|
|
|
ISTORICUL, OBIECTUL SI IMPACTUL GENETICII
Evolutie: genetica empirica, genetica clasica si genetica moderna
1.1. ISTORIC
1.1.1. Genetica empirica
- Paradigma: genetica -
stiinta cu evolutia cea mai indelungata
cu maturizarea cea mai tardiva,
actualmente cu progresul cel mai accelerat,
de la care se asteapta cel mai mult,
dar careia i se ofera cel mai putin.
neolitic - genetica empirica bazata pe un volum foarte mic de informatii
o selectare empirica - soiuri de plante si rase de animale mai productive
o documente (frescele din cavourile egiptene, bazoreliefuri din Sumer)
o specii supuse manipularii genetice (oaia, capra, camila, cainele, boul)
antichitate - observatii despre patologia familiala (Talmud - hemofilia)
o Aristotel - trasaturi formate prin experienta sau accident
o particole ce trec din corp in sperma - transmise la urmasi
evul mediu - teoria preformarii - gametii contin un om miniatural
inceputul sec. XIX - daltonismul - J.Dalton
1882 - neurofibromatoza - boala von Recklinghausen
1.1.2.a. Genetica clasica
Paradigma:
bazele stiintifice ale geneticii - puse de un calugar cu formatie matematica
sec. XIX - cei trei piloni ai stiintelor biologice moderne:
o 1839 - teoria celulara a lui Schleiden si Schwann
o 1859 - teoria evolutionista a lui Darwin
o 1865 - teoria ereditatii - Johan Gregor Mendel - calugar - Ordinul Augustinian
"Experimente in hibridarea plantelor"
20 ani de experimente - selectie si incrucisare pe mazare (P. sativum)
conceptul ca ereditatea este datorata unor asa zisi factori ereditari
- opereaza dupa niste reguli constante
- predictie - propagarea prin generatii a caracterelor erediare
legile lui Mendel - ignorate 35 de ani - redescoperite in 1900
(H. De Vries, C. Correns si E. von Tschermak - independent unul de altul
Paradigma geneticii clasice: o gena = un caracter
o genetica clsasica = genetica formala - genetica a transmiterii
o genetica pre-ADN - reguli clare - fara apel la natura materialului genetic
volumul de observatii stiintifice -foarte mare
o investigatiile pe specii cu o perioada de viata scurta
o aceste achizitii au permis saltul la etapa ulterioara
1.1.2.b. Genetica clasica
alte descoperiri
o 1879 - Fleming - descopera niste corpusculi asociati cu mitoza
o 1888 - Strasburger - descopera aceiasi corpusculi asociati cu meioza
o 1888 - Waldayer - propune pentru ei termenul de cromosomi
o 1901 - De Vries - propune termenul de mutatie = modificarea factorilor ereditari
o 1902 - W.C. Farabee - descrie brahidactilia autosomal-dominanta la om
o 1906 - W. Bateson - propune termenul de genetica - o noua stiinta biologica
obiect - studiul ereditatii si variabilitatii organismelor vii
o 1908 - genetica populatiilor - Hardy (matematician), Weinberg (medic)
o 1909 - W. Johansen - inlocuirea termenului factor ereditar cu cel de gena
introduce termenii de genotip si fenotip
o 1909 - A. Garrod - 4 boli metabolice transmise autosomal-recesiv
albinismul, alkaptonuria, cistinuria si pentozuria
Garrod - variabilitate biochimica normala - codificata genetic
o 1910 - T. Morgan - studii pe musculita de otet (Drosophila melanogaster)
o 1912 - Morgan si Cattel - descoperirea procesului de crossing-over
o 1912 - Morgan si Lynch - descoperirea linkajului genetic
o 1915 - Morgan, Sturtevant, Müller, Bridges - teoria cromosomiala a ereditatii
o 1927 - Müller - descopera primul agent mutagen - radiatiile X
o 1927 - Wright - descrie driftul genetic
o 1928 - Heitz - descrie heterocromatina si eucromatina
o 1928 - Griffith - descopera transformarea genetica la pneumococi
o 1933 - Haldane si alti savanti - introduc analiza genetica prin pedigree
o 1940 - Ford - descrie polimorfismul genetic
1.1.3.a. Genetica moderna
paradigma geneticii moderne - o gena = o proteina
1920-1940: observatii critice - conexiunea biochimie - genetica
interes crescut al geneticienilor pentru subiecte de cercetare cum ar fi:
o natura biochimica a genei
o modul de stocare a informatiei in molecule
o transmiterea informatiei de la o generatie la alta prin molecule
o modificarile informatiei moleculare la organismele mutante
evolutie lenta si fluctuanta -
o 1869 - un tip particular de molecule - acizii nucleici
ignorata, iar apoi respinsa - nu se cunostea structura acestei molecule
o principiile lui Mendel ≠ gena ca o structura materiala discreta
o concluzia - suportul materialului genetic ar putea fi proteinele
1941 - Beadle si Tatum
o mutatiile au ca si consecinta modificarea enzimelor
o genele controleaza reactiile biochimice = genele codifica proteine
o modificarea paradigmei geneticii clasice - o gena - o proteina, care a devenit paradigma geneticii moderne
1.1.3.b. Genetica moderna
1944 - Avery, McLeod si McCarty - suportul ereditatii este molecula de ADN
1944 - E.Schrodinger - a definit gena in termeni moleculari
1952 - Hershey si Chase - la virusii suportul material al ereditatii este ADN
1946 - Lederberg si Tatum - recombinarea genetica la bacterii
1947- Dellbruck, Bailey si Hershey - recombinarea genetica la virusi
1952 - J.D. Watson si F. Crick - studii de difractie cu raze X
o descoperirea structurii ADN - conceptul de structura in dublu-helix
o articol de ¾ pagini - "A structure for deoxyribonucleic acid"
(Nature 1953, 171: 737)
1952 - Barbara McKlintock - conceptul de loci mutabili sau transpozoni
1958 - Meselson si Stahl - replicarea ADN este semiconservativa
1961 - Nirenberg, Mathaei si Ochoa - codului genetic in triplete de baze
1961- Jocob si Monod - conceptul de operon -reglarea genetica la procariote
1969 -Linn si Arber, respectiv Meselson si Yuan - enzimele de restrictie
1970 - H.Temin si D.Baltimore - revers-transcriptaza
1974 - Kornberg, Olins si Olins - structura moleculara a cromatinei
1977 - Sanger; Maxam si Gilbert - secventarea ADN
1977, 1978 - Sharp; Gilbert si Tonegawa - structura discontinua a genei
1979 - Khorana - sinteza in vitro a genei
1979 - Kan - utilizarea in scop diagnostic, a tehnologiei ADN recombinant
1980 - Anderson si col. - secventarea genomului mitocondrial
Paradigma genetcii: o gena = un polipeptid, o gena = un produs specific
cartarea genomului nuclear uman - clonarea unor organisme de mamifere
1988 - "Human Genome Organisation" - "Human Genome Project"
1.2.1. OBIECTUL GENETICII
genetica = studiul ereditatii si variabilitatii organismelor vii
o ereditatea = similaritate biologica intre ascendenti si descendenti
o variabilitatea = diferentetele biologice ce apar intre ascendenti si descendenti
Alte modalitati de a defini obiectul geneticii sunt:
genetica - studiaza structurile, mecanismele si legile ereditatii si variabilitatii
o ereditatea - conservatorism - mentinerea prin generatii a caracterelor de clasa, ordin, gen, specie si varietate
o variabilitatea = modificari discrete = variante alternative ale unui caracter
genotip = structura discreta din patrimonial ereditar
o configuratia de gene alele care codifica o anumita trasatura
fenotip = caracterul asociat unui genotip - cu extensii diferite
o molecular, cellular (tisular), morfologic, fiziologic sau psiho-comportamental
genetica - conexiuni cu stiintele medicale, agricole, veterinare, tehnologice
o genetica umana = domeniul de aplicare al geneticii la om
o genetica medicala = ereditatea si variabilitatea - corelate cu sanatatea si boala
1.2.2. GENETICA MEDICALA
genetica medicala = disciplina de sinteza intre genetica umana si patologia umana
o diagnosticul, profilaxia si tratamentul bolilor cu componenta genetica
o 'Tot din medicina ce este genetic si tot din genetica ce este medical' (McKusick)
o concepte si cunostinte din domeniul fundamental si din cel clinic
o conexiuni cu disciplinele fundamentale
genetica moleculara = biochimie - biologie celulara - genetica
citogenetica = citologie - genetica
imunogenetica = imunologie - genetica
farmacogenetica = farmacologie - genetica
o conexiuni cu stiintelele clinice
pediatria, neurologia, dermatologia, oncologia, imunogenetica clinica
1.3. IMPACTUL GENETICII
1.3.1.a. Impactul geneticii in medicina
tipul de genom afectat (nuclear sau mitocondrial)
nivelul de organizare al materialului genetic (cromosomi sau gene)
liniile celulare afectate (germinale sau somatice)
pozitia specifica a modificarii si impactul etiologic
a) sindroamele cromosomiale - modificari la nivelul unuia sau mai multor cromosomi nucleari, in toate celulele sau numai in unele linii celulare
b) bolile ereditare - modificarea are un impact semnificativ, la nivelul unei gene nucleare din toate celulele, dar este exprimata numai in unele celule
c) bolile conditionat genetice - modicari in diverse gene nucleare, fiecare cu un impact nesemnificativ, impreuna au efect aditiv ce creaza predispozitie la o boala, ce devine manifesta in prezenta unor factori de mediu
d) cancerele - modificari mostenite (in toate celulele) si dobandite (in unele linii celulare) din genomul nuclear, alaturi de factorii de mediu, fiind decisive ca si etiologie
e) bolile mitocondriale - cauzate de modificarea genomului citoplasmatic
1.3.1.b. Impactul geneticii in medicina
1.3.2. Impactul social si demografic al patologiei genetice
6.700 de boli ereditare catologate
cateva sute de sindroame cromosomiale
toate bolile comune au printre factorii etiologici semnificativi si factori genetici
cauzele majore ale bolilor comune - factorii de risc genetici
3% din sarcini - nasterea unui copil cu o boala ereditara sau congenitala
pana la 25 de ani procentul creste la 5% din populatia tanara
1/3 din cauzele de spitalizare la copii, de obicei pe durata lunga
10% din cauzele de spitalizare la populatia adulta
1/3 din mortalitatea infantila
1/3 din cazurile de sterilitate
1/2 din avorturile spontane
1/5 din cazurile de mortalitate perinatala
modificarea unor structuri si fenomene demografice
o nuptialitatea, fecunditatea, natalitatea, avorturile spontane
