Ο Νίκος Μπαμπίλης γεννήθηκε στην Αθήνα το 1959 και σπούδασε Βιολογία στο Πανεπιστήμιο Αθηνών (1976-1981).
Υπήρξε υπότροφος του ΕΚΕΦΕ ΔΗΜΟΚΡΙΤΟΣ (1985-1990) και έγινε Διδάκτωρ Βιολογίας του Πανεπιστημίου Αθηνών (1992).
Είναι συγγραφέας των εξής βιβλίων: • Ασκήσεις Γενετικής,
Από το 1984 ασχολείται με τη διδασκαλία του μαθήματος της Βιολογίας και είναι διευθυντής του Προτύπου Σπουδαστηρίου προετοιμασίας υποψηφίων για τα Α.Ε.Ι.
• Ανατομία και Φυσιολογία του Ανθρώπου Ερωτήσεις-Απαντήσεις, • Βιολογία Ερωτήσεις - Απαντήσεις, • Βιολογία Διαφορές - Συγκρίσεις Προεκτάσεις. (Εκδόσεις Gutenberg)
Ρίξε μια ματιά γύρω σου! Τι βλέπεις; Χιλιάδες ανθρώπους σαν και σένα, που ζουν, κινούνται, και εργάζονται. Όλοι έχουμε μια συγκεκριμένη μορφή και παρόμοιους τρόπους συμπεριφοράς. Για κοίταξε όμως λίγο προσεκτικότερα! Διαφέρουμε στο ύψος, στο χρώμα του δέρματος, των μαλλιών, των ματιών και ο καθένας μας είναι μοναδικός! Τι είναι, όμως, αυτό που καθορίζει το αν κάποιος θα γεννηθεί ξανθός ή μελαχρινός, με μπλε ή με καστανά μάτια, με λευκό ή σκούρο δέρμα; Είναι το DNA, το γενετικό υλικό που έχει κάθε ζωντανός οργανισμός στα κύτταρά του. Ας πάρουμε, όμως, τα πράγματα απ’ την αρχή…
Το κύτταρο Αν ξεφλουδίσεις ένα κρεμμύδι, κόψεις ένα μικρό κομμάτι από την εξωτερική του επιφάνεια και το παρατηρήσεις στο μικροσκόπιο, θα δεις πως μοιάζει κάπως έτσι:
Βλέπεις, δηλαδή, πολλά μικρά κομματάκια, το ένα στενά τοποθετημένο δίπλα στο άλλο, όπως πολλά τουβλάκια σε ένα τοίχο. Αυτά τα κομματάκια ονομάζονται κύτταρα. Το κύτταρο είναι το πιο μικρό κομμάτι κάθε φυτού και ζώου. Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από κύτταρα. Ακόμα και εσύ αποτελείσαι από πολλά-πολλά κύτταρα! Τα κύτταρα διαφέρουν μεταξύ τους στο σχήμα και στο μέγεθος. Έτσι, τα κύτταρα της εξωτερικής μεμβράνης του κρεμμυδιού είναι μικρά, ενώ άλλα, όπως π.χ. τα νευρικά κύτταρα του σώματός μας είναι μεγάλα, σαν αυτό εδώ:
ΟΥΦ! ΣΑΝΠΟΛΎ ΣΤΕΝΑΧΩΡΑ ΕΙΜΑΣΤΕΕΔΩΜΕΣΑ!!
Ας δούμε τώρα ένα μόνο κύτταρο, όπως φαίνεται μέσα από το μικροσκόπιο. Αποτελείται από τρία βασικά μέρη: την κυτταρική μεμβράνη, το κυτταρόπλασμα και τον πυρήνα.
Η κυτταρική μεμβράνη είναι μία λεπτή, γεμάτη τρυπίτσες (πόρους) μεμβράνη, που περιβάλλει και προστατεύει το κύτταρο. Από τους πόρους της περνούν ορισμένες μόνο χημικές ουσίες. Μέσα στο κύτταρο υπάρχει μια παχύρρευστη μάζα, το κυτταρόπλασμα. Το κυτταρόπλασμα δεν είναι ομοιόμορφο. Σ’ αυτό βρίσκονται διασκορπισμένα πολλά μικρά οργανίδια. Καθένα απ’ αυτά τα οργανίδια έχει τη δική του μορφή και λειτουργία δηλαδή έχει το δικό του σχήμα και κάνει μια ξεχωριστή δουλειά.
Το κύτταρο δουλεύει ασταμάτητα εξυπηρετώντας τον οργανισμό. Για παράδειγμα, το ότι βλέπεις και διαβάζεις αυτή την σελίδα, είναι αποτέλεσμα της λειτουργίας και της συνεργασίας πολλών κυττάρων. Καθένα από τα κύτταρα κάνει μια σειρά από δουλειές στο εσωτερικό του, που εξασφαλίζουν τη λειτουργία και τη συνεργασία του με άλλα κύτταρα. Αυτές οι δουλειές γίνονται από τα οργανίδια. Υπάρχουν πολλά διαφορετικά οργανίδια. Ας δούμε ένα από αυτά, το ριβόσωμα.
Το σχήμα του είναι σφαιρικό και αν το παρατηρήσεις καλύτερα, θα δεις ότι αποτελείται από δύο μέρη. Σε αυτό το οργανίδιο γίνεται μία πολύ σπουδαία λειτουργία του κυττάρου, η σύνθεση των πρωτεϊνών (πρωτεϊνοσύνθεση), που θα δεις παρακάτω.
Ο πυρήνας είναι το κυριότερο οργανίδιο του κυττάρου και βρίσκεται στο κέντρο του. Είναι σφαιρικός και περιβάλλεται από μια διπλή μεμβράνη, την πυρηνική μεμβράνη, που είναι γεμάτη πόρους, για να επικοινωνεί με το κυτταρόπλασμα. Κάθε κύτταρο έχει την ιδιότητα να οργανώνεται σχεδόν από μόνο του. Είναι ικανό να αποφασίζει τι του χρειάζεται και πότε, να ξεκινά και να σταματά κάποιες λειτουργίες του, στοχεύοντας πάντα στην καλύτερη κατάσταση και στη μέγιστη αποδοτικότητά του μέσα στον οργανισμό. Μέσα του ο πυρήνας έχει τις πληροφορίες (το σχέδιο) για το σχήμα και για τις λειτουργίες του κυττάρου. Το σχέδιο αυτό βρίσκεται κρυμμένο πάνω στο μόριο του DNA (ντι-εν-έϊ) ή περιστασιακά και στο RNA (αρ-εν-έϊ).
Το DNA βρίσκεται πάντα μέσα στον πυρήνα, ενώ το RNA το βρίσκουμε και στο κυτταρόπλασμα. Από το σχέδιο αυτό θα φτιαχτούν οι πρωτεΐνες, ουσίες πολύ σημαντικές για το κύτταρο, όπως θα δούμε παρακάτω.
Βιολογικά Μακρομόρια Όσο απίστευτο κι αν ακούγεται, σχεδόν τα πάντα σε ένα κύτταρο είναι φτιαγμένα από έξι μόνο διαφορετικά χημικά στοιχεία. Τα μικρότερα κομματάκια από αυτά τα στοιχεία λέγονται άτομα και ενώνονται μεταξύ τους, για να σχηματίσουν τα μόρια.
Τα περισσότερα είδη μορίων στο κύτταρο είναι τεράστια, αποτελούνται από χιλιάδες άτομα και γι’ αυτό ονομάζονται βιολογικά μακρομόρια. «Βιολογικά» γιατί βρίσκονται μέσα στο κύτταρο που είναι ζωντανό (γιατί «βίος» σημαίνει ζωή) και «μακρομόρια» γιατί είναι «μακρά μόρια», δηλαδή μεγάλα μόρια, μεγάλες χημικές ουσίες. Σε αυτά ανήκουν οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα (DNA και RNA), που αποτελούνται από πολλές μικρές χημικές ενώσεις.
ΑΜΙΝΟΞΥ
ΣΥΝΤΟΜΟ ΣΥΝΤΟΜΟ-ΓΡΑΦΙΑ ΓΡΑΦΙΑ
ΓΛΥΚΙΝΗ ΑΛΑΝΙΝΗ ΒΑΛΙΝΗ ΛΕΥΚΙΝΗ ΙΣΟΛΕΥΚΙΝΗ ΣΕΡΙΝΗ ΘΡΕΟΝΙΝΗ ΑΣΠΑΡΤΙΚΟ ΟΞΥ ΓΛΟΥΤΑΜΙΝΙΚΟ ΟΞΥ ΛΥΣΙΝΗ ΑΡΓΙΝΙΝΗ ΑΣΠΑΡΑΓΙΝΗ ΓΛΟΥΤΑΜΙΝΗ ΚΥΣΤΕΪΝΗ ΜΕΘΕΙΟΝΙΝΗ ΦΑΙΝΥΛΑΛΑΝΙΝΗ ΤΥΡΟΣΙΝΗ ΤΡΥΠΤΟΦΑΝΗ ΙΣΤΙΔΙΝΗ ΠΡΟΛΙΝΗ
GLY ALA VAL LEU I LE SER TH R ASP GLU LYS ARG ASN GLN CYS M ET PH E T YR T RP HIS PRO
Πρωτεΐνες
Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από πολλές χημικές ενώσεις, τα αμινοξέα, που ενώνονται μεταξύ τους και δημιουργούν μακρυές αλυσίδες. Υπάρχουν είκοσι διαφορετικά τέτοια αμινοξέα, που μπορούν να ενωθούν με οποιαδήποτε σειρά, αλλά με τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Οι αλυσίδες που σχηματίζουν αποκτούν ένα συγκεκριμένο σχήμα στο χώρο και δημιουργείται έτσι μια πρωτεΐνη.
ΙΡΙ ΦΑ Σ Ο ΑΙΜ
ΝΗ
Υπάρχουν πάρα πολλά είδη πρωτεϊνών! Είναι πολύ χρήσιμες, γιατί κάνουν πολλές διαφορετικές εργασίες μέσα στο κύτταρο. Οι πρωτεΐνες είναι υπεύθυνες και για ορισμένα από τα χαρακτηριστικά μας. Για παράδειγμα, το χρώμα των ματιών μας οφείλεται σε κάποιες πρωτεΐνες.
Οι λειτουργίες των πρωτεϊνών στο σώμα μας
Μέσα στα ερυθρά αιμοσφαίρια υπάρχει μια πρωτεΐνη, η αιμοσφαιρίνη (κόκκινη χρωστική), που μεταφέρει οξυγόνο σε όλο το σώμα.
Τα κύτταρα του δέρματος φτιάχνουν μια πρωτεΐνη, τη μελανίνη, που δίνει στο δέρμα χρώμα και το προστατεύει από την υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου.
Το χρώμα των ματιών σου οφείλεται σε πρωτεΐνες (χρωστικές), που παράγουν τα κύτταρα της ίριδας.
Τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την άμυνα του οργανισμού, τα λεμφοκύτταρα, φτιάχνουν πρωτεΐνες που ονομάζονται αντισώματα, οι οποίες εξουδετερώνουν τα μικρόβια, όπως τους ιούς και τα βακτήρια.
Οι λειτουργίες των πρωτεϊνών στο σώμα μας
Η ακτίνη (λεπτό νημάτιο) και η μυοσίνη (παχύ νημάτιο) είναι πρωτεΐνες που βοηθούν τους μυς να συστέλλονται κι έτσι να παράγουν κίνηση.
Το σμάλτο των δοντιών αποτελείται από κρυστάλλους ασβεστίου και μια πρωτεΐνη, που ονομάζεται κολλαγόνο.
Οι τρίχες αποτελούνται από μια πολύ ανθεκτική πρωτεΐνη, την κερατίνη.
ΩΧ! ΠΟΛΥ ΒΑΡΥ ΑΥΤΌ ΤΟ ΣΤΙΦΑΔΟ!
Τα κύτταρα του στομάχου και του εντέρου φτιάχνουν πρωτεΐνες που ονομάζονται ένζυμα και βοηθούν στη μετατροπή της τροφής σε χρήσιμες ουσίες για τον οργανισμό.
Τα ένζυμα
Ένζυμα δεν υπάρχουν, όμως, μόνο στο στομάχι αλλά σε όλα τα κύτταρα του σώματος και βοηθούν στη διάσπαση ή στη συνένωση άλλων μορίων. Τα ένζυμα είναι πολύ σημαντικά, γιατί ελέγχουν όλες τις χημικές αντιδράσεις, που γίνονται στο σώμα μας και μας διατηρούν ζωντανούς. ΑΜΕΡΙΜΝΑ ΜΙΚΡΑ ΜΟΡΙΑ
ΡΟ ΑΔΙΑΦΟ Σ ΥΦΟ
ΤΟ ΕΝΖΥΜΟ ΠΕΡΙΜΕΝΕΙ ΝΑ ΕΜΦΑΝΙΣΤΟΥΝ ΤΑ ΚΑΤΑΛΛΗΛΑ ΜΟΡΙΑ.
. . . ΤΑ ΕΝΩΝΕΙ . . .
ΤΑ ΔΕΣΜΕΥΕΙ . . .
ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΖΕΙ ΕΝΑ ΝΕΟ ΜΟΡΙΟ ΠΟΥ ΤΟ ΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΙ.
Πώς φτιάχνονται όμως τα ένζυμα (πρωτεΐνες); Από τα γονίδια.
ΜΕΝΑ ΚΑΤΑΡΑ ΠΑΛΙ ! ΜΟΡΙΑ ΤΑ ΣΑ ΓΙΑ Α Ρ Ε Π ΦΟΥΣΚΕ ΤΣΙΧΛΟ Σ!
Τα γονίδια Τι είναι τα γονίδια; Είναι ‘συνταγές’ που βρίσκονται γραμμένες με ειδικό τρόπο στο DNA του οργανισμού σου.
Αυτό που πρέπει να θυμάσαι είναι ότι:
Το D N A φτιάχνει τα ένζυμα και τις άλλες πρωτεΐνες, οι πρωτεΐνες φτιάχνουν τα κύτταρα και τα κύτταρα φτιάχνουν το σώμα σου!
ΦΟΒ ΕΡΟ !
Το DNA δηλαδή λειτουργεί σαν κώδικας, για να φτιάξει τις πρωτεΐνες. Για να καταλάβεις καλύτερα πώς γίνεται αυτό, ας δούμε πρώτα από τι αποτελείται το DNA.
Το δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ …ή απλώς DNA! Το μόριο του DNA αποτελείται από δύο τμήματα, από δύο ‘αλυσίδες’, που έχουν σχήμα ‘ελικοειδές’, δηλαδή σαν περιστρεφόμενη σκάλα. Τα σκαλοπάτια αυτής της σκάλας αποτελούνται από δύο κομμάτια, που ονομάζονται νουκλεοτίδια-βάσεις. Οι μισές βάσεις ανήκουν στη μια αλυσίδα DNA και οι άλλες μισές στη δεύτερη. Υπάρχουν 4 είδη βάσεων στο μόριο του DNA. Κάθε μία έχει το δικό της όνομα και συγκεκριμένο σχήμα, ώστε να ταιριάζει μόνο με μία άλλη. Εδώ θα τους δώσουμε και από ένα χρώμα για να μπορούμε να τις ξεχωρίσουμε. Έτσι η κόκκινη ονομάζεται θυμίνη, η πράσινη αδενίνη, η μπλε γουανίνη και η κίτρινη κυτοσίνη.
Να θυμάσαι θυμάσαι πάντα πάντα πως πως η η αδενίνη αδενίνη ταιριάζει ταιριάζει Να μόνο με με την την θυμίνη θυμίνη και και η η γουανίνη γουανίνη μόνο μόνο με με μόνο την κυτοσίνη κυτοσίνη!! την
ΑΝ ΑΝΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ
ΠΡΟΣΕΚΤΙΚΑ ΠΡΟΣΕΚΤΙΚΑΤΟ ΤΟΜΟΡΙΟ ΜΟΡΙΟΤΟΥ ΤΟΥ DDNNA, ΘΑ ΔΕΙΣ ΟΤΙ : A, ΘΑ ΔΕΙΣ ΟΤΙ: Σε κάθε καμπύλωμα του μορίου (πλήρη Σε κάθε καμπύλωμα του μορίου (πλήρη περιστροφή), η κάθε αλυσίδα έχει 10 βάσεις. περιστροφή), η κάθε αλυσίδα έχει 10 βάσεις. Τα νουκλεοτίδια-βάσεις της κάθε αλυσίδας Τα νουκλεοτίδια-βάσεις της κάθε αλυσίδας είναι καλά ενωμένα μεταξύ τους και μάλιστα είναι καλά ενωμένα μεταξύ τους και μάλιστα με τον ίδιο τρόπο (μαύρη κουκίδα). με τον ίδιο τρόπο (μαύρη κουκίδα). Οι απέναντι βάσεις ενώνονται σταθερά και Οι απέναντι βάσεις ενώνονται σταθερά και με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται η με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται η διατήρηση του σχήματος του DNA. διατήρηση του σχήματος του DNA. Αυτό το τελευταίο αποτελεί κλειδί για τις Αυτό το τελευταίο αποτελεί κλειδί για τις κυριότερες λειτουργίες του DNA: την κυριότερες λειτουργίες του DNA: την αντιγραφή του DNA και την σύνθεση των αντιγραφή του DNA και την σύνθεση των πρωτεϊνών. πρωτεϊνών.
Τα χρωμοσώματα Αν μπορούσαμε να ξετυλίξουμε όλο το DNA που βρίσκεται στον πυρήνα ενός ανθρώπινου κυττάρου, θα βλέπαμε ότι το μήκος του είναι περίπου 2 μέτρα! Κι όχι μόνο αυτό, αλλά αποτελείται κι από 9 δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων!!! Για να χωρέσει λοιπόν, σε ένα τόσο μικρό χώρο, το DNA περιελίσσεται, δηλαδή τυλίγεται και σχηματίζει νηματοειδείς δομές (σχήματα που μοιάζουν με κλωστές) και λέγονται χρωμοσώματα. Σε κάθε ανθρώπινο κύτταρο υπάρχουν 46 χρωμοσώματα (23 ζευγάρια). Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από 2 μόρια DNA.
Όλα τα κύτταρα του οργανισμού σου έχουν ακριβώς τα ίδια χρωμοσώματα, περιέχουν δηλαδή όλα το ίδιο DNA.
Η διαφοροποίηση των κυττάρων Το σώμα μας αποτελείται από εκατομμύρια κύτταρα, που παρουσιάζουν μεγάλη ποικιλία μορφής, σχήματος και μεγέθους. Πού οφείλονται όμως αυτές οι διαφορές τους, αφού όλα περιέχουν το ίδιο DNA κι επομένως και τα ίδια γονίδια; Πολλά γονίδια λειτουργούν σε όλα τα κύτταρα του οργανισμού, όπως αυτά που είναι υπεύθυνα για τα ένζυμα της μεταγραφής (διαφάνεια 22). Μερικά γονίδια όμως, είναι πιο εκλεκτικά και λειτουργούν μόνο σε ορισμένα κύτταρα, κατευθύνοντας τη σύνθεση ορισμένων πρωτεϊνών, ενώ σε άλλα δεν λειτουργούν καθόλου. Για παράδειγμα, το γονίδιο για την αιμοσφαιρίνη λειτουργεί μόνο στα ερυθρά αιμοσφαίρια και το γονίδιο για την μελανίνη, μόνο στα κύτταρα του δέρματος. Έτσι, ενώ τα ίδια γονίδια βρίσκονται σε όλα τα κύτταρα του οργανισμού μας, κάποια από αυτά δουλεύουν μόνο σε ορισμένα και παράγουν συγκεκριμένες πρωτεΐνες. Σε αυτές οφείλονται και οι πολλοί διαφορετικοί τύποι κυττάρων που αποτελούν το σώμα μας. ΝΕΥΡΙΚΑΚΥΤΤΑΡΑ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΣΤΟΝ ΕΓΚΕΦΑΛΟ
ΜΥΙΚΑΚΥΤΤΑΡΑ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΣΤΟΥΣΜΥΕΣ
ΚΥΤΤΑΡΑΤΟΥ ΔΕΡΜΑΤΟΣ ΕΡΥΘΡΟΚΥΤΤΑΡΑ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΣΤΟΑΙΜΑ
Η αντιγραφή του DNA Το σώμα σου μεγαλώνει επειδή τα περισσότερα κύτταρά του συνεχώς διαιρούνται και παράγουν νέα κύτταρα. Τα καινούρια αυτά κύτταρα, όπως και τα παλιά, πρέπει να έχουν δικό τους DNA, για να ρυθμίζουν τις λειτουργίες τους. Το DNA αυτό προέρχεται από το DNA των παλιών κυττάρων, το οποίο κάποια στιγμή αντιγράφεται και παράγει νέα μόρια DNA. Ένα ειδικό ένζυμο-ανοιχτήρι ανοίγει τις δύο αλυσίδες του DNA σε πάρα πολλά σημεία κατά μήκος του μορίου ταυτόχρονα (εικ.1). Έτσι οι βάσεις κάθε αλυσίδας μένουν μόνες. Τότε έρχονται νέα νουκλεοτίδια-βάσεις από το περιβάλλον (εσωτερικό του πυρήνα), τα οποία ενώνονται με τα αντίστοιχά τους και στις δύο αλυσίδες του DNA. Στη συνέχεια ενώνονται μεταξύ τους (με τη βοήθεια ενός ενζύμου – κολλητηριού, εικ.2), σχηματίζοντας μία νέα αλυσίδα απέναντι από κάθε παλιά. Έχουμε λοιπόν τελικά, δύο νέα μόρια DNA, ολόιδια τόσο μεταξύ τους όσο και με το παλιό. Όπως καταλαβαίνεις, κάθε νέο μόριο αποτελείται από μια παλιά αλυσίδα DNA κι από μια καινούργια (εικ.3).
Το ριβονουκλεϊκό οξύ…ή απλώς RNA ! Είδαμε μέχρι τώρα ότι οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αμινοξέα, ενώ το DNA από μια σειρά νουκλεοτιδίων-βάσεων. Είπαμε επίσης ότι το DNA καθορίζει τη σύνθεση των πρωτεϊνών. Φαίνεται ότι με κάποιο τρόπο οι βάσεις του DNA μεταφράζονται σε αμινοξέα πρωτεϊνών. ΠΩΣΓΙΝΕΤΑΙ ΑΥΤΌ;
Αυτό γίνεται με τη βοήθεια του RNA . Υπάρχουν 3 είδη RNA: τοαγγελιοφόρο (mRN A)...
...πουμεταφέρει ένα μήνυμααπότοDNA.
τομεταφορικό (tRN A)...
τοριβοσωμικό (r RN A)...
...πουκουβαλάει τα αμινοξέα.
…απότοοποίοαποτελείται τοριβόσωμα.
Το RNA αποτελείται από μία αλυσίδα. Η αλυσίδα αυτή αποτελείται από βάσεις-νουκλεοτίδια, ίδιες με εκείνες που συναντήσαμε στο DNA, εκτός από τη θυμίνη, που τη θέση της έχει πάρει η ουρακίλη. Εδώ έχει πορτοκαλί χρώμα και να θυμάσαι ότι ταιριάζει μόνο με την αδενίνη που έχει πράσινο χρώμα.
Πώς σχηματίζεται το RNA ή αλλιώς ‘Η Μεταγραφή’ Είδαμε λοιπόν, ότι το RNA είναι πολύ σημαντικό για την πρωτεϊνοσύνθεση. Άρα, όποτε το κύτταρο αποφασίσει ότι χρειάζεται μία συγκεκριμένη πρωτεΐνη, πρέπει πρώτα να συνθέσει RNA. Για το σχηματισμό του χρησιμοποιείται ως ‘καλούπι’ το DNA. Στην αρχή, με τη βοήθεια ενός μεγάλου ενζύμου, οι αλυσίδες του DNA αποχωρίζονται σε κάποιο σημείο του μορίου. Έτσι οι βάσεις παύουν να είναι ενωμένες με τις απέναντί τους. Τότε, έρχονται νέα νουκλεοτίδια-βάσεις από το περιβάλλον (εσωτερικά του πυρήνα), που ενώνονται με τα αντίστοιχα της μιας ΜΟΝΟ από τις Στη δύο συνέχεια, αλυσίδες. ενώνονται και μεταξύ τους (μαύρη κουκίδα) κι έτσι σχηματίζεται μια νέα αλυσίδα, το μόριο του RNA. Μόλις αυτό σχηματιστεί, οι βάσεις του αποχωρίζονται από τις βάσεις του DNA και το RNA απελευθερώνεται. Τότε, οι αλυσίδες του DNA ενώνονται και πάλι και το μόριο του DNA ξαναγίνεται όπως Με τονπριν. τρόπο που περιγράψαμε παράγονται όλα τα είδη RNA του κυττάρου. Η διαδικασία ονομάζεται μεταγραφή.
ΕΪ! ΦΙΛΕ! ΜΗΠΩΣΘΕΣΕΝΑ ΧΕΡΑΚΙ;
Σ ΑΤ ΚΛ
ΚΛΑΤΣ!
ΟΥ ΡΑ ΚΙΛ Η
!
Πώς φτιάχνονται οι πρωτεΐνες Το κύτταρο, για να κάνει κάποιες λειτουργίες, χρειάζεται πρωτεϊνες και ένζυμα. Οι πληροφορίες για την σύνθεση των πρωτεϊνών βρίσκονται γραμμένες στο D N A του κυττάρου. Σημαντικό ρόλο στην πρωτεϊνοσύνθεση παίζει το RN A. Οι πληροφορίες είναι ‘γραμμένες’ μ’ έναν κώδικα. Είναι ‘γραμμένες’ με μικρές χημικές ενώσεις, τις βάσεις! Οι βάσεις του DNA ανά τρεις σχηματίζουν ‘λέξεις’, που ονομάζονται τριπλέτες. Είναι κάτι ανάλογο με τις δικές μας λέξεις που σχηματίζονται από γράμματα. Κάθε μια από αυτές τις τριπλέτες του DNA κωδικοποιεί ένα αμινοξύ πρωτεΐνης. Το DNA όμως είδαμε ότι βρίσκεται στον πυρήνα, ενώ οι πρωτεΐνες φτιάχνονται στο κυτταρόπλασμα. Πώς λοιπόν μεταφέρονται οι πληροφορίες του DNA εκεί; Με το αγγελιοφόρο mRNA!
Το RNA έχει κι αυτό γραμμένες τις πληροφορίες που χρειάζονται για τη σύνθεση των πρωτεϊνών, πάλι με τη μορφή τριπλετών. Κάθε τριπλέτα mRNA αντιστοιχεί σε ένα αμινοξύ κι ολόκληρο το μόριο θα μεταφραστεί σε μια πρωτεΐνη.
Ο γενετικός κώδικας
Ποιος είναι, λοιπόν, ο κώδικας με τον οποίον αποκρυπτογραφείται το μήνυμα του mRNA; Είναι ο γενετικός κώδικας! Ο γενετικός κώδικας περιλαμβάνει όλους τους δυνατούς συνδυασμούς των 4 βάσεων του mRNA για τον σχηματισμό των τριπλετών και καθορίζει ποιο αμινοξύ αντιστοιχεί σε κάθε τριπλέτα. Συνολικά έχουμε 64 τριπλέτες.
Από αυτές η μία δίνει την εντολή ‘ξεκίνα’ (την σύνθεση της πρωτεΐνης) και παράλληλα κωδικοποιεί και ένα αμινοξύ, ενώ τρεις άλλες δίνουν την εντολή ‘τελείωσε’. Αυτές δεν κωδικοποιούν κανένα αμινοξύ. Οι άλλες 60 τριπλέτες κωδικοποιούν τα υπόλοιπα 19 αμινοξέα των πρωτεϊνών.
Η σύνθεση των πρωτεϊνών ΑΦΟΥ ΛΟΙΠΟΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΟΙ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΕΧΟΥΝ ΠΕΡΑΣΕΙ ΑΠΟ ΤΟ D N A ΣΤΟ RN A, ΑΥΤΟ ΒΓΑΙΝΕΙ ΑΠΟ ΤΟΝ ΠΥΡΗΝΑ ΚΑΙ ΠΗΓΑΙΝΕΙ ΣΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ.
ΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ ΑΡΧΙΖΕΙ ΝΑ ΔΙΑΒΑΖΕΙ ΤΟ ΜΗΝΥΜΑ. ΜΟΙΑΖΕΙ ΝΑ ΡΟΥΦΑ ΑΠΟ ΤΟ ΕΝΑ ΑΝΟΙΓΜΑ ΤΟΥ ΤΟ mRN A ΚΑΙ ΝΑ ΤΟ ΚΑΤΑΒΡΟΧΘΙΖΕΙ ΣΙΓΑ-ΣΙΓΑ. ΜΟΛΙΣ ΕΝΑ ΜΙΚΡΟ ΤΜΗΜΑ ΤΟΥ mRN A ΜΠΕΙ ΣΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ, ΑΥΤΟ ΜΕΤΑΦΡΑΖΕΙ ΤΟ ΜΗΝΥΜΑ ΤΗΣ ΤΡΙΠΛΕΤΑΣ ΠΟΥ ΕΧΕΙ ΜΠΕΙ.
Η ΠΡΩΤΗ ΤΡΙΠΛΕΤΑ ΕΙΝΑΙ ΑΥΤΗ ΠΟΥ ΦΩΝΑΖΕΙ ‘ΑΡΧΙΣΕ!’ ΓΙΑ ΝΑ ΑΡΧΙΣΕΙ Η ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗ. Η ΤΡΙΠΛΕΤΑ ΟΜΩΣ ΑΥΤΗ ΚΩΔΙΚΟΠΟΙΕΙ ΚΑΙ ΕΝΑ ΑΜΙΝΟΞΥ, ΤΗΝ ‘ΜΕΘΕΙΟΝΙΝΗ’. ΓΙ’ΑΥΤΟ ‘ΚΑΛΕΙ’ ΤΟΝ ΜΕΤΑΦΟΡΕΑ RN A ΝΑ ΤΟ ΦΕΡΕΙ. ΜΟΛΙΣ ΦΤΑΣΕΙ ΤΟ tRN A ΚΡΑΤΩΝΤΑΣ ΤΟ ΑΜΙΝΟΞΥ ΤΡΕΧΕΙ ΣΤΗΝ ΤΡΙΠΛΕΤΑ ΠΟΥ ΤΟ ΦΩΝΑΞΕ ΚΑΙ ΕΝΩΝΕΤΑΙ ΜΕ ΑΥΤΗΝ, ΕΤΣΙ ΩΣΤΕ ΝΑ ΣΥΓΚΡΑΤΗΘΕΙ ΕΚΕΙ ΚΑΙ ΝΑ ΜΗ ΧΑΘΕΙ.
Η σύνθεση των πρωτεϊνών
ΤΟΤΕ ΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ ΔΙΑΒΑΖΕΙ ΤΗΝ ΕΠΟΜΕΝΗ ΤΡΙΠΛΕΤΑ ΠΟΥ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΕΙ ΣΤΟ ΕΠΟΜΕΝΟ ΑΜΙΝΟΞΥ. ΤΡΕΧΕΙ ΤΟΤΕ ΤΟ ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΟ tRN A ΚΑΙ ΦΕΡΝΕΙ ΑΥΤΟ ΤΟ ΑΜΙΝΟΞΥ ΣΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ.
ΜΟΛΙΣ ΟΜΩΣ ΤΑ ΑΜΙΝΟΞΕΑ ΒΡΕΘΟΥΝ ΔΙΠΛΑ-ΔΙΠΛΑ ΕΝΩΝΟΝΤΑΙ ΜΕΤΑΞΥ ΤΟΥΣ. ΠΑΡΑΛΛΗΛΑ ΤΟ ΠΡΩΤΟ tRN A ΦΕΥΓΕΙ ΚΑΙ ΜΕΝΕΙ ΤΟ ΔΕΥΤΕΡΟ ΝΑ ΣΥΓΚΡΑΤΕΙ ΤΑ ΔΥΟ ΑΜΙΝΟΞΕΑ ΣΤΗ ΘΕΣΗ ΤΟΥΣ.
ΑΥΤΌ ΣΗΜΑΙΝΕΙ ΟΤΙ Η ΣΩΣΤΗ ΑΛΥΣΙΔΑ ΕΧΕΙ ΦΤΙΑΧΤΕΙ ΚΑΙ Η ΠΡΩΤΕΪΝΗ ΑΠΕΛΕΥΘΕΡΩΝΕΤΑΙ ΑΠΟ ΤΟ ΤΕΛΕΥΤΑΙΟ RN A ΚΑΙ ΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ!
ΤΟ ΡΙΒΟΣΩΜΑ ΠΡΟΧΩΡΑ ΣΤΗΝ ΕΠΟΜΕΝΗ ΤΡΙΠΛΕΤΑ ΚΑΙ ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ ΤΟ ΙΔΙΟ ΜΕΧΡΙ ΝΑ ΦΤΑΣΕΙ ΣΕ ΜΙΑ ΤΡΙΠΛΕΤΑ ΠΟΥ ΝΑ ΛΕΕΙ: ‘ΤΕΛΕΙΩΣΕΣ!’
Γιατί οι άνθρωποι διαφέρουν μεταξύ τους; ή αλλιώς ‘Η Ποικιλομορφία’ Απ’ όσα έχουμε πει μέχρι τώρα, καταλαβαίνεις πως το DNA καθορίζει τη μορφή μας. Γιατί, όμως, ενώ έχουμε όλοι μια συγκεκριμένη μορφή, έχουμε διαφορές στο χρώμα ή σε άλλα χαρακτηριστικά; Το DNA όλων των ανθρώπων έχει στο μεγαλύτερο μέρος του την ίδια σειρά νουκλεοτιδίων-βάσεων, άρα περιέχει τα ίδια γονίδια και συνθέτει τις ίδιες πρωτεΐνες. Όμως, λίγα γονίδια διαφέρουν και αυτά είναι υπεύθυνα για την ποικιλομορφία (ποικιλία μορφών) στους ανθρώπους. Έτσι, αν τα μάτια σου είναι καστανά έχεις το γονίδιο για τα καστανά μάτια και ίσως έχεις ένα φίλο που έχει το γονίδιο για τα γαλάζια ή τα πράσινα. Το ίδιο γίνεται και με τα γονίδια του δέρματος: σε μερικούς ανθρώπους δίνουν εντολή για λευκή επιδερμίδα, σε άλλους για μαύρη, κόκκινη ή κίτρινη.
DNA και ασθένειες Το DNA καθορίζει όχι μόνο τα χαρακτηριστικά και τη μορφή μας, αλλά και το αν πάσχουμε από κάποια ασθένεια ή όχι. Σίγουρα θα έχεις ακούσει για τη μεσογειακή αναιμία, μια ασθένεια πολύ συχνή στη χώρα μας. Αυτή συμβαίνει γιατί είναι ελαττωματικό το γονίδιο που δίνει τις εντολές για τη σύνθεση της αντίστοιχης πρωτεΐνης. Έτσι γεννιούνται παιδιά, που ο οργανισμός τους δεν μπορεί να συνθέσει αρκετή αιμοσφαιρίνη και γι’ αυτό χρειάζονται συχνές μεταγγίσεις αίματος. Η μεσογειακή αναιμία είναι μια γενετική ασθένεια, οφείλεται δηλαδή σε βλάβη του γενετικού υλικού (DNA) και κληρονομείται από τους γονείς στα παιδιά. Όταν ένα γονίδιο είναι ελαττωματικό, μπορεί να παράγονται πρωτεΐνες που δεν κάνουν σωστά τη δουλειά τους ή να μην παράγονται καθόλου. Όσο πιο σημαντική για τον οργανισμό είναι η λειτουργία της πρωτεΐνης που έχει πάθει βλάβη, τόσο πιο σοβαρή είναι και η ασθένεια. Άλλες γενετικές ασθένειες είναι η αχρωματοψία (δεν διακρίνουμε το κόκκινο και το πράσινο), και η αιμορροφιλία (δεν πήζει γρήγορα το αίμα).
Είδαμε πως το DNA όλων των ζωντανών οργανισμών έχει τη μορφή διπλής έλικας και αποτελείται από αδενίνη, θυμίνη, γουανίνη και κυτοσίνη. Επίσης, όλες οι σημαντικές διαδικασίες, η αντιγραφή, η μεταγραφή και η πρωτεϊνοσύνθεση, γίνονται με τον ίδιο τρόπο σε όλους τους οργανισμούς, χρησιμοποιώντας μάλιστα τις ίδιες δομικές μονάδες, δηλαδή 20 αμινοξέα και 5 νουκλεοτίδια-βάσεις. Το πιο εκπληκτικό είναι πως και ο γενετικός κώδικας είναι κοινός για όλους τους οργανισμούς πάνω στη γη, από τον άνθρωπο μέχρι την πιο πρωτόγονη μορφή ζωής! Η τεράστια ποικιλομορφία στα φυτά και στα ζώα οφείλεται στη διαφορετική σειρά βάσεων στο DNA κάθε οργανισμού. Φαντάσου! Εμείς, τα μυρμήγκια, τα δέντρα, τα ζώα, έχουμε DNA ίδιας μορφής και σύστασης στα κύτταρά μας, που περιέχει όμως διαφορετικά γονίδια, που δίνουν εντολές για τη σύσταση διαφορετικών πρωτεϊνών, που σχηματίζουν διαφορετικά κύτταρα κι αυτά με τη σειρά τους, μας κάνουν διαφορετικούς!!! Δεν είναι καταπληκτικό;
Σφαιρικά οργανίδια χωρίς μεμβράνη.
Ένζυμα
Περιβάλλει τον πυρήνα.
Αιμοσφαιρίνη
Δομικά συστατικά των πρωτεϊνών.
Κυτταρόπλασμα
Μορφή με την οποία βρίσκεται το DNA στον πυρήνα.
Ριβοσώματα
Σημαντική πρωτείνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων.
Αμινοξέα
Τη συναντάμε μόνο στο RNA.
Γενετικός κώδικας
Συστατικά των ριβοσωμάτων.
Κυτοσίνη
Ζευγάρι με την γουανίνη.
Μελανίνη
Κατηγορία πρωτεϊνών με σημαντική δράση στο κύτταρο.
Πυρηνική μεμβράνη
Γενετική ασθένεια συχνή στη χώρα μας.
Μεσογειακή αναιμία
Το γενετικό υλικό του κυττάρου.
DNA
Μας προστατεύει από τον ήλιο.
Χρωμοσώματα
Καταλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος του κυττάρου.
Αντισώματα
Συμβάλλουν στην άμυνα του οργανισμού.
Ουρακίλη
Απαραίτητος για την αποκρυπτογράφηση των γενετικών πληροφοριών
Πρωτεΐνες
Όλοι οι ζωντανοί οργανισμοί αποτελούνται από………………. Καθένα από αυτά αποτελείται από τρία βασικά μέρη: την ……………. ………………, το …………… και τον …………….. Μέσα στα ……………… υπάρχουν πολλά ………………., όπως τα ριβοσώματα, που εκτελούν διάφορες λειτουργίες. Οι πρωτεΐνες είναι κατηγορία ……………. Αποτελούνται από ……………. διαφορετικά ……………… που ενώνονται μεταξύ τους και δημιουργούν μακριές αλυσίδες. Πρωτεΐνες υπάρχουν σε όλο μας το σώμα επιτελώντας βασικές λειτουργίες, όπως η ……………….. και η …………………… που βοηθούν στη συστολή των μυών, η …………………. και το ………………. που είναι συστατικά των τριχών και των δοντιών αντίστοιχα. Άλλες πρωτεΐνες, τα …………………., ελέγχουν όλες τις χημικές αντιδράσεις στο σώμα μας. Το DNA αποτελείται από 4 νουκλεοτίδια - βάσεις: ………..…….., ……………..…, ……………….., ……………….. Η σύνθεσή του γίνεται στον ……………….. με την διαδικασία της ……………….. Περιέχει τις γενετικές πληροφορίες και βρίσκεται με τη μορφή των …………………. Το RNA αποτελείται από 4 βάσεις - νουκλεοτίδια: ………..…….., ……………..…, ……………….., ……………….. Η σύνθεσή του γίνεται στον ……………….. με την διαδικασία της ……………….. Υπάρχουν 3 είδη RNA με διαφορετικές λειτουργίες: το …………………., το …………………….., και το ……………………. RNA. Το …………………. RNA φέρνει τα ……………….. στο …………………… κατά την πρωτεϊνοσύνθεση. Όλα τα κύτταρα ενός οργανισμού περιέχουν τα ίδια ……………………. Αυτά όμως λειτουργούν εκλεκτικά σε ορισμένα μόνο κύτταρα κι έτσι εξηγείται η ……………… που παρατηρείται. Το DNA όλων των ανθρώπων έχει την μορφή ………………….. και περιέχει τα ίδια νουκλεοτίδια - βάσεις αλλά διαφέρει στη …………………. των βάσεων σε ορισμένα …………………… Έτσι εξηγείται η …………………. που παρατηρείται μεταξύ των ανθρώπων.
Τα 3 βασικά μέρη ενός κυττάρου είναι: η κυτταρική μεμβράνη, ο πυρήνας και το κυτταρόπλασμα. Το ριβόσωμα είναι η θέση σύνθεσης RNA στο κύτταρο. Ο πυρήνας είναι το σημαντικότερο οργανίδιο του κυττάρου, γιατί είναι το μεγαλύτερο και βρίσκεται στο κέντρο του. Οι πρωτεΐνες και τα νουκλεϊκά οξέα είναι κατηγορίες βιολογικών μακρομορίων. Πολλά αμινοξέα ενώνονται μεταξύ τους και δημιουργούν αλυσίδες νουκλεϊκών οξέων. Οι πρωτεΐνες είναι πολύ σημαντικές για τον ανθρώπινο οργανισμό λόγω της ενζυμικής τους δράσης. Τα γονίδια είναι τμήματα του DNA που κατευθύνουν την σύνθεση των πρωτεϊνών. Το μόριο του DNA αποτελείται από δύο παράλληλες αλυσίδες. Στο DNA συμμετέχουν 4 είδη νουκλεοτιδίων. Μεταγραφή ονομάζεται ο τρόπος σύνθεσης του DNA. Η αντιγραφή πραγματοποιείται στο κυτταρόπλασμα με τη βοήθεια ενζύμων. Το RNA διαφέρει από το DNA μόνο στο ότι αποτελείται από μία αλυσίδα. Η λειτουργία του μεταφορικού RNA (tRNA) είναι να μεταφέρει τις γενετικές πληροφορίες από το DNA του πυρήνα στα ριβοσώματα.
Το DNA του κυττάρου βρίσκεται: α. στον πυρήνα. β. στο κυτταρόπλασμα. γ. παντού στο κύτταρο. Η αχρωματοψία είναι μια γενετική ασθένεια, δηλαδή: α. εμφανίζεται κατά τη γέννηση του ατόμου. β. οφείλεται σε βλάβη του DNA. γ. δεν κληρονομείται. Κατά τη σύνθεση του DNA (αντιγραφή): α. παράγονται 2 νέα μόρια DNA ίδια μεταξύ τους, αλλά διαφορετικά από το αρχικό. β. παράγεται 1 νέο μόριο DNA. γ. παράγονται 2 ίδια μόρια DNA. Κατά τη μεταγραφή του DNA παίρνουμε: α. Δύο μόρια DNA. β. μία αλυσίδα DNA. γ. ένα μόριο RNA. Ο γενετικός κώδικας: α. περιλαμβάνει 64 τριπλέτες αμινοξέων. β. εκφράζει μία αντιστοιχία μεταξύ τριάδων βάσεων και αμινοξέων. γ. είναι διαφορετικός στα διάφορα κύτταρα του οργανισμού. Η πρωτεϊνοσύνθεση (μετάφραση) γίνεται: α. στα ριβοσώματα του πυρήνα. β. στα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος. γ. στην κυτταρική μεμβράνη. Τα γονίδια είναι: α. οι βάσεις του DNA. β. όμοια σε όλους τους οργανισμούς. γ. οι πληροφορίες (συνταγές) για την σύνθεση των πρωτεϊνών που βρίσκονται γραμμένες στο DNA.
Το DNA αν και είναι ευρύτατα γνωστόως μόριο υπεύθυνο για την κληρονομικότητα, το ευρύ κοινό δεν έχει κατανοήσει απόλυτα τη δομή, τη λειτουργία και τη χρησιμότητά του. Ποιά η σχέση του DNA μεταγονίδια και τα χρωμοσώματα, τις πρωτεΐνες και την ποικιλομορφία, τοκύτταροκαι τηδιαφοροποίηση; Στην παρουσίαση αυτή με εύθυμο, σαφή και κατανοητό τρόπο αναδείχθηκε το μυστικό του DNA. Εξηγήθηκε το απίστευτα έξυπνο σχέδιο των πληροφοριών που είναι γραμμένο σ’ αυτό το μόριο και οδηγεί στη δημιουργία των χαρακτηριστικών κάθεατόμου. Έτσι αποκαλύφθηκε ο τρόπος με τον οποίο το DNA μετατρέπει τον κάθε οργανισμό σε ένα μοναδικό και σύνθετοπλάσμα.
Νίκος Μπαμπίλης Δρ. Βιολογίας Εικονογράφηση: Έλενα Ματθαίου