Biologija sa humanom genetikom

Predgovor

Na današnjem stupnju razvoja biomedicinskih nauka ukazala se potreba da studenti medieine i drugih srodnih fakulteta steknu ne samo elementarna saznanja iz različitih oblasti biologije i humane gcnetike, već da se upoznaju i sa najnovijim dostignućima, koja će im omogućiti da saglcdaju čoveka kao inlegralnu celinu. Zato ova knjiga giavni akccnat stavlja na onc oblasti biologije bez kojih se ne može izučavati humana genetika, a koje se nedovoljno obraduju u srednjoj školi.
Jedna oblast humane genetike, medicinska genetika, svojim brzim razvojem značajno je obogatila saznanjima humanu genetiku.
Danas je humana genetika važan integralni dco preventivne medicine. Zato studcnti već na I godini, trcba da se upoznaju sa frekvencijom naslednih oboljenja i porcmećajima u humanim populacijama, sa tipovima poremcćaja, što će im olakšati dalje studije i koristiti u budućoj lekarskoj praksi.
Istovremeno vodilo se računa u ovoj knjizi da studenti shvate značaj poznavanja pojedinih oblasti humane genetike pre svega za prevenciju, pravilnu dijagnozu i prognozu ponavljanja naslcdnih poremećaja u porodici i populaciji.
Autori se nadaju da će ovaj udžbenik u punoj meri moći da koriste pored studcnata medicinc i stomatologije i studenti farmacije, a u znatnoj meri i studcnti veterine.
Materijal za izradu udžbenika vclikim delom uključuje iskustva i rczultatc ispitivanja njegovih autora i ostalih članova Kolegijuma Instituta za biologiju i humanu genetiku Medicinskog i Stomatološkog fakulteta u Beogradu.
Autori zahvaljuju svojim kolegama i saradnicima citogenetičarima na nesebičnoj pomoći u izradi ovog udžbenika.
AUTORI



Sadržaj
Predgovor 9
1. Biologija ćelije 11
EVOLUCIJA ĆELIJE 11
Evolucija encrgctskih sistema 13
Evolucija eukariota 14
HEMIJSKI SASTAV ĆELIJE 17
Biološki važni hemijski clcmcnti 17
Voda 17
Organskc molckule 18
Četiri osnovnc oreanske molekulc 18
UGUENI HIDRATI: ŠEĆERI I POLIMERI ŠEĆERA 19
LIPIDI 20
Lipicli - depoi energije 20
Strukturni lipidi 20
Regulatorni lipidi 21
PROTEINI 22
Strukturni proteini 22
NUKLEOTIDI 23
RAZLIKA IZMEĐU ĆELIJA PROKARIOTA I EUKARIOTA 23
ORGANIZACIJA ĆELIJA EUKARIOTA 24
Ćelijska mcmbrana (plazma-membrana) 25
Unutražnjc mcmbranc (organelc) 26
Citosol 27
Endoplazmatički retikulum (ER) 27
Goldžijev aparat (Goldžijcvc vczikulc) 30
Lizosomi 31
Peroksisomi 33
Organelc sa dupiom membranom 33
Jcdro (nukleus) 33
Mitohondrijc 35
Illoroplasti 36
Flagcle i cilijc 37
Bazalna telašca i centrioli 39
TRANSPORT KROZ ĆELIJSKE MEMBRANE 39
Transoort malih molekula kroz mcmbranu 39
Transport makromolekula i čestica kroz membranu, endocita i egzocita 42
HEMUSKE REAKCIJE ENZIMI I ZIVI SISTEMI 43
Enzimi kao katalizatori 43
Struktura cnzima 44
Kufaktori u dejstvu enzima 44
Regulacija atkivnosti enzima 47
Encrgetski faktor: ATp 48
GLIKOLIZA I ĆELIJSKO DISANJE: stvaranje molekula ATP 49
Glikoliza 50
Ćclijsko disanje 50
Krcbsov ciklus
Transportni lanac elcktrona 52
Mchanizam oksidativnc fosforilacije 52
Kontrola oksidativne fosforilacije 53
Ukupni cnergctski bilans 53
Katabolički putcvi 53
FOTOSINTEZA 54
Svetla faza (reakcije zavisne od svetlosti) 54
Tamna faza (tamne rcakcijc) 56
Produkti fotosinteze 57
2. Struktura i funkcija gena 59
NASLEDNA OSNOVA 59
HROMOSOMI EUKARIOTA 62
HROMOSOMI ČOVEKA 65
REPLIKACUA DNK MOLEKULA 69
Dcnaturacija i rcnaturacija DNK - hibridizacija74
REPLIKACUA JEDNOLANČANIH DNK- I RNK-VIRUSA 74
DNK MITOHONDRIJA 77
Genetičko inženjerstvo 80
SINTEZA PROTEINA ..82
GENETSKA ŠIFRA ILI KOD 83
TRANSKRIPCIJA (enzimska sinteza RNK) 84
Četiri stadijuma u sintezi RNK 85
Informaciona RNK (iRNK) 86
Ribosomska RNK (rRNK )87
Transpodi.a RNK (tRNK) 91
Vezivanje tRNK za aminokiselinu . 93
TRANSLACIJA 94
Etaj e u procesu translacije 94
REGULACIJA SINTEZE PROTEINA U PROKARIOTA 97
3. Reprodukcija i seksualitet 101
REPRODUKCIJA 7.
Mitoza - kariokincza 105
SEKSUALITET 109
Reprodukcija pomoću gameta 110
Gametogeneza 110
Spcrmatogcncza sisara 114
Ultrastruktura spcrmatozoida sisara 115
Btologija spcrmatozoida sisara 115
Aktivnost spcrmatogcnczc 116
Oogcncza sisara 117
Biologija jajnc ćclijc sisara 118
Seksualni ciklus 119 . .
Oplođenje 122
Oplođcnje kod sisara 123
Modifikacija proccsa oplođcnja 124
Androgcneza i partenogencza kod čovcka 124
4. Aberacije hromosoma
NUMERIČKE ABERACIJE HROMOSOMA 128
Aneuoloidija 129
Miksoploidija - mozaicizam 130
Etiologija ancup’oidija 131
Genetički uzroci neodvajanja 131
STRUKTURNE ABERAČIJE HROMOSOMA 132
Uzroci prekida hromosoma 133
Indukovani prekidi i prerasporedi 133
Prckidi indukovani hcmijskim supstancijama 133
Prekidi hromosoma indukovani virusima 133
Genetički uzroci prckida hromosoma 133
Dclccija ili parcijalna monosomija 134
Ring-hromosom 134
Dupiikacija ili čista parcijalna trisomija 136
Izohromosomi i teloccntrični hromosomi 138
Dicentrični hromosomi 139
Inverzije 142
Medicinski značaj inverzije 144
Paraccntrična invcrzija 145
Translokacije 147
Rccipročnc translokacije 148
Robertsonova translokacija 152
Inscrcije 155
HROMOSOMSKE ABERACIJE U SPONTANIM POBAČAJIMA .... 156
HROMOSOMOPATIJE U ŽIVOROĐENOJ POPULACIJI 157
Trisomija hromosoma 21 (Downov sindrom) 158
Trisomija hromosoma 18 (Edwardsov sindrom) 158
Trisomija hromosoma 13 (Patauov sindrom) 158
Trisomija hromosoma 8 159
Parcijalne trisomije 161
Delecije ili parcijalne monosomije hromosoma 161
5. Determinacija i điferencijacija pola 163
Ponašanjc X- i Y-hromosoma u mejozi 168
Diferencijacija gonada 168
Diferencijacija testisa 169
Diferencijacija ovarijuma 170
Faktori difcrencijacije pola 170
Naslcđivanjc pola 228
Naslcđivanjc vczano za X-hromosom 229
Naslcđivanje vczano za Y-hromosom 230
Nasleđivanje ograničcno polorn 230
Multipni alcli 231
Plciotropni geni 232
Lctalni gcni . 232
Dihibridno ukršlanjc 233
Poligcnija 234
VEZANI GENI 236
GENEALOŠKA (RODOSLOVNA) STABLA 239
Dominantno nasledivanje 240
Reccsivno naslcđivanjc 242
Nasleđivanje vezano za X-hromosom 243
Nasleđivanje vezano za Y-hromosom (holandrično nasledivanje) 245
10. Genetičko savetovanje i prevencija naslednih oboljenja 247
Prcnatalna dijagnoza naslcdnih oboljenja 247
DNK dijagnoza 249
11. Genetička kontrola, determinacije i diferencijacije
embrionalnih ćelija 251
BIOLOGIJA RAZVIĆA 251
Morula 252
Blastula 252
Gastrula 252
Derivati klicinih listova 254
Embrionalno razviće sisara 254
Embrionalni zavoji sisara 257
Determinacija i diferencijacija embrionalnih ćclija 259
Oplodcnje 263
Kontrola transkripcije 266
Embrionalne indukcije 269
Obrada primarnog prepisa (posttranskripcija) 272
Stabilizacija iRNK. 273
Kontrola posttranslacije 274
RAST 274
Kontrola rasta 275
POREMEĆAJI RAZVIĆA 276
12. Imunogenetika 279
Kompleksni gcnski lokusi 279
Familije gena 280
13. Onkogenetika 283
Klonalno poreklo tumora 283
Faktori sredinc i kancerogeneza 284
Numeričke aberacije hromosoma u maligno transformisanoj ćeliji 285
Aberacije hromosoma karaktcrističnc za određcn tip malignc ćclijc 287
Virusi kao onkogcni činioci 289
Protoonkogeni - onkogeni ćelijc 291
Humani retrovirusi 292
Zašto protoonkogen postajc onkogcn? 292
Fragilna 293
Gcnskc mutacije protoonkogena 293
Genski produkti protoonkogena i onkogcna . 29.4
Da li jc jcdna genska mutacija dovoljna da izazovc malignu transformaciju? 296
Rak kao multifaktorijalna bolcst 296
14. Genetika starenja 299
Epimutacijc 303
Sistemi popravki DNK (repair-sistemi) u toku starenja ćclije 303
Aberacije hromosoma u procesu starenja 304
15. Populaciona genetika 309
Izračunavanjc frekvencije gena 312
MUTACIJE 315
SELEKCIJA 316
Selckcija štetnih dominantnih gena 317
Selckcija štetnih rccesivnih gena 318
Migracija 320
Gcnctički drift 321
Inbriding i autbriding 321
Literatura 325