Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Χανιά 2019
1
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Περιεχόμενα Κεφάλαιο
1ο Το Γενετικό Υλικό
σελ. 3-9
Κεφάλαιο
2ο Λειτουργίες του Γενετικού υλικού
σελ. 10-19
Κεφάλαιο
4ο Ανασυνδυασμένο DNA
σελ. 20- 26
Κεφάλαιο
5ο Μενδελική κληρονομικότητα
σελ. 27-33
Κεφάλαιο
6ο Μεταλλάξεις
σελ. 34- 39
Κεφάλαιο
7ο Αρχές Βιοτεχνολογίας
σελ. 40- 42
Κεφάλαιο
8ο Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στην Ιατρική
σελ. 43- 45
Κεφάλαιο
9ο Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στην Γεωργία και στη Κτηνοτροφία
σελ. 46-48
Από την Θεωρία στην Πράξη
σελ 49- 76
(Μεθοδολογία ασκήσεων )
2
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
1. Πρωτεΐνες
DNA -
in vivo πείραμα Griffith in vitro πείραμα Griffith πείραμα Βακτηριοφάγο Τ 2 ( Ιχνηθέτηση ) Βιοχημικά δεδομένα ( ποσότητα DNA )
20 διαφορετικά ποικιλομορφία
2. Νουκλεοτίδια
4 διαφορετικά
Ομοιοπολικός δεσμός Φωσφοδιεστερικός 3’-5’
Πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα προσανατολισμός 5’
3’ ή
P
3.
Μόριο DNA ( Μοντέλο Διπλής Έλικας ) 1. 2. 3. 4. 5. 6.
3
OH
Βιολογία προσανατολισμού
4.
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
Λειτουργίες του Γενετικού Υλικού
Στο DNA ή στο RNA κάποιων ιών - Αποθήκευση -Διατήρηση , Μεταβίβαση -Έκφραση
5. Βακτήρια- Μονοκύτταροι ,Προκαρυωτικοί ,Απλοειδής οργανισμοί Γονιδίωμα Βακτηρίου = 1 μόριο κύριου βακτηριακού DNA + πλασμίδια 1 μόριο κύριου βακτηριακού DNA( απλοειδής ) - σε αυτό βρίσκεται το οπερόνιο της λακτόζης
Πλασμίδια , μικρότερα μόρια DNA ( Τα χρησιμοποιούμε ως φορείς κλωνοποίησης ) - Αντιγράφονται ανεξάρτητα από το κύριο βακτηριακό DNA. - Περιέχουν γονίδια : ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά Μεταφοράς γενετικού υλικού ( μετασχηματισμός )
Τα βακτήρια έπαιξαν και παίζουν σημαντικό ρόλο στην Βιολογία - Πνευμονιόκοκκος στα πειράματα του Griffith - Μελέτη του μηχανισμού αντιγραφής ( E.coli ) - Στη τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA μας προσφέρουν : α)Τις περιοριστικές ενδονουκλεάσες π.χ ΕcoRI β) Τα πλασμίδιά τους π.χ Τi γ) Τα κύτταρά τους ως ξενιστές
Μόνο στα βακτήρια - Η μετάφραση μπορεί να ξεκινήσει πριν ολοκληρωθεί η μεταγραφή - Από την μετάφραση ενός μορίου mRNA να κατασκευαστούν 3 διαφορετικά ένζυμα ( οπερόνιο )
4
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
6. Ευκαρυωτικοί οργανισμοί-Μονοκύτταροι ή Πολυκύτταροι οργανισμοί Γονιδίωμα Ευκαρυωτικού κυττάρου = Πυρηνικό DNA + ΜιτοχονδριακόDNA + DNA χλωροπλάστη Οξειδωτική Φωσφορυλίωση - Φωτοσύνθεση
( Ημιαυτόνομα οργανίδια )
Οι ανώτεροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί διαθέτουν
-Τα σωματικά κύτταρα που είναι διπλοειδή και κατασκευάζονται με τη μίτωση . ( σε αυτά υπάρχουν ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων και ζεύγη αλληλόμορφων γονιδίων ) - Τα αναπαραγωγικά κύτταρα που είναι απλοειδή και κατασκευάζονται με τη μείωση ( σε αυτά υπάρχει ένα χρωμόσωμα από κάθε ζεύγος και ένα αλληλόμορφο γονίδιο από κάθε ζεύγος )
Ο όρος γονιδίωμα συνήθως αναφέρεται στο DNA του πυρήνα Στον άνθρωπο τα 6χ10 9 ζ.β στα 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων αντιστοιχούν στο πυρηνικό DNA ενός σωματικού κυττάρου στη Μεσόφαση πριν την αντιγραφή του DNA .
5
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
Πυρηνικό DNA
-Ινίδια χρωματίνης και Χρωματίδες 2 διαφορετικές όψεις του ίδιου νομίσματος -Νουκλεόσωμα η βασική μονάδα οργάνωσης των ινιδίων χρωματίνης
Νουκλεόσωμα
Ινίδια Χρωματίνης ( Μεσόφαση )
ή
Χρωματίνη ( Μίτωση )
Διαμορφώσεις του πυρηνικού DNA ανάλογα με το βαθμό συσπείρωσης 1 Ινίδιο Χρωματίνης
μικρό βαθμό συσπείρωσης
1 μόριο DNA
μεγάλο βαθμό συσπείρωσης
1 Χρωματίδα
Ο αριθμός των μορίων από τα οποία αποτελείται ένα χρωμόσωμα αλλάζει !! 1 χρωμόσωμα = 1 μόριο DNA
1 χρωμόσωμα = 2 μόρια DNA
6
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
Πυρηνικό DNA Καρυότυπος Απεικόνιση των μεταφασικών χρωμοσωμάτων σε ζεύγη και σειρά ελαττούμενου μεγέθους - Γιαυτό χρειαζόμαστε κύτταρα που διαιρούνται
- Το κάθε φυσιολογικό μεταφασικό χρωμόσωμα αποτελείται από 2 μόρια DNA , 2 αδελφές χρωματίδες ενωμένες στο κεντρομερίδιο
Τα ομόλογα χρωμοσώματα έχουν διαφορετική γενετική σύσταση Οι αδελφές χρωματίδες έχουν την ίδια γενετική σύσταση Ο καρυότυπος μας δίνει πληροφορίες : - Για το είδος του οργανισμού ( ο αριθμός και η μορφολογία των χρωμοσωμάτων είναι χαρακτηριστικό) - Για το φύλο του ατόμου ( ζεύγος φυλετικών χρωμοσωμάτων ) - Για τυχόν αριθμητικές και δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες Βήματα για την κατασκευή καρυότυπου
1
2
3
4
5
7
6
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
Μιτοχονδριακό DNA Μιτοχόνδρια διαθέτουν όλα τα ευκαρυωτικά κύτταρα , σ’ αυτά με την λειτουργία της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης κατασκευάζουν ενέργεια
Διαθέτουν 2 έως 10 μόρια δίκλωνου κυκλικού DNA ( εξαίρεση στα κατώτερα πρωτόζωα δίκλωνο γραμμικό )
Στα μιτοχόδρια παραγματοποιούνται και τα 3 στάδια του Κεντρικού Δόγματος της Βιολογίας
( Με τα ριβοσώματα που διαθέτουν και με βάση τις γενετικές πληροφορίες του mtDNA κατασκευάζουν ένα μικρό αριθμό πρωτεινών )
Το mtDNA είναι 100% μητρικής προέλευσης !!! Δεν ισχύει η μενδελική κληρονομικότητα για το mtDNA !! Ποια άτομα στο παρακάτω γενεαλογικό δένδρο διαθέτουν το mtDNA της 2 ;
8
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1 Το γενετικό υλικό
DNA χλωροπλαστών Χλωροπλάστες διαθέτουν όλα τα φυτικά κύτταρα στα πράσινα τμήματα του φυτού, σ’ αυτά με την λειτουργία της φωτοσύνθεσης κατασκευάζουν γλυκόζη και Ο2 .
DNA δίκλωνα κυκλικά μεγαλύτερα των μιτοχονδρίων Στους χλωροπλάστες παραγματοποιούνται και τα 3 στάδια του Κεντρικού Δόγματος της Βιολογίας ( Με τα ριβοσώματα που διαθέτουν και με βάση τις γενετικές πληροφορίες του mtDNA κατασκευάζουν ένα μικρό αριθμό πρωτεινών )
Μιτοχόνδρια και Χλωροπλάστες Ημιαυτόνομα Οργανίδια
Γενετικό υλικό Ιών
9
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού Σε όλα τα στάδια βρίσκει εφαρμογή η συμπληρωματικότητα των βάσεων
σύγχρονο Κεντρικό Δόγμα Βιολογίας
Κεντρικό Δόγμα Βιολογίας Crick
Αντιγραφή DNA
Διατήρηση ,Μεταβίβαση της Γενετικής πληροφορίας - από κύτταρο σε κύτταρο ή - από οργανισμό σε οργανισμό
Πραγματοποιείται όπου υπάρχει DNA
- κυτταρόπλασμα βακτηρίων - Πυρήνα , Μιτοχόδρια, Χλωροπλάστες ευκαρυωτικών κυττάρων .
Μηχανισμός Ημισυντηρητικός
Ένζυμα Αντιγραφής : DNA ελικάσες , πριμόσωμα , DNA πολυμεράσες , DNAδεσμάση ,
επιδιορθωτικά ένζυμα Στην αντιγραφή του DNA βρίσκει εφαρμογή η συμπληρωματικότητα DNA-RNA και DNA-DNA Υπάρχουν ένζυμα που καταλύουν το σχηματισμό φωσφοδιεστερικών δεσμών 3’-5’ και ένζυμα που καταλύουν τη διάσπαση φωσφοδιεστερικών δεσμών 3’-5’
10
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού Η αντιγραφή ξεκινάει από συγκεκριμένες θέσεις , Θέσεις Έναρξης Αντιγραφής
Συνεχής και Ασυνεχής αντιγραφή αλυσίδων Η συμπληρωματικότητα συμβαδίζει με την αντιπαραλληλία !!
- Το πρώτο νουκλεοτίδιο κάθε νέας αλυσίδας έχει ελεύθερο το 5’ άνθρακα της πεντόζης - Η αλυσίδα που χρησιμοποιείται ως καλούπι με την νέα που κατασκευάζεται είναι αντιπαράλληλες
Γράψτε το προσανατολισμό των αλυσίδων
11
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Μεταγραφή DNA
Τα μόρια RNA κατασκευάζονται από την μεταγραφή γονιδίων Γονίδιο ,τμήμα μορίου DNA που κωδικοποιεί μια πολυπεπτιδική αλυσίδα ή ένα μόρio RNA
- Κατηγορίες γονιδίων - Ρυθμιστικές περιοχές γονιδίου
- Που βρίσκεται ο υποκινητής στο παραπάνω γονίδιο ; - Ποια είναι η κωδική αλυσίδα ;
- Γράψτε τον προσανατολισμό στις πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες στο παραπάνω σχήμα
12
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
α) Προκαρυωτικά κύτταρα
Μόρια RNA που απομονώνουμε από :
- mRNA ( δεν υπάρχουν ασυνεχή γονίδια ) - rRNA ( τα ριβοσώματά τους μπορούν να μεταφράσουν mRNA άλλων οργανισμών ) - tRNA
β) Ευκαρυωτικά κύτταρα Πυρήνα
- mRNA ( από την μεταγραφή συνεχών γονιδίων ) - πρόδρομο mRNA ( από την μεταγραφή ασυνεχών γονιδίων ) - ώριμο mRNA ( από την ωρίμανση του πρόδρομου mRNA ) - rRNA - tRNA - snRNA
Κυτταρόπλασμα
- mRNA ( μεταφέρει την πληροφορία του DNA στα ριβοσώματα ) - ώριμο mRNA ( μεταφέρει την πληροφορία του DNA στα ριβοσώματα ) - rRNA ( δομικό συστατικό των ριβοσωμάτων ) - tRNA ( μεταφέρουν αμινοξέα στα ριβοσώματα )
Μιτοχόνδρια-Χλωροπλάστες ( και τα 3 στάδια του κεντρικού δόγματος !! ) - mRNA ( μεταφέρει την πληροφορία του DNA στα ριβοσώματα ) - rRNA ( δομικό συστατικό των ριβοσωμάτων ) - tRNA ( μεταφέρουν αμινοξέα στα ριβοσώματα ) RNA πολυμεράσες Τι δεσμούς καταλύουν ;
Πόσα είδη RNA pol. απομονώνουμε απο τους προκαρυωτικούς και πόσα από τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς ;
13
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Στην αντιγραφή του DNA και οι 2 αλυσίδες του μορίου αντιγράφονται Στην μεταγραφή όμως μόνο η 1 αλυσίδα του γονιδίου μεταγράφεται , η μη κωδική
Πως βρίσκουμε την μεταγραφόμενη αλυσίδα ενός γονιδίου ; 1. Από τη θέση του υποκινητή και τον προσανατολισμό των αλυσίδων του γονιδίου. - Η RNA pol. ξεκινάει από τον υποκινητή - Κάθε νέα πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα έχει προσανατολισμό 5’ 3’ ( RNA ) - Το RNA που κατασκευάζεται με την μεταγραφόμενη αλυσίδα του γονιδίου είναι αντιπαράλληλες .
2. Από την διεύθυνση της μεταγραφής και τον προσανατολισμό των αλυσίδων του γονιδίου. - Η διεύθυνση της μεταγραφής μας δίνει την πληροφορία για το πως κινείται η RNA pol. δηλαδή τον προσανατολισμό του μορίου RNA που κατασκευάζεται . 5’ 3’ ( RNA )
- Το RNA που κατασκευάζεται με την μεταγραφόμενη αλυσίδα του γονιδίου είναι αντιπαράλληλες .
3. Από την αλληλουχία των βάσεων του γονιδίου - Το τμήμα του γονιδίου και το mRNA που παράγεται από την μεταγραφή του διαθέτει κωδικόνιο έναρξης , 5’ATG3’ - 5’AUG3’ , και κωδικόνιο λήξης . Ο όρος κωδικόνιο αφορά τη κωδική αλυσίδα του γονιδίου , την μη μεταγραφόμενη !!
14
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Ωρίμανση πρόδρομου mRNA - Πραγματοποιείται μόνο στον πυρήνα - Τα περισσότερα γονίδια των ευκαρυωτικών οργανισμών και των ιών που τους μολύνουν είναι ασυνεχή ή διακεκομμένα - Το snRNA + πρωτεΐνες ( ριβονουκλεοπερωτεινικά σωματίδια ) καταλύουν στη διάσπαση και στο σχηματισμό φωσφοδιεστερικών δεσμών 3’-5’. Παρατηρήσεις 1. Εσώνια και Εξώνια συναντάμε τόσο στα ασυνεχή γονίδια (DNA) όσο και στο πρόδρομο m-RNA που κατασκευάζεται απο τη μεταγραφή του. 2. Εάν εισάγουμε με τη τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA ένα ασυνεχές γονίδιο μέσα σε βακτήριο , από την έκφρασή του θα κατασκευαστεί μια διαφορετική πολυπεπτιδική αλυσίδα διότι το βακτήριο θα μεταφράσει το πρόδρομο m-RNA . Αυτό δημιούργησε την ανάγκη κατασκευής c-DNA βιβλιοθήκης.
1 γονίδιο διαφορετικές πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Μόνο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς ανάλογα με τον τρόπο συρραφής των εξωνίων
15
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Μετάφραση mRNA ή ώριμου mRNA - Συμμετέχουν 3 είδη RNA , m-RNA , t-RNA , r-RNA. - Συνεργάζονται με τη βοήθεια της συμπληρωματικότητας των βάσεων : a) r-RNA της μικρής υπομονάδας με την 5’ αμετάφραστη του m-RNA β) κωδικόνια του m-RNA με τα αντικωδικόνια των t-RNA - Έχει 3 στάδια , έναρξη , επιμήκυνση, λήξη
Που λαμβάνει χώρα η μετάφραση σε ένα κύτταρο ; - Στο προκαρυωτικό κύτταρο στο κυτταρόπλασμα όπου υπάρχουν τα ριβοσώματα. Η μετάφραση μπορεί να ξεκινήσει πριν ολοκληρωθεί η μεταγραφής
- Στο ευκαρυωτικό κύτταρο α) Το m-RNA ή το ώριμο m-RNA που εξέρχεται από τον πυρήνα μεταφράζεται στα ριβοσώματα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου ή στα ελεύθερα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος. β) Το m-RNA που κατασκευάζεται στο εσωτερικό των μιτοχονδρίων ή των χλωροπλαστών μεταφράζεται στα ριβοσώματα που υπάρχουν στο εσωτερικό τους. Στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες γίνονται και τα 3 στάδια του κεντρικού δόγματος !!
- Όταν στο ριβόσωμα εισέλθει το t-RNA που μεταφέρει την pro ποιο t-RNA εξέρχεται ; - Ποιο αμινοξύ της πολυπεπτιδικής αλυσίδας έχει ελεύθερη την αμινομάδα και ποιο την καρβοξυλομάδα ; - Πόσα κωδικόνια θα μεταφραστούν ;
- Πόσα αντίγραφα της πολυπεπτιδικής αλυσίδας θα κατασκευαστούν από την μετάφραση του m-RNA ;
16
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Γονιδιακή Ρύθμιση Κάθε χρονική στιγμή δεν εκφράζονται όλα τα γονίδια που υπάρχουν στο γονιδίωμα ενός κυττάρου
π.χ Εάν ένα βακτήριο βρίσκεται σε περιβάλλον που δεν υπάρχει αντιβιοτικό , τότε δεν εκφράζει , είναι σε καταστολή τα γονίδια ανθεκτικότητας που διαθέτει στα πλασμίδια του. Εάν αντίθετα το βακτήριο βρίσκεται σε περιβάλλον με αντιβιοτικό π.χ pen τότε θα εκφράσει ,σε επαγωγή εφόσον το διαθέτει , το γονίδιο ανθεκτικότητας στη πενικιλλίνη για να καταφέρει να επιβιώσει . Η είσοδος αντιγόνου προκαλεί την επαγωγή της έκφρασης των γονιδίων που κωδικοποιούν τα αντισώματα στα Β-Λεμφ. Β-Λεμφ.
Διαφορές στη Γονιδιακή Ρύθμιση Προκαρυωτικών- Ευκαρυωτικών οργανισμών
- Προσαρμογή στις αλλαγές του περιβάλλοντος . - Οπερόνια , κοινή ρύθμιση σε γονίδια που κωδικοποιούν ένζυμα τα οποία συμμετέχουν στην ίδια μεταβολική οδό.
- Ένα επίπεδο ρύθμισης κατά την μεταγραφή .
- Κυτταρική διαφοροποίηση - Το κάθε γονίδιο ρυθμίζεται ανεξάρτητα - 4 επίπεδα ρύθμισης κατά τη μεταγραφή μετά τη μεταγραφή κατά τη μετάφραση μετά τη μετάφραση
17
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Γονιδιακή Ρύθμιση
Προκαρυωτικοί οργανισμοί-Βακτήρια Η Λακτόζη είναι αυτοκαταστροφική !!
- Περιέχει 4 γονίδια - Από την έκφρασή τους κατασκευάζονται 2 m-RNA - Από την μετάφρασή τους 4 διαφορετικές πολυπεπτιδές αλυσίδες , η πρωτεΐνη καταστολέας και τα 3 ένζυμα διάσπασης της λακτόζης
Μετάλλαξη στο γονίδιο που κωδικοποιεί τη πρωτείνη καταστολέα Το οπερόνιο συνεχώς σε επαγωγή !!
Οπερόνιο της τρυπτοφάνης - Πότε θα βρίσκεται σε καταστολή ;
- Πότε θα βρίσκεται σε επαγωγή ;
18
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2 Λειτουργίες του γενετικού υλικού
Ευκαρυωτικοί οργανισμοί
Γονιδιακή Ρύθμιση
4 επίπεδα ρύθμισης κατά τη μεταγραφή
μετά τη μεταγραφή
κατά τη μετάφραση
μετά τη μετάφραση
19
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA Κόβουμε ( περιοριστικές ενδονουκλεάσες ) και ενώνουμε ( DNA δεσμάση ) το DNA
Τα βακτήρια άνοιξαν το δρόμο για την ανάπτυξη της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA
Μας προσφέρουν a) Τις περιοριστικές ενδονουκλεάσες , τα ένζυμα με τα οποία κόβουμε το DNA σε συγκεκριμένα σημεία β) Τα πλασμίδια τους ,τα χρησιμοποιούμε ως φορείς κλωνοποίησης , μόρια DNA με την βοήθειά τους μεταφέρουμε τμήματα DNA σε κύτταρα ξενιστές. γ) Τα κύτταρά τους ως ξενιστές , εισάγουμε σε αυτά τα ανασυνδυασμένα μόρια DNA
Στάδια τεχνολογίας ανασυνδυασμένου DNA
1. Κατασκευή ανασυνδυασμένου DNA
2. Εισαγωγή του ανασυνδυασμένου DNA σε κύτταρα ξενιστές
3. Επιλογή και απομόνωση των κυττάρων ξενιστών που μετασχηματίστηκαν
4. Επιλογή του βακτηριακού κλώνου που περιέχει το επιθυμητό τμήμα DNA
20
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA
Περιοριστικές ενδονουκλεάσες
- Οι αλληλουχίες που αναγνωρίζουν και κόβουν είναι παλίνδρομα - Κόβουν 1 φ-δ 3’-5’ σε κάθε αλυσίδα , αφήνοντας μονόκλωνα άκρα
Μετά την επίδραση της περιοριστικής ενδονουκλεάσης χρειάζεται να εμφανίζουμε τα νέα άκρα που δημιουργήθηκαν
Για να σχηματιστούν συμμπληρωματικά μονόκλωνα άκρα α) συνήθως χρησιμοποιούμε την ίδια περιοριστική ενδονουκλεάση για να κόψουμε το πλασμίδιο και το DNA του δότη. β) Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε όμως και διαφορετικές περιοριστικές ενδονουκλεάσες
21
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA 1. Κατασκευή ανασυνδυασμένου DNA Για τη κατασκευή του ανασυνδυασμένου DNA - Πόσους φδ 3’-5’ έκοψε η EcoRI a) Στο πλασμίδιο ; β) Για την απομόνωση του γονιδίου ; - Πόσους φδ 3’-5’ δημιούργησε η DNA δεσμάση ;
2. Εισαγωγή του ανασυνδυασμένου DNA σε κύτταρα ξενιστές
Με κατάλληλη επεξεργασία το κυτταρικό τοίχωμα των βακτηρίων γίνεται διαπερατό σε μακρομόρια Υπάρχουν βακτήρια - Που διαθέτουν πλασμίδιο που ανασυνδυάστηκε - Που διαθέτουν πλασμίδιο που δεν ανασυνδυάστηκε διότι ξανά έγινε κυκλικό - Που δεν διαθέτουν πλασμίδιο ανασυνδυασμένο ή μη
3. Επιλογή και απομόνωση των κυττάρων ξενιστών που μετασχηματίστηκαν Χρήση κατάλληλου αντιβιοτικού
Χρειάζεται να γνωρίζουμε - Τα γονίδια ανθεκτικότητας που υπάρχουν στο πλασμίδιο που χρησιμοποιήσαμε ως φορέα κλωνοποίησης . -Τα γονίδια ανθεκτικότητας που υπάρχουν στο ανασυνδυασμένο πλασμίδιο . Μπορεί με τη χρήση της περιοριστικής ενδονουκλεάσης να έχει καταστραφεί κάποιο γονίδιο ανθεκτικότητας !!
4. Επιλογή του βακτηριακού κλώνου που περιέχει το επιθυμητό τμήμα DNA Με μόρια ανιχνευτές Κάθε βακτηριακός κλώνος περιέχει διαφορετικό τμήμα DNΑ του κυττάρου δότη. Το μόριο ανιχνευτής είναι ένα ιχνηθετημένο μόριο DNA ή RNA με αλληλουχία συμπληρωματική στην αλληλουχία που ψάχνουμε . Το στάδιο περιλαμβάνει -την απομόνωση του ανασυνδυασμένου DNA -την αποδιάταξή του -την προσθήκη των μορίων ανιχνευτών 22
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA Γονιδιωματική Βιβλιοθήκη
Απομονώνουμε το συνολικό DNA από το κύτταρο δότη. Όλα τα σωματικά κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού διαθέτουν την ίδια ποσότητα DNA και τις ίδιες γενετικές πληροφορίες στο DNA τους. Οπότε εάν χρησιμοποιήσουμε την ίδια περιοριστική ενδονουκλεάση οι γονιδιωματικές βιβλιοθήκες που θα κατασκευάσουμε για οποιοδήποτε τύπο κυττάρου θα είναι ίδιες !!!! Τα ένζυμα που χρειαζόμαστε είναι : - Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες - Η DNA δεσμάση
Μια γονιδιωματική βιβλιοθήκη περιέχει έναν τεράστιο αριθμό από κλωνοποιημένα κομμάτια χρωμοσωμικού DNA, τα οποία έχουν παραχθεί με δράση κάποιας περιοριστικής ενδονουκλεάσης . Ορισμένα από τα κομμάτια αυτά περιέχουν -ολόκληρα γονίδια ( Η περιοριστική ενδονουκλεάση έχει κόψει έξω από αυτά ) -άλλα περιέχουν κομμάτια γονιδίων ( Η περιοριστική ενδονουκλεάση έχει κόψει μέσα σε αυτά ) -και άλλα τμήματα DNA που δεν κωδικοποιούν πρωτεΐνες. ( γονίδια που κωδικοποιούν μόρια RNA και τμήματα DNA που δεν περιέχουν γονίδια )
Με μία γονιδιωματική βιβλιοθήκη μελετάμε το συνολικό DNA ενός κυττάρου δότη - Τα γονίδιά του με τις ρυθμιστικές περιοχές τους , τα εξώνια και τα εσώνιά τους . - Τα τμήματα DNA που δεν περιέχουν γονίδια
23
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA c-DNA Βιβλιοθήκη Απομονώνουμε το συνολικό ώριμο m-RNA από το κύτταρο δότη. Η κυτταρική διαφοροποίηση είναι αποτέλεσμα της γονιδιακής ρύθμισης. ΣεΜε μία γονιδιωματική βιβλιοθήκη μελετάμε το συνολικό DNA ενός
κυττάρου δότη
- Τα γονίδιά του με τις ρυθμιστικές περιοχές τους , τα εξώνια και τα εσώνιά τους . - Τα τμήματα DNA που δεν περιέχουν γονίδια κάθε τύπο κυττάρου εκφράζονται διαφορετικά γονίδια συνεπώς απομονώνουμε διαφορετικό συνολικό ώριμο m-RNA . Οπότε εάν χρησιμοποιήσουμε την ίδια περιοριστική ενδονουκλεάση οι c-DNA βιβλιοθήκες που θα κατασκευάσουμε για κάθε τύπο κυττάρου θα είναι διαφορετικές !!!! Τα ένζυμα που χρειαζόμαστε είναι : -Αντίστροφη μεταγραφάση -DNA πολυμεράση - Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες - Η DNA δεσμάση
Οι cDNA βιβλιοθήκες περιέχουν αντίγραφα των mRNA όλων των γονιδίων που εκφράζονται στα κύτταρα αυτά και έχουν το πλεονέκτημα απομόνωσης μόνο των αλληλουχιών των γονιδίων που μεταφράζονται σε αμινοξέα,δηλαδή των εξωνίων.
Με μία c-DNA βιβλιοθήκη μελετάμε το συνολικό ώριμο m-RNA ενός κυττάρου δότη - Μόνο τα εξώνια των γονιδίων που κωδικοποιούν πολυπεπτιδικές αλυσίδες και που εκφράζονται στο συγκεκριμένο τύπο κυττάρου .
24
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA
Για το ίδιο κύτταρο κατασκευάζουμε μια γονιδιωματική και μια c-DNA βιβλιοθήκη - Ποια βιβλιοθήκη θα περιέχει τους περισσότερους βακτηριακούς κλώνους -Εάν θέλουμε να μελετήσουμε τα γονίδια που κωδικοποιούν r-RNA ποια βιβλιοθήκη θα χρησιμοποιήσουμε ; - Εάν θέλουμε να κατασκευάσουμε ανθρώπινη ινσουλίνη από ποια βιβλιοθήκη θα απομονώσουμε τον κατάλληλο βακτηριακό κλώνο ;
25
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4 Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA Αλυσιδωτή Αντίδραση Πολυμεράσης- PCR
Αντιγράφουμε το DNA σε δοκιμαστικό σωλήνα Δεν χρειάζεται να το ανασυνδυάσουμε και να το εισάγουμε σε κύτταρο ξενιστή Το μοναδικό ένζυμο που χρησιμοποιούμε είναι η DNA πολυμεράση Tag που λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες(72ο C ) .
H επιλεκτική αντιγραφή ενός τμήματος DNA ανάμεσα σε χιλιάδες άλλα γίνεται με την προσθήκη έτοιμων πρωταρχικών τμημάτων συμπληρωματικών στα άκρα του τμήματος που θέλουμε να αντιγράψουμε
Σε κάθε κύκλο αντιγραφής κατασκευάζεται συγκεκριμένος αριθμός αντιγράφων. 2,4,8,16,32,64,128,256 κοκ Χρειαζόμαστε νουκλεοτίδια για να κατασκευαστούν όλα τα αντίγραφα σε κάθε κύκλο !!
26
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα Τα πειράματα του Mendel είχαν επιτυχία διότι 1.
2.
3.
Το μοσχομπίζελο έχει πολλά πλεονεκτήματα 1.
2.
3.
Η διπλανή εικόνα αντιστοιχεί σε -τεχνητή γονιμοποίηση ή -σε αυτογονιμοποίηση ; Τι γονιμοποίηση χρησιμοποίησε ο Mendel - Για να απομονώσει τα αμιγή στελέχη ; - Στη P γενιά ; - Στην F1 γενιά ; - Στην διασταύρωση ελέγχου ;
27
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα Ο τύπος κληρονομικότητας των χαρακτηριστικών του μοσχομπίζελου που μελέτησε ο Mendel θεωρείται γνωστός
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Ποια χαρακτηριστικά μελετάμε στις παρακάτω διασταυρώσεις ; Γράψτε τους φαινότυπους των φυτών κάθε γενιάς
28
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα Ποιοι είναι οι νόμοι του Mendel ; 1ος νόμος : 2ος νόμος :
Πως συνδέονται οι νόμοι του Mendel με τη μείωση ;
Τυχαία διάταξη των ζευγών χρωμοσωμάτων κατά τη μετάφαση της Μείωσης Ι Τα ανεξάρτητα γονίδια βρίσκονται σε διαφορετικά ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων.
Διαχωρισμός των ομολόγων χρωμοσωμάτων Τα αλληλόμορφα γονίδια βρίσκονται στην ίδια γενετική θέση ενός ζεύγους ομολόγων χρωμοσωμάτων
Ο συνδυασμός των αλληλομόρφων εξαρτάται από ποια χρωμοσώματα βρίσκονται στον ίδιο γαμέτη που είναι τυχαίο γεγονός.
29
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα
Α α
Δ δ Γ γ
Πόσα ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων υπάρχουν ; Πόσα ζεύγη αλληλόμορφων γονιδίων ;
ε ε
Ποιος είναι ο γονότυπος του ατόμου ; Για ποια γονίδια ισχύει ο πρώτος νόμος του Mendel ;
Για ποια γονίδια ισχύει ο δεύτερος νόμος του Mendel ; Για ποια γονίδια δεν ισχύει ο δεύτερος νόμος του Mendel ;
Ποιους γαμέτες κατασκευάζει το παραπάνω άτομο ;
30
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα Όταν η γονιδιακή έκφραση τροποποιεί τις αναλογίες που προκύπτουν από τους νόμους του Mendel 1. Ατελώς επικρατή κληρονομικότητα
Εμφανίζεται ενδιάμεσος φαινότυπος στα ετερόζυγα άτομα .
2. Συνεπικρατή κληρονομικότητα Εκφράζονται και τα 2 αλληλόμορφα στα ετερόζυγα άτομα ομάδα αίματος ΑΒ , γονότυπος ΙΑΙΒ
3. Πολλαπλά αλληλόμορφα γονίδια
Για μια γενετική θέση υπάρχουν 3 ή περισσότερα αλληλόμορφα γονίδια στον πληθυσμό . Το κάθε άτομο στο γονότυπό του θα διαθέτει 2 από τα πολλαπλά αλληλόμορφα που θα καθορίσουν τον φαινότυπό του . ομάδες αίματος 3 αλληλόμορφα γονίδια β-θαλασσαιμία πάνω από 300 Ο συνδυασμός των πολλαπλών αλληλόμορφων δίνει πολλούς διαφορετικούς φαινότυπους . π.χ στις ομάδες αίματος 4 διαφορετικούς φαινότυπους στη β-θαλασσαιμία τα συμπτώματα της ασθένειας διαφέρουν ως προς τη βαρύτητα μεταξύ διαφόρων ατόμων και σχετίζονται με το είδος της μετάλλαξης που τα προκαλεί , συνδυασμό αλληλόμορφων . 4. Θνησιγόνα γονίδια Μερικά αλληλόμορφα δημιουργούν τόσο σοβαρά προβλήματα σε ένα έμβρυο που οδηγούν σε διακοπή της ανάπτυξης συνήθως πριν από την 8η εβδομάδα. Ένα τέτοιο άτομο δεν επιβιώνει μέχρι τη γέννηση και συνεπώς ο αντίστοιχος φαινότυπος χάνεται . 31
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα Ανθρώπινη κληρονομικότητα Στον άνθρωπο η μελέτη του τρόπου μεταβίβασης των κληρονομικών χαρακτήρων εμφανίζει πολλές δυσκολίες . ( σύγκριση με το μοσχομπίζελο ) Οι νόμοι του Mendel στον άνθρωπο ισχύουν μόνο για τους μονογονιδιακούς χαρακτήρες . Τα γονίδια ανάλογα με τη γενετική τους θέση χαρακτηρίζονται -αυτοσωμικά -αυτοσωμικά , βρίσκονται σε αυτοσωμικό χρωμόσωμα -φυλοσύνδετα -φυλοσύνδετα , βρίσκονται πάνω στο Χ φυλετικό χρωμόσωμα και δεν έχουν αλληλόμορφο στο Υ Αυτοσωμική Επικρατή κληρονομικότητα ( Α ) Μόνο σε αυτό το τύπο κληρονομικότητας από 2 γονείς με το χαρακτηριστικό μπορεί να γεννηθεί απόγονος χωρίς το χαρακτηριστικό. Στην κλασική αυτοσωμική επικρατή κληρονομικότητα κάθε ασθενής στο γενεαλογικό δένδρο έχει έναν τουλάχιστον ασθενή γονέα . Τα ετερόζυγα άτομα δεν χαρακτηρίζονται φορείς διότι έχουν το χαρακτηριστικό!!
Αυτοσωμική Υπολειπόμενη κληρονομικότητα ( α )
Μόνο σε αυτό το τύπο κληρονομικότητας από 2 γονείς χωρίς χαρακτηριστικό μπορεί να γεννηθεί απόγονος με το χαρακτηριστικό. Τα ετερόζυγα άτομα χαρακτηρίζονται φορείς διότι δεν έχουν το χαρακτηριστικό αλλά φέρουν το υπολειπόμενο γονίδιο για το χαρακτηριστικό !!
Φυλοσύνδετη Υπολειπόμενη κληρονομικότητα ( Χα) Για να γεννηθεί κορίτσι με το χαρακτηριστικό ( ΧαΧα ) ο πατέρας της θα έχει το χαρακτηριστικό ( ΧαΥ ). ). Από μητέρα με το χαρακτηριστικό ( ΧαΧα ) όλα τα αγόρια θα έχουν το χαρκτηριστικό ( Χα Υ ) Φορείς μόνο τα θηλυκά άτομα ( ΧΑΧα ) Στη φυλοσύνδετη κληρονομικότητα εμφανίζεται διαφορετική φαινοτυπική αναλογία στα αρσενικά και στα θηλυκά άτομα για το χαρακτηριστικό .
32
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5 Μενδελική κληρονομικότητα Ανθρώπινη κληρονομικότητα
Χαρακτηριστικά με γνωστό τύπο κληρονομικότητας
Οικογενής υπερχοληστερολαιμία - Αυτοσωμική Επικρατή Κληρονομικότητα ( Α ) Γραμμή τριχοφυΐας με κορυφή - Αυτοσωμική Επικρατή Κληρονομικότητα ( Α ) Κολλημένοι λοβοί αυτιών - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( α ) β- θαλασαιμία - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( β ) Δρεπανοκυτταρική αναιμία - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( βs ) Κυστική Ίνωση - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( α ) Αλφισμός - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( α ) PKU - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( α ) ADA - Αυτοσωμική Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( α ) Αχρωματοψία - Φυλοσύνδετη Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( Χα ) Αιμορροφιλία - Φυλοσύνδετη Υπολειπόμενη Κληρονομικότητα ( Χα ) Ομάδες αίματος - Πολλαπλά αλληλόμορφα , συνεπικρατή
Ανακαλύψτε τους πιθανούς γονότυπους και φαινότυπους των ατόμων στο παρακάνω γενεαλογικό δένδρο
33
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6 Μεταλλάξεις - Μετάλλαξη είναι κάθε αλλαγή στο γενετικό υλικό ενός οργανισμού - Μεταλλάξεις στα σωματικά κύτταρα δεν μεταβιβάζονται στους απογόνους -Μεταλλάξεις στα άωρα γεννητικά κύτταρα ή στους γαμέτες μπορεί να μεταβιβαστούν στους απογόνους
Ανάλογα με το μέγεθος της αλλαγής οι μεταλλάξεις διακρίνονται σε Γονιδιακές
Αριθμητικές Τρισωμίες Μονοσωμίες
Αντικατάσταση βάσης/ων Έλλειψη βάσης/ων Προσθήση βάσης/ων
Χρωμοσωμικές
Δομικές Έλλειψη τμήματος χρ. Διπλασιασμός τμ. χρ. Αναστροφή τμ. χρ. Μετατόπιση τμ. χρ.
Μέθοδοι διάγνωσης
εξέταση κυττάρων test Δρεπάνωσης
Μελέτη καρυότυπου χρώση για ζώνες Giemsa
εξέταση πρωτεϊνών -ηλεκτροφόρηση Hb π.χ β-θαλασσαιμία Δρεπανοκυτταρική -ενεργότητα ενζύμων π.χ αλφισμό PKU
εξέταση DNA PCR+ μόρια ανιχνευτές
34
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6 Μεταλλάξεις Αιτίες που προκαλούν τις Μεταλλάξεις Γονιδιακές
- Μεταλλαξογόνοι παράγοντες Σ’ αυτούς περιλαμβάνονται διάφορες χημικές ουσίες, καθώς και διάφοροι τύποι ακτινοβολιών, όπως η Χ και η γ-ακτινοβολία, καθώς και η κοσμική και η υπεριώδης ακτινοβολία. Μερικές από τις χημικές ουσίες που έχουν μεταλλαξογόνο δράση είναι η φορμαλδεΰδη, ορισμένες χρωστικές, αρωματικοί κυκλικοί υδρογονάνθρακες ακόμη και η καφεΐνη. Πολλές από αυτές τις ουσίες βρίσκονται σε γεωργικά, βιομηχανικά και φαρμακευτικά προϊόντα που χρησιμοποιούνται ευρύτατα. - Λάθη κατά την αντιγραφή του DNA ή τον διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων ( αυτόματες μεταλλάξεις )
Χρωμοσωμικές Αριθμητικές Οι αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες είναι αποτέλεσμα λαθών στη μειωτική διαίρεση Αν κατά τη διάρκεια της μειωτικής διαίρεσης δεν πραγματοποιηθεί φυσιολογικά ο διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων ( Μείωση Ι ) ή των αδελφών χρωματίδων( Μείωση ΙΙ ), ένα φαινόμενο που ονομάζεται μη-διαχωρισμός, τότε δημιουργούνται γαμέτες με αριθμό χρωμοσωμάτων μεγαλύτερο ή μικρότερο του φυσιολογικού. Η γονιμοποίηση των μη φυσιολογικών γαμετών, που προκύπτουν, με φυσιολογικό γαμέτη έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ζυγωτού με «λανθασμένη» ποσότητα γενετικού υλικού . Χρωμοσωμικές Δομικές Η δημιουργία δομικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών είναι αποτέλεσμα διάφορων μηχανισμών κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Για παράδειγμα, η θραύση τμήματος από ένα ή περισσότερα χρωμοσώματα και,στη συνέχεια, η λανθασμένη επανένωσή του μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα έλλειψη, μετατόπιση ή κάποια άλλη αναδιάταξη των γονιδίων στο χρωμόσωμα. Οι δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες είναι αποτέλεσμα της δράσης μεταλλαξογόνων παραγόντων όπως οι ακτινοβολίες και οι διάφορες χημικές ουσίες.
35
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6 Μεταλλάξεις Αποτελέσματα των Μεταλλάξεων Γονιδιακές
Μια γονιδιακή μετάλλαξη μπορεί να αλλάξει την αλληλουχία των αμινοξέων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας και την λειτουργικότητά της . Βλαβερές π.χ β-θαλασσαιμία , δρεπανοκυτταρική , α-θαλασσαιμία , PKU , αλφισμός Μη βλαβερές π.χ Σιωπηλές , συνεχίζει να κατασκευάζεται η ίδια πολυπεπτιδική αλυσίδα λόγω δημιουργία συνώνυμου κωδικονίου. Ουδέτερες , κατασκευάζεται μία διαφορετική πολυπεπτιδική αλυσίδα η οποία είναι λειτουργική.
Χρωμοσωμικές Αριθμητικές + Χρωμοσωμικές Δομικές Οι αλλαγές αυτές έχουν συνήθως ως αποτέλεσμα την τροποποίηση του φαινοτύπου του ατόμου. π.χ σύνδρομο Down , Τα άτομα με σύνδρομο Down εμφανίζουν καθυστέρηση στην ανάπτυξη, χαρακτηριστικές δυσμορφίες στο πρόσωπο και διανοητική καθυστέρηση .
36
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6 Μεταλλάξεις Αιμοσφαιρινοπάθειες Οι αιμοσφαιρίνες του ενηλίκου ατόμου διαφέρουν από τις αντίστοιχες του εμβρύου. εμβρύου Η κύρια αιμοσφαιρίνη κατά την εμβρυϊκή ηλικία είναι η αιμοσφαιρίνη F (HbF) με σύσταση α 2 γ 2 δηλαδή αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες α και από δυο γ, Κατά την ενήλικη ζωή η κύρια αιμοσφαιρίνη είναι η HbA με σύσταση α 2 β 2 , ενώ ανιχνεύονται και μικρές ποσότητες μιας άλλης αιμοσφαιρίνης, της HbA2 , με σύσταση α2 δ2 . Τα ενήλικα άτομα επίσης συνθέτουν πολύ μικρή ποσότητα (λιγότερο από 1 %) της HbF. Δρεπανοκυτταρική αναιμία Το αυτοσωμικό υπολειπόμενο γονίδιο ( βs ) της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας έχει προκύψει από γονιδιακή μετάλλαξη αντικατάστασης βάσης GAG /GTG , η μεταλλαγμένη πολυπεπτιδική αλυσίδα διαφέρει σε ένα αμινοξύ Βαλίνη αντί για Γλουταμινικό οξύ . Η μεταλλαγμένη πολυπεπτιδική αλυσίδα είναι συστατικό της παθολογικής αιμοσφαιρίνης HbS . Φυσιολογικός Ενήλικας ( ΒΒ ) Φορέας του Γονιδίου ( Ββs ) Ασθενής με Δρεπανοκυτταρική ( βsβs ) HbA , HbA2 , HbF HbA+ HbS , HbA2 , HbF HbA HbS , HbA2 , HbF H ύπαρξη της HbS στα ερυθροκύτταρα έχει ως αποτέλεσμα σε συνθήκες έλλειψης Ο2 να αποκτούν χαρακτηριστικό δρεπανοειδές σχήμα . β-θαλασσαιμία Τα αυτοσωμικα υπολειπόμενα γονίδια ( β ) της β-θαλασσαιμίας έχουν προκύψει από ‘ολων των ειδών τις γονιδιακές μεταλλάξεις , αντικατάστασης ,έλλειψης ή προσθήκης βάσης , ( πολλαπλά αλληλόμορφα ) Τις περισσότερες φορές δεν κατασκευάζονται καθόλου β αλυσίδες δηλαδή HbA . Φυσιολογικός Ενήλικας ( ΒΒ ) Φορέας του Γονιδίου ( Ββs) Ασθενής με β-θαλασσαιμία ( ββs) HbA , HbA2 , HbF HbA , HbA2 , HbF HbA2 , HbF α-θαλασσαιμία Το γονίδιο Α που κωδικοποιεί τις α πολυπεπτιδικές αλυσίδες είναι διπλό , βρίσκεται σε 2 διαφορετικές γενετικές θέσεις ενός ζεύγους ομολόγων χρωμοσωμάτων . Η α-θαλασσαιμία οφείλεται σε γονιδιακή μετάλλαξη έλλειψης ολόκληρου γονιδίου . Οι α αλυσίδες είναι συστατικό όλων των αιμοσφαιρινών γιαυτό στην α-θαλασσαιμία παρατηρούμε μείωση όλων των αιμοσφαιρινών . HbA , HbA2 , HbF Όσα περισσότερα Α γονίδια λείπουν τόσο βαρύτερα τα συμπτώματα της ασθένειας.
Α
Α
Α
Α
Πόσα Α γονίδια θα υπάρχουν στα μεταφασικά χρωμοσώματα της εικόνας ;
37
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6 Μεταλλάξεις Προγεννητικός έλεγχος Λήψη χοριακών λαχνών – Αμνιοπαρακέντηση ( 9η-12η βδομάδα)
(12η-16η βδομάδα )
εμβρυϊκά κύτταρα
Πως διαχειριζόμαστε τα εμβρυικά κύτταρα ;
Τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο -για τον έλεγχο των χρωμοσωμάτων (καρυότυπος) - όσο και για βιοχημικές αναλύσεις - και ανάλυση DNA
38
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6 Μεταλλάξεις Καρκίνος Ο καρκίνος χαρακτηρίζεται από τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό κυττάρων ενός ιστού. Αυτά σχηματίζουν μάζες κυττάρων (καρκινικοί όγκοι) ή μεταναστεύουν στο αίμα όπως στις διάφορες μορφές λευχαιμιών
Σχεδόν όλες οι περιπτώσεις καρκίνου προέρχονται από μεταλλάξεις γονιδίων σωματικών κυττάρων Ο καρκίνος σε γενετικό επίπεδο είναι το αποτέλεσμα: -Μετατροπής πρωτο-ογκογονιδίων σε ογκογονίδια -Απουσίας λειτουργικότητας ογκοκατασταλτικών γονιδίων ( Ρετινοβλάστωμα ) και -Αδρανοποίησης των μηχανισμών επιδιόρθωσης του DNA.( Ξηροδερμία που οδηγεί σε καρκίνο δέρματος )
Η πολυπλοκότητα της ασθένειας αυτής σχετίζεται με τα παρακάτω αίτια: -Ο καρκίνος, καρκίνος, σε αντίθεση με τις κληρονομικές ασθένειες, όπως η δρεπανοκυτταρική αναιμία, δεν προκαλείται από μία μετάλλαξη, αλλά από τη «συσσώρευση» αρκετών γενετικών αλλαγών στα κύτταρα. Οι μεταλλάξεις αυτές είναι αποτέλεσμα διαφορετικών περιβαλλοντικών μεταλλαξογόνων παραγόντων όπως η ακτινοβολία ή χημικές ουσίες. -Στη δημιουργία κάθε είδους καρκίνου συμμετέχουν συνήθως τόσο τα ογκογονίδια όσο και τα ογκοκατασταλτικά γονίδια. Για παράδειγμα, στον καρκίνο του παχέος εντέρου βρέθηκε ότι συμμετέχουν αρκετά γονίδια και των δύο τύπων, τα οποία έχουν υποστεί μεταλλάξεις.
39
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.7 Αρχές Βιοτεχνολογίας Βιοτεχνολογία με την ευρεία έννοια είναι η χρήση ζωντανών οργανισμών προς όφελος του ανθρώπου. Η Βιοτεχνολογία στηρίζεται κυρίως: -σε τεχνικές καλλιέργειας και ανάπτυξης των μικροοργανισμών και -σε τεχνικές ανασυνδυασμένου DNA. DNA Tεχνικές καλλιέργειας και ανάπτυξης των μικροοργανισμών
Πρωτοπόρος των τεχνικών καλλιέργειας και ανάπτυξης μικροοργανισμών ήταν ο Λουις Παστέρ Εργαστηριακή καλλιέργεια Ο ρυθμός ανάπτυξης ενός πληθυσμού μικροοργανισμών, δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο διαιρούνται τα κύτταρά του, καθορίζεται από το χρόνο διπλασιασμού . Κάθε είδος μικροοργανισμού έχει χαρακτηριστικό χρόνο διπλασιασμού. διπλασιασμού Οι παράγοντες που επηρεάζουν το χρόνο διπλασιασμού και κατά συνέπεια το ρυθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών είναι η διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών, συστατικών το pH, pH το Ο2 και η θερμοκρασία. θερμοκρασία Η εργαστηριακή καλλιέργεια μας βοηθάει να μελετήσουμε τους παράγοντες για κάθε μικρροργανισμό. Τα θρεπτικά συστατικά είναι συνήθως σε στερεή μορφή . ( άγαρ ) Η συσκευή της καλλιέργειας ονομάζεται κλίβανος. κλίβανος Βιομηχανική καλλιέργεια Μας βοηθάει να παράγουμε το χρήσιμο προϊόν σε μεγάλες ποσότητες και σε μικρό χρόνο . Τα θρεπτικά συστατικά σε υγρή μορφή ( ζύμωση ) Η συσκευή της καλλιέργειας ονομάζεται βιοαντιδραστήρας ή ζυμωτήρας . Υπάρχουν 2 τύποι η κλειστή και η συνεχής καλλιέργεια . Τα χρήσιμα προϊόντα παράγονται κατά την εκθετική ή τη στατική φάση ανάπτυξής τους. Τα προϊόντα της ζύμωσης είναι είτε τα ίδια τα κύτταρα που ονομάζονται βιομάζα είτε προϊόντα των κυττάρων όπως πρωτεΐνες και αντιβιοτικά
Ποια καμπύλη αντιστοιχεί - στην ανάπτυξη του μικροοργανισμού και ποια - στην παραγωγή του προϊόντος ;
Tεχνικές ανασυνδυασμένου DNA Με την βοήθειά τους τροποποιούμε γενετικά , εισάγοντας νέες επιθυμητές ιδιότητες στους ζωντανούς οργανισμούς σε μικρότερο χρόνο και με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι στο παρελθόν
40
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παράγοντες που επηρεάζουν το χρόνο διπλασιασμού -Διαθεσιμότητα θρεπτικών συστατικών Σ’ αυτά περιλαμβάνονται ο άνθρακας, το άζωτο, διάφορα μεταλλικά ιόντα και το νερό. Η πηγή άνθρακα για τους αυτότροφους μικροοργανισμούς είναι το CΟ Ο 2 της ατμόσφαιρας, ενώ για τους ετερότροφους διάφορες οργανικές ενώσεις όπως οι υδατάνθρακες. Η πηγή αζώτου για τους περισσότερους μικροοργανισμούς είναι τα αμμωνιακά ή τα νιτρικά ιόντα (ΝΟ-3 ). Τέλος, τα μεταλλικά ιόντα είναι απαραίτητα για την πραγματοποίηση των χημικών αντιδράσεων στο κύτταρο και ως συστατικά διαφόρων μορίων. - pH Το pH επηρεάζει σημαντικά την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Οι περισσότεροι αναπτύσσονται σε pH 6-9. Υπάρχουν όμως μικροοργανισμοί που αναπτύσσονται σε διαφορετικό pH, όπως είναι τα βακτήρια του γένους Lactobacillus, που αναπτύσσονται σε pH 4-5. -Συγκέντρωση Ο2 Η παρουσία ή απουσία Ο2 μπορεί να βοηθήσει ή να αναστείλει την ανάπτυξη των μικροοργανισμών. Υπάρχουν μικροοργανισμοί που για την ανάπτυξή τους -απαιτούν υψηλή συγκέντρωση Ο2 (υποχρεωτικά αερόβιοι) όπως τα βακτήρια του γένους Mycobacterium. -αλλοι μικροοργανισμοί, όπως οι μύκητες που χρησιμοποιούνται στην αρτοβιομηχανία, ανήκουν στην κατηγορία των μικροοργανισμών που αναπτύσσονται παρουσία Ο2 με ταχύτερο ρυθμό απ’ ό,τι απουσία Ο2 (προαιρετικά αερόβιοι). -τέλος, υπάρχουν μικροοργανισμοί όπως βακτήρια του γένους CΟ lostridium για τους οποίους το Ο2 είναι τοξικό (υποχρεωτικά αναερόβιοι). Αναγνωρίστε τους μικροοργανισμούς α,β,γ
-Θερμοκρασία Η θερμοκρασία είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που καθορίζουν το ρυθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών. Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται άριστα σε θερμοκρασία 20-45°CCΟ . Για παράδειγμα, η Escherichia coli, που χρησιμοποιείται σε πειράματα Μοριακής Βιολογίας, αναπτύσσεται άριστα σε θερμοκρασία 37°CCΟ . Υπάρχουν όμως ορισμένοι που για την ανάπτυξή τους απαιτούν θερμοκρασία μεγαλύτερη από 45°CCΟ , όπως αυτοί που αναπτύσσονται κοντά σε θερμοπηγές, και άλλοι που αναπτύσσονται σε θερμοκρασία μικρότερη των 20°CCΟ
41
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.7 Αρχές Βιοτεχνολογίας Η παραλαβή των προϊόντων ζύμωσης απαιτεί τη χρησιμοποίηση σειράς τεχνικών καθαρισμού
Βιοαντιδραστήρας-Συσκευή Βιοαντιδραστήρας-Συσκευή ανάπτυξης και καλλιέργειας των μικροοργανισμών
Διήθηση
Φυγοκέντρηση
Αρχικά, γίνεται διαχωρισμός των υγρών από τα στερεά συστατικά, στα οποία συμπεριλαμβάνονται και τα κύτταρα. Το επιθυμητό προϊόν μπορεί να περιλαμβάνεται στα στερεά ή υγρά συστατικά, από όπου παραλαμβάνεται με τη χρήση κατάλληλων μεθόδων. Τα προϊόντα της ζύμωσης μπορούν να αξιοποιηθούν μόνο όταν είναι απόλυτα καθαρά, δηλαδή όταν δεν έχουν προσμείξεις .
42
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.8 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στην Ιατρική Η Βιοτεχνολογία στηρίζεται κυρίως: -σε τεχνικές καλλιέργειας και ανάπτυξης των μικροοργανισμών ( Τις χρησιμοποιούμε πάντα , γιαυτό χρειάζεται να βάλουμε σε πρώτο πλάνο το τι καλλιεργούμε σε κάθε περίπτωση )
και -σε τεχνικές ανασυνδυασμένου DNA. DNA ( Τις χρησιμοποιούμε μόνο εφόσον θέλουμε να τροποποιήσουμε γενετικά το κύτταρο ή τον μικροοργανισμό που θα καλλιεργήσουμε στη συνέχεια )
1. Φαρμακευτικές Πρωτεΐνες
Καλλιεργούμε Γενετικά Τροποποιημένα Βακτήρια . Επειδή τα βακτήρια δεν διαθέτουν μηχανισμούς ωρίμανσης κατασκευάζουμε ατασκευάζουμε c-DNA βιβλιοθήκη από κύτταρα που εκφράζεται το γονίδιο . π.χ κύτταρα παγκρέατος για την ανθρώπινη Ινσουλίνη. Γονίδιο Ινσουλίνης Προ ινσουλίνη Ινσουλίνη ( βιολογικά λειτουργική ) ( 1 πολυπεπτιδική αλυσίδα )
( 2 μικρά πεπτίδια )
Τα βακτήρια δεν μπορούν να τροποποιήσουν την προ ινσουλίνη γιαυτό μετά την απομόνωσή της από την καλλιέργεια την τροποποιούμε ενζυμικά στο εργαστήριο .
2. Μονοκλωνικά αντισώματα
Καλλιεργούμε Υβριδώματα ( Β-λεμφοκύτταρα + Καρκινικά κύτταρα ) Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσουμε τεχνικές ανασυνδυασμένου DNA διότι τα Β-Λεμφοκύτταρα στο γονιδίωμά τους διαθέτουν τα γονίδια των αντισωμάτων. Χρειάζεται να ενεργοποιήσουμε την έκφρασή τους χρησιμοποιώντας το επιλεγμένο αντιγόνο
Τα μονοκλωνικά αντισώματα έχουν πολυάριθμες εφαρμογές και λειτουργούν ως : -Ανοσοδιαγνωστικά Το επιλεγμένο αντιγόνο μπορεί να είναι -ουσίες ουσίες στα υγρά του σώματος (αίμα, ούρα κ.ά.) που είναι υπεύθυνες για ποικίλες ασθένειες, -παθογόνοι μικροοργανισμοί -καθώς και διάφορων προϊόντων του μεταβολισμού, μεταβολισμού, η διακύμανση της συγκέντρωσης τους μπορεί να προοιωνίζει την πιθανότητα εμφάνισης κάποιας ασθένειας. -Θεραπευτικά Το επιλεγμένο αντιγόνο μπορεί να είναι τα καρκινικά αντιγόνα . -Μεταμοσχεύσεις Το επιλεγμένο αντιγόνο μπορεί να είναι ειδικά αντιγόνα που έχουν στην επιφάνεια τα κύτταρα των οργάνων . 43
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.8 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στην Ιατρική 3. Γονιδιακή θεραπεία ( αα
Ααα )
Έχει ως στόχο να «διορθώσει» τη γενετική βλάβη εισάγοντας στους ασθενείς φυσιολογικά αλληλόμορφα του μεταλλαγμένου γονιδίου. Το γονίδιο υπάρχει μόνο στα συγκεκριμένα κύτταρα , σωματικά , που τροποποιήσαμε. Δεν μεταβιβάζεται στους απογόνους Απαραίτητη προϋπόθεση για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας είναι -εκτός από την κλωνοποίηση του υπεύθυνου γονιδίου, γονιδίου, -και ο προσδιορισμός των κυττάρων που εμφανίζουν τη βλάβη από την ασθένεια - να βρούμε τους κατάλληλους φορείς , συνήθως ιούς , που θα μολύνουν τα κύτταρα με τη βλάβη και να τους καταστίσουμε αβλαβείς . Τα κύτταρα με την βλάβη μπορεί να τροποποιηθούν είτε έξω ( ex vivo) είτε μέσα στον οργανισμό ( in vivo ) - ADA , ανοσοβιολογική ανεπάρκεια λόγω έλλειψης του ενζύμου Απαμινάση της Αδενοσίνης Τα Λεμφοκύτταρα τροποποιούνται έξω από τον οργανισμό( ex vivo ) , διατηρούνται σε κυτταροκαλλιέργειες και ξανά εισάγονται στον οργανισμό . -Κυστική Ίνωση , έλλειψη πρωτεΐνης, που είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων των πνευμόνων . Τα επιθηλιακά κύτταρα των πνευμόνων τροποποιούνται μέσα στον οργανισμό ( in vivo ) με την βοήθεια αδενοιού .
44
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
4. Χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος Xαρτογράφησηαρτογράφηση, ρτογράφηση Eντοπισμός -της θέσης των γονιδίων στα χρωμοσώματα και -προσδιορισμός της αλληλουχίας των βάσεων του DNA στο ανθρώπινο γονιδίωμα. Η ανάλυση του ανθρώπινου γονιδιώματος θα συμβάλει:
- Στη μελέτη της οργάνωσης και λειτουργίας του ανθρώπινου γονιδιώματος. -Στην ανάπτυξη μεθοδολογίας για τη διάγνωση και τη θεραπεία των ασθενειών με τον προσδιορισμό της θέσης και της αλληλουχίας αλληλουχίας των γονιδίων που έχουν μεταλλαγεί και σχετίζονται με διάφορες ασθένειες . - Στη μαζική παραγωγή προϊόντων, προϊόντων, με τις μεθόδους που χρησιμοποιεί η Βιοτεχνολογία, Βιοτεχνολογία, μετά την απομόνωση των γονιδίων, τα οποία είναι χρήσιμα στη φαρμακοβιομηχανία, φαρμακοβιομηχανία, στη βιομηχανία, βιομηχανία, στη γεωργία και την κτηνοτροφία. κτηνοτροφία. - Στη μελέτη της εξέλιξης του ανθρώπινου γονιδιώματος Βρίσκονται σε εξέλιξη προγράμματα χαρτογράφησης γονιδιωμάτων οργανισμών όπως είναι το πρόβατο, πρόβατο, ο σκύλος, σκύλος, η αγελάδα, αγελάδα, διάφορα έντομα, έντομα, ο γεωσκώληκας, γεωσκώληκας, καθώς και πολλοί μικροοργανισμοί. μικροοργανισμοί.
45
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.9 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στη Γεωργία και στη Κτηνοτροφία Η Βιοτεχνολογία στηρίζεται κυρίως: -σε τεχνικές καλλιέργειας και ανάπτυξης των μικροοργανισμών ( Τις χρησιμοποιούμε πάντα , γιαυτό χρειάζεται να βάλουμε σε πρώτο πλάνο το τι καλλιεργούμε σε κάθε περίπτωση )
και -σε τεχνικές ανασυνδυασμένου DNA. DNA ( Τις χρησιμοποιούμε μόνο εφόσον θέλουμε να τροποποιήσουμε γενετικά το κύτταρο ή τον μικροοργανισμό που θα καλλιεργήσουμε στη συνέχεια )
Τα φυτά και τα ζώα που έχουν υποστεί γενετική αλλαγή με τη χρήση των τεχνικών Γενετικής Μηχανικής ονομάζονται διαγονιδιακά ή γενετικά τροποποιημένα 1. Διαγονιδιακά Φυτά ( π.χ ποικιλία Bt ) Καλλιεργούμε φυτικά κύτταρα από τα οποία με μιτωτικές διαιρέσεις και κυτταρική διαφοροποίηση θα προκύψει το διαγονιδιακό φυτό . Το γονίδιο που θα προσδώσει στο φυτό μία επιθυμητή ιδιότητα υπάρχει σε όλα του τα κύτταρα !! Στη τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA χρησιμοποιούμε : - Ως φορέα κλωνοποίησης το πλασμίδιο Ti - Το γονίδιο που κωδικοποιεί μια τοξίνη Τα φυτά ποικιλίας Bt διαθέτουν στο γονιδίωμά τους DNA από 3 είδη οργανισμών - DNA του φυτού - DNA του Agrobacterium tumefaciens , το πλασμίδιο Ti - DNA του Bacillus thuringiensis , το γονίδιο που κωδικοποιεί την τοξίνη
46
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.9 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στη Γεωργία και στη Κτηνοτροφία 2. Διαγονιδιακά Ζώα ( π.χ Tracy ) Καλλιεργούμε γενετικά τροποποιημένο γονιμοποιημένο ωάριο στη μήτρα θετής μητέρας από το οποία με μιτωτικές διαιρέσεις και κυτταρική διαφοροποίηση θα προκύψει το διαγονιδιακό ζώο . Το γονίδιο που θα προσδώσει στο ζώο την επιθυμητή ιδιότητα υπάρχει σε όλα του τα κύτταρα αλλά θα εκφράζεται μόνο στα μαστικά γιαυτό την φαρμακευτική πρωτεΐνη την απομονώνουμε από το γάλα του!! Με την βοήθεια της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA απομονώνουμε το ανθρώπινο γονίδιο που κωδικοποιεί την φαρμακευτική πρωτεΐνη και με μικροέγχυση το εισάγουμε στον πυρήνα ωαρίου που έχει γονιμοποιηθεί στο εργαστήριο . Η Tracy στο γονιδίωμά της διαθέτει DNA από 3 οργανισμούς - DNA του αρσενικού προβάτου που πρόσφερε το σπερματοζωάριο - DNA του θηλυκού προβάτου που πρόσφερε το ωάριο - DNA του ανθρώπου που πρόσφερε το γονίδιο που κωδικοποιεί την φαρμακευτική πρωτεΐνη . Η θετή μητέρα δεν έχει προσφέρει DNA στη Τracy !! Για να παράγει γάλα ένα θηλαστικό χρειάζεται να γεννήσει !! Χρειάστηκαν 3 πρόβατα , 2 θηλυκά και 1 αρσενικό !!
47
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.9 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στη Γεωργία και στη Κτηνοτροφία 3.Κλωνοποίηση ( π.χ Dolly ) Καλλιεργούμε το έμβρυο ύστερα από 3-4 διαιρέσεις στη μήτρα θετής μητέρας από το οποία με μιτωτικές διαιρέσεις και κυτταρική διαφοροποίηση θα προκύψει η Dolly , ο κλώνος . Δεν χρησιμοποιούμε τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA Η Dolly δεν είναι διαγονιδιακός οργανισμός Η Dolly στο γονιδίωμά της διαθέτει DNA από 2 οργανισμούς - DNA του θηλυκού προβάτου που πρόσφερε τον πυρήνα του μαστικού κυττάρου - DNA του θηλυκού προβάτου που πρόσφερε το απύρηνο ωάριο , μιτoχονδριακό DNA
Η θετή μητέρα δεν έχει προσφέρει DNA στη Dolly !! Χρειάστηκαν 3 πρόβατα , 3 θηλυκά !!
48
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Από την Θεωρία στη Πράξη
49
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.1
Θεωρία Οι γαμέτες των ανώτερων οργανισμών, που είναι απλοειδείς, περιέχουν τη μισή ποσότητα DNA από τα σωματικά κύτταρα, που είναι διπλοειδή.
Επίσης, βρέθηκε ότι η αναλογία των βάσεων [(A+T)/(G + C)] διαφέρει από είδος σε είδος και σχετίζεται με το είδος του οργανισμού . Στα διπλοειδή κύτταρα του οργανισμού 1 Α=20% ενώ αντίστοιχα στον οργανισμό 2 G=24% Ανήκουν οι 2 οργανισμοί στο ίδιο είδος ;
Κάθε φυσιολογικό μεταφασικά χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες, οι οποίες συγκρατούνται στο κεντρομερίδιο. Πόσα μόρια DNA υπάρχουν στον καρυότυπο ενός ατόμου με σύνδρομο Klinefelter ;
50
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.2
Θεωρία Οι DNA πολυμεράσες λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση και τοποθετούν τα νουκλεοτίδια στο ελεύθερο 3’ άκρο της δεοξυριβόζης του τελευταίου νουκλεοτιδίου κάθε αναπτυσσόμενης αλυσίδας. Έτσι, λέμε ότι αντιγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5’ προς 3’. Κάθε νεοσυντιθέμενη αλυσίδα θα έχει προσανατολισμό 5’→3’. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα 3’. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα που παράγεται οι δύο αλυσίδες θα είναι αντιπαράλληλες. Για να ακολουθηθεί αυτός ο κανόνας σε κάθε τμήμα DNA που γίνεται η αντιγραφή, η σύνθεση του DNA είναι συνεχής στη μια αλυσίδα και ασυνεχής στην άλλη. Παρατήρηση Κατασκευάζουμε τις νέες πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες ,DNA ή RNA , ξεκινώντας πάντοτε από το 5' άκρο δηλαδή τοποθετούμε το πρώτο νουκλεοτίδιο !!! Λειτουργούμε όπως και τα ένζυμα
51
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Το τμήμα ενός γονιδίου, και του mRNA του που κωδικοποιεί μια πολυπεπτιδική αλυσίδα, αρχίζει με το κωδικόνιο έναρξης και τελειώνει με το κωδικόνιο λήξης. ( προσοχή εαν δεν μας δίνουν ολόκληρο το γονίδιο!!! ) Ο όρος κωδικόνιο δεν αφορά μόνο το mRNA αλλά και το γονίδιο από το οποίο παράγεται. Έτσι, για παράδειγμα, το κωδικόνιο έναρξης AUG αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου ATG κ.ο.κ. Κατά την έναρξη της μεταγραφής ενός γονιδίου η RNA πολυμεράση προσδένεται στον υποκινητή και προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA. Στη συνέχεια, τοποθετεί τα ριβονουκλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια μίας αλυσίδας του DNA σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας των βάσεων, όπως και στην αντιγραφή, με τη διαφορά ότι εδώ απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται το ριβονουκλεοτίδιο που περιέχει ουρακίλη. Η RNA πολυμεράση συνδέει τα ριβονουκλεοτίδια που προστίθενται το ένα μετά το άλλο, με 3’-5’φωσφοδιεστερικό δεσμό. Η μεταγραφή έχει προσανατολισμό 5’→3’. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα 3’ όπως και η αντιγραφή . Η σύνθεση του RNA σταματά στο τέλος του γονιδίου, όπου ειδικές αλληλουχίες οι οποίες ονομάζονται αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής, επιτρέπουν την απελευθέρωσή του. Μια πολυνουκλεοτιδικη αλυσίδα σχηματίζεται από την ένωση πολλών νουκλεοτιδίων με ομοιοπολικό δεσμό. Ο δεσμός αυτός δημιουργείται μεταξύ του υδροξυλίου του 3’ άνθρακα της πεντόζης του πρώτου νουκλεοτιδίου και της φωσφορικής ομάδας που είναι συνδεδεμένη στον 5’ άνθρακα της πεντόζης του επόμενου νουκλεοτιδίου. Ο δεσμός αυτός ονομάζεται 3’-5’ φωσφοδιεστερικός δεσμός. Με τον τρόπο αυτό η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα που δημιουργείται έχει ένα σκελετό, που αποτελείται από επανάληψη των μορίων φωσφορική ομάδα-πεντόζη-φωσφορική ομάδαπεντόζη. Ανεξάρτητα από τον αριθμό των νουκλεοτιδίων από τα οποία αποτελείται η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, το πρώτο της νουκλεοτίδιο έχει πάντα μία ελεύθερη φωσφορική ομάδα συνδεδεμένη στον 5’ άνθρακα της πεντόζης του και το τελευταίο νουκλεοτίδιό της έχει ελεύθερο το υδροξύλιο του 3’ άνθρακα της πεντόζης του . Για το λόγο αυτό αναφέρεται ότι ο προσανατολισμός της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας είναι 5’→3’. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα 3’ .
52
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
53
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Ο γενετικός κώδικας έχει κωδικόνιο έναρξης και κωδικόνια λήξης. Το κωδικόνιο έναρξης σε όλους τους οργανισμούς είναι το AUG και κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη. Υπάρχουν τρία κωδικόνια λήξης, τα UAG, UGA και UAA. Η παρουσία των κωδικονίων αυτών στο μόριο του mRNA οδηγεί στον τερματισμό της σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Ο γενετικός κώδικας είναι κώδικας τριπλέτας, δηλαδή μια τριάδα νουκλεοτιδίων, το κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. Παρατήρηση Κατασκευάζουμε τις νέες πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες ,DNA ή RNA , ξεκινώντας πάντοτε από το 5' άκρο δηλαδή τοποθετούμε το πρώτο νουκλεοτίδιο !!! Λειτουργούμε όπως και τα ένζυμα
54
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Το τμήμα ενός γονιδίου, και του mRNA του που κωδικοποιεί μια πολυπεπτιδική αλυσίδα, αρχίζει με το κωδικόνιο έναρξης και τελειώνει με το κωδικόνιο λήξης. ( προσοχή εαν δεν μας δίνουν ολόκληρο το γονίδιο!!! ) Παρατήρηση Κατασκευάζουμε τις νέες πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες ,DNA ή RNA , ξεκινώντας πάντοτε από το 5' άκρο δηλαδή τοποθετούμε το πρώτο νουκλεοτίδιο !!! Λειτουργούμε όπως και τα ένζυμα
Δίνεται τμήμα DNA το οποίο κωδικοποιεί τα οκτώ πρώτα αμινοξέα του πρώτου δομικού γονιδίου του οπερονίου της λακτόζης.
AGCTATGACCATGATTACGGATTCACTG αλυσίδα Ι TCGATACTGGTACTAATGCCTAAGTGAC αλυσίδα ΙΙ Δ1. Να εντοπίσετε την κωδική αλυσίδα. (μονάδα 1) Να σημειώσετε τον προσανατολισμό των αλυσίδων. (μονάδα 1) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 4) Μονάδες 6 Δ2. Να γράψετε το τμήμα του mRNA που θα προκύψει από τη μεταγραφή του παραπάνω τμήματος του γονιδίου και να ορίσετε τα 5′ και 3′ άκρα του. (μονάδες 2) Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (μονάδες 3) Μονάδες 5 Δ3. Να γράψετε το τμήμα του mRNA στο οποίο θα συνδεθεί η μικρή ριβοσωμική υπομονάδα κατά την έναρξη της μετάφρασης. Μονάδες 2
55
Βιολογία προσανατολισμού
Θεωρία
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.4
Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες παράγονται από βακτήρια και ο φυσιολογικός τους ρόλος είναι να τα προστατεύουν από την εισβολή «ξένου» DNA. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες αναγνωρίζουν ειδικές αλληλουχίες 4-8 νουκλεοτιδίων στο δίκλωνο DNA. Μία από τις περιοριστικές ενδονουκλεάσες που χρησιμοποιείται ευρέως είναι η EcoRI που απομονώθηκε από το βακτήριο Escherichia coli . Το ένζυμο αυτό όποτε συναντά την αλληλουχία: 5’-G Α Α Τ Τ C-3’ στο γονιδίωμα, 3’-C Τ Τ A A G-5’ κόβει κάθε αλυσίδα μεταξύ του G και του Α (με κατεύθυνση 5’ →3’. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα 3’) αφήνοντας μονόκλωνα άκρα από αζευγάρωτες βάσεις στα κομμένα άκρα .
Οι πιο χαρακτηριστικοί τύποι φορέων είναι τα πλασμίδια και το DNA φάγων. Τα πλασμίδια που χρησιμοποιούνται ως φορείς κλωνοποίησης έχουν τη συγκεκριμένη αλληλουχία μία μόνο φορά. Τα δύο είδη DNA, του πλασμιδίου και του οργανισμού, αναμιγνύονται και, επειδή έχουν συμπληρωματικά άκρα, ενώνονται μεταξύ τους με τη μεσολάβηση ενός ενζύμου, της DNA δεσμάσης. Παρατήρηση Το τμήμα DNA του οργανισμού μπορεί να ενωθεί με το πλασμίδιο μετά από αναστροφή οπότε στη συνέχεια στο μετασχηματισμένο βακτήριο δεν θα κατασκευάζεται η πολυπεπτιδική αλυσίδα !!!
56
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
57
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση Ένα πλασμίδιο που η περιοριστική ενδονουκλεάση κόβει μέσα στην θέση έναρξη της αντιγραφής είναι ακαταλλήλο διότι δεν θα μπορεί να αντιγράφεται ανεξάρτητα !!!
58
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
59
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
60
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.5
Θεωρία Ο τρόπος με τον οποίο κληρονομούνται οι χαρακτήρες τους οποίους μελέτησε ο Mendel είναι αποτέλεσμα των γεγονότων που συμβαίνουν στη μείωση. Κατά την παραγωγή των γαμετών διαχωρίζονται τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα και συνεπώς και τα δύο αλληλόμορφα γονίδια. Σε ένα φυτό γονότυπου Ψψ, για παράδειγμα, σχηματίζονται δύο ειδών γαμέτες, Ψ και ψ, σε ίση αναλογία. Οι απόγονοι προκύπτουν από τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών. Η κατανομή των αλληλόμορφων στους γαμέτες και ο τυχαίος συνδυασμός τους αποτελεί τον πρώτο νόμο του Mendel ή νόμο του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων. Ανεξάρτητη μεταβίβαση των γονιδίων που βρίσκονται σε διαφορετικά χρωμοσώματα προκύπτει από την τυχαία διάταξη των ζευγών χρωμοσωμάτων κατά τη μετάφαση της μείωσης I. Ένα άτομο με γονότυπο ΛλΚκ, για παράδειγμα, μπορεί να δημιουργήσει τέσσερις τύπους γαμετών, τους ΛΚ, Λκ λκ, και λΚ. Ο συνδυασμός των αλληλομόρφων εξαρτάται από ποια χρωμοσώματα βρίσκονται στον ίδιο γαμέτη που είναι τυχαίο γεγονός. Οι απόγονοι προκύπτουν από τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών. Ο Mendel, προκειμένου να εξακριβώσει αν ένα ψηλό φυτό είχε γονότυπο ΨΨ (ομόζυγο) ή Ψψ (ετερόζυγο), πραγματοποίησε επιπλέον διασταυρώσεις. Διασταύρωσε ψηλά φυτά άγνωστου γονότυπου με κοντά (ψψ) φυτά. Όταν ένα ψηλό φυτό, που διασταυρωνόταν με ένα κοντό (ψψ) φυτό, έδινε ψηλούς και κοντούς απογόνους, τότε ο Mendel ήξερε ότι το φυτό ήταν Ψψ (ετερόζυγο), ενώ αν έδινε μόνο ψηλά φυτά, ήταν ΨΨ (ομόζυγο). Η διασταύρωση ενός ατόμου άγνωστου γονότυπου με ένα άτομο ομόζυγο για το υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο ονομάζεται διασταύρωση ελέγχου . Το ομόζυγο υπολειπόμενο άτομο έχει πάντοτε ένα μόνο γονότυπο που καθορίζει και το φαινότυπο, δηλαδή ένα κοντό φυτό είναι πάντοτε ψψ.
61
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση 1. Ανακαλύπτουμε το τύπο κληρονομικότητας για το χαρακτηριστικό ή για τα χαρακτηριστικά που μελετάμε . i) Μπορεί να είναι γνωστός π.χ χαρακτηριστικά μοσχομπίζελου , ομάδες αίματος κά ii) Μπορεί να είναι άγνωστος οπότε χρειαζόμαστε απoτελέσματα διασταυρώσεων για να τον ανακαλύψουμε. 2. Ορίζουμε τα αλληλόμορφα για κάθε χαρακτηριστικό και δίνουμε πληροφορίες για τον τρόπο έκφρασής τους. 3. i)Βρίσκουμε τους γονότυπους των ατόμων σε κάθε διασταύρωση . ii) Με τη μείωση τους γαμέτες που κατασκευάζουν . iii) Συνδυάζουμε τους γαμέτες τυχαία σε ένα τετράγωνο Punnett από το οποίο θα ανακαλύψουμε τις φαινοτυπικές και γονοτυπικές αναλογίες των απογόνων. 4. Δεν ξεχνάμε να αναφέρουμε τους νόμους του Mendel i) νόμο διαχωρισμού αλληλόμορφων γονιδίων ii) νόμο ανεξάρτητης μεταβίβασης γονιδίων 5. Η διαφορετική φαινοτυπική αναλογία μεταξύ αρσενικών και θηλυκών ατόμων μας δίνει την πληροφορία πως το γονίδιο ακολουθεί φυλοσύνδετο τύπο κληρονομικότητας. 6. Εάν κάποιος φαινότυπος εξαφανίζεται αυτό μπορεί να αιτιολογηθεί από την ύπαρξη θνησιγόνου γονιδίου . Θα δώσουμε πληροφορία σε ποιους γονότυπους εμφανίζεται η θνησιγόνος δράση του .
62
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση 1. Γνωστός τύπος κληρονομικότητας για τα χαρακτηριστικά 2. Ισχύει ο δεύτερος νόμος , της ανεξάρτητης μεταβίβασης 3. Στο μοσχομπίζελο έχουμε αυτογονιμοποίηση και τεχνητή γονιμοποίηση
63
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση 1. Άγνωστος τύπος κληρονομικότητας για τα χαρακτηριστικά , θα τον ανακαλύψουμε από τα αποτελέσματα των διασταυρώσεων . 2. Ισχύει ο δεύτερος νόμος , της ανεξάρτητης μεταβίβασης αφού βρίσκονται σε διαφορετικά ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων .
64
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση 1. Άγνωστος τύπος κληρονομικότητας για τα χαρακτηριστικά , θα τον ανακαλύψουμε από τα αποτελέσματα των διασταυρώσεων .
65
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση 1. Άγνωστος τύπος κληρονομικότητας για τα χαρακτηριστικά , θα τον ανακαλύψουμε από τα αποτελέσματα των διασταυρώσεων . 2. Μελετάμε το τρόπο κληρονόμησης ενός χαρακτηριστικού σε 2 διαφορετικές οικογένειες. Το χαρακτηριστικό θα ακολουθεί τον ίδιο τύπο κληρονομικότητας και στις 2 οικογένειες !!!
66
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Παρατήρηση 1. Γνωστός τύπος κληρονόμησης για το ένα χαρακτηριστικό. Το γονίδιο I, που καθορίζει τις ομάδες αίματος, έχει τρία αλληλόμορφα. Τα ΙΑ και ΙΒ κωδικοποιούν τα ένζυμα που σχηματίζουν τα Α και Β αντιγόνα αντίστοιχα, ενώ το i δεν κωδικοποιεί κάποιο ένζυμο. Τα ΙΑ και ΙΒ είναι συνεπικρατή, ενώ το i είναι υπολειπόμενο. Ατομα ομάδας Α έχουν γονότυπο, ΙΑ ΙΑ ή ΙΑ i. Ατομα ομάδας Β έχουν γονότυπο ΙΒ ΙΒ ή ΙΒ i, ενώ άτομα ΑΒ έχουν Ι ΑΙΒ . Τα άτομα ομάδας 0 είναι ii. Άγνωστος τύπος κληρονομικότητας για το άλλο χαρακτηριστικό , θα τον ανακαλύψουμε από τα αποτελέσματα των διασταυρώσεων . Επειδή τα αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ χρωμόσωμα, ενώ τα θηλυκά έχουν δύο, θα υπάρχουν δύο πιθανοί γονότυποι στα αρσενικά: Χ ΑΥ και Χα Υ και τρεις στα θηλυκά: ΧΑ ΧΑ , ΧΑ Χα και Χα Χα Στη φυλοσύνδετη κληρονομικότητα μόνο τα άτομα με 2Χ φυλετικά χρωμοσώματα μπορεί να είναι φορείς !
67
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
68
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.6
Θεωρία Ο όρος κωδικόνιο δεν αφορά μόνο το mRNA αλλά και το γονίδιο από το οποίο παράγεται. Έτσι, για παράδειγμα, το κωδικόνιο έναρξης AUG αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου ATG κ.ο.κ. Στις γονιδιακές μεταλλάξεις περιγράφουμε την αλλαγή στην κωδική αλυσίδα του γονιδίου. Μια πολυνουκλεοτιδικη αλυσίδα σχηματίζεται από την ένωση πολλών νουκλεοτιδίων με ομοιοπολικό δεσμό. Ο δεσμός αυτός δημιουργείται μεταξύ του υδροξυλίου του 3’ άνθρακα της πεντόζης του πρώτου νουκλεοτιδίου και της φωσφορικής ομάδας που είναι συνδεδεμένη στον 5’ άνθρακα της πεντόζης του επόμενου νουκλεοτιδίου. Ο δεσμός αυτός ονομάζεται 3’-5’ φωσφοδιεστερικός δεσμός. Παρατήρηση 1. Βρίσκουμε σε τι διαφέρει η μεταλλαγμένη πολυπεπτιδική αλυσίδα από τη φυσιολολογική , σε πόσα και ποιά αμινοξέα . 2. Με τη βοήθεια του γενετικού κώδικα βρίσκουμε την αλλαγή ή τις αλλαγές που έγιναν στα κωδικόνια του γονιδίου . 3. Δίνουμε πληροφορίες για το πώς αυτή η μετάλλαξη επηρεάζει την λειτουργικότητα της νέας πολυπεπτιδικής αλυσίδας.
69
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Τα ερυθρά αιμοσφαίρια του ανθρώπου περιέχουν κυρίως μια πρωτεΐνη, την αιμοσφαιρίνη. Κάθε μόριο αιμοσφαιρίνης έχει σφαιρικό σχήμα στο χώρο και αποτελείται από τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες ανά δύο όμοιες, καθεμιά από τις οποίες συνδέεται με μία ομάδα αίμης . Οι αιμοσφαιρίνες του ενηλίκου ατόμου διαφέρουν από τις αντίστοιχες του εμβρύου. Η κύρια αιμοσφαιρίνη κατά την εμβρυϊκή ηλικία είναι η αιμοσφαιρίνη F (HbF) με σύσταση α 2 γ 2 δηλαδή αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες α και από δυο γ . Κατά την ενήλικη ζωή η κύρια αιμοσφαιρίνη είναι ή HbA με σύσταση α 2 β 2 , ενώ ανιχνεύονται και μικρές ποσότητες μιας άλλης αιμοσφαιρίνης, της HbA 2 , με σύσταση α 2 δ 2. Τα ενήλικα άτομα επίσης συνθέτουν πολύ μικρή ποσότητα (λιγότερο από 1 %) της HbF.
70
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Αν κατά τη διάρκεια της μειωτικής διαίρεσης δεν πραγματοποιηθεί φυσιολογικά ο διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων ή των αδελφών χρωματίδων, ένα φαινόμενο που ονομάζεται μη-διαχωρισμός, τότε δημιουργούνται γαμέτες με αριθμό χρωμοσωμάτων μεγαλύτερο ή μικρότερο του φυσιολογικού. Η γονιμοποίηση των μη φυσιολογικών γαμετών, που προκύπτουν, με φυσιολογικό γαμέτη έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ζυγωτού με «λανθασμένη» ποσότητα γενετικού υλικού, το οποίο δεν αναπτύσσεται φυσιολογικά . Τα άτομα που προκύπτουν και έχουν περίσσεια ή έλλειψη μικρού αριθμού χρωμοσωμάτων ονομάζονται ανευπλοειδή. Η απουσία ενός μόνο χρωμοσώματος ονομάζεται μονοσωμία, ενώ η ύπαρξη ενός επιπλέον τρισωμία. Η μονοσωμία είναι συνήθως θανατηφόρος για τον οργανισμό, διότι τα χρωμοσώματα με τα γονίδια που περιέχουν, με εξαίρεση τα φυλετικά, πρέπει να υπάρχουν σε δύο «δόσεις», για να εξασφαλιστεί η σωστή ανάπτυξη του ζυγωτού Παρατήρηση 1. Δίνουμε πληροφορία για το συνολικό αριθμό χρωμοσωμάτων του ατόμου με την αριθμητική χρωμοσωμική ανωμαλία . π.χ σύνδρομο Turner , συνολικά 45 χρωμοσώματα , 44 αυτοσωμικά και 1 φυλετικό ( Χ ) 2. Δίνουμε πληροφορία για το συνολικό αριθμό χρωμοσωμάτων των γαμετών. π.χ φυσιολογικός γαμέτης , 23 χρωμοσώματα , 22 αυτοσωμικά και 1 φυλετικό ( Χ ) μη φυσιολογικός γαμέτης, 22 χρωμοσώματα , 22 αυτοσωμικά και 0 φυλετικό . 3. Δίνουμε πληροφορία για ένα πιθανό μηχανισμό που ευθύνεται για το σχηματισμό του μη φυσιολογικού γαμέτη . π.χ ο μη φυσιολογικός γαμέτης μπορεί να έχει προέλθει : i) από λάθος στη Μείωση Ι όπου δεν διαχωρίστηκαν τα ομόλογα χρωμοσώματα του 23ου ζεύγους ii) από λάθος στη Μείωση ΙΙ όπου δεν διαχωρίστηκαν οι αδελφές χρωματίδες του 23ου ζεύγους. 4. Κατά τον προγεννητικό έλεγχο μιας χρωμοσωμικής ανωμαλίας χρειάζεται να δώσουμε πληροφορίες : i) για τους τρόπους συλλογής εμβρυικών κυττάρων , αμνιοπαρακέντηση ή λήψη χοριακών λαχνών. ii) για το τρόπο κατασκευής καρυότυπου (κεφ. 1 )
71
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
72
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Οι δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες είναι αλλαγές στη δομή ενός ή περισσότερων χρωμοσωμάτων. Οι δομικές αλλαγές στο χρωμόσωμα μπορεί να αφορούν μερικά γονίδια ή ένα μεγάλο τμήμα του χρωμοσώματος. Η δημιουργία δομικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών είναι αποτέλεσμα διάφορων μηχανισμών κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Για παράδειγμα, η θραύση τμήματος από ένα ή περισσότερα χρωμοσώματα και, στη συνέχεια, η λανθασμένη επανένωσή του μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα έλλειψη, μετατόπιση ή κάποια άλλη αναδιάταξη των γονιδίων στο χρωμόσωμα. Οι δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες είναι αποτέλεσμα της δράσης μεταλλαξογόνων παραγόντων όπως οι ακτινοβολίες και οι διάφορες χημικές ουσίες. Οι δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες έχουν ως αποτέλεσμα την αλλαγή στην ποσότητα ή στη διάταξη της γενετικής πληροφορίας στα χρωμοσώματα.
73
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
74
Βιολογία προσανατολισμού
Θεωρία
επανάληψη 2018-2019
Κεφ.7-8-9
Κλειστή καλλιέργεια: Σ’ αυτό τον τύπο ζύμωσης τοποθετείται στο βιοαντιδραστήρα ορισμένη ποσότητα αποστειρωμένου θρεπτικού υλικού, η οποία εμβολιάζεται με αρχική καλλιέργεια μικροοργανισμών. Η καλλιέργεια συνεχίζεται μέχρι την παραγωγή του επιθυμητού προϊόντος. Στην κλειστή καλλιέργεια οι φάσεις ανάπτυξης των μικροοργανισμών είναι η λανθάνουσα, η εκθετική, η στατική και η φάση θανάτου . Οι μικροοργανισμοί παράγουν χρήσιμα προϊόντα συνήθως κατά τη διάρκεια της εκθετικής και της στατικής φάσης ανάπτυξής τους.
75
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
Θεωρία Με τις μεθόδους της γονιδιακής θεραπείας δε γίνεται αντικατάσταση του μεταλλαγμένου γονιδίου στα κύτταρα του οργανισμού αλλά ενσωμάτωση του φυσιολογικού αντιγράφου του στο γονιδίωμα συγκεκριμένων σωματικών κυττάρων. Συνεπώς δε μεταβιβάζεται στους απογόνους. απογόνους 1. Πώς αντιμετωπίζεται η κυστική ίνωση με γονιδιακή θεραπεία; Μονάδες 10 2. Άνδρας ο οποίος πάσχει από κυστική ίνωση και υποβλήθηκε σε γονιδιακή θεραπεία για τη νόσο αποκτά παιδιά με φυσιολογική γυναίκα. Τι πιθανότητες υπάρχουν να είναι τα παιδιά τους φυσιολογικά; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. Μονάδες 15
76
Βιολογία προσανατολισμού
επανάληψη 2018-2019
77