مواضيع المحاضرة: Genetic
background image

Genetic disorders 
 
 
 
 
 
 

Robbins Basic Pathology 
Ch 6 
P 215
 

Dec. 7

th

  . 2015 


background image

Genetic disorders 

Objectives 

• Introduction 
• Mutations 
• Structure & No. variations in genes 
• Epigenetic changes. 
• Types of genetic disorders 
• Genes encoding structural pr. 
     Marfan Syndrome “MFS” 
     Ehlers- Danlos Syndrome “EDSs” 
• Genes  encoding receptor proteins’ or channels. 
      Familial hypercholestremia. 

 

 

 


background image

Almost 

all diseases 

have a genetic 

component.  

Diseases cause 

long term morbidity 

are 

genetically determined 

50%

 of spontaneous abortuses have a 

genetic component 


background image

DNA, chromosomes and chromatin 

• In the nucleus, the 

DNA

 double helix is packaged 

by special proteins 

(histones) 

to form a complex 

called 

chromatin

.  

• The chromatin undergoes further condensation 

to form the 

chromosome 


background image

• DNA is double-strandedwith the 

exception of the ends of 
chromosomes,
 of single stranded 
DNA, called 

telomeres

 

• Telomeres

 prevent degradation and 

accidental fusion of chromosomal 

DNA

. 

 

Human ch. (grey) capped by 
telomeres (white) 

Telomere 


background image

The  human  diploid 

karyotype

,  showing  the  organization  of  the 

genome

 

into chromosomes. shows both the female (XX) and male (XY) versions of 
the 23rd chromosome pair.  


background image

• Genome; 

all genetic data of a single cell. The genes in the 

nucleus, & mitochondrial DNA.  

     (23 identical chromosomal pairs + Mitoch DNA) 

• Genes; 

is a section of the genome which codes for one 

protein. It consists of various codons.  

•  

Codon; 

Every codon consists of three adjacent 

nucleotides. 

• 3 Bases 

• in order of increasing scale, we have: base - 

codon - gene - chromosome - genome 


background image

• A genome is all genetic data of a single cell. That 

includes the genes in the nucleus, but also that of 
mitochondrial DNA.  
gene is a section of the genome which codes for 
one protein. It consists of various codons.  

• A set of three bases on a single strand of DNA is 

called a "codon". This is because it codes for a 
particular amino acid when the codon is transferred 
to RNA and then used to construct a protein 
 
 

 


background image

3 Bases - codon - gene - chromosome - genome.

 

Genes are expressed by being transcribed into RNA, 
and this RNA then translated into protein. 

codon 

bases 

gene

 

AA

 


background image

Mitochondrial DNA 
 

• All Mit DNA is derived from the mother as 

sperm contribute no mitochondria to the 
Zygote. 


background image

DISEASES 

• GENETIC 
• ENVIRONMENTAL 
• BOTH 


background image

 Hereditary (familial) disorders

 

Congenital diseases

 

 


background image

Classes of genetic variants: 
Mutations

genetic variations that cause diseases. 

• germ cells

 

• somatic cells 
Polymorphisms; 

genetic variations that do not 

cause disease

 

• single gene is insufficient to produce the disease. 
• when several polymorphisms are present, disease 

occurs, hence the term 

multigenic or polygenic

.  


background image

Classes of Mutations 
Nucleotide Substitution 
• Synonymous

 – resulting in a change in the codon 

but no change in the AA and thus no phenotype 

• 

Missense

 – change in the codon, resulting in an 

A.A change in the protein 

• 

Nonsense

 – introducing a premature stop codon

resulting in truncation of the protein 


background image

Point mutation - missense mutation

 

• Substitution of a 

single nucleotide base 

by a different base, 

(

Sickle Cell anemia)

  


background image

Point mutation - nonsense mutation

 

• 

Change an

 AA codon 

to

 a chain termination codon, or 

stop codon

 

---   interrupt translation & the resultant protein 

are rapidly degraded (

 B Thalasemia)

 


background image

Frameshift mutation 

Insertion or deletion of 1 or 2 or > base pair alter the 
reading frame of the DNA strand  

Four-base insertion  


background image

• Four-base insertion in the hexosaminidase A 

gene, leading to a frameshift mutation. This 
mutation is the major cause of Tay-Sachs 
disease in Ashkenazi Jews.
 
 


background image

   Classes of Mutations 
•  Trinucleotide repeat mutations 

A

mplification of sequence of 3 nucleotide  

• e.g in fragile X syndrome, there are 250-4000 repeats of 

the sequence CGG within the gene called FMR-1

•  In the normal population, the number of repeats is 

small 29, so amplification of FMR-1 giving rise to mental 
retardation


background image

Classes of Mutations 
Structure & Numerical variations in genes 

• Germ line or Somatic cells. 
• Amplification 
• Deletion 
• Insertion 
• Translucation 
 
 Polymorphism or Mutation 


background image

Classes of Mutations 
 Numerical  chromosomal abnormality 
 

e.g. Trisomy of Chromosome 21 (Downs 

Syndrome). 


background image

 Epigenetic Changes 

• Modulation of genetic expression in absence of mutation 

or structural changes. 

• Don’t alter the sequence of the DNA code but have 

biological effect in gene function. 

• Histone Methylation 
• Methylation, phosphorelation or acetylation. 
• Affect on tumor suppressor gene             

Cancer

• Cause progression of cancer. 

 

 


background image

  

Karyotype 

  Phenotype 

 
Penetrance: 

• Proportion of individual bearing a mutant allele 

who develop the disease phenotype 

 Expression: 
•  

The degree of severity of dis expression 

• E.g. NF 100% pentrance with variable expressiomn. 


background image

Neurofibromatosis 

Fully (100%) penetrant 
VARIABLE EXPRESSIVITY 

 

 

The 

Environmental factors  

  and/or Variation in other genes 

that act as modifiers of the 

mutated gene’s

.  


background image

Types of genetic diseases

 

1- 

Mutation in single gene; 

Mendelian disorders. Single 

gene mutations. highly penetrant,  

2- Diseases arising from abnormality in No. or structure 

of chromosome. high penetrance 

3- Diseases with 

multifactorial inheritance 

(genetic & 

environmental) .  

4- 

Heterogenous group 

that is single gene but do not 

follow Mendelian rules of inheritance.  

    e.g. Mutation in mitoch. DNA, Triple repeat mutation, 

epigenetic (genomic imprinting). 

  


background image

 Complex multifactorial disorders

 

• more common . 
•  interactions between multiple variant genes & 

environmental factors.  

• low penetrance.  
• multifactorial disorders.  

• Atheroscl., DM, hypertension, & autoimmune diseases.  
• Even normal traits such as height and weight are governed 

by polymorphisms in several genes. 

• Multifactorial disorders = Multigenic (several polymorphic 

genes) + Environmental factors

 

 


background image

1- 

Diseases caused by single gene defects 

include: 

• 1% of adult admission to hospital. 
• 6 – 8 % of pediatric admission. 

AD 

 * AR 
 * X-linked diseases 

 


background image

AUTOSOMAL DOMINANT 

• Disease is in 

Heterozygote 

• Healthy parent 

(New Mutation) 

• PENETRANCE.

 

• VARIABLE EXPRESSIVITY, 

(e.g. Neurofibromatosis) 

 

The

 

environmental factors and/or variation in other 

genes 

that act as modifiers of the mutated gene’s function 

????

.  

BOTH SEXES INVOLVED 

-  GENERATIONS NOT SKIPPED 


background image

Neurofibromatosis 

Fully (100%) penetrant 
VARIABLE EXPRESSIVITY 
 

The 

environmental factors and/or variation in other genes 

that act as 

modifiers of the mutated gene’s function are mostly unknown.  


background image

 Examples of AD disorders: 

• Marfan syndrome 
• hypercholesterolemia 
• Polycystic kidney disease 
• Hereditary spherocytosis 
• Familial polyposis coli 

 

 

 


background image

AUTOSOMAL RECESSIVE 

• Largest group of Mendelian disorders 
• Disease in 

HOMOZYGOTES 

• Often

 

COMPLETE PENETRANCE 

• Onset usually 

EARLY in life 

• Proteins show 

LOSS of FUNCTION 

• Include ALL 

Inborn Errors of Metabolism 

BOTH SEXES INVOLVED 

- GENERATIONS SKIPPED 


background image

• Examples of AR disorders: 

• Sickle cell anemia 
• Thalassemias 
• Cystic fibrosi 
• Phenylketonuria 
• Wilson disease 
• Glycogen storage diseases 
• Albinism  

 

 


background image

SEX (“X”) LINKED 


background image

X-LINKED DISORDERS 

• Hemophilias A and B 
• Glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency 

(G6PD deficiency) 

• Agammaglobulinemia 
• Duchenne muscular dystrophy 
    
progressive weakness and degeneration of 

skeletal muscles due to absence of 

dystrophin

.  

Mainly in boys, onset 3-5 yrs, by 12 years can’t 
walk, and later needs respirator

 


background image

Mitochondrial 

inheritance 


background image

background image

background image

• Chromatin is a complex of macromolecules found in 

cells, consisting of 

DNA

protein

 and 

RNA

The 

primary functions of chromatin are 1) to package 
DNA into a smaller volume to fit in the cell, 2) to 
reinforce the DNA macromolecule to allow 

mitosis

3) to prevent DNA damage, and 4) to control 

gene 

expression

 and DNA replication. The primary protein 

components of chromatin ar

histones

 that compact 

the DNA. Chromatin is only found in 

eukaryotic

 

cells

 

(cells with defined nuclei) 

 


background image

background image



رفعت المحاضرة من قبل: Muqdad A Younis
المشاهدات: لقد قام 5 أعضاء و 77 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل