ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚ "Τι διαβάσαμε ...Τι μάθαμε..."

Βιολογία Προσανατολισμού Θετικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου Σπουδαίες Παρατηρήσεις Να θυμηθούμε ….Να συνειδητοποιήσουμε….

Νίκος Μπαμπίλης www. biology.gr

Αθήνα 2019

3

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

o

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Ποια βιολογικά μακρομόρια παρουσιάζουν την μεγαλύτερη ποικιλομορφία; Με βάση τα μονομερή οι πρωτεΐνες με 20 αμινοξέα και όχι τα νουκλεϊκά οξέα με 4 νουκλεοτίδια. Επειδή όμως η αντιστοίχιση αμινοξέων - νουκλεοτιδίων είναι ένα προς τρία, μήπως τα νουκλεϊκά οξέα με τις 64 τριπλέτες κωδικόνια εμφανίζουν μεγαλύτερη λειτουργική ποικιλομορφία; Χρειάστηκαν 15 χρόνια (1929-1944) για να αποδεχθεί ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό. Μόνο στις στερεές καλλιέργειες μπορώ να δημιουργήσω αποικίες. Στα βιοχημικά δεδομένα που υποστήριζαν ότι γενετικό υλικό είναι το DNA υπάρχουν εξαιρέσεις: - Σταθερή ποσότητα γενετικού υλικού δεν ισχύει όταν έχουμε χρωμοσωμικές ανωμαλίες, - Τα ώριμα ερυθροκύτταρα δεν έχουν καθόλου γενετικό υλικό.

- Κάθε κύτταρο δεν έχει σε όλη τη διάρκεια της ζωής του την ίδια ποσότητα γενετικού υλικού, αφού κατά την μεσόφαση αυτό διπλασιάζεται.

- Ο αριθμός των μιτοχονδρίων μεταβάλλεται στην διάρκεια ζωής ενός κυττάρου αλλά και από κύτταρο σε κύτταρο ενός πολυκύτταρου οργανισμού ανάλογα με τις ενεργειακές ανάγκες του κυττάρου. Το πείραμα των Hershey και Chase στηρίχτηκε στο ότι: - φώσφορο περιέχουν μόνο τα νουκλεϊνικά οξέα, ενώ - το θείο είναι συστατικό ορισμένων αμινοξέων (Μεθειονίνης και Κυστεΐνης) άρα και πρωτεϊνών. Οι ιοί χρησιμοποιούν τα υλικά και τους μηχανισμούς του κυττάρου ξενιστή. Άρα οι νέοι ιοί που προκύπτουν θα έχουν ενσωματώσει τα στοιχεία του κυττάρου ξενιστή.

- (Αν το κύτταρο αναπτύσσεται σε θρεπτικό υλικό με κανονικό φώσφορο οι ιοί θα έχουν νουκλεοτίδια με κανονικό φώσφορο, - αν αναπτύσσεται σε θρεπτικό υλικό με ραδιενεργό άζωτο θα χουν νουκλεοτίδια με ραδιενεργό άζωτο).

Νουκλεϊκά οξέα 7. Τα συστατικά του κάθε νουκλεοτιδίου συνδέονται με συγκεκριμένο τρόπο (θέση και είδος δεσμού) όπως και τα νουκλεοτίδια μεταξύ τους (ομάδες και προσανατολισμός).

8. Η αζωτούχος βάση συνδέεται στο 1΄ C της πεντόζης (με το Ν της βάσης) (ομοιοπολικός δεσμός C-Ν) 9. Ο σχηματισμός του φωσφοδιεστερικού δεσμού όπως και του πεπτιδικού γίνονται με συγκεκριμένο τρόπο και επομένως υπάρχει συγκεκριμένος προσανατολισμός αλυσίδας.

10. Ο αριθμός των ελεύθερων φωσφορικών ομάδων και υδροξυλομάδων που περιέχει ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος καθορίζει και το είδος του (γραμμικό -

5

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

κυκλικό, μονόκλωνο – δίκλωνο). Ο φωσφοδιεστερικός δεσμός σχηματίζεται με μηχανισμό συμπύκνωσης, επομένως: όσοι είναι οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί τόσα και τα μόρια νερού που αποβάλλονται κατά τον σχηματισμό τους ή καταναλώνονται για τη διάσπασή τους. Το είδος του νουκλεϊνικού οξέος (μονόκλωνο - δίκλωνο, γραμμικό - κυκλικό) μπορεί να προσδιοριστεί από τη σύγκριση του αριθμού των νουκλεοτιδίων και των φωσφοδιεστερικών δεσμών. Οι αλυσίδες του DNA είναι συμπληρωματικές όχι ίδιες! Η εκατοστιαία αναλογία για μια αζωτούχα βάση συνήθως είναι διαφορετική σε κάθε αλυσίδα κλώνο του DNA. Η αναλογία Α+Τ/ G+C είναι χαρακτηριστική για το είδος ενός οργανισμού. Η σημασία της συμπληρωματικότητας αφορά τόσο τη δομή όσο και τις λειτουργίες του γενετικού υλικού. (προσοχή: αν αλλάξει μια βάση στη μια αλυσίδα αλλάζει και η συμπληρωματική της μετά την αντιγραφή που θα ακολουθήσει.) Η αναλογία Α+Τ/ G+C σε δίκλωνο μόριο DNA μου δείχνει και την αναλογία των διπλών προς τους τριπλούς δεσμούς υδρογόνου. Η σταθερότητα της δευτεροταγούς δομής ενός μορίου νουκλεϊκού οξέος είναι μεγαλύτερη: - όσο μεγαλύτερος είναι ο αριθμός δεσμών υδρογόνου και - όσο μεγαλύτερο το ποσοστό G,C ή - όσο μικρότερος είναι ο λόγος Α+Τ / G+C Συμπληρωματικότητα και αντιπαραλληλία πάνε «πακέτο». Η αναλογία Α+G / Τ+C σε δίκλωνο μόριο ισούται με 1 και μου δείχνει την αναλογία πουρινών / πυριμιδίνες, Σε υβρίδιο DNA/ RNA η αναλογία Α+G / U+Τ+C ισούται με 1. Οι πουρίνες Α, G έχουν διπλό δακτύλιο σε σχέση με τις πυριμιδίνες Τ, C άρα και μεγαλύτερο μοριακό βάρος.

21. Σχέση γονιδίου, γονότυπου και γονιδιώματος. Το προηγούμενο περιέχεται στο επόμενο.

22. Απλοειδή και διπλοειδή κύτταρα προσδιορισμός: - με βάση τα αντίγραφα του γονιδιώματος (στην αρχή της μεσόφασης!) αλλά - και με βάση τα χρωμοσώματα.

23. Ένα κύτταρο θα είναι ή απλοειδές ή διπλοειδές αλλά ένας οργανισμός μπορεί να περιέχει ταυτόχρονα και απλοειδή και διπλοειδή κύτταρα.

24. Μέτρηση της ποσότητας του γενετικού υλικού (μέγεθος γονιδιώματος) με τρεις τρόπους (αριθμό βάσεων, αριθμό χρωμοσωμάτων και φυσικές μονάδες μήκους).

25. Οι μορφές που έχει το γενετικό υλικό διαφέρουν ανάλογα με τον οργανισμό, τη φάση του κυττάρου και την θέση στο κύτταρο.

6

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 26. Το κύριο γενετικό υλικό του βακτηρίου είναι συνδεδεμένο στην κυτταρική μεμβράνη ενώ τα πλασμίδια ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα.

27. Πλασμίδια: Δυνατότητες μεταφοράς γενετικού υλικού στα βακτήρια.

28. Αύξηση ποικιλομορφίας στα βακτήρια: - με τις μεταλλάξεις και - με τους μετασχηματισμούς. Πυρηνικό γενετικό υλικό 29. Το νουκλεόσωμα είναι δομική (;) μονάδα ενώ το γονίδιο είναι λειτουργική μονάδα.

30. Στην εικόνα 1.7 υπάρχει μια συνδετική (ένατη) ιστόνη (Η1) που δεν αναφέρεται στο κείμενο.

31. Ανάμεσα στα νουκλεοσώματα υπάρχουν συνδετικά τμήματα δίκλωνου DNA (μέχρι 80 bp).

32. Να έχω διευκρινίσει τη σχέση των όρων: χρωματίνη, αδελφές χρωματίδες και χρωμόσωμα.

33. Το χρωμόσωμα είναι ορατό μόνο στη κυτταρική διαίρεση και καταχρηστικά χρησιμοποιείται στην μεσόφαση αφού δεν είναι ορατό.

34. Κάθε χρωματίδα είναι ένα μόριο DNΑ.

35. Το κεντρομερίδιο είναι δομή / θέση (περιοχή) στο χρωμόσωμα με συγκεκριμένη αλληλουχία, επομένως υπάρχει και όταν το χρωμόσωμα δεν είναι διπλασιασμένο (ένα νημάτιο χρωματίνης).

36. Κάθε ινίδιο χρωματίνης (χρωμόσωμα) περιέχει περισσότερα από ένα γονίδια.

37. Να γνωρίζω τις 4 ουσίες (μιτογόνες, κυτταροστατικές, για υποτονικό και χρωστικές) που χρησιμοποιούνται στον καρυότυπο και για ποιο λόγο η κάθε μια.

38. Καρυότυπος σημαίνει: Μεταφασικά χρωμοσώματα = 2 ινίδια χρωματίνης = 2 μόρια DNA. 39. Στον καρυότυπο έχουμε τέσσερα (4) αντίγραφα του γονιδιώματος.

40. O καρυότυπος χρησιμοποιείται για διαγνωστικούς λόγους (σελ 98).

41. Στον καρυότυπο δεν «βλέπω» γονίδια αλλά μόνο μορφολογία χρωμοσωμάτων (χρωμοσωμικές ανωμαλίες).

42. Ο καρυότυπος δημιουργείται με απεικόνιση χρωμοσωμάτων στο οπτικό και όχι στο ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.

43. Μικροσκόπιο - Οπτικό μικροσκόπιο βλέπω: δομές – οργανίδια (μεταφασικά χρω/τα, μιτοχόνδρια κα), κύτταρα.

- Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο βλέπω: μακρομόρια και σύμπλοκα μακρομορίων (DNA, πρωτεΐνες, θηλειές αντιγραφής, πολυσώματα, ιούς).

44. Καρυότυπος σε γαμέτες δεν μπορεί να φτιαχτεί αφού αυτοί είναι τελικά κύτταρα που δεν διαιρούνται (μόνο δίκτυο χρωματίνης).

45. Προσοχή! Δεν έχει κάθε οργανισμός 46 χρωμοσώματα αλλά, μόνο ο άνθρωπος.

7

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 46. Τα ομόλογα χρωμοσώματα έχουν την ίδια μορφολογία αλλά όχι απαραίτητα τα ίδια αλληλόμορφα γονίδια. Το 1 του Γιώργου και το 1΄ του Δημήτρη είναι ομόλογα!

47. Τα φυλετικά χρωμοσώματα μπορώ να τα διακρίνω από το μέγεθος τους μόνο στα σωματικά κύτταρα αρσενικών ατόμων.

48. Μπορεί να λέμε ότι τα Χ και Υ είναι τα φυλετικά χρωμοσώματα, αλλά τον φυλοκαθοριστικό ρόλο έχει το Υ, παρουσία του τόσο σε φυσιολογικά όσο και σε μη φυσιολογικά άτομα σημαίνει αρσενικό άτομο, απουσία του θηλυκό.

49. Το σωματικό κύτταρο θηλυκού έχει λίγο περισσότερο DNA από το αντίστοιχο του αρσενικού, αφού Χ μεγαλύτερο του Υ.

50. H θέση του κεντρομεριδίου, το μέγεθος και οι ζώνες Giemsa είναι στοιχείο αναγνώρισης του κάθε χρωμοσώματος. Εξωπυρηνικό DNA 51. Το μιτοχονδριακό DNA είναι μόνο μητρικής προέλευσης και το DNA από το Υ χρωμόσωμα μόνο πατρικής.

52. Κάθε χλωροπλάστης έχει ένα (?) μόριο DNA ενώ το μιτοχόνδριο μέχρι και 10 αντίγραφα ενός κυκλικού μορίου DNA. 53. Οι μιτοχονδριακές πρωτεΐνες: - κωδικοποιούνται είτε από μιτοχοδριακά γονίδια είτε από γονίδια του πυρήνα και - συντίθενται είτε στα ριβοσώματα του μιτοχονδρίου είτε στα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος αντίστοιχα.

54. Οι ιοί έχουν οποιοδήποτε είδος γενετικού υλικού.

8

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 . Αντιγραφή 1. O ημισυντηρητικός μηχανισμός αντιγραφής στηρίζεται στον κανόνα συμπληρωματικότητας των βάσεων.

2. Ο μηχανισμός της αντιγραφής είναι ίδιος για όλα τα κύτταρα, αλλά μελετήθηκε πρώτα στα προκαρυωτικά επειδή το γενετικό τους υλικό είναι απλούστερο οργνωμένο και μικρότερο σε ποσότητα (1mm).

3. H αντιγραφή, γίνεται… όχι μόνο: - στο μέσο της μεσόφασης (τα πλασμίδια αντιγράφονται ανεξάρτητα) - στον πυρήνα (αλλά και μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες).

4. Προσοχή! στην συνεχή αλυσίδα έχουμε ένα μόνο πρωταρχικό τμήμα σε κάθε θέση έναρξης, ενώ στην ασυνεχή αλυσίδα ένα πρωταρχικό τμήμα σε κάθε ασυνεχές τμήμα αυτής της αλυσίδας.

5. Κάποια ένζυμα κατά την αντιγραφή έχουν την ικανότητα να δημιουργούν, κάποια να διασπούν φωσφοδιεστερικούς δεσμούς και κάποια μπορεί να κάνουν άλλοτε τη μια και άλλοτε την άλλη διαδικασία.

6. Η DNA ελικάση δρα όχι μόνο στην ΘΕΑ αλλά και σε όλη την διαδικασία κατά την ανάπτυξη της θηλειάς.

7. Το πριμόσωμα όπως και η DNA πολυμεράση (και όλες οι πολυμεράσες) συνθέτουν με κατεύθυνση 5΄3΄ δηλαδή δημιουργούν 3΄-5΄ φωσφοδιεστερικό δεσμό.

8. Οι DNA πολυμεράσες αντικαθιστούν τα πρωταρχικά: - κόβοντας ένα - ένα τα ριβονουκλεοτίδια (από το 5΄ άκρο) και όχι όλο το τμήμα!

- Επιμηκύνοντας με κατεύθυνση 5΄3΄ από το προηγούμενο τμήμα!

9. Αν τα επιδιορθωτικά ένζυμα διόρθωναν όλα τα λάθη, δεν θα υπήρχαν μεταλλάξεις. Επίσης η δράση τους επηρεάζεται από μεταλλαξογόνους παράγοντες (μελαγχρωματική ξηροδερμία, καρκίνος).

10. Τα επιδιορθωτικά ένζυμα δρουν και όταν δεν γίνεται αντιγραφή (στην αρχή ή στο τέλος της μεσόφασης) 11. Ένζυμα που συμμετέχουν στην αντιγραφή μπορεί να χρησιμοποιηθούν και σε άλλες διαδικασίες. Π.χ. η DNA δεσμάση στην δημιουργία του ανασυνδυασμένου DNA.

Κεντρικό δόγμα Βιολογίας 12. Η αντιγραφή, μεταγραφή και μετάφραση συνυπάρχουν στα μιτοχόνδρια.

13. Η έκφραση της γενετικής πληροφορίας περιλαμβάνει τις διαδικασίες μεταγραφής και μετάφρασης και υπόκειται σε έλεγχο και ρύθμιση (4 επίπεδα σελ 41-42).

14. Προσοχή! Το ένζυμο αντίστροφη μεταγραφάση το έχουν οι ιοί, αλλά η διαδικασία της αντίστροφης μεταγραφής πραγματοποιείται στο εσωτερικό

9

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

27.

των κυττάρων που προσβάλλουν οι ιοί. Η RNA πολυμεράση και η αντίστροφη μεταγραφάση είναι ένζυμα δημιουργίας φωσφοδιεστερικών δεσμών. Είναι αδύνατη η απευθείας σύνθεση πρωτεϊνών από DNA αλλά και η δημιουργία νουκλεϊκών οξέων από πρωτεΐνες. Οι κατηγορίες στις οποίες διακρίνονται τα γονίδια σελ 31 δεν είναι οι ο μοναδικές, βλέπε και 5 κεφάλαιο. Ο αριθμός των γονιδίων στον άνθρωπο είναι 40.000 και στη E.coli 4.000. Σε όλους τους οργανισμούς τα γονίδια αποτελούν ένα πολύ μικρό μέρος του γενετικού τους υλικού. Στα κύτταρα το mRNA είναι μονόκλωνο και το γονίδιο δίκλωνο. Το mRNA όμως δεν έχει απαραίτητα το μισό αριθμό βάσεων από το γονίδιο (αφού υπάρχουν και ασυνεχή γονίδια). Ένα γονίδιο που μεταγράφεται σε mRNA δεν μεταφράζεται σε όλο το μήκος του, αφού υπάρχουν τα εσώνια, το κωδικόνιο λήξης και οι 3΄ και 5΄ αμετάφραστες περιοχές. Το γενετικό υλικό περιέχει περιοχές: - που μεταγράφονται, - ρυθμιστικές και - άγνωστης λειτουργίας. Κάθε γονίδιο υποχρεωτικά μεταγράφεται, δεν είναι όμως σίγουρο ότι θα μεταφραστεί. Όλα τα σωματικά κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού περιέχουν τα ίδια ακριβώς γονίδια, συνθέτουν όμως κάποιες πρωτεΐνες ίδιες και κάποιες διαφορετικές επειδή διαφορετικά γονίδια εκφράζονται σε διαφορετικά κύτταρα και σε διαφορετικά στάδια ανάπτυξης. Αφού το κάθε χρωμόσωμα στους διπλοειδείς οργανισμούς υπάρχει δυο φορές άρα και το κάθε γονίδιο (γενετική θέση) θα υπάρχει δυο φορές. (κεφ. 5 ομόζυγα και ετερόζυγα άτομα). Εκτός από τα είδη του RNA που προκύπτουν από την μεταγραφή του DNA, υπάρχουν και τα πρωταρχικά τμήματα RNA και το γενετικό υλικό των RNA ιών. Η νουκλεοπρωτεϊνική σύσταση είναι το κοινό γνώρισμα - της χρωματίνης…, - των ριβονουκλεοπρωτεϊνικών σωματιδίων και - του ριβοσώματος….

Μεταγραφή 28. Η μεταγραφή γίνεται: γενικά (για το κύτταρο) συνεχώς …. αλλά (για ένα συγκεκριμένο γονίδιο) …. μόνο όταν χρειάζεται.

29. Η αντιγραφή και η μεταγραφή είναι ανεξάρτητες διαδικασίες. Γενικά, κατά τον κυτταρικό κύκλο προηγείται η μεταγραφή της αντιγραφής.

30. Η θέση τόσο του υποκινητή όσο και των αλληλουχιών λήξης της μεταγραφής οριοθετεί το γονίδιο.

10

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 31. Κάθε γονίδιο έχει υποκινητή και αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής αλλά μόνο τα γονίδια για mRNA έχουν κωδικόνια και 5΄, 3΄ αμετάφραστες περιοχές.

32. Οι υποκινητές είναι ίδιοι σε όλα τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού.

33. Η θέση του υποκινητή “καθορίζει” ποια αλυσίδα του γονιδίου θα μεταγραφεί ενώ…

34. Οι μεταγραφικοί παράγοντες καθορίζουν ποια γονίδια θα μεταγραφούν (… και με ποια ταχύτητα). Κάθε κυτταρικός τύπος παράγει διαφορετικούς μεταγραφικούς παράγοντες.

35. H RNA πολυμεράση τα κάνει όλα και συμφέρει (και… “ελικάση”, και... “πριμόσωμα”, και… “πολυμεράση”).

36. Η ανικανότητα της RNA πολυμεράσης να διορθώνει λάθη κατά την μεταγραφή δεν είναι σημαντική για το κύτταρο, αφού το RNA δεν κληρονομείται.

37. Οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής μεταγράφονται αλλά στο ώριμο mRNA μπορεί να απουσιάζουν λόγω τροποποίησης.

38. Tο RNA είναι: - αντιπαράλληλο και συμπληρωματικό της μεταγραφόμενης (μη κωδικής) καθώς και - παράλληλο και με την ίδια αλληλουχία βάσεων με την κωδική (αντί της ουρακίλης υπάρχει θυμίνη).

39. Το mRNA μπορεί να μεταφράζεται πριν την ολοκλήρωση της μεταγραφής στα προκαρυωτικά (ταχύτητα έκφρασης), ενώ αυτό δεν γίνεται (για το πυρηνικό mRNA) στα ευκαρυωτικά.

40. Tα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια και δημιουργούν και διασπούν φωσφοδιεστερικούς δεσμούς.

41. Η αναγνώριση και απομάκρυνση των εσωνίων από τα snRNA γίνεται με βάση τον κανόνα συμπληρωματικότητας των βάσεων.

42. Τα εσώνια δεν έχουν απαραίτητα αριθμό βάσεων πολλαπλάσιο του 3.

43. Τα εσώνια έχουν μεγαλύτερο μήκος σε σχέση με τα εξώνια.

44. Αφού τα εσώνια είναι ενδιάμεσες αλληλουχίες, για κάθε ν εσώνια υπάρχουν ν+1 εξώνια.

45. Για κάθε εσώνιο που απομακρύνεται σπάνε 2 φωσφοδιεστερικοί δεσμοί και αναπτύσσεται 1 μεταξύ των εξωνίων.

46. To ώριμο mRNA έχει μικρότερο μήκος από το πρόδρομο, και δεν μεταφράζεται όλο το μήκος του (5΄ και 3΄ αμετάφραστες περιοχές).

47. Ασυνεχή γονίδια από τους ιούς έχουν μόνο αυτοί που προσβάλλουν ευκαρυωτικά κύτταρα.

48. Το snRNA (μικρό πυρηνικό RNA) υπάρχει μόνο στον πυρήνα!

49. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα μεταγραφή γίνεται στον πυρήνα, στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες, αλλά ωρίμανση μόνο στον πυρήνα.

50. Ο αριθμός νουκλεοτιδίων (της κωδικοποιούσας αλληλουχίας) είναι τριπλάσιος του αριθμού των αμινοξέων στην πεπτιδική αλυσίδα.

11

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Γενετικός κώδικας, Μετάφραση 51. Συνώνυμα κωδικόνια υπάρχουν και στα κωδικόνια λήξης.

52. Το κωδικόνιο AUG: και έναρξη, και μεθειονίνη.

53. Η ιδιότητα του γενετικού κώδικα να είναι συνεχής ισχύει μόνο για το ώριμο mRNA. 54. Η ιδιότητα του γενετικού κώδικα να είναι συνεχής και μη επικαλυπτόμενος είναι αποτέλεσμα της κίνησης του ριβοσώματος πάνω στο mRNA με βήμα τριπλέτας.

55. Τα ριβοσώματα στα προκαρυωτικά είναι ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα ενώ στα ευκαρυωτικά βρίσκονται: στο αδρό ενδοπλασματικό δίκτυο, στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες.

56. Στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες μεταφράζεται mRNA που έχει προκύψει από τη μεταγραφή του δικού τους γενετικού υλικού (όχι του πυρήνα).

57. Στην περίπτωση που εισάγονται στα βακτήρια πρόδρομα μόρια mRNA ή δεν θα παράγουν πρωτεΐνη, ή θα παράγουν διαφορετική πρωτεΐνη.

58. Με βάση τη περιοχή του tRNA (αντικωδικόνιο), που προσδένεται στο mRNA (κωδικόνιο), υπάρχουν το πολύ 61 διαφορετικά μόρια tRNA. Με βάση τη περιοχή του tRNA που προσδένεται το αμινοξύ, υπάρχουν τουλάχιστον 20 διαφορετικά μόρια tRNA. 59. Επειδή κάθε μόριο tRNA μεταφέρει ένα μόνο αμινοξύ, συμπεραίνουμε ότι: ένα αμινοξύ (εκτός της μεθειονίνης και της τρυπτοφάνης) μπορεί να μεταφέρεται από περισσότερα του ενός διαφορετικά μόρια tRNA. 60. Η μετάφραση αρχίζει πάντοτε από το πρώτο AUG που συναντά το ριβόσωμα από το 5΄ άκρο του mRNA. 61. Ενώ ένα μόριο tRNA μεταφέρει μόνο ένα αμινοξύ, μπορεί να συγκρατεί από ένα ως και όλα τα αμινοξέα μιας πεπτιδικής αλυσίδας.

62. Στα ριβοσώματα γίνεται η διαδικασία της μετάφρασης για σύνθεση πολυπεπτιδικής αλυσίδας (όχι πρωτεΐνης).

63. Ένα μόριο mRNA μπορεί να μεταφραστεί μία ή περισσότερες φορές (πολύσωμα).

64. Η αφαίρεση αμινοξέων από το αμινικό άκρο συμβαίνει και στα προκαρυωτικά και στα ευκαρυωτικά κύτταρα.

65. Η τροποποίηση των πεπτιδικών αλυσίδων στα προκαρυωτικά κύτταρα διαφέρει από τα ευκαρυωτικά αφού απουσιάζουν οργανίδια όπως το ενδοπλασματικό δίκτυο και το σύστημα Golgi.

66. Οι μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις μπορεί να αφορούν: - αφαίρεση αμινοξέων από το αμινικό άκρο (σελ 36), - αφαίρεση ενδιαμέσων πεπτιδίων (σελ 118), - προσθήκη μη πρωτεϊνικών τμημάτων (πχ αίμη) καθώς και - σύνδεση δυο η περισσοτέρων πεπτιδικών αλυσίδων προκειμένου να δημιουργηθεί το πρωτεϊνικό μόριο (σφαιρίνη).

12

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 67. Κάθε mRNA έχει την πληροφορία για μια πολυπεπτιδική αλυσίδα και όχι για μια πρωτεΐνη. Εξαίρεση το οπερόνιο όπου ένα mRNA έχει την πληροφορία για τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες.

68. Ένα «μεταγραφόμενο» τμήμα DNA κωδικοποιεί ένα πεπτίδιο αν με κατεύθυνση 5΄-3΄ περιέχει και κωδικόνιο έναρξης (και διαβάζοντας με βήμα τριπλέτας στα εξώνια) και κωδικόνιο λήξης.

69. Η ικανότητα μετάφρασης του mRNA ενός οργανισμού από τα κύτταρα ενός άλλου, οφείλεται στο γεγονός ότι όλα τα κύτταρα χρησιμοποιούν τα ίδια υλικά (αμινοξέα νουκλεοτίδια), στη καθολικότητα του γενετικού κώδικα, και στην ικανότητα των ριβοσωμάτων να μεταφράζουν οποιοδήποτε mRNA ανεξάρτητα από πού προέρχεται αυτό.

70. Ένα γονίδιο μπορεί να μεταγραφεί πολλές φορές και ένα mRNA μπορεί να μεταφραστεί πολλές φορές, άρα από ένα γονίδιο μπορεί να σχηματιστεί μεγάλος αριθμός αντιγράφων ενός πεπτιδίου (οικονομία).

71. Η δημιουργία πεπτιδικού δεσμού μεταξύ δυο αμινοξέων γίνεται ανάμεσα στην καρβοξυλομάδα του πρώτου και την αμινομάδα του δεύτερου με ταυτόχρονη αποβολή ενός μορίου νερού (συμπύκνωση).

72. Η επιμήκυνση του πεπτιδίου γίνεται από το αμινικό προς το καρβοξυλικό άκρο.

73. Ένα tRNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί πολλές φορές για την μεταφορά του ίδιου αμινοξέος.

74. Όταν από το ριβόσωμα απομακρύνεται το 1ο tRNA (ν), τότε εισέρχεται στο ο ο ριβόσωμα το 3 tRNA (ν+2) αφού το 2 (ν+1) είναι ήδη στο εσωτερικό του ριβοσώματος.

75. Η μισο-φτιαγμένη πολυπεπτιδική αλυσίδα ενώνεται με το επόμενο αμινοξύ! ο (και όχι το αντίθετο). Δηλαδή το τριπεπτίδιο με το 4 αμινοξύ, το 4πεπτίδιο με ο ο το 5 αμινοξύ, το 5πεπτίδιο με το 6 αμινοξύ κ.ο.κ. Άρα το ριβόσωμα κινείται πάνω στο mRNA “από τα πολλά αμινοξέα προς το ένα”.

76. Συμπληρωματικότητα βάσεων εμφανίζεται, και δεσμοί υδρογόνου αναπτύσσονται κατά: - την αντιγραφή (DNA ή RNA), - την μεταγραφή, - την αντίστροφη μεταγραφή και - την μετάφραση: α) ανάμεσα στο κωδικόνιο και το αντικωδικόνιο καθώς και β) ανάμεσα στο mRNA και το rRNA της μικρής υπομονάδας κατά την πρόσδεση του πρώτου στη δεύτερη.

- Επίσης και στην τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA (βιβλιοθήκες, υβριδοποίηση, PCR).

77. Εκτός από τις περιοχές μεταξύ γονιδίων υπάρχουν και άλλες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων του DNA που δεν μεταφράζονται, όπως: - τα γονίδια για t, r, snRNA, - οι υποκινητές και οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής, - τα εσώνια, τα κωδικόνια λήξης,

13

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ - οι χειριστές, - οι θέσεις έναρξης αντιγραφής - οι αλληλουχίες που αντιστοιχούν στις αμετάφραστες περιοχές. Γονιδιακή ρύθμιση 78. Διαφορετικό γεγονός η γονιδιακή έκφραση και διαφορετικό η γονιδιακή ρύθμιση.

79. Σε ένα κύτταρο υπάρχουν γονίδια που εκφράζονται συνεχώς και άλλα μόνο όταν είναι απαραίτητο.

80. Σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό - υπάρχουν γονίδια που εκφράζονται σε όλους τους κυτταρικούς τύπους (γονίδια για ριβοσωμικές πρωτεΐνες) και - άλλα που εκφράζονται μόνο σε συγκεκριμένο κυτταρικό τύπο (γονίδια αντισωμάτων).

81. H κυτταρική διαφοροποίηση στους πολυκύτταρους οργανισμούς εξασφαλίζει μέγιστη απόδοση λειτουργίας.

82. Η κυτταρική διαφοροποίηση είναι αποτέλεσμα της ύπαρξης διαφορετικών μεταγραφικών παραγόντων σε κάθε κυτταρικό τύπο. ου 83. “Διαφοροποίηση” εμφανίζεται και σε κυτταρικό επίπεδο. (άσκηση 10 ,1 κεφ).

84. Ο αριθμός των δομικών γονιδίων διαφέρει από οπερόνιο σε οπερόνιο, είναι όμως πάντοτε μεγαλύτερος του ένα.

85. Και το ρυθμιστικό γονίδιο (όπως και κάθε γονίδιο) έχει τον υποκινητή του και τις αλληλουχίες λήξης μεταγραφής.

86. Στην περίπτωση των οπερονίων, ένα mRNA προκύπτει από την μεταγραφή περισσοτέρων του ενός γονιδίων και ότι από τη μετάφρασή του θα προκύψουν περισσότερες της μιας πεπτιδικές αλυσίδες.

87. Οι μεταγραφικοί παράγοντες ρυθμίζουν ποια γονίδια θα μεταγραφούν ή και με ποια ταχύτητα.

88. Μεταγραφικοί παράγοντες προσδένονται και στον Υποκινητή και στην RNA πολυμεράση!

89. Το επίπεδο ρύθμισης μετά την μεταγραφή είναι κυρίως ποσοτικό.

90. Το mRNA και κάθε είδος RNA αποικοδομείται, όχι όμως το DNA το οποίο είναι σταθερό.

91. Τροποποίηση πρωτεϊνών γίνεται και στα προκαρυωτικά κύτταρα.

14

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

Ανασυνδυασμένα μόρια DNA μπορεί να δημιουργηθούν και με φυσικό τρόπο (βλέπε ιδιότητες πλασμιδίων και χρωμοσωμικές ανωμαλίες). Ανασυνδυασμένα μόρια DNA μπορούν να εισέρχονται και σε βακτήρια και σε ο ο ευκαρυωτικά κύτταρα με πλασμίδια και ιούς (9 , 8 κεφάλαιο). Ένα μόριο DNA για να χαρακτηριστεί φορέας κλωνοποίησης πρέπει νάχει 3-4 χαρακτηριστικές ιδιότητες .. Μετασχηματισμός βακτηρίων μπορεί να γίνει και τεχνητά αλλά και με φυσικό τρόπο. Κάθε περιοριστική ενδονουκλεάση διασπά δυο φωσφοδιεστερικούς δεσμούς, αλλά ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου που θα σπάσουν καθορίζεται από τις βάσεις των μονόκλωνων άκρων. Η EcoRI, κόβει 2 φωσφοδιεστερικούς δεσμούς και διασπώνται 8 δεσμοί υδρογόνου. Όσο μεγαλύτερο είναι ένα μόριο DNA τόσες περισσότερες θέσεις αναγνώρισης θα υπάρχουν για μια περιοριστική ενδονουκλεάση. Αν μια περιοριστική ενδονουκλεάση σε ένα γραμμικό μόριο DNA “δρα” (αναγνωρίζει) σε ν θέσεις, θα προκύψουν (ν+1) κομμάτια. (σε κυκλικό ν κομμάτια). Τα δύο ακραία κομμάτια γραμμικού μορίου DNA που κόπηκε με περιοριστική ενδονουκλεάση EcoRI, έχουν μονόκλωνες ουρές μόνο στο ένα άκρο. Κατάλληλο πλασμίδιο είναι εκείνο που: - έχει μόνο μια (?) φορά την αλληλουχία που αναγνωρίζει η χρησιμοποιούμενη περιοριστική ενδονουκλεάση, - έχει ένα γονίδιο ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικό και - έχει ένα δεύτερο γονίδιο το οποίο «κόβει» η περιοριστική ενδονουκλεάση. Το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο έχει δυο θέσεις αναγνώρισης για την περιοριστική ενδονουκλεάση που χρησιμοποιήθηκε. Κατά τη δημιουργία του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου σχηματίστηκαν 4 ΦΔ Το τμήμα DNA που έχει κοπεί με μια (1) περιοριστική ενδονουκλεάση μπορεί να ενσωματωθεί στο ανοικτό πλασμίδιο με 2 τρόπους: - ¨Απευθείας¨ και - με ¨αναστροφή¨. Το τμήμα DNA που έχει κοπεί με δυο (2) διαφορετικές περιοριστικές ενδονουκλεάσες μπορεί να ενσωματωθεί στο ανοικτό πλασμίδιο με μοναδικό τρόπο. (Το πλασμίδιο είναι προφανές ότι θα έχει κοπεί - ανοίξει με τις δυο διαφορετικές περιοριστικές ενδονουκλεάσες). Υπάρχουν διαφορετικές περιοριστικές ενδονουκλεάσες που κόβουν DNA αφήνοντας ίδια ελεύθερα μονόκλωνα άκρα από αζευγάρωτες βάσεις! Μόνο DNA (όχι RNA) ιοί μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν φορείς κλωνοποίησης. Χρησιμοποιούμε πολύ περισσότερα πλασμίδια από τα τμήματα στα οποία θα

15

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25.

26.

κοπεί το γονιδίωμα του ευκαρυωτικού οργανισμού για να ενσωματώσουμε όλο το γονιδίωμα του δότη σε πλασμίδια. Χρησιμοποιούμε βακτήρια ξενιστές που: - δεν έχουν το συγκεκριμένο πλασμίδιο άρα δεν εμφανίζουν ανθεκτικότητα στο συγκεκριμένο αντιβιοτικό και - δεν παράγουν την συγκεκριμένη περιοριστική ενδονουκλεάση που χρησιμοποιούμε. Παρά το γεγονός ότι αυξάνεται (τεχνητά) η διαπερατότητα των τοιχωμάτων των βακτηρίων σε μακρομόρια, μικρός αριθμός βακτηριών μετασχηματίζεται, άρα και εδώ πρέπει να χρησιμοποιηθεί αριθμός βακτηρίων-ξενιστών πολύ μεγαλύτερος από αυτόν των ανασυνδυασμένων πλασμιδίων. Στην διαδικασία δημιουργίας βιβλιοθηκών, στο στάδιο εισαγωγής των πλασμιδίων στα βακτήρια προκύπτουν 3 τύποι βακτηρίων: - βακτήρια με ανασυνδυασμένα πλασμίδια, - βακτήρια με μη ανασυνδυασμένα πλασμίδια αλλά και - βακτήρια που δεν περιέχουν καθόλου πλασμίδια. Μόνο στις στερεές καλλιέργειες μπορώ να κάνω επιλογή βακτηριακών κλώνων (αποικίες). Στην διαδικασία δημιουργίας βιβλιοθηκών θεωρούμε ότι: - ένα πλασμίδιο δεν μπορεί να ενσωματώσει παρά πάνω από ένα κομμάτι ευκαρυωτικού γονιδιώματος και - ένα βακτήριο δεν μπορεί να δεχτεί παρά πάνω από ένα ανασυνδυασμένο πλασμίδιο. Ο αριθμός των βακτηριακών κλώνων ταυτίζεται με τον αριθμό των κομματιών στα οποία η περιοριστική ενδονουκλεάση έκοψε το γονιδίωμα του οργανισμού. Κάθε πολυκύτταρος οργανισμός έχει μοναδικό γονιδίωμα. Όμως με διαφορετικές περιοριστικές ενδονουκλεάσες, οι γονιδιωματικές βιβλιοθήκες που θα προκύψουν θα έχουν διαφορετικό είδος και αριθμό κλώνων. Η κατασκευή της γονιδιωματικής βιβλιοθήκης είναι μέθοδος κλωνοποίησης δίκλωνων τμημάτων DNA. Στην χρησιμοποίηση φάγων ως φορέων κλωνοποίησης δεν δημιουργούνται αποικίες βακτηρίων αλλά πλάκες (περιοχές με κατεστραμμένα βακτήρια) από κλώνους φάγων.

27. Οι διαφορετικές cDNA βιβλιοθήκες είναι όσα είναι τα διαφορετικά είδη κυττάρων ενός πολυκύτταρου οργανισμού. (για συγκεκριμένες συνθήκες) 28. Κάθε κλώνος της cDNA βιβλιοθήκης δεν περιέχει ολόκληρα γονίδια, αλλά τις αλληλουχίες των εξωνίων κάθε γονιδίου (με τις αλληλουχίες που αντιστοιχούν στις 5΄, 3΄ αμετάφραστες περιοχές και στο κωδικόνιο λήξης).

29. Για παραγωγή πρωτεϊνών, η εισαγωγή του DNA στο πλασμίδιο (φορέας έκφρασης) απαιτεί την ύπαρξη υποκινητή και αλληλουχιών λήξης μεταγραφής εκατέρωθεν της θέσης που αναγνωρίζει η περιοριστική ενδονουκλεάση.

16

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 30. Αντίστροφη μεταγραφάση έχουν μόνο RNA-ιοί (ρετροϊοί), άρα μόνο από αυτούς μπορεί να απομονωθεί.

31. Στο υβριδικό μόριο DNA-RNA, η αποδιάταξη του mRNA πρέπει να γίνει με χημικές ουσίες, ώστε να είναι αδύνατη η επαναδιάταξή του.

32. Στην κατασκευή της cDNA βιβλιοθήκης δεν χρησιμοποιούμε περιοριστική ενδονουκλεάση για να κόψουμε το cDNA. 33. Το δίκλωνο μόριο DNA κατά την κατασκευή της cDNA βιβλιοθήκης, για να ενσωματωθεί στο πλασμίδιο, υφίσταται επεξεργασία με προσθήκη ¨κολλητικών¨ άκρων.

34. Αν και η κατασκευή της cDNA βιβλιοθήκης σημαίνει μεταφορά στα βακτήρια μόνο των εξωνίων ενός γονιδίου ευκαρυωτικού κυττάρου, τα βακτήρια δεν παράγουν πάντα λειτουργική πρωτεΐνη επειδή δεν έχουν τους μηχανισμούς τροποποίησης πρωτεϊνών που διαθέτουν τα ευκαρυωτικά κύτταρα.

35. cDNA βιβλιοθήκες μπορούν να γίνουν και σε προκαρυωτικά κύτταρα.

36. Σε διαφορετικές συνθήκες ανάπτυξης ενός κυττάρου έχω την ίδια γονιδιωματική αλλά διαφορετικές cDNA βιβλιοθήκες. (Πχ cDNA βιβλιοθήκες από κύτταρο E.coli, παρουσία και απουσία λακτόζης.)

37. Η αποδιάταξη με θέρμανση θεωρείται ήπια διαδικασία και αντιστρεπτή, ενώ η αποδιάταξη με χημικές ουσίες μόνιμη.

38. Η αποδιάταξη σχετίζεται με τη σταθερότητα της δευτεροταγούς δομής του DNA. Όσο λιγότεροι είναι οι συνολικοί δεσμοί υδρογόνου και όσο λιγότερα τα ζεύγη G+C ενός μορίου τόσο χαμηλότερη θερμοκρασία χρειάζεται για την αποδιάταξη του μορίου.

39. Η υβριδοποίηση είναι μέθοδος δημιουργίας δίκλωνου μορίου από την σύνδεση είτε δυο κλώνων DNA, είτε ενός κλώνου DNA και ενός κλώνου RNA. 40. Οι ανιχνευτές για υβριδοποίηση είναι: - DNA ή RNA (μονόκλωνα) - με ραδιενεργά νουκλεοτίδια - με αλληλουχία βάσεων συμπληρωματική αυτής που θέλουμε να εντοπίσουμε.

41. Ως ανιχνευτές χρησιμοποιούνται ολιγονουκλεοτιδικοί ανιχνευτές μήκους 10-15 νουκλεοτιδίων. Όσο μεγαλύτερος ο ανιχνευτής: - τόσο μεγαλύτερο το κόστος και - τόσο μεγαλύτερη η πιθανότητα εντοπισμού της αλληλουχίας να είναι μοναδική.

42. Ο εντοπισμός αλληλουχιών DNA ή RNA, είναι μια διαδικασία στην οποία εφαρμόζεται η τεχνική της ιχνηθέτησης (όπως και στο πείραμα Hershey – Chase στο 1ο κεφάλαιο).

43. Υβριδοποίηση έχουμε: - Στην cDNA βιβλιοθήκη (mRNA- cDNA) - Στην ανίχνευση επιθυμητού κλώνου - Στην PCR (πρωταρχικά τμήματα).

17

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 44. Η μέθοδος αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης επιτρέπει τον διπλασιασμό τμημάτων DNA in vitro χωρίς την χρήση βακτηρίων ξενιστών.

45. Κατά την μέθοδο PCR χρησιμοποιείται: - η DNA pol, - δεοξυριβονουκλεοτίδια, - πρωταρχικά τμήματα DNA και εφαρμόζεται ο ημισυντηρητικός μηχανισμός.

46. Η αντιγραφή τμημάτων ή μορίων DNA γίνεται με εκθετικό τρόπο. ν 47. Ο αριθμός των τμημάτων DNA κατά την μέθοδο PCR αυξάνεται εκθετικά (2 ).

18

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

Κληρονομικότητα είναι η ιδιότητα των απογόνων να μοιάζουν με τους γονείς τους και κληρονομικά χαρακτηριστικά είναι αυτά που μεταφέρονται με το γενετικό υλικό. αμιγή στελέχη = ομόζυγα (για τη συγκεκριμένη ιδιότητα). Ποια είναι χαρακτηριστικά στα οποία διαφέρουν οι ποικιλίες του μπιζελιού…., και ποια η επικρατής και υπολειπόμενη ιδιότητα κάθε χαρακτήρα. Η στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων για τον Mendel σήμαινε υπολογισμό της συχνότητας εμφάνισης των ατόμων με συγκεκριμένη ιδιότητα. Το μοσχομπίζελο είναι καλό πειραματικό υλικό γιατί..(αναπτύσσεται εύκολα, εμφανίζει ποικιλία στις κληρονομικές ιδιότητές του, έχει δυνατότητα αυτογονιμοποίησης και τεχνητής γονιμοποίησης και δίνει πολλούς απογόνους) ενώ ο άνθρωπος (…). Προσοχή στη διευκρίνηση των όρων: γονιμοποίηση, αυτογονιμοποίηση και τεχνητή γονιμοποίηση. Η αυτογονιμοποίηση είναι τρόπος πολλαπλασιασμού που ισχύει μόνο στα φυτά. Μόνο στις κατά Mendel διασταυρώσεις, η πατρική γενιά είναι ομόζυγα άτομα, η πρώτη θυγατρική είναι τα υβρίδια, ενώ η δεύτερη θυγατρική γενιά είναι οι απόγονοι των ατόμων της F1. Αν δεν έχουμε διασταυρώσεις κατά Mendel σαν P, F1, F2 μπορεί να χαρακτηριστεί οποιαδήποτε γενιά. Τα αλληλόμορφα γονίδια σχετίζονται με μια γενετική θέση, και μπορεί να είναι όμοια (Κ, Κ) ή διαφορετικά (Κ, κ). Τα γονίδια που ελέγχουν τους διαφορετικούς χαρακτήρες είναι γονίδια που με την μεταγραφή τους δίνουν mRNA. Προσοχή στην σχέση των όρων γονίδιο, γονότυπος και γονιδίωμα, ο προηγούμενος περιέχεται στον επόμενο. Σε κάθε γονότυπο αντιστοιχεί ένας φαινότυπος, αλλά το αντίστροφο δεν ισχύει πάντα. Ο φαινότυπος καθορίζεται από το γονότυπο, αλλά υπάρχουν περιπτώσεις όπου στον καθορισμό του φαινοτύπου συμβάλλουν και άλλοι παράγοντες όπως για παράδειγμα το περιβάλλον…(καρκίνος, φαινυλκετονουρία). Ο φαινότυπος δεν περιέχει μόνο ιδιότητες που φαίνονται, αλλά και βιοχημικά χαρακτηριστικά του οργανισμού. Οι νόμοι του Mendel είναι προτάσεις με καθολική ισχύ και εσωτερική αυτοδυναμία. Η εξήγηση και των δυο νόμων είναι αποτέλεσμα των η γεγονότων στη 1 μειωτική διαίρεση. Ο γονότυπος (Αα) για διπλοειδείς οργανισμούς (ομόλογα χρωμοσώματα) αναφέρεται στην αρχή της μεσόφασης, όταν κάθε χρωμόσωμα ένα ινίδιο χρωματίνης!! Στους γαμέτες δεν υπάρχουν αδελφές χρωματίδες.

19

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 18. Ο πρώτος νόμος του Mendel ισχύει σε κάθε διασταύρωση ενώ ο δεύτερος σε διασταυρώσεις διυβριδισμού τρι-, …πολυ-υβριδισμού.

19. Το γεγονός ότι κάθε γαμέτης περιέχει μόνο ένα γονίδιο από κάθε ζευγάρι αλληλόμορφων, είναι αποτέλεσμα της Ιης μειωτικής διαίρεσης (αποχωρισμός ομολόγων χρωμοσωμάτων).

20. Όταν λέμε ότι ένα άτομο δίνει δυο γαμέτες, εννοούμε δυο είδη γαμετών. Επίσης όταν λέμε ότι οι απόγονοι είναι δυο, εννοούμε δυο είδη απογόνων.

21. Οι απόγονοι προκύπτουν πάντοτε από τυχαίο συνδυασμό των γαμετών (τετράγωνο του Punnett).

22. Η διατύπωση του πρώτου νόμου είναι: Τα αλληλόμορφα γονίδια (διαχωρίζονται–) κατανέμονται σε διαφορετικούς γαμέτες και οι γαμέτες συνδυάζονται τυχαία για τον σχηματισμό απογόνων.

23. Στις διασταυρώσεις ελέγχου, το είδος των φαινοτύπων που προκύπτουν μας δείχνει και το είδος των διαφορετικών γαμετών που παράγει το άτομο οποίου ελέγχουμε τον γονότυπο.

24. Ο έλεγχος του γονότυπου στα φυτά μπορεί να γίνει και με διασταύρωση ελέγχου και με αυτογονιμοποίηση!

25. Η γονοτυπική αναλογία καθορίζεται από τους συνδυασμούς των γαμετών, ενώ η φαινοτυπική αναλογία από τη σχέση που έχουν μεταξύ τους τα αλληλόμορφα γονίδια.

26. Στις διασταυρώσεις διϋβριδισμού ο κάθε γαμέτης περιέχει ένα αλληλόμορφο από κάθε ζευγάρι γονιδίων και ότι κάθε αλληλόμορφο του ενός ζεύγους συνδυάζεται με όλα τα αλληλόμορφα του άλλου ζεύγους όταν πρόκειται για ανεξάρτητα γονίδια.

27. Η ανεξάρτητη μεταβίβαση είναι το αποτέλεσμα της τυχαίας διάταξης των ζευγών των ομολόγων χρωμοσωμάτων κατά την μετάφαση Ι της μείωσης. και επομένως τα χρωμοσώματα κάθε γονέα συνδυάζονται με τυχαίο τρόπο κατά τη δημιουργία γαμετών.

28. Το φαινοτυπικό και γονοτυπικό αποτέλεσμα στη F2 γενιά μιας διασταύρωσης διυβριδισμού, είναι το αποτέλεσμα του συνδυασμού των φαινοτυπικών και γονοτυπικών αποτελεσμάτων δυο ανεξάρτητων διασταυρώσεων μονοϋβριδισμού.(πχ [3(Α):1(α)] * [3(Β):1(β)] = 9(ΑΒ) : 3(Αβ) : 3(αΒ) : 1(αβ)) 29. Το άτομο που είναι ομόζυγο δίνει μόνο ένα γαμέτη, όλοι οι άλλοι γονότυποι δίνουν ζυγό αριθμό γαμετών, και σε όσα περισσότερα ζεύγη είναι ετερόζυγο ένα άτομο, τόσο περισσότερους γαμέτες δίνει.

30. Οι αμφιγονικά αναπαραγόμενοι οργανισμοί περιέχουν γενετικό υλικό και από τους δυο γονείς τους εκτός από τα μιτοχόνδριά τους που είναι αποκλειστικά και μόνο μητρικής προέλευσης.

31. Στους μονογονικά αναπαραγόμενους οργανισμούς δεν ισχύουν οι νόμοι του Mendel.

32. Τα ατελώς επικρατή γονίδια συμβολίζονται με κεφαλαία γράμματα και εκθέτες ή δείκτες, ή και ακόμα με δυο διαφορετικά κεφαλαία γράμματα.

20

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 33. Σε κάθε περίπτωση με ατελώς επικρατή ή συνεπικρατή γονίδια, η γονοτυπική αναλογία ταυτίζεται πάντοτε με τη φαινοτυπική, γιατί σε κάθε γονότυπο αντιστοιχεί διαφορετικός φαινότυπος.

34. Η διάκριση ανάμεσα σε ατελώς επικρατή και συνεπικρατή, γίνεται μόνο από τον φαινότυπο των ετερόζυγων ατόμων.

35. Τα γονίδια για τις ομάδες αίματος κωδικοποιούν ένζυμα για τα αντίστοιχα αντιγόνα.

36. Η γενετική θέση είναι η θέση σε ένα χρωμόσωμα όπου μπορεί να βρεθεί ένα γονίδιο και οι διπλοειδείς οργανισμοί για μια γενετική θέση στο γονότυπό τους έχουν το πολύ 2 αλληλόμορφα γονίδια.

37. Διασταυρώσεις με επικρατή θνησιγόνα γονίδια δεν έχουν νόημα.

38. Διασταυρώσεις με θνησιγόνα γονίδια δίνουν «κουτσές» αναλογίες (π.χ 1:2 αντί 1:2:1).

39. Τα πολλαπλά αλληλόμορφα (προϊόντα μεταλλάξεων) ορίζονται στον πληθυσμό και όχι στο άτομο.

40. Η μελέτη της κληρονομικότητας στον άνθρωπο εμφανίζει δυσκολίες…..

41. Κάθε κύηση είναι ένα μοναδικό και ανεξάρτητο γεγονός και δεν εξαρτάται από το αποτέλεσμα προηγούμενης κύησης.

42. Στον άνθρωπο εκτός από χαρακτήρες που κληρονομούνται από ένα ζεύγος αλληλόμορφων γονιδίων και λέγονται μονογονιδιακοί, υπάρχουν και άλλοι που η κληρονόμηση τους στηρίζεται στη συνεργασία περισσότερων ζευγών αλληλομόρφων γονιδίων πολυγονιδιακοί (καρκίνος, α-θαλασσαιμία).

43. Αποκλίσεις από τις αναλογίες των νόμων του Μέντελ έχουμε: - στα ατελώς επικρατή και στα συνεπικρατή, - στα θνησιγόνα και στα πολλαπλά αλληλόμορφα, - στα φυλοσύνδετα, - στους πολυγονιδιακούς χαρακτήρες.

- στα συνδεδεμένα (δεν ισχύει ο 2ος νόμος) - στην κληρονομικότητα του Υ χρωμοσώματος και ος - στην μιτοχονδριακή κληρονομικότητα (δεν ισχύει ο 1, 2 νόμος).

44. Στο γενεαλογικό δέντρο για κάθε άτομο αντιστοιχούν δυο αριθμοί ένας λατινικός (αριθμός γενιάς) και ένας αραβικός (σειρά γέννησης) πχ ΙΙ3.

45. Το γενεαλογικό δέντρο μου δίνει την δυνατότητα να κατανοήσω το παρελθόν (τρόπος κληρονομικότητας) και να προβλέπω τι μπορεί να γίνει στο μέλλον (προσδιορισμός πιθανότητας για συγκεκριμένο φαινότυπο).

46. Η πιθανότητα να έχει ένα άτομο ταυτόχρονα δυο γνωρίσματα είναι το γινόμενο των πιθανοτήτων να έχει το κάθε γνώρισμα χωριστά.

47. Ο φορέας στην αυτοσωμική επικρατή-υπολειπόμενη κληρονομικότητα ταυτίζεται με το ετερόζυγο άτομο.

48. Αν δυο φυσιολογικοί γονείς δίνουν ασθενή απόγονο, τότε η ασθένεια ακολουθεί υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας και αν ο ασθενής απόγονος είναι θηλυκό άτομο τότε το γονίδιο είναι αυτοσωμικό.

21

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 49. Αν δυο ασθενείς γονείς δίνουν φυσιολογικό απόγονο, τότε η ασθένεια ακολουθεί επικρατή τύπο κληρονομικότητας και αν ο φυσιολογικός απόγονος είναι θηλυκό άτομο τότε το γονίδιο είναι αυτοσωμικό.

50. Σε ένα γενεαλογικό δέντρο, ένα χαρακτηριστικό μπορεί να ερμηνεύεται με 2 διαφορετικά είδη γονιδίων (πχ και σαν αυτοσωμικό υπολειπόμενο και σαν αυτοσωμικό επικρατές βλ σχολικό εικ 5.12).

51. Στην φυλοσύνδετη κληρονομικότητα οι φαινοτυπικές αναλογίες μπορεί να διαφέρουν στα δυο φύλα, κάτι που δεν συμβαίνει κατά την αυτοσωμική κληρονομικότητα.

52. Κάθε φυλοσύνδετος υπολειπόμενος χαρακτήρας εμφανίζεται συχνότερα στα αρσενικά παρά στα θηλυκά άτομα.

53. Τα αγόρια κληρονομούν φυλοσύνδετα γονίδια (και μιτοχονδριακά γονίδια) μόνο από τη μάνα τους.

54. Αν σε ένα γενεαλογικό δέντρο ένα χαρακτηριστικό ερμηνεύεται με φυλοσύνδετο υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας θα ερμηνεύεται και με αυτοσωμικό.

55. Η αιμορροφιλία και η μερική αχρωματοψία για το κόκκινο και το πράσινο είναι ασθένειες που οφείλονται εξ ορισμού σε συνδεδεμένα γονίδια.

56. Όσα αναφέρθηκαν πριν αναφέρονται σε φυσιολογικά άτομα και σε φυσιολογικά αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να μεταβληθούν λόγω των μεταλλάξεων.

57. Οι νόμοι του Μέντελ δεν ισχύουν: - στην μονογονική αναπαραγωγή, - στην μιτοχονδριακή κληρονομικότητα και - στα συνδεδεμένα γονίδια (2ος νόμος).

58. Χαρακτηριστικό που εμφανίζεται από πατέρα σε όλα τα αγόρια αλλά όχι σε κόρες, μπορεί να ερμηνευτεί και με κληρονομικότητα του Υ, αλλά και με αυτοσωμικό τύπο κληρονομικότητας.

59. Χαρακτηριστικό που εμφανίζεται από μητέρα σε όλα τα παιδιά, μπορεί να ερμηνευτεί και με μιτοχονδριακή κληρονομικότητα, αλλά και με αυτοσωμικό τύπο κληρονομικότητας.

60. Κληρονομικότητα μιτοχονδριακών πρωτεϊνών και ενζύμων μπορεί να σχετίζεται και με γονίδια μιτοχονδρίων και με γονίδια πυρήνα!

22

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Οι αλλαγές του γενετικού υλικού, μπορούν να συμβούν σε κάθε κύτταρο ή οργανισμό και οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Οι μεταλλάξεις δεν προκαλούν υποχρεωτικά αλλαγές και στο φαινότυπο. Αλλαγή στις κωδικοποιούσες περιοχές αξιολογείται από τη φυσική επιλογή ενώ αλλαγή στις μη κωδικοποιούσες περιοχές όχι. Άρα ενώ ή πιθανότητα να συμβεί μια αλλαγή (ανά μονάδα μήκους) είναι ίδια για τις δύο περιοχές η συχνότητα ύπαρξης μεταλλάξεων διαφέρει σημαντικά (μεγαλύτερη στη μη κωδικοποιούσα). Οι γονιδιακές μεταλλάξεις συμβαίνουν κυρίως κατά την αντιγραφή του γενετικού υλικού. Δεν υπάρχουν καλές και κακές μεταλλάξεις... απλά μεταλλάξεις που αυξάνουν την γενετική ποικιλότητα. Οι μεταλλάξεις γίνονται με την ίδια πιθανότητα στα σωματικά και στα γεννητικά κύτταρα, αλλά εμφανίζονται πιο συχνά στα σωματικά αφού αυτά είναι πολύ περισσότερα. Ενώ οι μεταλλάξεις γίνονται με την ίδια πιθανότητα στα αυτοσωμικά και στα φυλετικά χρωμοσώματα σίγουρα θα ναι πιο συχνές στα αυτοσωμικά αφού είναι περισσότερα. Οι μεταλλάξεις γίνονται με την ίδια πιθανότητα στα αυτοσωμικά και στα φυλοσύνδετα γονίδια, όμως είναι πιο συχνές αυτές στα αυτοσωμικά. Οι μεταλλάξεις που γίνονται σε σωματικά κύτταρα μπορεί να εμφανιστούν μπορεί και να μην εμφανιστούν στο άτομο που συμβαίνουν. Στους οργανισμούς που αναπαράγονται αμφιγονικά οι σωματικές μεταλλάξεις δεν κληρονομούνται, ενώ οι μεταλλάξεις στα γεννητικά κύτταρα μπορούν να κληρονομούνται στους απογόνους, Οι μεταλλάξεις που γίνονται στα γεννητικά κύτταρα δεν εμφανίζονται στο άτομο που συμβαίνουν αλλά υπάρχει πιθανότητα να εμφανιστούν στους απογόνους. Μια μετάλλαξη σε κωδικόνιο για αμινοξύ μπορεί να μετατραπεί σε κωδικόνιο λήξης και να σταματήσει πρόωρα η πρωτεϊνοσύνθεση, ή ένα κωδικόνιο λήξης να μετατραπεί σε κωδικόνιο για αμινοξύ και να συνεχίζεται η πρωτεϊνοσύνθεση. Σε μια αντικατάσταση μπορεί το κωδικόνιο έναρξης (της Μεθειονίνης) να μετατραπεί σε κωδικόνιο για άλλο αμινοξύ, οπότε: - δεν θα ξεκινήσει καθόλου η πρωτεϊνοσύνθεση ή - θα ξεκινήσει μόνο αν υπάρχει άμεσα άλλο κωδικόνιο AUG. Προσθήκη ή αφαίρεση μιας ή περισσοτέρων βάσεων μπορεί να γίνει: αμέσως πριν ή αμέσως μετά από ένα κωδικόνιο ή μέσα σε ένα κωδικόνιο. Προσθήκη ή έλλειψη αριθμού διαδοχικών βάσεων πολλαπλάσιου του 3 δημιουργεί προσθήκη ή έλλειψη αντίστοιχου αριθμού αμινοξέων, αλλά και αλλαγή σε αμινοξέα ή και πρόωρο τερματισμό αν η προσθήκη ή έλλειψη γίνει

23

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 16.

17.

18.

19.

20.

στο εσωτερικό του κωδικονίου. Αναστροφή γονιδιακού τμήματος (αλληλουχίας μερικών βάσεων μέσα στο γονίδιο) είναι γονιδιακή μετάλλαξη και όχι δομική χρωμοσωμική ανωμαλία. Μεταλλάξεις μπορεί να γίνουν εκτός από τις κωδικοποιούσες αλληλουχίες και σε ρυθμιστικές αλληλουχίες (υποκινητή, 5 αμετάφραστες κα), σε εσώνια, σε γονίδια για t, r, snRNA και σε σαβούρα. Μετάλλαξη σε γονίδιο για t-RNA μπορεί να επηρεάσει την περιοχή σύνδεσης με το αμινοξύ ή το αντικωδικόνιο. Μετάλλαξη στο αντικωδικόνιο θα οδηγήσει σε αντικωδικόνιο: - είτε για συνώνυμο κωδικόνιο, - είτε για κωδικόνιο για άλλο αμινοξύ, - είτε για κωδικόνιο λήξης. Κάθε μετάλλαξη που δεν έχει συνέπειες στην λειτουργικότητα της πρωτεΐνης χαρακτηρίζεται σαν ουδέτερη. Κάθε γονίδιο είναι προϊόν μετάλλαξης προϋπάρχοντος γονιδίου. Άρα τα αλληλόμορφα γονίδια είναι “προϊόντα” μετάλλαξης άλλων γονιδίων.

Αιμοσφαιρινοπάθειες 21. Στην δρεπανοκυτταρική αναιμία, η αιτία είναι η αντικατάσταση της Α από Τ, ου στο κωδικόνιο του 6 αμινοξέος της β αλυσίδας, με αποτέλεσμα την αντικατάσταση του γλουταμινικού οξέος από βαλίνη.

22. Η β αλυσίδα δεν έχει σαν πρώτο αμινοξύ την μεθειονίνη.

23. Τα ετερόζυγα άτομα μπορούν να προσδιοριστούν από την δρεπάνωση που εμφανίζουν τα ερυθροκύτταρά τους σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου. Σε φυσιολογικές συνθήκες τα άτομα αυτά δεν εμφανίζουν συμπτώματα.

24. Έχουν καταγραφεί πάνω από 300 διαφορετικές μεταλλάξεις του γονιδίου που κωδικοποιεί τη σύνθεση της β αλυσίδας και τα συμπτώματα εξαρτώνται από το αν επηρεάζονται αμινοξέα σημαντικά για την λειτουργικότητα της πρωτεΐνης.

25. Η δρεπανοκυτταρική αναιμία και η β θαλασσαιμία είναι από τις αιμοσφαιρινοπάθειες που οφείλονται σε μεταλλάξεις του γονιδίου που κωδικοποιεί τη σύνθεση της β αλυσίδας.

26. Οι μεταλλάξεις για την δρεπανοκυτταρική αναιμία και τη β θαλασσαιμία αφορούν το ίδιο γονίδιο (ένα γονίδιο με 2 αλλαγές) και θα πρέπει να θεωρούνται συνδεδεμένες.

27. Στη β-θαλασσαιμία διακρίνουμε μεγάλη ετερογένεια συμπτωμάτων, καθώς προκαλείται από διάφορες μεταλλάξεις (προσθήκες, αφαιρέσεις, αντικαταστάσεις βάσεων), τόσο στην κωδικοποιούσα αλληλουχία όσο και σε ρυθμιστικές αλληλουχίες με συμπτώματα που κυμαίνονται από ελαττωμένη σύνθεση της αιμοσφαιρίνης Α (HbA), μέχρι παντελή έλλειψη της HbA. 28. Τα γονίδια για την β-θαλασσαιμία είναι πολλαπλά αλληλόμορφα (β1, β2, β3, κ.α.).

24

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 29. Τα ετερόζυγα άτομα για β-θαλασσαιμία δεν εμφανίζουν κλινικά συμπτώματα και μπορούν να διαγνωστούν με εργαστηριακές εξετάσεις λόγω της αυξημένης ποσότητας της HbΑ2 αιμοσφαιρίνης που εμφανίζουν.

30. Τα ετερόζυγα άτομα δεν εμφανίζονται με την ίδια συχνότητα παγκοσμίως.

31. Περιοχές στις οποίες υπήρχε ελονοσία στο παρελθόν εμφανίζουν όχι μόνο μεγαλύτερη συχνότητα φορέων αλλά και πασχόντων (συχνότεροι γάμοι ανάμεσα σε ετερόζυγα άτομα).

32. Η α-θαλασσαιμία είναι αποτέλεσμα έλλειψης ολόκληρου του γονιδίου που κωδικοποιεί την α αλυσίδα.

33. Αφού υπάρχουν 4 συνολικά γονίδια για την α αλυσίδα, υπάρχει μεγάλη ετερογένεια συμπτωμάτων αφού μπορεί να λείπει 1, 2, 3 ή και τα 4 γονίδια. Όσο περισσότερα γονίδια λείπουν τόσο βαρύτερα είναι τα συμπτώματα: (1=φυσιολογικό-φορέας, 2= αναιμία, 3=βαριά αναιμία, 4= δεν επιβιώνει).

34. Τα γονίδια για την ετερόζυγη κατάσταση (αα--) στην α θαλασσαιμία μπορεί να βρίσκονται σε ομόπλευρη (αα/--) ή ετερόπλευρη (α-/α-) κατάσταση.

35. Η α-θαλασσαιμία είναι πιο βαριά από την β-θαλασσαιμία γιατί η α αλυσίδα είναι συστατικό όλων των αιμοσφαιρινών. Μεταβολικά νοσήματα 36. Μεταβολική οδός, σημαίνει μια σειρά διαδοχικών ενζυμικών αντιδράσεων.

37. Αφού κάθε ένζυμο είναι το αποτέλεσμα έκφρασης ενός γονιδίου, κάθε αντίδραση μεταβολισμού ελέγχεται από ένα γονίδιο και κάθε μετάλλαξη μπορεί να οδηγήσει σε διακοπή αυτής της αντίδρασης και σε εκδήλωση κάποιας ασθένειας σαν αποτέλεσμα έλλειψης προϊόντος ή υπερσυσσώρευσης προϊόντος.

38. Η φαινυλκετονουρία και αλφισμός είναι γενετικές ασθένειες που και οι δυο σχετίζονται με μεταλλάξεις που συμβαίνουν σε γονίδια που ελέγχουν ένζυμα της ίδιας μεταβολικής πορείας.

39. Στον αλφισμό έχουμε ετερογένεια συμπτωμάτων. Χρωμοσωμικές ανωμαλίες 40. Οι χρωμοσωμικές ανωμαλίες διαφέρουν από τις γονιδιακές όχι μόνο στην έκταση της αλλαγής αλλά και στο ότι: - εκδηλώνονται σχεδόν πάντοτε στο φαινότυπο και - μπορούν να παρατηρηθούν με τη βοήθεια κατάλληλου μικροσκοπίου (καρυότυπος).

41. Μονοσωμία είναι όταν ένα χρωμόσωμα υπάρχει μια φορά αντί για δυο και τρισωμία όταν ένα χρωμόσωμα υπάρχει τρεις φορές αντί για δυο. Κατ’ επέκταση θα μπορούσαμε να μιλήσουμε για τετρασωμία, διπλή μονοσωμία, διπλή τρισωμία κ.ά.

42. Κάθε μονοσωμία έχει θανατηφόρο αποτέλεσμα, επειδή χρωμοσώματα και γονίδια χρειάζονται σε διπλή δόση για να επιβιώσει ένα άτομο (εξαιρείται η μονοσωμία στο Χ χρωμόσωμα).

25

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 43. Για να γεννηθεί άτομο με τρισωμία 21 πρέπει ο ένας από τους δυο γαμέτες ο (συνηθέστερα το ωάριο) να έχει 2 φορές το 21 χρωμόσωμα, αντί για 1 φορά που είναι το φυσιολογικό.

44. Η μείωση στους άντρες διαρκεί μερικές μέρες (64) ενώ στις γυναίκες 12 – 45 χρόνια.

45. Mια γυναίκα 40 ετών έχει πολύ μεγαλύτερη πιθανότητα από μια γυναίκα 20 ετών να σχηματίσει μη φυσιολογικό ωάριο, άρα να γεννήσει παιδί με τρισωμία 21. Αυτό συμβαίνει γιατί όσο μεγαλύτερη είναι η ηλικία της μητέρας τόσο μεγαλύτερη η διάρκεια της μείωσης, τόσο μεγαλύτερη η πιθανότητα να μη γίνει σωστός αποχωρισμός των ομολόγων χρωμοσωμάτων.

46. Άτομα με τρισωμία στα πρώτα χρωμοσώματα πχ 1, 2, 3 δεν υπάρχουν, γιατί μια τέτοια τρισωμία δεν είναι βιώσιμη.

47. Για να γεννηθεί ένα αγόρι με σύνδρομο Kleinefellter μπορεί να ευθύνεται είτε ο πατέρας το σπερματοζωάριο του οποίου είχε Χ και Υ χρωμοσώματα (μη αποχωρισμός ομολόγων), είτε η μητέρα το ωάριο της οποίας είχε δυο Χ χρωμοσώματα (μη αποχωρισμός ομολόγων ή μη αποχωρισμός αδελφών χρωματίδων).

48. Η γέννηση ενός κοριτσιού με σύνδρομο Turner μπορεί να οφείλεται σε σπερματοζωάριο ή σε ωάριο που δεν έχει φυλετικό χρωμόσωμα.

49. Άτομα με σύνδρομο Kleinefellter και Turner είναι στείρα και δεν έχει νόημα διασταύρωση μεταξύ τους.

50. Οι αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες έχουν αποκλειστικά σχέση με τη μείωση, δεν αφορούν τα άτομα στα οποία γίνεται το λάθος αλλά τους απογόνους των ατόμων αυτών.

51. Αν ένα άτομο έχει παραπάνω από δύο φυλετικά χρωμοσώματα και δίνει γαμέτες ο ένας θα περιέχει το ένα φυλετικό χρωμόσωμα και ο άλλος τα υπόλοιπα.

52. Μη σωστός αποχωρισμός αδελφών χρωματίδων μπορεί να υπάρξει και στη μίτωση.

53. Σε αντίθεση με τις αριθμητικές, οι δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες μπορεί να συμβούν οποιαδήποτε στιγμή του κυτταρικού κύκλου και είναι αποτέλεσμα διαφόρων μηχανισμών.

54. Οι δομικές αφορούν μερικά γονίδια ή τμήμα χρωμοσώματος και όχι ένα γονίδιο ή μια μικρή αλληλουχία βάσεων.

55. Η έλλειψη και ο διπλασιασμός είναι αποτέλεσμα άνισης χιασματυπίας.

56. Η μετατόπιση μπορεί να είναι αιτία εμφάνισης καρκίνου.

57. Επίσης και στη αμοιβαία μετατόπιση δεν εμφανίζεται πρόβλημα στο άτομο που συμβαίνει, υπάρχει όμως κίνδυνος να αποκτήσουν παιδιά με χρωμοσωμικές ανωμαλίες, επειδή στο ζευγάρωμα των ομολόγων χρωμοσωμάτων στην μείωση μπορεί να προκύψουν και μη φυσιολογικοί γαμέτες (με περίσσεια ή έλλειψη γονιδίων). (σκέψου 2ο νόμο Μέντελ) Διάγνωση 58. οι κυριότεροι τρόποι διάγνωσης γενετικών ασθενειών είναι:

26

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

59.

60.

61.

62.

63.

- φαινοτυπικός έλεγχος και ανάλυση του γενεαλογικού δέντρου, - μικροσκοπική παρατήρηση (η μελέτη του καρυότυπου, τεστ δρεπάνωσης) - διάφορες βιοχημικές δοκιμασίες (πχ προσδιορισμός ενεργότητας ενζύμου, εντοπισμός ουσιών με μονοκλωνικά αντισώματα) και - μοριακή ανάλυση DNA (ανάλυση της αλληλουχίας των βάσεων του DNA (ανιχνευτές) και PCR,. Παράδειγμα διάγνωσης με βιοχημικές δοκιμασίες είναι η διάγνωση της φαινυλκετονουρίας, που γίνεται: - με τη μέτρηση της συγκέντρωσης της φαινυλαλανίνης στο αίμα των νεογέννητων.

- Με προσδιορισμό του ενζύμου που μετατρέπει την φαινυλαλανίνη σε τυροσίνη στα εμβρυικά κύτταρα. Για τη διάγνωση της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας μπορεί να χρησιμοποιηθούν διάφορες τεχνικές, όπως: - η μορφολογία των ερυθροκυττάρων σε συνθήκες έλλειψης οξυγόνου, - ο προσδιορισμός της αιμοσφαιρίνης HbS στα ερυθροκύτταρα και - ο εντοπισμός του μεταλλαγμένου γονιδίου (ανιχνευτές, PCR), αλλά στον προγεννητικό έλεγχο η διάγνωση μπορεί να γίνει μόνο με τον τελευταίο τρόπο (ανιχνευτές, PCR) Τα γενεαλογικά δέντρα συνεισφέρουν στην Γενετική καθοδήγηση. Οι γονείς καλούνται να αποφασίσουν (και όχι ο γενετιστής) για την διακοπή ή την συνέχιση της κύησης. Η αμνιοπαρακέντηση και η λήψη χοριακών λαχνών είναι ουσιαστικά διαδικασίες λήψης προγεννητικού υλικού, στο οποίο μπορεί να γίνει ανάλυση του DNA, βιοχημική ανάλυση πρωτεϊνών και ενζύμων ή και ανάλυση καρυότυπου για την ανακάλυψη χρωμοσωμικών ανωμαλιών.

Καρκίνος 64. Ο καρκίνος είναι ο ανεξέλεγκτος πολλαπλασιασμός των κυττάρων ενός ιστού, η λευχαιμία είναι ο καρκίνος του αίματος και ότι ο καλοήθης όγκος δεν είναι καρκίνος.

65. Τρόποι αντιμετώπισης καρκίνου… (ιντερφερόνες, μονοκλωνικά αντισώματα, χημειοθεραπεία, χειρουργική επέμβαση, γονιδιακή θεραπεία) βλ κεφ 8.

66. Η συσσώρευση μεταλλάξεων αυξάνεται με την ηλικία, άρα αυξάνεται και η πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου.

67. Ο καρκίνος είναι αποτέλεσμα: - μετατροπής των πρωτο-ογκογονιδίων σε ογκογονίδια, - απουσίας λειτουργικότητας των ογκοκατασταλτικών γονιδίων και - αδρανοποίησης των μηχανισμών επιδιόρθωσης του γενετικού υλικού.

- απορρύθμιση των μηχανισμών γονιδιακής έκφρασης, - επίδραση ξένου γενετικού υλικού στα παραπάνω γονίδια (γονιδιακή θεραπεία).

27

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 68. Τα πρωτο-ογκογονίδια, είναι γονίδια που υπάρχουν φυσιολογικά στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

69. Η υπεριώδης ακτινοβολία προκαλεί μεταλλάξεις. Ο οργανισμός προσπαθεί να περιορίσει τη δράση της με την μελανίνη (απορρόφηση ΥΑ) στην βλαστική στοιβάδα του δέρματος και με τα επιδιορθωτικά ένζυμα.

70. Αν και ο καρκίνος σχετίζεται με αλλαγές στο γενετικό υλικό εν τούτοις δεν κληρονομείται σαν απλός μεντελικός χαρακτήρας, αλλά είναι αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης γενετικού υλικού και περιβάλλοντος (σωματικές μεταλλάξεις) σε συνδυασμό με κληρονόμηση μεταλλαγμένων γονιδίων (προδιάθεση).

71. Ο καρκίνος είναι πολυγονιδιακός χαρακτήρας: δεν προκαλείται από μια μετάλλαξη, αλλά από συσσώρευση μεταλλάξεων τόσο στα ογκογονίδια όσο και στα ογκοκατασταλτικά γονίδια.

28

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

Οι ζωντανοί οργανισμοί χρησιμοποιήθηκαν παλαιότερα για την παραγωγή ψωμιού, μπίρας και κρασιού, ενώ σήμερα χρησιμοποιούνται σε μια ευρεία κλίμακα για την παραγωγή ποικιλίας προϊόντων όπως, τρόφιμα, αντιβιοτικά και εμβόλια. Τρεις οι περίοδοι (εποχές) βιοτεχνολογίας: Αρχαία (εμπειρική… παραγωγή ψωμιού, μπίρας και κρασιού), Παλιά (παραγωγή προϊόντων σε βιομηχανικό επίπεδο, αντιβιοτικά κα) Σύγχρονη (τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA). Χρόνος διπλασιασμού, είναι χρόνος που απαιτείται για να διπλασιάσει μια καλλιέργεια το μέγεθός της. Ο χρόνος διπλασιασμού ενός μικροοργανισμού προσδιορίζεται σε ιδανικές συνθήκες (εκθετική φάση). Ο χρόνος διπλασιασμού ενός μικροοργανισμού σε ιδανικές συνθήκες εξηγεί γιατί τα βακτήρια (20min) αποτελούν ιδανικούς ξενιστές για κατασκευή βιβλιοθηκών ..σε αντίθεση με την αμοιβάδα (24h). Ο ρυθμός ανάπτυξης είναι αντιστρόφως ανάλογος του χρόνου διπλασιασμού. Ο ρυθμός ανάπτυξης σε μια καλλιέργεια μπορεί να έχει θετικές τιμές (εκθετική φάση) μηδέν (στατική φάση) ή αρνητικές τιμές (φάση θανάτου). Η αύξηση μόνο θετικές τιμές. Για να αναπτυχθεί ένας οποιοσδήποτε πληθυσμός κυττάρων χρειάζεται ενέργεια από το περιβάλλον την οποία παίρνει με τη μορφή θρεπτικών συστατικών, Την ανάγκη της πρόσληψης άνθρακα έχουν όλοι οι οργανισμοί αφού όλες οι ενώσεις στους ζωντανούς οργανισμούς είναι οργανικές, άρα περιέχουν άνθρακα. Το άζωτο είναι απαραίτητο από τη στιγμή που οι δυο σημαντικότερες κατηγορίες μακρομορίων, πρωτεΐνες και νουκλεϊνικά οξέα είναι αζωτούχες ενώσεις. Το pH και η θερμοκρασία είναι λογικό να επηρεάζει το ρυθμό αύξησης μιας καλλιέργειας από τη στιγμή που επηρεάζει τη δραστικότητα των ενζύμων. Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται σε pH 6-9, γι’ αυτό καταστρέφονται από το γαστρικό υγρό (υδροχλωρικό οξύ) χωρίς να σημαίνει αυτό ότι δεν υπάρχουν εξαιρέσεις (lactobacillus). Κανένας μικροοργανισμός δεν αναπτύσσεται σε μια και μοναδική τιμή του pH, αλλά μέσα σε μια περιοχή τιμών του pH. Είναι αδύνατον να αναπτυχθούν σε κοινό θρεπτικό υλικό υποχρεωτικά αερόβιοι και υποχρεωτικά αναερόβιοι, όμως οι προαιρετικά αερόβιοι μπορούν να αναπτυχθούν και με τους δυο προηγούμενους στο ίδιο θρεπτικό υλικό. Υπάρχουν μικροοργανισμοί που μπορούν να αναπτύσσονται σε διάφορες περιοχές θερμοκρασιών, μέσα στις οποίες υπάρχει πάντα μια άριστη

29

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ θερμοκρασία ανάπτυξης. Παράδειγμα η Escherichia coli, που αναπτύσσεται o σε θερμοκρασίες από 20 – 45 C , αλλά η άριστη θερμοκρασία ανάπτυξης είναι o 37 C. 16. Δυο διαφορετικοί μικροοργανισμοί μπορούν να αναπτύσσονται σε κοινό θρεπτικό υλικό, αρκεί να έχουν μια κοινή περιοχή τιμών θερμοκρασίας ή pH στις οποίες να μπορεί να αναπτυχθεί ο καθένας από αυτούς.

17. Πρώτη προϋπόθεση για την καλλιέργεια μικροοργανισμού είναι η απομόνωσή του από το πλήθος των άλλων μικροοργανισμών με τους οποίους βρίσκεται μαζί.

18. Η καλλιέργεια μπορεί να γίνει σε στερεά ή υγρά θρεπτικά υλικά (τεχνητά ή φυσικά) και σε εργαστηριακές ή βιομηχανικές συνθήκες.

19. Οι εργαστηριακές καλλιέργειες γίνονται κύρια για ερευνητικούς σκοπούς, ενώ οι βιομηχανικές για την παραγωγή κυττάρων ή προϊόντων μεταβολισμού των κυττάρων.

20. Κατασκευή στερεών καλλιεργειών απαιτείται για ποιοτικές παρατηρήσεις ενώ υγρές για ποσοτική ανάπτυξη.

21. Το άγαρ είναι φτηνό μέσο στερεοποίησης, επιτρέπει την ανάπτυξη μεγάλου θερμοκρασιακού εύρους ειδών μικροβίων και είναι εύχρηστο (σε θερμοκρασία δωματίου στερεοποιείται και με απλό βρασμό υγροποιείται).

22. Εμβολιασμός αφορά τόσο μια εργαστηριακή καλλιέργεια όσο και μια βιομηχανική καλλιέργεια. ο 23. Μια καλλιέργεια μπορεί να διατηρείται σε αδρανή κατάσταση σε –80 C, για αρκετά μεγάλα χρονικά διαστήματα χωρίς να χρειάζεται συνεχή παροχή θρεπτικού υλικού.

24. Αποστείρωση θρεπτικού υλικού γίνεται με υγρή θέρμανση και όχι με ξηρή (φούρνος).

25. Στους βιοαντιδραστήρες χρησιμοποιούνται φτηνά θρεπτικά υλικά γιατί μας ενδιαφέρει το κόστος παραγωγής του τελικού προϊόντος.

26. Ζύμωση σημαίνει ανάπτυξη μικροοργανισμών σε υγρό θρεπτικό υλικό. Στον βιοαντιδραστήρα γίνεται μόνο ζύμωση.

27. Ανάλογα με το είδος του προϊόντος της ζύμωσης που μας ενδιαφέρει μπορούμε να κάνουμε συνεχή καλλιέργεια εκθετικής ή στατικής φάσης.

28. Κλειστή καλλιέργεια κάνουμε όταν: - το προϊόν (δευτερεύον μεταβολικό προϊόν) παράγεται για περιορισμένο χρονικό διάστημα σε μια καλλιέργεια δηλαδή δεν ακολουθεί την φάση ανάπτυξης του μικροβίου.

- παράγουμε μπύρα ή κρασί (συγκεκριμένη ποσότητα μούστου ζυμώνεται) 29. Για την παραλαβή βιομάζας χρησιμοποιούμε συνεχή καλλιέργεια.

30. Στην εκθετική φάση έχουμε αύξηση των μικροοργανισμών με ρυθμό 1-2-4-816-32 κ.ο.κ.

31. Στη στατική φάση: όσοι μικροοργανισμοί γεννιούνται τόσοι και πεθαίνουν.

30

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 32. Στη φάση θανάτου ο αριθμός αυτών που πεθαίνουν ανά μονάδα χρόνου είναι πολύ μεγαλύτερος από τον ρυθμό γέννησης.

33. Η χρονική διάρκεια κάθε φάσης εξαρτάται από το είδος του μικροοργανισμού.

34. Ουσίες που εκκρίνονται είναι συνήθως στα υγρά ενώ κυτταρική βιομάζα και ενδοκυττάριες πρωτεΐνες στα στερεά.

35. Σε διάγραμμα αύξησης συναρτήσει του χρόνου, ο ρυθμός ανάπτυξης προσδιορίζεται από την κλίση της εφαπτομένης.

36. Στο διάγραμμα ανάπτυξης ενός μικροοργανισμού: - ο ρυθμός ανάπτυξης μπορεί να είναι μηδέν (φάση επώασης και στατική φάση) αλλά - ο αριθμός (πληθυσμός των μικροβίων) δεν μπορεί να είναι μηδέν.

37. Στη συνεχή καλλιέργεια μπορεί να προσθέτουμε: - θρεπτικά συστατικά και να απομακρύνουμε κύτταρα και άχρηστα προϊόντα συνεχώς (με σταθερό ρυθμό).

- θρεπτικά συστατικά και να απομακρύνουμε κύτταρα και άχρηστα προϊόντα σε συγκεκριμένες χρονικές στιγμές - θρεπτικά συστατικά και να απομακρύνουμε μόνο (άχρηστα) προϊόντα (όχι κύτταρα).

38. Ο διαχωρισμός στερεών και υγρών γίνεται κατά κανόνα με διήθηση (διαχωρισμός με βάση το μέγεθος) ή φυγοκέντρηση (με βάση το ΜΒ).

31

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ο

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 .

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

Η βιοτεχνολογία έχει συμβάλλει στους τρεις στόχους της ιατρικής (που είναι η έγκαιρη διάγνωση της ασθένειας, η πρόληψη και η αποτελεσματική θεραπεία της) με - την ανάπτυξη της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA, - τη χρήση των ανιχνευτών DNA, και την χρήση της τεχνικής PCR, - τη σύντηξη κυττάρων και - τις τεχνικές καλλιεργειών (βιομηχανική). Η διάγνωση απαιτεί ανάπτυξη ευαίσθητων τεχνικών που μπορούν να «εντοπίσουν», να «ανιχνεύσουν» το παραμικρό. Η πρόληψη γίνεται αποκλειστικά και μόνο μέσω των εμβολίων. Η αντιμετώπιση ασθενειών γίνεται: - με φαρμακευτικές πρωτεΐνες, - με αντισώματα, - με αντιβιοτικά και - με γονιδιακή θεραπεία. Η ινσουλίνη, οι ιντερφερόνες και η αυξητική ορμόνη ήταν από τις πρώτες φαρμακευτικές πρωτεΐνες που παρήχθησαν με την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA γιατί: - είχαν οικονομικό ενδιαφέρον και - ήταν εύκολη η παραγωγή τους (μια αλυσίδα, μικρά μόρια, μικρά γονίδια). Η εκχύλιση είναι μια άλλη μέθοδος απομόνωσης ουσιών από κύτταρα ιστούς, εκτός από την διήθηση και φυγοκέντρηση. Η μετατροπή της προϊνσουλίνης σε ινσουλίνη επιβεβαιώνει ότι αφαίρεση αμινοξέων δεν γίνεται μόνο από το αρχικό αμινικό άκρο της πρωτεΐνης. Η παραγωγή ιντερφερονών γίνεται με την ίδια τεχνική με απομόνωση του συνολικού mRNA από κύτταρα μολυσμένα με ιούς. Οι φαρμακευτικές πρωτεΐνες από βακτήρια μπορούν να παραχθούν και να απομονωθούν είτε σε κλειστή ή σε συνεχή καλλιέργεια. Ξένα γονίδια (χωρίς εσώνια), μπορεί να εισαχθούν και να παράγουν πρωτεΐνη σε βακτηριακά κύτταρα. Η κατασκευή του φορέα έκφρασης πρέπει να έχει: - έναν υποκινητή, - ριβοσωμική θέση δέσμευσης, καθώς και - μια αλληλουχία λήξης μεταγραφής. Ο υποκινητής διαδραματίζει έναν κρίσιμο ρόλο στην έκφραση της πρωτεΐνης. Οι υποκινητές μπορούν να προκαλούν παραγωγή μεγάλου ή μικρού αριθμού mRNA. Η έκφραση των γονιδίων πρέπει να υπόκεινται σε ελεγχόμενη έκφραση. Τα γονίδια που μπορούν να επιλεγούν μπορεί να είναι επαγόμενα (ουσίες επάγουν την έκφρασή τους) ή καταστελλόμενα. (ουσίες καταστέλλουν την έκφρασή τους). Υπάρχει ένας μεγάλος αριθμός επαγώγιμων υποκινητών στην E. coli (όπως στο οπερόνιο της λακτόζης).

32

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 14. Ένα αντιγόνο (βακτήριο), μπορεί να προκαλέσει την παραγωγή περισσοτέρων του ενός αντισωμάτων επειδή περιέχει περισσότερους από έναν αντιγονικούς καθοριστές.

15. Κάθε αντιγονικός καθοριστής αναγνωρίζεται από ένα ειδικό Β-λεμφοκύτταρο, το οποίο θα πολλαπλασιαστεί και θα δημιουργήσει μια ομάδα ίδιων λεμφοκυττάρων (κλώνος) που θα παράγουν συγκεκριμένο αντίσωμα.

16. Τα Β-λεμφοκύτταρα δεν επιβιώνουν πολύ έξω από τα σώμα και δεν αναπτύσσονται σε κυτταροκαλλιέργειες γιατί…. χρειάζονται ενεργοποίηση από τα βοηθητικά Τ- λεμφοκύτταρα και είναι πλήρως διαφοροποιημένα.

17. Τα ειδικά Β-λεμφοκύτταρα για την παραγωγή του κατάλληλου μονοκλωνικού αντισώματος απομονώνονται από τον σπλήνα του ποντικού, αφού ως γνωστόν (γενική παιδεία) ο σπλήνας αποτελεί δευτερογενές λεμφικό όργανο.

18. Η σύντηξη κυττάρων καρκινικών κυττάρων με Β-λεμφοκύτταρα, δημιουργεί κύτταρα με ενδιάμεσες ιδιότητες (υβριδώματα) και επιλέγονται αυτά που έχουν την ιδιότητα να διαιρούνται και να παράγουν αντισώματα.

19. Τα υβριδώματα σχηματίζονται συνήθως με σύντηξη Β-λεμφοκυττάρων και καρκινικών κυττάρων του ποντικού (και όχι του ανθρώπου).

20. Τα υβριδώματα έχουν το πλεονέκτημα της διατήρησης τους σε αδρανή μορφή ο σε κατάψυξη στους –80 C, και της επαναχρησιμοποίησης τους όταν αυτό είναι απαραίτητο.

21. Η διακύμανση της συγκέντρωσης διαφόρων ουσιών του μεταβολισμού που μπορεί να προοιωνίζει κάποια ασθένεια μπορεί να αφορά ορμόνες όπως η μείωση της ποσότητας της ινσουλίνης.

22. Με μονοκλωνικά αντισώματα, για τα αντιγόνα Α, Β που καθορίζουν την ομάδα αίματος, μπορεί να γίνει ο προσδιορισμός των ομάδων αίματος.

23. Η χρησιμοποίηση των μονοκλωνικών αντισωμάτων ως φαρμακευτικά σημαίνει ότι - είτε τα ίδια είναι θεραπευτικά, - είτε δρουν έμμεσα χάρη στην ικανότητά τους να μεταφέρουν αφενός φαρμακευτικές ουσίες και αφετέρου να αναγνωρίζουν ειδικά αντιγόνα που υπάρχουν μόνο στην επιφάνεια των καρκινικών κυττάρων στόχων.

24. Στην επιλογή οργάνων κατάλληλων για μεταμόσχευση, δημιουργούνται μονοκλωνικά αντισώματα για τα αντιγόνα (ιστοσυμβατότητας) επιφάνειας του δέκτη και με αυτά ελέγχονται τα αντιγόνα ιστοσυμβατότητας του δότη.

25. Υπάρχουν γενετικές ασθένειες που οφείλονται: - σε ένα μόνο γονίδιο (δρεπανοκυτταρική αναιμία), - άλλες που οφείλονται σε αλληλεπίδραση δυο ή περισσότερων γονιδίων και - μερικές που είναι αποτέλεσμα αλληλεπίδρασης γενετικού υλικού και περιβάλλοντος (καρκίνος).

26. Μοριακή βάση μιας ασθένειας, σημαίνει: - σε ποιο χρωμόσωμα βρίσκεται το υπεύθυνο γονίδιο, - σε ποια κύτταρα εκφράζεται το γονίδιο αυτό και

33

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

27.

28.

29.

30.

31.

32.

33.

34.

35.

36.

37.

38.

- ποια αλλαγή έχει γίνει στο φυσιολογικό γονίδιο (προσθήκη, αφαίρεση ή αντικατάσταση πόσων και ποιων βάσεων). Η γνώση της μοριακής βάσης αυτών των ασθενειών έγινε δυνατή τα τελευταία χρόνια από τον συνδυασμό της παραδοσιακής γενετικής (γενεαλογικά δέντρα) με την τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA αλλά και με τη χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος. Προϋποθέσεις γονιδιακής θεραπείας: - Κλωνοποίηση του φυσιολογικού αλληλόμορφου γονιδίου!

- Εντοπισμός κυττάρων για τροποποίηση.

- Δημιουργία κατάλληλου αβλαβή φορέα-ιού για ενσωμάτωση του γονιδίου. Η γονιδιακή θεραπεία στοχεύει στην υποκατάσταση της λειτουργίας του μεταλλαγμένου γονιδίου σε ορισμένα μόνο σωματικά κύτταρα στόχους. Η γονιδιακή θεραπεία μπορεί να εφαρμοστεί μόνο (;) σε υπολειπόμενες ασθένειες αφού έχουμε προσθήκη και όχι αντικατάσταση του φυσιολογικού αλληλόμορφου του μεταλλαγμένου γονιδίου,. Υπάρχει μια μορφή ανοσολογικής ανεπάρκειας που οφείλεται στην έλλειψη ενός ενζύμου που ονομάζεται απαμινάση της αδενοσίνης και παίρνει μέρος στο μεταβολισμό των πουρινών (Α, G) στα κύτταρα του μυελού των οστών (στο μυελό των οστών γίνεται η ωρίμανση των Λεμφοκυττάρων.) Τα Λεμφοκύτταρα παραλαμβάνονται από τον οργανισμό που πάσχει και πολλαπλασιάζονται (αφού δεν είναι πλήρως διαφοροποιημένα, αλλά αρχέγονα) σε κυτταροκαλλιέργειες στο εργαστήριο (για μικρό χρονικό διάστημα). Οι ιοί-φορείς καθίστανται ανενεργοί μη παθογόνοι, με κατάλληλη επεξεργασία (αδρανοποίηση των γονιδίων υπεύθυνων για τον πολλαπλασιασμό τους). Η διάρκεια ζωής των τροποποιημένων λεμφοκυττάρων όπως και των άλλων κυττάρων του αίματος είναι περιορισμένη και γι αυτό η διαδικασία πρέπει να επαναλαμβάνεται σε τακτά χρονικά διαστήματα. Στην διαδικασία της ex vivo γονιδιακής θεραπείας μπορούν να υποβληθούν μόνο τα κύτταρα του αιμοποιητικού συστήματος γιατί μόνο αυτά μπορούν να αφαιρεθούν και να επανεισαχθούν. Η κυστική ίνωση είναι ασθένεια που οφείλεται σε μεταλλάξεις ενός γονιδίου (πολλαπλά αλληλόμορφα) που κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που είναι απαραίτητη για την ρύθμιση εισόδου ιόντων χλωρίου στο εσωτερικό των επιθηλιακών κυττάρων του πνεύμονα. Η γονιδιακή θεραπεία για …. εφαρμόζεται σε κύτταρα…

- Ανεπάρκεια ΑΝΣ (ADA) σε Λεμφοκύτταρα (ex vivo) - Κυστική ίνωση σε επιθηλιακά κύτταρα πνεύμονα (in vivo) - α-, β- θαλασσαιμία σε πρόδρομα ερυθροκύτταρα (ex vivo) - διαβήτη σε κύτταρα παγκρέατος (in vivo) - εμφύσημα σε κύτταρα ήπατος (?) (in vivo) H γονιδιακή θεραπεία δεν κληρονομείται στους απογόνους αφού δεν γίνεται αλλαγή στους γαμέτες.

34

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

39. Η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος ξεκίνησε με την ανάλυση των γενεαλογικών δέντρων (προσδιορισμός γονιδίων (αυτοσωμικών – φυλοσύνδετων) συνεχίστηκε με τον προσδιορισμό της σχετικής θέσης των γονιδίων σε ένα χρωμόσωμα (% χιασματυπίας) και ολοκληρώθηκε με την αλληλούχιση των γονιδίων και των χρωμοσωμάτων (με ανιχνευτές).

40. Με την χαρτογράφηση προσδιορίστηκε ο αριθμός των γονιδίων σε 40.000, βρέθηκε ποια από τα γονίδια αυτά κωδικοποιούν πρωτεΐνες, και προσδιορίστηκαν οι ρυθμιστικές περιοχές αυτών των γονιδίων.

41. Η σύγκριση του ανθρώπινου γονιδιώματος με τα γονιδιώματα άλλων οργανισμών, μπορεί να προσδιορίσει την εξελικτική συγγένεια μεταξύ των οργανισμών. Όσο περισσότερο μοιάζουν τα γονιδιώματα δυο ειδών τόσο μεγαλύτερη συγγένεια θα έχουν. .

35

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ον

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9 1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

Η αύξηση της φυτικής και ζωικής παραγωγής, κρίνεται απαραίτητη για να αντιμετωπιστούν οι ανάγκες διατροφής του ολοένα και αυξανόμενου πληθυσμού πάνω στη γη. Οι ελεγχόμενες ή επιλεκτικές διασταυρώσεις φυτών και ζώων είναι “πειραματικές” διασταυρώσεις όπως η διασταύρωση ελέγχου. Οι όροι διαγονιδιακά και γενετικά τροποποιημένα φυτά και ζώα δεν είναι ταυτόσημοι. Στα διαγονιδιακά σημαίνει ότι έχουν μεταφερθεί γονίδια από άλλο είδος οργανισμού, ενώ στα γενετικά τροποποιημένα μπορεί να γίνει μεταφορά γονιδίων από το ίδιο είδος ή και από υγιή κύτταρα του ίδιου οργανισμού (π.χ. στην γονιδιακή θεραπεία). Στη δημιουργία διαγονιδιακών φυτών (μετα-)φορέας είναι το πλασμίδιο Ti (tumor inducing plasmid) το οποίο εισέρχεται στα φυτικά κύτταρα και ενσωματώνεται στο γενετικό τους υλικό. Το πλασμίδιο Ti, με την κατάλληλη περιοριστική ενδονουκλεάση, κόβεται στη θέση του ογκο-γονιδίου και με την ενσωμάτωση του ξένου γονιδίου “καταστρέφεται” το καρκινικό γονίδιο. Τα διαγονιδιακά φυτά έχουν γενετικό υλικό τριών ειδών: - του φυτικού οργανισμού, - του Agrobacterium tumefaciens, και - του οργανισμού από τον οποίο προέρχεται το ¨ξένο¨ γονίδιο. Τα διαγονιδιακά φυτά και ζώα έχουν ένα τουλάχιστον ¨ξένο¨ γονίδιο ενσωματωμένο σε κάποιο χρωμόσωμά τους. Τα διαγονιδιακά φυτά και ζώα μεταβιβάζουν τις νέες ιδιότητες στους απογόνους τους σε αντίθεση με την γονιδιακή θεραπεία. Η αρχική ιδέα να πολλαπλασιάζεται το βακτήριο σε βιοαντιδραστήρες και στη συνέχεια να ψεκάζονται με αυτό οι καλλιέργειες, αποδεικνύεται ασύμφορη γιατί ο μικροοργανισμός ζει πολύ λίγο αφού κάθε μικροοργανισμός χρειάζεται συγκεκριμένες συνθήκες (θερμοκρασίας, pH) βλ κεφ 7 και οι ψεκασμοί πρέπει να επαναλαμβάνονται συχνά.

10. Το τροποποιημένο ζυγωτό τοποθετείται στη μήτρα θετής μητέρας για κυοφορία.

11. Για την δημιουργία διαγονιδιακού ζώου χρησιμοποιούνται 4 ζωικοί οργανισμοί.

- Το αρσενικό και θηλυκό από τα οποία χρησιμοποιήθηκαν το σπερματοζωάριο και το ωάριο αντίστοιχα για την δημιουργία του ζυγωτού, - ο οργανισμός από τον οποίο απομονώθηκε το γονίδιο της επιθυμητής ιδιότητας και - το θηλυκό που χρησιμοποιείται στη κυοφορία. Από αυτά, το τελευταίο δεν δίνει καμία ιδιότητα στο διαγονιδιακό ζώο.

12. Η παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών (ευκαρυωτικές πρωτεΐνες) από διαγονιδιακά ζώα αντί για βακτήρια στηρίχτηκε στο γεγονός ότι τα βακτήρια

36

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

δεν μπορούσαν να παράγουν την ανθρώπινη πρωτεΐνη στη λειτουργική της μορφή αφού οι μηχανισμοί τροποποίησης πρωτεϊνών των ευκαρυωτικών οργανισμών είναι διαφορετικοί από αυτούς των προκαρυωτικών. Η επιλογή γαλακτοφόρων ζώων (αγελάδες και πρόβατα) στηρίζεται στο γεγονός ότι θα μπορούμε να παίρνουμε σε καθημερινή βάση μαζί με το γάλα του ζώου και την φαρμακευτική πρωτεΐνη. Η πρώτη πρωτεΐνη που παράχθηκε από διαγονιδιακά ζώα είναι η α1αντιθρυψίνη. Για την έκφραση του γονιδίου στα κύτταρα του μαστικού αδένα απαιτείται η ύπαρξη κατάλληλου υποκινητή (της β λακτοσφαιρίνης). Η γονιδιακή θεραπεία του εμφυσήματος στηρίζεται στην τροποποίηση: - ηπατικών κυττάρων (το λογικό) αλλά και - επιθηλιακών κυττάρων πνεύμονα (πιο εύκολο) με εισαγωγή του γονιδίου τη α1 αντιθρυψίνης στα κύτταρα. Η χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος βοήθησε πάρα πολύ στην παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών, αφού είναι εύκολο να απομονώνουμε από το ανθρώπινο γονιδίωμα το γονίδιο της πρωτεΐνης που θέλουμε. Για την παραγωγή της φαρμακευτικής πρωτεΐνης από το γάλα, χρειαζόμαστε ένα μεγάλο αριθμό διαγονιδιακών θηλυκών ζώων. Έτσι τα πρώτα διαγονιδιακά ζώα, ένα θηλυκό και ένα αρσενικό διασταυρώνονται πολλές φορές για να πάρουμε πολλά διαγονιδιακά ζώα. Η φαρμακευτική πρωτεΐνη μετά την απομόνωσή της πρέπει να καθαριστεί, πριν χρησιμοποιηθεί (βλ και 7 κεφ) πχ με μονοκλωνικά αντισώματα.

20. Η κλωνοποίηση ζώων στηρίζεται στη διαδικασία μεταφοράς πυρήνων. Η Dolly δημιουργήθηκε όταν ο πυρήνας του μαστικού αδένα ενός εξάχρονου προβάτου, τοποθετήθηκε στο ωάριο ενός άλλου προβάτου από το οποίο ωάριο είχε προηγούμενα αφαιρεθεί ο πυρήνας του.

21. Η Dolly είχε τρεις μητέρες…Dorset 1, Dorset 2 και τη θετή.

22. Η Dolly και κάθε κλωνοποιημένο ζώο, έχει στα μιτοχόνδριά του το γενετικό υλικό του θηλυκού ζώου από το οποίο χρησιμοποιήθηκε το ωάριο στη κλωνοποίηση.

37

Σπουδαίες παρατηρήσεις Βιολογία Προσανατολισμού Γ ΛΥΚΕΙΟΥ

38