Genetika

Genetika (grčki γεννώ - geno, znači dati rod, roditi) je nauka koja proučava gene, naslednost i varijaciju između organizama. Reč genetika je prvi put upotrebljena kada je engleski naučnik Vilijam Bejtson poslao pismo Adamu Sedviku, 18-og aprila 1905. u kojem je opisao nauku koja za cilj ima proučavanje procesa nasleđivanja i varijacije između organizama.

Ljudi su koristili genetiku još u preistorijskom dobu za pripitomljavanje divljih životinja i gajenje biljaka. U modernim eksperimentima, genetičari svakodnevno pronalaze nove načine za izučavanje funkcije gena, kao što je analiza genetskih interakcija. U samom organizmu, genetske informacije se nalaze u hromozomima, koji su predstavljeni hemijskim strukturama kao što je DNK molekul.

Geni su šifre koje nose informacije neophodne za sintezu sekvenci amino kiselina koje se ispoljavaju u protenima, koji na kraju igraju važnu ulogu u građi fenotipa organizma. U diploidnim organizmima, dominanta alela na hromozomu će baciti u senku, i samim tim sprečiti ispoljavanje resesivne alele na istom hromozomu. Danas, u oblasti molekularne biologije i genetike često čujemo izraze kao što su kodiranje i kodirati, i na laičkom jeziku to jednostavno znači da gen nosi infomracije koje su kao uputstva prema kojima organizam može da sagradi protein. Tako možemo da kažemo da geni nose kodove za proteine. Nekada se smatralo da jedan gen kodira jedan protein. Međutim, danas znamo da jedan gen može da bude odgovoran za više produkata, u zavisnosti kako je transkripcija regulisana. Geni takođe kodiraju sekvencu nukleotida u m-RNA, t-RNA i r-RNA koji su neophodni za sintezu proteina.

Genetika može da predvidi, mada ne u svakom slučaju, fizički izgled organizma kao i moguće ponašanje organizma. Međutim faktori u bližoj okolini i nepredvidljivi faktori nad kojima nemamo moć, takođe imaju veliku ulogu u genetici. Na primer, jednojajčani (identični) blizanci su klon koji nastaje ranim deljenjem embriona, i tako imaju isti DNK molekul, ali različito se ponašaju i imaju različite otiske prstiju.

Istorija genetike

U svom naučnom radu nazvanim "Eksperimenti u hibridizaciji biljaka" ("Versuche uber Pflanzenhybriden") prezentovanom 1865 Gregor Mendel je otkrio poreklo pojedinih osobina u novonastalim biljkama graška i pokazao kako se ove novonastale osobine mogu unapred matematički izračunati. Iako proces nasleđivanja ne prati u svakom slučaju načine nasledstva koje je predočio Mendel, njegov rad je imao znajačnu ulogu u razvoju upotrebe statistike u genetici. Od tog vremena, objavljivanja Mendelovog rada, otkriven je veći broj veoma kompleksnih procesa nasleđivanja.

Značaj Mendelovog rada nije adekvatno shvaćen sve do ranih dvadesetih godina dvadesetog veka, nakon njegove smrti, kada je njegovo eksperimentisanje nad biljkama potvrđeno novim i modernim istraživanjima naučnika koji su radili na sličnim organizmima.

Mendel u ono vreme nije bio ni svestan fizičke prirode gena. Međutim, mi danas znamo da se genetska informacija nalazi na DNK-a molekulu (retrovirusi, kao što su influenca, onkovirusi i HIV, kao i mnogi biljni virusi svoje genetske informacije nose na RNK molekulima). Manipulacije DNK-a (i/ili RNK-a molekula) molekula mogu da promene informacije koje će se preneti sa roditelja na potomak kao i fizičke osobine mnogih organizama.

Važni datumi u istoriji genetike

1859 Čarls Darvin objavljuje Poreklo Vrsta

1865 Gregor Mendel objavljuje Eksperimenti u hibridizaciji biljaka

1903 hromozomi su otkriveni kao nasledne jedinice

1905 Britanski biolog Vilijam Bejtson prvi put upotrebljuje izraz genetika

1910 Tomas Hant Morgan potvrđuje lokaciju gena na hromozomima

1913 Alfred Sturtevant pravi prvu genetsku mapu hromozoma

1918 Ronald Fišer objavljuje rad pod nazivom Korelacija između pripadnika iste familije na osnovu Mendelovskog nasleđivanja

1913 Genetske mape pokazuju hromozome koji imaju linearno raspoređene gene

1927 Fizičke promene u genima se zovu mutacije

1928 Frederik Grifit otrkiva nasledni molekul koji se prenosi sa bakterije na bakteriju

1931 Krosing over je posledica rekombinacije

1941 Edvard Tatum i Džordž Vels Bidl potvrdđuju da geni nose kodove za proteine

1944 Osvald Teodor Ejveri, Kolin Mekleod i Mejklin Mekarti prvi izoliraju DNK molekul kao genetski materijal

1950 Ervin Čargaf pokazuje da četiri nukleotida nisu prisutni u nukleinskim kiselinama u stabilnim proporcijama, ali neki generalni zakoni ih stabiliziraju (na primer da broj nukleotida adenina je skoro uvek jednak broju timina)

1952 Hrši-Čejs eksperiment potvrđuje da se genetska informacija bakteriofaga nalazu na DNK-a molekulu

1953 DNK struktura je utvrđena kao dvoguba spirala od strane Džejms Votsona i Francisa Krika

1956 Džo Hin Tjio i Albert Livan su utvrdili da ljudi poseduju 46 hromozoma

1958 Meselson-Štal eksperiment demonstrira da se DNK semikonzervativno replikuje (potomak ima jedan lanac identičan roditelju, dok je drugi lanac stvoren tokom replikacije i komplementaran je prvom)

1961 Genetski kod se sastoji od tria, svaki kod ima po 3 jedinice, i kao kod kodira za po jednu amino kiselinu

1964 Havard Temin demonstrira koristeći RNK viruse da Votsonova centralna dogma nije uvek istinita (kod ovih virusa genetske informacije se nalaze na RNK molekulu, a ne na DNK)

1970 Restriktivni enzimi su otkriveni u studijama nad bakterijom Haemophilius influenzae koji omogućavaju naučnicima da seku i koporaju određene delove DNK molekula.

1977 Fred Sanger, Valter Gilbert i Alan Maksim su po prvi put pronašli sekvencu DNK molekula. Laboratorija Sangera je uspešno utvrdila komplentan genotip bakteriofaga Φ-X174

1983 Keri Benks Mulis otkriva polimerizovanu lančanu reakciju-PCR koja omogućava jednostavnu amplifikaciju DNK molekula

1989 Utvrđena sekvenca prvog ljudskog gena od strane Francisa Kolinsa i Lap-Či Cuija. Gen kodira CFTR CFTR protein, koji je razlog cističe fibroze

1995 Genom Haemophilus influenza je prvi celokupni genom slobodnog živig organizma kojem je utvrđena sekvenca

1996 Saccharomyces cerevisiae je prvi eukariotski genom koji je sekvenciran

1998 Prvi multicelularni eukariotski genom je sekvenciran

2001 Prva verzija sekvence ljudskog genoma je objavljena

2003 (14-ti april) uspešno okončan Projekat Ljudski Genom sa 99 % ukupnog genoma sekvenciranog, i greškom od 0.01 %.

Oblasti Genetike

Klasična Genetika

Klasična genetika se sastoji od tehnika i metoda koji su utvrđeni pre moderne molekularne biologije. Nakon pronalaska genetskog koda i tehnika kao što su kloniranje i restriktivni enzimi, avenije genetskog istraživanja su se znatno proširile. Neke od klasičnih genetskih ideja koje su postavljene pre dvadesetog veka su dopunjene i malo izmenjene, dok su veliki broj ideja i tehnika ostale nepromenjene, kao što su Mendelovi zakoni. Pravila nasleđivanja koje je Mendel postavio danas su od velike koristi u studijama genetskih bolesti, tj bolesti koje se prenose sa roditelja na potomke.

Klinička genetika

Lekari koji imaju sertifikate kliničkih genetičara leče i pomažu pacijentima sa genetskim bolestima i sindromima.

Molekularna genetika

Molekularna genetika se oslanja na ideje klasične genetike, ali sa fokusom na strukturu i funkciju gena na molekularnom nivou. Molekularni genetičari koriste metode i tehnike klasične genetike, kao što je hibridizacija, i tehnike molekularne biologije, kao što je polimerizovana lančana reakcija - PCR. Bitna sub-oblast molekularne genetike je korišćenje molekularne informacije kako bi se utvrdila porekla organizama, i samim tim naučna klasifikacija organizama – molekularna sistematika. Nauka koja se bavi naslednim osobinama, koje nisu direktno i ekskluzivno povezane sa promenama u DNK sekvenci se naziva epigenetika.

Neki naučnici imaju za stav da život može biti definisan na molekularnom nivou, na osnovu strategija kojim se koriste RNK polinukleotidi. Ovakav stav je vrlo brzo doveo do RNK hipoteze.

Genomika

Genomika je vrlo mlada nauka koja za cilj ima studiju genetskih interakcija u genomu jednog organizma (samim tim SVE promene u DNK molekulu tog organizma). Genomika kao nauka je dostupna jedino ako je ceo genom datog organizma dostupan, kao i dostupnost matematičkih alata, kao što je oblast bioinformatike koja može da analizira veliki skup informacija.

Bliske nauke

Molekularna biologija je nauka koja se rodila unijom biohemije i genetike. Izraz genetika se u velikoj meri danas koristi kada se misli na genetski inženjering, u kom se DNK datog organizma menja kako bi se na kraju dobio praktičniji produkat.

Kvanitativna, populaciona i ekološka genetika

Populaciona, kvanitativna i ekološka genetika su usko povezane nauke, koje se takođe oslanjaju na ideje klasične genetike. One se razlikuju po tome čime se bave. Na primer, populaciona genetika se fokusira na distribuciju i učestalost promene u alelima koje se nalaze na genima, do kojih dolazi usled prirodne selekcije, genetičkog drifta, mutacije, i migracije.

Izvori

• Engleska Vikipedija - prevod članka Genetika http://en.wikipedia.org/wiki/Genetics

Eksterni linkovi

Genetika na Wikimedijinoj ostavi

• Američki žurnal o humanoj genetici Arhivirano 2005-09-14 na Wayback Machine-u
• Evropski žurnal o humanoj genetici
• Geni i razvoj
• Humana molekularna genetika Arhivirano 2008-10-07 na Wayback Machine-u
• Journal of Heredity Arhivirano 2005-05-26 na Wayback Machine-u
• Prirodna genetika
• Nature Genome Gateway
• Farmakogenetika