Modul 1 - Genetik och cellbiologins grunder

Kurs: Basvetenskap 2

Modulen täcker klassisk och icke-mendelsk genetik, kromosomavvikelser och monogena/ärftliga sjukdomar, cellkärnans och kromosomens struktur, cellcykeln, samt hela flödet från DNA-replikation och DNA-reparation till transkription, RNA-processning, translation och genreglering/signaltransduktion.

Genetik och ärftlighetsmönster

• Mendelsk genetik – grunderna: segregationslagen, oberoende fördelningens lag, locus, allel, genotyp/fenotyp, pedigree, dominant/recessivt anlag.
• Autosomal nedärvning – dominant och recessiv nedärvning via icke-könskromosomer.
• X-bunden nedärvning – dominant och recessiv nedärvning via X-kromosomen.
• Y-bunden nedärvning – ärvs enbart från far till son.
• Mitokondriell nedärvning – ärvs endast från mamman, heteroplasmi.
• Haploidi och diploidi – n vs. 2n, meios vs. mitos.
• Homologa gener – ortologa och paraloga gener.
• SNP – variation i en enskild nukleotid.
• Epigenetik – reglering av genuttryck utan att ändra DNA-sekvensen.
• Polygen ärftlighet – flera gener bidrar till en egenskap, inkl. penetrans och gendos.
• Pleiotropi – en gen påverkar flera egenskaper.
• Epistasi – en gen påverkar effekten av en annan gen.
• Imprinting – genuttryck beror på förälderns ursprung.

Kromosomavvikelser

• Downs syndrom – trisomi 21 (47,XY,+21).
• Klinefelters syndrom – 47,XXY.
• Turners syndrom – 45,X.
• Swyer syndrom och de la Chapelle syndrom – SRY-genens läge avgör fenotypiskt kön trots avvikande karyotyp.
• Translokation – Robertsonsk och reciprok translokation, insertioner.
• Mikrodeletionssyndrom – förlust av en liten kromosomregion.

Monogena sjukdomar och ärftlig cancerrisk

• Cystisk fibros – autosomalt recessiv, defekt kloridkanal.
• Fenylketonuri – autosomalt recessiv, oförmåga att bryta ned fenylalanin.
• Sickle cell-anemi – autosomalt recessiv, sickling av erytrocyter.
• Akondroplasi – autosomalt dominant, hämmad brosktillväxt.
• Huntingtons sjukdom – autosomalt dominant, anticipation.
• Marfans syndrom – autosomalt dominant, defekt bindväv.
• Duchennes muskeldystrofi – X-bundet recessiv, avsaknad av dystrofin.
• Hemofili A och B – X-bundet recessiv koagulationsbrist.
• BRCA1 och BRCA2 – ärftlig bröst-, äggstocks- och prostatacancerrisk.

Cellkärnan, kromosomer och cellcykeln

• Cellkärnan – kärnmembran, kärnporer, nukleoplasma, kromatin, nukleol, TADs.
• Kromosomer – centromerer, telomerer, replikationsursprung, repetitivt DNA.
• Kromatin – nukleosomen, eukromatin/heterokromatin, histonmodifiering.
• Cellcykeln – G1/S/G2/M, checkpoints, koppling till onkologi.
• Mitos – profas, prometafas, metafas, anafas, telofas, cytokines.
• CDK och cykliner – driver cellcykeln framåt.
• Mitogener, tillväxtfaktorer och överlevnadsfaktorer – extracellulära signaler som styr tillväxt och överlevnad.

DNA-replikation, DNA-reparation och mutationer

• DNA-replikation – semikonservativ, dubbelriktad replikation, ledande/släpande sträng.
• Telomerer och telomeras – kromosomändeproblemet och telomerasets roll.
• DNA-reparation – MMR, BER, NER, dubbelsträngsbrottsreparation, p53.
• p53 – “genomets väktare”, cellcykelstopp, reparation, apoptos.
• Mutationer – punktmutationer, frameshift, translokationer, tymindimerer m.m.

Apoptos och senescens

• Apoptos – programmerad celldöd, kaspaskaskaden.
• Nekros – oprogrammerad celldöd, jämförelse med apoptos.
• Senescens – permanent cellcykelstopp utan celldöd.

Transkription och RNA-processning

• Transkription – promotor, TATA-box, transkriptionsfaktorer, RNA-polymeras I/II/III.
• Introner och exoner – kodande och icke-kodande delar av gener.
• UTR-sekvenser – 5’ och 3’ UTR.
• RNA-processning – 5’ cap, poly-A-svans, splitsning, alternativ splitsning, RNA-editing.

Translation och proteinsyntes

• Translation – initiering, elongering, terminering, antibiotikas påverkan på ribosomer.
• Genetiska koden – kodoner, start-/stoppkodon, läsram.
• tRNA – antikodon, aminoacyl-tRNA-syntetas.
• Ribosomen – A-, P- och E-säte.
• Chaperoner – korrekt proteinveckning.
• Proteasomer och ubiquitinering – nedbrytning av felveckade/överflödiga proteiner.

Genreglering och signaltransduktion

• Genreglering – epigenetisk, transkriptionell, posttranskriptionell, translationell och posttranslationell reglering.
• Cellsignalering – endokrin, parakrin, neuronal, kontaktberoende, autokrin signalering samt receptortyper.
• Second messenger och cAMP-signalering – cAMP, PKA, CREB.
• MikroRNA – posttranskriptionell genreglering via miRNA, siRNA, lncRNA.