deferente.

38. Bolile transmise recesiv legat de X: hemofiliaSunt cauzate de mutatii in genele de pe cromozomul X. Barbatii sunt mai frecvent afectati decat femeile.

Transmiterea in succesiunea generatiilor este diferita pentru cele doua sexe. In fiecare generatie sunt afectati mai frecvent barbatii decat femeile. O caracteristica a acestor boli este ca nu se transmit din tata in fiu.

Hemofilia A este o afectiune determinata de deficienta ereditara a afactorului de coagulare VIII, care se manifesta clinic prin diverse hemoragii. Apare la barbati si la femeile homozigote dar si ka femeile heterozigote la care s-a inactivat preferential un cromozom X. Hemofilia severa se definesteprin scaderea activitatii factorului de coagulare sub 1%, cea moderata intre 1-5%, si cea usoara intre 5-40%. Simptomul caracteristic este hemoragia care este direct proportionala cu severitatea bolii. In hemofilie hemoragiile sunt prelungite dupa traumatisme minore sau pot fi spontane si apar oriunde in organism; cele mai grave sunt la nivelul muschilor, articulatiilor, tractului digestiv si cerebral.

Diagnostocul este suspectat atunci cand testele de coagulare arata o crestere a PTT in contextul unor valori normale ale PT si timpul de sangerare.

39. Anomalii congenitale: definitie, clasificareAnomaliile congenitale sunt modificari morfologice ale unui organ sau regiune anatomica produse de tulburari

de dezvoltare prenatala, prezente la nastere, evidente sau nu in aceasta perioada. Sunt cauze comune de morbiditate si mortalitate, fiind o problema majora de sanatate publica.

Clasificarea anomaliilor congenitale se face dupa 3 criterii: patogenic, clinic si in functie de gravitate.1. Clasificarea patogenica se face in functie de tipul erorii de morfogeneza, acestea putand fi de 4 tipuri:

malformatii, disruptii, deformatii, displazii congenitale.* Malformatiile congenitale sunt anomalii produse printr-un proces primar, intrinsec si precoce de dezvoltare

sau printr-o morfogeneza anormala. Presupune dezvoltarea anormala a unui orga, desi tesuturile componente sunt normale, sau diferenrtierea incompleta sau anormala a acestora. Se produc precoce, numindu-se si embriopatii.

* Disruptiile sunt produse in urma unor procese secundare, extrinsecisi tardive asupra unei structuri fetale, formata initial normal. Se mai numesc si fenopatii.

* Deformatiile sunt anomalii de forma sau de pozitie ale unei parti a corpului, produse prin compresia si deformarea ujnei regiuni cared a fost normal formata dpdv morfologic. Intereseaza in special sistemul musculo-scheleticproducand distorsionarisau pozitie anormala a unor structuri

* Displaziile congenitale sunt determinate de o organizare celulara anormala a unui tesut, efectele acstuia fiind prezente in toate structurile corpuluiin care se gaseste tesutul respectiv.

2. Dupa clasificarea clinica se deosebesc doua categorii: izolate si multiple.* Izolate se produc printr-o mica eroare unica, localizata in morfogeneza unui camp de dezvoltare embrionara si

se impart un defecte de camp de dezvoltare si secvente.* Multiple se produc prin erori multiple ale morfogenezei si sunt impartite in 3 categorii: a. Sindroame plurimalformativeb. Asociatii malformativec. Anomalii congenitale multiple. 3. Clasificarea in functie de gravitate* Anomalii congenitale letale - anencefalie* Anomalii congenitale majore - hidrocefalie* Anomalii congenitale medii - criptorhidia* Anomalii congenitale minore - urechile jos implementate40. Exemple de anomalii congenitale izolateAnomaliile congenitale izolate se produc printr-o mica eroare unica, localizata in morfogeneza unui camp de

dezvoltare embrionara si se impart un defecte de camp de dezvoltare si secvente.Defectele de camp monotopic includ anomalii congenitale unice (ex: defectul septal ventricular) sau complexe -

adica ami multe anomalii intr-un singur organ (ex: asocierea de DSA+DSV).Defectele de camp politopic sunt anomalii conbenitale multiple care deriva dintr-un singur camp de dezvoltare.

De exemplu defectele arcurilor brahiale 1 si 2, care produc sindromul facio-auriculo-vertebral.Secventele sunt o serie de anomalii secundarw determinate in cascada de o anomalie primara. De ex: secventa

Pierre- Robin ce caracterizeaza hipoplazia mandibulei, care determijna ascensionarea pozitiei limbii, impiedicand inchiderea palatului si producand despicatura palatina si glosoptoza.

41. Cauzele anomaliilor congenitaleIdentificarea cauzelor este esentiala pentru proflaxie si sfatul genetic sau calcularea riscului de recurenta.

Acestea pot fi genetice 45% sau negenetice 5%42. Anomalii congenitale: conduita diagnostica si profilaxie

43. Oncogenele - modelul cantitativ al actiunii oncogene

44. Oncogenele - modelul calitativ al actiunii oncogene

45. Gene supresoare

46. Anomalii citogenetice in cancer

47. Frecventa genelor si genotipurilor intr-o populatie: legea Hardy-Weinberg

48. Factori care influenteaza frecventa genetica si genotipica