Dodaj do listy

Genetyka jako nauka.

Nazwa genetyka Genetyka nauka o dziedziczności i zmienności organizmów. Bada budowę materiału genetycznego i mechanizmy jego działania (genetyka molekularna), jak również zasady przekazywania informacji genetycznej z... Czytaj dalej Słownik biologiczny pochodzi od greckiego słowa oznaczającego narodzenie, pochodzenie. Genetyka jest to nauka zajmująca się badaniem dziedziczności i zmienności u wszystkich istot żywych. Termin "genetyka" został po raz pierwszy wprowadzony w 1905 roku przez angielskiego biologa Williama Batesona. Zaś za twórcę tej nauki uznaje się Grzegorza Mendla, który w 1866 odkrył główne prawa przekazywania cech dziedziczących się.

Na początku XX wieku prowadzono bardzo wiele badań, które miały na celu poznanie i zrozumienie praw rządzących dziedziczeniem cech. Dopiero wtedy zrozumiano jak fenomenalne było odkrycie Mendla. Przełomowym momentem w rozwoju genetyki było ponowne odkrycie praw Mendla w 1900 roku. Dokonali tego niezależnie trzej badacze: Corrensa, Tschermaka, de Vriesa. Kolejne lata przyniosły gwałtowny rozwój tej nauki. W 1909 roku W. L. Johannes zaproponował określenie "gen" dla czynnika dziedzicznego, który warunkuje wystąpienie cech dziedzicznych. Wprowadził też pojęcia takie jak: fenotyp Fenotyp całokształt cech osobnika powstający w wyniku oddziaływania genotypu i czynników środowiska. Termin fenotyp może być też stosowany w odniesieniu do pojedynczej cechy danego organizmu, np. barwy... Czytaj dalej Słownik biologiczny i genotyp. Również w 1909 roku dwaj badacze Hardy i Weinberg niezależnie od siebie stworzyli prawo równowagi genetycznej. Dało to podstawy do nauki zwanej genetyką populacji. Następnym bardzo ważnym etapem w rozwoju genetyki było powiązanie jej z innymi dziedzinami biologii. Dzięki Morganowi, który ogłosił chromosomową teorię dziedziczenie Dziedziczenie przekazywanie informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie. Dziedziczenie odbywa się przez rozdzielanie do komórek potomnych nośnika informacji genetycznej - DNA, w którym jest zapis genetyczny... Czytaj dalej Słownik biologiczny genetykę można było połączyć z cytologią, co dało początek nowej dziedzinie nazwanej cytogenetyką. W 1927 roku Muller wykazał, że promienie rentgenowskie mogą wywoływać mutacje. Stało się to istotą rozwoju badań nad naturą mutacji genów jako głównym źródłem dziedzicznej zmienności organizmów.

Prace badawcze z dziedziny genetyki biochemicznej i genetyki mikroorganizmów zostały rozpoczęte w 1942 roku przez Beadle'a przez odkrycie mutacji biochemicznej u grzyba Neurospora Grassa. Pozwoliło to na wytłumaczenie natury chemicznej genu, procesu mutacji genowych, roli genów w biosyntezie białek oraz procesów metabolicznych a także mechanizmu działania genów. Przez wiele lat sadzono, że nośnikiem informacji genetycznej są białka. Jednak do przełomowego odkrycia doszli trzej naukowcy Afery, MacLeonard i MacCarty, którzy wykazali, iż takim nośnikiem jest kwas deoksyrybonukleinowy (DNA). Do takiego odkrycia doszli na podstawie eksperymentu, który polegał na wprowadzeniu na tym, że do niechorobotwórczych szczepów bakterii w drodze transformacji wprowadzono DNA pochodzący z zabitych bakterii wywołujących zapalenie płuc u myszy. Dzięki temu bakterie Bakterie organizmy jednokomórkowe niekiedy tworzące układy zbudowane z kilku luźno ze sobą związanych komórek. Zaliczane są do królestwa Monera. Wielkość bakterii wynosi od 0,2 do kilkudziesięciu µm.... Czytaj dalej Słownik biologiczny niechorobotwórcze nabrały cech zajadliwości, czyli stały się chorobotwórcze. W 1953 roku po bardzo długich i żmudnych badaniach Watson i Crick przedstawili model cząsteczki DNA. Badania te dały początek nowemu działowi genetyki noszącemu nazwę genetyki molekularnej. Jej podstawowym osiągnięciem, stanowiącym równocześnie jedno z największych odkryć w historii biologii, było sformułowanie zasady i rozszyfrowanie kodu genetycznego. Stało się to dzięki badaniom Nirenberga, Ochoa, Khorana i Holleya. W tym samym czasie podjęto badania molekularne nad regulacja ekspresji genów. Ważnym wydarzeniem było ogłoszenie przez Jacoba i Monoda w 1960 roku teorii operonu. Teoria ta wyjaśniła mechanizm ekspresji genów u bakterii. W latach 70 - tych zaczął się rozwijać się kierunek, który korzystając z osiągnięć embriologii eksperymentalnej wyjaśniał mechanizmy procesów różnicowania się komórek w trakcie rozwoju organizmu. Najnowszą dyscypliną genetyki stwarzającą bardzo duże możliwości praktyczne stała się inżynieria genetyczna. Dzięki licznym badaniom opracowano różne metody badawcze stosowane we współczesnej genetyce molekularnej i inżynierii genetycznej. Wykrycie: enzymów restrykcyjnych w 1962 roku oraz enzymu odwrotnej transkryptazy w 1970 roku oraz opracowanie technik rekombinacji i klonowania DNA w 1972 roku, sekwencjonowania DNA w 1975 roku oraz amplifikacji fragmentów DNA za przy pomocy łańcuchowej reakcji polimerazy Polimerazy enzymy, które umożliwiają wydłużanie łańcuchów kwasów nukleinowych poprzez dokładanie nowych nukleotydów. Biorą udział w procesach replikacji i transkrypcji, np. polimeraza DNA, polimeraza... Czytaj dalej Słownik biologiczny PCR w 1983 roku to tylko nieliczne, ale bardzo ważne dla genetyki narzędzia i metody badawcze.

Zastosowanie i osiągnięcia genetyki

Inżynieria genetyczna i biotechnologia

W inżynierii genetycznej i biotechnologii stosuje się techniki rekombinacji DNA, aby przenieść gen z jednego organizmu do drugiego. Takie przenoszenie genów ma zastosowanie do produkcji dużych ilości białek, które stosowane są do produkcji leków oraz białek i enzymów stosowanych w produkcji przemysłowej. Transfer genów znajduje także zastosowanie do tworzenia organizmów roślinnych, zwierzęcych i mikroorganizmów o zmienionych właściwościach.

Organizmy transgeniczne

Organizmy transgeniczne (z angielskiego genetically modified organisms GMO) są to zmodyfikowane organizmy roślinne bądź zwierzęce. Zawierają one w swych komórkach włączony do chromosomów gen pochodzący z obcego organizmu. Organizmy takie otrzymuje się metodami inżynierii genetycznej polegającymi na wprowadzeniu przez mikroiniekcję do jednego z jąder dwujądrowej zygoty (w hodowli in vitro) obcego genu, który był wcześniej sklonowany. Następnie zygotę taką wprowadza się do macicy zastępczej matki, w której następuje jej dalszy rozwój. U roślin obcy gen najczęściej wprowadza się za pomocą wektora plazmidowego z bakterii Agrobacterium tumefaciens i z transformowanej komórki regeneruje się całą roślinę. Organizmy transgeniczne mają duże znaczenie w hodowli oraz odgrywają istotną rolę w badaniach biologii molekularnej.

W 1983 roku otrzymano pierwsza transgeniczną roślinę, którą był tytoń. Do tej pory wyprodukowano transgeniczne odmiany takich roślin jak: rzepak, kukurydza, ryż, pszenica, jęczmień, soja, fasola, bawełna, pomidor, ziemniak, maniok, orzech Orzech owoc pojedynczy, suchy, niepękający. Składa się ze zdrewniałej owocni i jednego nasienia nie zrośniętego z owocnią, często zaopatrzony jest w urządzenia do rozsiewania (np. skrzydełka, kolce).... Czytaj dalej Słownik biologiczny ziemny, topola, dynia, burak Burak H. Sienkiewicz Szkice węglem, bohater epizodyczny; wójt we wsi Barania Głowa, jest człowiekiem ciemnym, ale sprytnym. Nie potrafi pisać, jest więc całkowicie zależny od pisarza Zołzikiewicza.... Czytaj dalej Słownik bohaterów literackich - liceum cukrowy, trzcina cukrowa, słonecznik.

Prace nad roślinami transgenicznymi trwają cały czas i próbuje się uzyskać rośliny o coraz lepszych cechach. Za pomocą technik inżynierii genetycznej otrzymano już rośliny, które są odporne na owady, infekcje wirusowe i herbicydy.

Duże nadzieje wiąże się z wyhodowaniem roślin transgenicznych, które przyczyniłyby się do zwiększenia produkcji żywności. Należy jednak pamiętać, że w wielu bogatych krajach jest wielu przeciwników wykorzystania roślin transgenicznych do produkcji żywności. Uważają oni, że nie można do końca przewidzieć, jakie skutki dla organizmu człowieka mogłoby mieś spożywanie takiej żywności.

Pierwsze transgeniczne zwierzę otrzymano w 1980 roku. Była to mysz z wprowadzonym genomem hormonu wzrostu szczura. Takie transgeniczne myszy wykorzystuje się jako model do badania niektórych chorób występujących u człowieka np. dystrofii mięśniowej, albinizmu, mukowiscydozy, anemii sierpowatej, choroby Alzheimera. Metody transgeniczne stosuje się do otrzymania zwierząt o znaczeniu gospodarczym np. w celu zwiększenia masy ciała, mleczności, odporności na niektóre choroby. Próby takie przeprowadza się głównie na królikach, owcach, bydle, świniach, rybach i kurczakach.

Klonowanie

Klonowanie jest to namnażanie identycznych genów (klonowanie DNA) lub organizmów. Potomstwo powstałe w wyniku jednokomórkowego podziału organizmu jest jego klonem. W klonowaniu organizmów wielokomórkowych sukcesy odniesiono w latach 60 - tych XX wieku w klonowaniu płazów.

W klonowaniu żaby po raz pierwszy zastosowano metodę polegającą na wprowadzeniu do niezapłodnionej komórki jajowej jądra z innej komórki. Jądra można pobrać z komórek kilkutygodniowego zarodka i wprowadzić do komórek jajowych pozbawionych własnego jądra. W wyniku, czego rozwiną się zwierzęta, które są klonami. Stwierdzono, że można klonować jądra komórek zarodkowych, ale niezmiernie rzadko udawało się przenieść jądra innych komórek, np. nabłonka jelita dorosłej żaby do komórki jajowej i wyhodować kijanki. U ssaków badania tego typu są znacznie trudniejsze gdyż po manipulacjach z rozdzielaniem zarodka lub przenoszeniem jąder konieczne jest wprowadzenie pojedynczej komórki zarodka lub zmanipulowanej komórki jajowej do organizmu odpowiednio przygotowanej samicy, by umożliwić dalszy rozwój zwierzęcia.

U owiec możliwe było uzyskanie klonów z zarodków kilkukomórkowych zarówno przez rozdzielenie ich na pojedyncze komórki, jak i przez przenoszenie ich jąder komórkowych do niezapłodnionych komórek jajowych. Próby klonowania starszych komórek zarodków bardziej zróżnicowanych kończyły się niepowodzeniem. Kluczowe znaczenie miały narodziny owcy Dolly w 1996 w Edynburgu. Była ona klonem, który powstał przez pobranie jądra komórkowego z komórki gruczołu mlecznego dorosłej owcy, a następnie przeniesienie go do oocytu. To, czy jądro komórki pobranej z dorosłego zwierzęcia może być zdolne do sterowania rozwojem zarodka, budziło początkowo wątpliwości. Ponad rok po ogłoszeniu narodzin Dolly jej twórcy udowodnili, że jest ona rzeczywiście klonem.

Niedługo po sklonowaniu owcy hawajscy naukowcy uzyskali kilkadziesiąt klonów myszy, przez pobranie jąder z komórek pęcherzykowych, które normalnie otaczają komórkę jajową. Jednak nie wszystkie przebadane komórki myszy np. komórki nerwowe, komórki Sertoliego umożliwiały pełny rozwój uzyskanego zarodka. Następnie uczeni japońscy sklonowali cielęta przez zastosowanie komórek pęcherzykowych i komórek wyściółki jajowodu uzyskując tym samym dużą wysoką wydajność klonowania.

Możliwość klonowania dorosłych zwierząt wywołała też wiele dyskusji nad klonowaniem ludzi. Dotychczas przeprowadzono (jak podaje literatura naukowa) jedną próbę sklonowania człowieka. W 1993 roku Hall i Stillman w Waszyngtonie oznajmili, że udało im się rozdzielić blastomery Blastomery komórki powstające w czasie podziałów mitotycznych zygoty. Po kolejnych podziałach powstają 2, 4, 8, 16, 32 itd. blastomery.
Czytaj dalej Słownik biologiczny
kilkukomórkowego zarodka ludzkiego pobudzić je do rozwoju. Jednak zarodki rozwijały się nieprawidłowo. Od tego czasu wydano wiele dokumentów zabraniających klonowania ludzi.

Genetyka medyczna

Genetyka medyczna jest to jeden z działów genetyki, który zajmuje się diagnostyką, prognozowaniem, leczeniem oraz profilaktyką chorób genetycznych. Podstawą do prawidłowej diagnostyki chorób genetycznych jest ocena kliniczna cech fenotypowych, analiza danych rodowodowych oraz wyniki dodatkowych badań laboratoryjnych. Do najważniejszych problemów genetyki medycznej należą: genetyka nowotworów, mutageneza, genetyka wad metabolizmu, etiologia wad wrodzonych u człowieka a także leczenie i poradnictwo genetyczne.

Choroby genetyczne są to choroby dziedziczne. Przyczyną ich wystąpienia są mutacje genów oraz aberracje chromosomowe, które są przekazywane potomstwu wraz z gametami rodziców lub powstają w czasie wczesnych podziałów zygoty. Skuteczność leczenia tych chorób jest ograniczona do stosunkowo nielicznej grupy chorób genetycznych. Współczesna medycyna może jedynie łagodzić skutki chorób genetycznych w szczególności tych, które zostały odpowiednio wcześnie rozpoznane i ograniczyć ich wystąpienie głównie przez poradnictwo genetyczne.

W leczeniu chorób o podłożu genetycznym istotną rolę dogrywa terapia genowa, nad która nieustannie trwają intensywne badania. Jej istotą jest wprowadzenie do organizmu takiego genu, którego produkt Produkt dobro wytworzone w procesie produkcji rolniczej, przemysłowej i usługowej. Występuje jako dobro materialne oraz dobro niematerialne (usługa). Dobra (produkty) materialne dzielą się na produkty pracy -... Czytaj dalej Słownik geograficzny spowoduje ustąpienie choroby. Aby z powodzeniem stosować tą metodę trzeba rozwiązać jeszcze kilka zasadniczych problemów polegających na opracowaniu efektywnego sposobu wprowadzania genu do organizmu osoby chorej oraz zapewnieniu, że regulacja ekspresji genów będzie przebiegała prawidłowo.

Jeśli objawy choroby wskazują na jej dziedziczny charakter to terapię genową można przeprowadzić na dwa sposoby. Jednym z nich jest wprowadzenie prawidłowej kopii genu do komórek z linii zarodkowej lub do komórek somatycznych chorego. Pierwsza metoda będzie zapobiegać przenoszeniu się wadliwego allelu na następne pokolenia a drugi może korygować działanie allelu u osób chorych. Obecnie prowadzone są liczne badania nad leczeniem komórek somatycznych.

Terapia genowa może odbywać się przez wprowadzenie genów bezpośrednio do organizmu pacjenta i wtedy gen będzie musiał znaleźć sam odpowiednią komórkę docelową. Taki rodzaj Rodzaj jednostka systematyczna - jedna z kategorii w systemie klasyfikacji roślin i zwierząt, wyższa od gatunku, a niższa od rodziny, np. rodzaj szczur obejmuje gatunki: szczur śniady, szczur wędrowny; rodzaj... Czytaj dalej Słownik biologiczny terapii genowej nazwany jest terapią In vivo. Jej wada jest to, że jest to proces mało wydajny. Innym rodzajem terapii jest terapia ex vivo polegająca na pobraniu od pacjenta komórek i odpowiednie manipulowania nimi w hodowlach komórkowych a następnie ponowne wprowadzenie ich do organizmu chorego.

Większość prób klinicznych związana jest z terapią genową skierowana na komórki nowotworowe oraz na rzadko występujący niedobór deaminazy adenozyny i zwłóknienie torbielowate.

Nowotwory pojawiają się jako wynik mutacji genów, więc teoretycznie można by zapobiec dalszemu rozwojowi tych komórek przez zastąpienie nieprawidłowych genów supresji nowotworowej genami działającymi prawidłowo. Inna możliwością mogłoby być zastosowanie genów, które indukowałyby śmierć komórek nowotworowych lub też powodowałyby wzrost Wzrost zwiększanie rozmiarów i masy ciała. Wzrost jest cechą wszystkich żywych organizmów i następstwem pobierania substancji odżywczych z otoczenia. U jednokomórkowców wzrost wiąże się ze zwiększaniem rozmiarów... Czytaj dalej Słownik biologiczny jej podatności na mechanizmy obronne organizmu. Nie są jeszcze poznane takie mechanizmy czy sposoby terapii genowej, które całkowicie niszczyłyby komórki nowotworowe. Być może terapia genowa będzie tylko uzupełnieniem w leczeniu chirurgicznym czy leczeniu farmakologicznym i terapii radiologicznej.