Darvin

1831. započet Beagle – trajao 22 godine

Prirodna selekcija

’’O poreklu vrsta’’

(1859)

Mendel

1856-1864. Grašak – Prvi i Drugi Mendelov zakon nasleđivanja

’’Eksperimenti u hibridizaciji biljaka’’

(1865) – priznat 16 godina nakon smrti

Galton

Erazmus Darvin (pradeda)

Vremenske mape (meteorologija)

Leksička hipoteza u proučavanju osobina ličnosti

Psihometrika – koristi testove

Koncept korelacije i koncept regresije prema aritmetičkoj sredini

Bihejvioralna genetika – blizanačke studije (History of Twins (1875))

Eugenika – poboljšanje ljudske vrste (pozitivna – brakovi između nosilaca dobrih gena,
veliki broj potomaka, negativna – kontrola rađanja)

Proučavao naslednu osnovu genija –

’’Heredetary Genius’’

(1869)

Valdejer-Herc
(1888)

Neuronska teorija

Neuron = osnovna jedinica nervnog sistema

Hromozom

De Vris
Lorens
Fon Čermark

Nezavisno potvrdili Mendelove zakone (kukuruz i grašak) (1900)

Boveri-Saton
(1903)

Hromozomska teorija (nezavisno jedan od drugog)
hromozomi su nosioci naslednog materijala (Boveri – morski ježevi, Saton – skakavci)

Hromozomi se javljaju kod roditeljskih parova, odvajaju se tokom mejoze i mogu
stvoriti fizičku osnovu za Mendelove zakone nasleđivanja

Bejtson (1906)

Genetika

Johansen
(1909)

Gen – nosilac naslednog materijala

Genotip – genska konstitucija organizma

Fenotip – ekspresija gena pod uticajem spoljašnjih činilaca

Morgan (1910)

Nobel – Geni su linearno raspoređeni duž hromozoma

Stutevart
(1913)

Mape položaja gena u hromozomima – svaki gen ima svoju fiksnu lokaciju

Fišer

Statistički postupci za biometrijsku genetiku

Osnove za razvoj populacione genetike

’’Korelacija između pripadnika iste familije na osnovu Mendelovskog nasleđivanja’’
(1918) – prvi put koristi termin analiza varijanse

Osnivač savremene statistike

Rokfeler Uni

Ejveri-Meklaud-Mekarti eksperiment (1944)
DNK uzrokuje transformaciju bakterija --> geni se sastoje od DNK

Votson i Krik
(1953)

Model strukture molekula DNK

Ljudski genom
(1990-2003)

Sekvencioniranje 99,9% ljudskog genoma

GENETIKA

molekularna

citogenetika

fiziološka genetika

populaciona genetika

- Molekularna sturktura

gena i njegove funkcije

- Genetika + molekularna

biologija

- Genetički skrining –

najvažnija tehnika –
proučava nasledne
procese na niovu
informacionih (nukleinske
kiseline)
i operativnih biomolekula
(proteini)

- Genske mutacije kao

uzročnici oboljenja

- Ćelijski procesi
- Mehanizmi promenljivosti

i nasleđivanja osobina

- Analiza mikroskopske

građe i funkcije pojedinih
organela ćelije

- Funkcija hromozoma

- Individualni razvoj kod

pripadnika pojedinih vrsta

- Genetički mehanizmi

diferencijacije ćelije,
maligne alternacije ćelija
– odstupanja od
normalne ekspresije gena

- Odnosi u genskoj

strukturi pojedinih
grupa organizama

- Razlike i sličnosti

između populacija iste
vrste

- Uzroci i poreklo

evolucionih adaptacija

1. nukleinskih kiselina
2. proteina
3. ribozoma

1. mutaciona
2. imuno

1. starenja
2. ponašanja

1. evoluciona
2. ekološka

DNK sadrži celokupni nasledni materijal.

Osnovna jedinica građe DNK je nukleotid – jedinjenje (od tri

komponente):

1. molekula azotne baze (adenin, guanin, citozin, timin ili uracil);
2. molekula šećera pentoze (monosaharid sa 5 ugljenikovih atoma (dezoksiriboza ili riboza));
3. fosfatne grupe.

Osnovnu jedinicu građe RNK takođe čine nukleotidi. U RNK se umesto timina

javlja uracil, i umesto dezoksiriboze – riboza. Nukleotidi su međusobno povezani
kovalentnim vezama gradeći polinukleotidne lance. Molekuli DNK sastoje se od dva
polinukleotidna lanca, a RNK od jednog. DNK se nalazi u hromozomima, RNK se u
citoplazmi i jedru.

Nukleinske kiseline sadrže dve vrste azotnih baza: purine (adenin i guanin) i

pirimidine (citozin, timin i uracil). U zavisnosti koju azotnu bazu sadrže, nukleotidi
mogu biti: adeninski (A), guaninski (G), citozinski (C), timinski (T) i uracilski (U).

Ervin Čargaf je prvi koji je uočio pravilnost u rasporedu nukleotida u

molekulima DNK (Čargafova pravila), i otkrio je da u molekulima DNK kod različitih vrsta uvek postoji jednak broj
purinskih i pirimidinskih nukleotida.

Otkrio je i da je ukupna zastupljenost guanina i citozina karakteristična za vrstu i da je najčešće:

Pokazao je da genska specifičnost vrste zavisi od rasporeda nukleotida u molekulu DNK (primarna struktura DNK).
n je broj nukleotida u lancu, a 4n broj različitih redosleda nukleotida. Najmanji lanac DNK ima oko 5000 nukleotida.
DNK je u proseku dugačak oko 1.8m. Pakovanje DNK molekula vrše proteini histoni - kalemi na koje se namotava,
koji sadrže bazne aminokiseline, pozitivno su naelektrisani, i čvrsto se vezuju za DNK. Stabilni su proteine i odnos
količine DNK i histona je konstantan.

Replikacija DNK je proces dupliranja DNK pri kom od jednog molekula nastaju dva potpuno identična

molekula. Odvija se pre svake ćelijske deobe i omogućava podelu svakog hromozoma na dve hromatide. Započinje
odmotavanjem lanaca DNK i njihovim razdvajanjem. Mesta na hromozomu na kojima se odvija replikacija imaju
oblik slova Y (replikativne viljuške). One su asimetrične, jer se jedan lanac sintetiše kontinuirano (vodeći lanac), a
drugi diskontinuirano (lanac koji zaostaje). Replikacija se odvija tako što se za oslobođenu bazu svakog od lanaca
vežu komplementarne baze koje povezuje DNK polimeraza. Proces započinju kratki lanci RNK, na kojima nastaje
novi lanac i DNK se udvostručuje. Tako ćerke ćelije sadrže istu količinu DNK (sve kopije gena kao i roditeljska
ćelija).

Gen je fizička i funkcionalna jedinica nasleđivanja. Čini ga celovit deo DNK potreban za sintezu jednog

proteina ili molekula RNK. Gen za određenu osobinu uvek se nalazi na istom mestu na hromozomu – genski lokus.
Građa gena je građa DNK i ogleda se u tačno određenom rasporedu nukleotida (A,T, C i G). Kada se taj raspored
promeni, dolazi do mutacije. Gen može da:



reprodukuje samog sebe,



se povremeno menja,



kontroliše stvaranje proteina.
Aleli su različiti oblici jednog istog gena, a obrazuju ih polimorfni geni. Monomorfni imaju samo jedan

alelni oblik. Aleli jednog gena mogu biti u različitim interakcijama, a postoje recesivni i dominantni.

U procesu transkripcije geni stvaraju strukturu koji je kao slika u ogledalu - informaciona RNK. U procesu

translacije ona se oslobađa od DNK i prelazi iz jedra u citoplazmu, dolazi do ribozoma i učestvuje u procesu
stvaranja proteina. Genetski kod je sekvenca nukelotida u genu koja se prenosi putem RNK u proteine.

ĆELIJSKI CIKLUS

Dva najvažnija procesa koja se odvijaju u ćeliji su:



replikacija DNK – pre svake ćelijske deobe. Omogućuje podelu hromozoma na dve sestrinske
hromatide, gde ćerke ćelije sadrže istu količinu hromozoma, tj. sve kopije gena roditeljskih ćelija.



deoba jedra – svaka ćelija prolazi kroz tačno determinisane cikluse. Ćelijski ciklus se odvija od
momenta nastanka neke ćelije (deobom majke-ćelije) pa sve do momenta kada se ta ćelija deli na dve
nove ćelije. Ovi procesi omogućavaju rast i obnavljanje tkiva kod višećelijskih organizama, dok kod
jednoćelijskih dovode do uvećanja broja jedinki - razmnožavanja.

Ćelijski ciklus može se podeliti u četiri faze:

(presintetička – growth 1)

S (sintetička – synthesis) INTERFAZA – priprema za deobu/replikaciju DNK (16-20h)

(posintetička – growth 2)

nasledni materijal je u vidu hromatina

D (MITOZA – deoba (1-2h))

Ćelije koje nemaju sposobnost deljenja su neciklične ćelije (poprečno-prugaste mišićne ćelije, nervne ćelije

i eritrociti). Ove ćelije, ulaskom u G

fazu, ostaju u njoj. Pošto G

faza predstavlja čitav ćelijski ciklus, ona se

označava kao G

faza, i ciklus se završava ćelijskim umiranjem. Ciklične ćelije završavaju deobom na nove ćelije.

– Ćelija raste i funkcioniše normalno. Proteini se sintetišu u velikim količinama, a broj ćelijskih organela i

zapremina citoplazme se duplira. U ovoj fazi se određuje da li će ćelija preći u S ili fazu mirovanja (G

). Procesi u

ovoj fazi mogu biti zaustavljeni zbog različitih faktora – nedostatak hranljivih materija, prostora za rast,
neadekvatna temperatura. U ovoj fazi se svaki hromozom sastoji od jedne hromatide. Neophodni uslovi za
uspešan prolazak kroz ovu fazu su telesna temperatura od 37

C, i dovoljno aminokiselina (jer omogućuju sintezu

DNK i proteina). Nepravilnosti koje se javljaju u G

fazi mogu da dovedu do pojave tumora, jer kada proteini koji

učestvuju u regulaciji gena postaju nekontrolisani, povećava se ekspresija gena, i dolazi do nekontrolisanog
ćelijskog ciklusa. Zato lekovi za neke oblike tumora sprečavaju ćelije tumora da uđu u G

fazu, a time i da se dalje

šire i umnožavaju.

S – Dolazi do potpune replikacije DNK. Precizna i tačna replikacija je neophodna da ne bi došlo do

genetskih anomalija (od kojih odumiru ćelije ili dolazi do oboljenja). Na kraju ove faze svaki hromozom se sastoji
od dve sestrinske hromatide. Ćelija sprečava više od jedne replikacije DNK tako što se još u G

fazi učitava obrazac

replikacije i u S fazi se taj obrazac prekida. Tokom S faze detektuju se i fiksiraju oštećenja DNK. Kada se naiđe na
oštećenje, aktivira se protein kinaze – ATR, koji izaziva zastoj u pokretanju novih replikacija, sprečava mitozu i
stabilizuje replikacionu viljušku kako bi se DNK polimeraza vezala i šteta fiksirala. DNK sinteza se odvija brzinom od
2000 nukleotida u sekundi.

(finalna subfaza) – Sintetišu se proteini neophodni za proces mitoze (npr. tubulin), od kojih se

polimerizuju mikrotubule koje će učestvovati u obrazovanju deobnog vretena. Dolazi i do duplikacije centriola i
drugih organela. Faza G

i faza G

obezbeđuju ćeliji vreme za rast, stvaranje novih organela, regulatornih proteina i

akumulaciju energije. Ako bi interfaza trajala samo toliko vremena koliko je potrebno za duplikaciju DNK, ne bi bilo
ćelijskog rasta i ćelija bi bila sve manja. G

nije nužan deo ćelijskog ciklusa, jer neke ćelije direktno iz S faze idu u

profazu (tumori).

MITOZA je deoba ćelije, pri kojoj od jedne ćelije sa diploidnim brojem hromozoma nastaju dve ćerke ćelije

sa istim brojem hromozoma. Njom se obezbeđuje obnavljanje tkiva i rast organizma. Deoba ćelija odvija se u pet
faza:

1. PROFAZA – hromozomi su maksimalno izduženi i končastih, isprepletani po celom jedru. Na svaki kraj

ćelije tj. na polove, odlazi po jedan par centriola (jer su u G

fazi duplirane). Krajem faze hromozomi su

vidljivi, kraći, deblji i tamniji, a uzdužno su podeljeni na dve identične hromatide, spojene centromerom.
Na svakoj centromeri dolazi do formiranja dva kinetohora, po jedan na svakoj hromatidi, smeštenim na
suprotnim stranama hromozoma. Kinetohor je proteinski kompleks za koji će se vezati određeni tip
mikrotubula, tj. niti deobnog vretena (kinetohorne mikrotubule). U humanim somatskim ćelijama za
jedan kinetohor se zakači oko 30 mikrotubula.

2. PROMETAFAZA – jedrov omotač se fragmentira i sadržaj jedra se meša sa citoplazmom, a zatim jedarce

nestaje i formira se deobno vreteno. Hromozomi vezani za kinetohorne mikrotubule se grupišu u
ekvatorijalnoj zoni.

MEJOZA je ćelijska deoba koja se odvija u polnim ćelijama. Obrazovanje polnih ćelija (gameta) čoveka

naziva   se   gametogeneza.   Proces   deobe   muških   polnih   ćelija   je   spermatogeneza,   a   ženskih   –   oogeneza.   Od
diploidnih, matičnih ćelija spermatogonija i oogonija se stvaraju polne ćelije, tj. muške i ženske gamete. One
sadrže   haploidan   broj   hromozoma   (n),   odnosno   polovinu   manje   od   somatskih.   Mejoza   održava   stalan   broj
hromozoma iz generacije u generaciju, inače bi se broj hromozoma duplirao u svakoj sledećoj generaciji. Značajna
je   zbog   održavanja   genetičke   raznovrsnosti.   Ona   je   omogućena   slučajnim   rasporedom   majčinih   i   očevih
hromozoma u polnim ćelijama. U gametima čoveka moguće su 223 kombinacije – čovek može da obrazuje 8 000
000 različitih polnih ćelija. Mejoza se odvija u dve faze – Mejoza I i II.
MEJOZA I:

1. PROFAZA I - odvijaju procesi razmene genetičkih infomracija između

parova hromozoma. Profaza I sastoji se od pet podfaza:



LEPTOTEN - kondezovanja hromatina – hromozomi su končaste
tvorevine koje su krajevima vezane za jedrovu membranu.
Hromozom se sastoji od 2 hromatide, ali su priljubljene jedna uz
drugu pa se ne vide.



ZIGOTEN – sparivanje homologih hromozoma (grupisanje u
bivalente, homologe hromozomske parove (jedan poreklom od
oca jedan od majke)), koji se čvrsto pripajaju, jednom složenom
proteinskom strukturom – sinaptonemalni kompleks.



PAHITEN – Između homologih hromatida se uspostavljaju mostovi – hijazme, koje vezuju
homologe genske parove. Preko hijazmi se vrši razmena odgovarajućih fragmenata hromatida
između homologih hromozoma – crossing-over. To rezultira genetskom rekombinacijom, tj.
Stvaranjem nove genske konfiguracije.



DIPLOTEN – hromozomi se razdvajaju, ali spojevi na hijazmama ostaju.



DIJAKINEZIS – hromozomi se maksimalno kondenzuju, i za njih se kače kinetohorne
mikrotubule i počinje pomeranje ka ekvatorijalnom regionu ćelije. Jedarce i jedrova membrana
nestaju.

2. METAFAZA I – homologi hromozomski parovi spojeni hijazmama se grupišu u područja ekvatora gde

formiraju metafaznu (ekvatorijalnu) ploču. Hromozomi se nalaze u parovima od kojih svaki vodi
poreklo od jednog roditelja (jedan od oca, jedan od majke). Za razliku od mitoze, gde su na ekvatoru
ćelije bili pojedinačni, u metafazi mejoze I nalaze se parovi homologih hromozoma. Centromere
hromozoma su vezane za polove ćelije koncima deobnog vretena (jedan hromozom iz para vezan je za
jedan, a drugi hromozom za drugi pol ćelije).

3. ANAFAZA I – kidanjem hijazmi razdvajaju se homologi hromozomi, tako da na svaki ćelijski pol odlazi

jedna kompletna, haploidna (n) garnitura hromozoma. Ona je diploidna (2n) po sadržaju DNK, budući
da na polove odlaze kompletni hromozomi, a ne hromatide (kao u anafazi mitoze). U ovoj fazi dolazi do
redukcije broja hromozoma. U humanim ćelijama na polovima se nalazi po 23 hromozoma.

4. TELOFAZA I - počinje i završava se kompletnom citokinezom kojom se stvaraju dve sekundarne

spermatocite, tj. oocite od početne primarne. Nakon ove deobe, nastaje jedna sekundarna oocita i
jedno polarno telo. I sekundarna spermatocita i oocita, iako su haploidne po broju hromozoma,
diploidne su po količini DNK. Ona će se redukovati u drugoj mejotičkoj deobi, i tada će se dobiti
definitivne haploidne muške i ženske polne ćelije. Formira jedrova opna oko hromozoma na polovima,
i obrazuje se jedarce.

MEJOZA II – sekundarne spermatocite i oocite sadrže svaka po 23 hromozoma i
diploidne su po količini DNK. Dele se na dve ćelije od kojih će svaka imati po 23
hromozoma, ali duplo manju količinu DNK (jer je u anafazi došlo do razdvajanja
hromozoma na sestrinske hromozome, a količina DNK je redukovana na polovinu). Ona
je veoma slična mitozi i sastoji se od četiri podfaze:

1. PROFAZA II – hromozomi se spiralizuju, centriole se razdvajaju, obrazuje se

deobno vreteno, jedarce i jedrova membrana nestaju.

2. METAFAZA II – stvara se ekvatorijalna ploča i odvija deoba u centromeri.
3. ANAFAZA II – skraćuju se niti deobnog vretena i razdvajaju sestrinske

hromatide.