1. Μικροσκοπική παρατήρηση μόνιμου παρασκευάσματος ανθρώπινου χρωμοσώματοςΆσκηση 9 Εργαστηριακού οδηγούΠαρατήρηση χρωμοσωμάτωνΆσκηση 10 Εργαστηριακού οδηγούΑπομόνωση Νουκλεϊκών ΟξέωνΆσκηση 11 Εργαστηριακού οδηγούΗ επέμβαση της τύχης στη δημιουργία γαμετών1

2. Στοιχεία Θεωρίας2

3. Νουκλεϊκά ΟξέαΒιολογικός Ρόλοςαποθήκευση,κληροδότηση, γενετικών πληροφοριώνέκφρασηΠολυμερή νουκλεοτιδίωνπεντόζη, αζωτούχες βάση, φωσφορικό οξύ3΄-5΄φωσφοδιεστερικός δεσμόςΔιπλή έλικα3

4. Μοντέλο διπλής έλικας2 πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες με αντίθετη κατεύθυνση, τυλιγμένες μεταξύ τους και συγχρόνως γύρω από έναν κοινό άξονα δεξιόστροφα. Οι αζωτούχες βάσεις βρίσκονται στην μέσα μεριά της έλικας ενώ τα φωσφορικά και οι πεντόζες στην εξωτερική. Οι βάσεις είναι τοποθετημένες σε επιφάνειες κάθετες στον άξονα της έλικας. Η διάμετρος της έλικας είναι 23,7Å. Η απόσταση μεταξύ των βάσεων είναι 3,4 Å. Για μία πλήρη περιστροφή (βήμα) της έλικας απαιτούνται 10,4 νουκλεοτίδια (34,5 Å). Οι δύο αλυσίδες είναι ενωμένες με μεγάλο αριθμό δεσμών Η μεταξύ των βάσεων στις οποίες η αδενίνη δεσμεύεται με 2 δεσμούς υδρογόνου με τη θυμίνη και η γουανίνη με την κυτοσίνη με 3. Η ακριβής αλληλουχία των βάσεων μεταφέρει την γενετική πληροφορία.4

5. Οργάνωση ΓΥ ευκαρυωτικών κυττάρων Οι γενετικές πληροφορίες είναι αποθηκευμένες στη διπλή έλικα DNA.μεγάλη ποσότητα πληροφοριών πρέπει: να μπορεί να χωρέσει σε μικρό χώρο να είναι διαθέσιμο για μεταγραφήΤο γονιδίωμα υφίσταται έντονο πακετάρισμαΤο μικρότερο ανθρώπινο χρωμόσωμα περιέχει 4,6 . 107 ζευγάρια βάσεων ή αλλιώς 14mm εκτεταμένου DNA (περίπου δεκαπλάσια ποσότητα από αυτή που περιέχεται στο γονιδίωμα της E.coli). Στην πιο συμπυκνωμένη κατάστασή του το χρωμόσωμα έχει μήκος 2μm (συμπυκνώνεται δηλαδή 7000 φορές).5

6. ΧρωμοσώματαΟργανισμοίαριθμοί χρωμοσωμάτωνμπιζέλιηλιολούλουδογάτατετρόδουςάνθρωποςσκύλος143438424678Σε ορισμένες μορφές ζωής όλο το γονιδίωμα πακετάρεται σε ένα μοναδικό χρωμόσωμα. Σε οργανισμούς με μεγάλο γονιδίωμα το γενετικό τους υλικό πρέπει να διαμοιραστεί σε έναν αριθμό χρωμοσωμάτων.Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων στα κύτταρα ενός οργανισμού δε σχετίζεται με την πολυπλοκότητα των οργανισμών (τα χρυσόψαρα έχουν 94 χρωμοσώματα, ενώ οι γάτες μόλις 38)6

7. τυπικό ευκαρυωτικό κύτταρο 10-100μmπυρήνας 5μm7

8. μεσόφασηΠακετάρισμα DNAδιπλή έλικα DNΑοκταμερές ιστονώννουκλεόσωμα (100Å)Η1σωληνοειδές (χρωματίνη 250-300 Å)υπερελίκωση, μη ιστόνεςακτινωτή θηλειά(χρωμόσωμα)8

9. Μεταφασικό χρωμόσωμααδελφές χρωματίδεςκοντός βραχίονας (p)κεντρομερίδιομακρύς βραχίονας (q)9

10. Κατηγορίες χρωμοσωμάτωνανάλογα με τη θέση του κεντρομεριδίου τα χρωμοσώματα διακρίνονται σε: μετακεντρικά υπομετακεντρικάακροκεντρικά10

11. Κυτταρικός ΚύκλοςG1μεσόφασηSG2G0μίτωση:πρόφασηανάφασημετάφασητελόφαση11

12. Κυτταρική ΔιαίρεσηΜείωσηΠολλαπλασιασμός κυττάρων.Σκοπός:μονογονική αναπαραγωγή,αμφιγονική αναπαραγωγή,αύξηση αριθμού κυττάρων στους πολυκύτταρους οργανισμούς,αντικατάσταση νεκρών, κατεστραμμένων ή γηρασμένων κυττάρων στους ιστούς.ΜίτωσηΔιχοτόμησηδιπλοειδές (2n) κύτταροφάση Sδιπλασιασμός DNAδιαχωρισμός γενετικού υλικούΠροκαρυωτικοί οργανισμοίΕυκαρυωτικοί οργανισμοίγαμέτεςκυτοκίνησηδιχοτόμησημίτωσημείωσηζυγωτό12

13. Μίτωσηδημιουργία 2 πανομοιότυπων, μεταξύ τους και με το μητρικό, θυγατρικών κυττάρων. 2 διαδοχικές διαδικασίες: πυρηνική διαίρεσηκυτταροπλασματική διαίρεσηΜεσόφαση το κύτταρο δε διαιρείται αναπτύσσεται: σύνθεση πρωτεϊνών και παραγωγή κυτταροπλασματικών οργανιδίων αυτοδιπλασιασμός χρωμοσωμάτων. Βιολογική σημασία της ΜίτωσηςΗ μονογονική αναπαραγωγή των μονοκύτταρων και των πολυκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών.Η αύξηση του αριθμού των κυττάρων στους πολυκύτταρους οργανισμούς.13

14. αστέρας ατράκτουεμφάνιση κεντρικής ατράκτουθραύσματα πυρηνικής μεμβράνηςκεντροσώματαμικροσωληνίσκοι ατράκτουχρωματίνη(διπλασιασμένη)κεντρομερίδιοπόλος ατράκτουπλασματική μεμβράνηαδελφές χρωματίδεςπυρηνικός φάκελοςπυρηνίσκος14

15. δημιουργία πυρηνίσκουδιαίρεση κυτταροπλάσματοςισημερινόςδημιουργία πυρηνικού φακέλουχρωματίδεςκεντρική άτρακτος15

16. Μίτωση16

17. Μετάφασηστο τέλος της σχηματίζονται καλά τα χρωμοσώματα και είναι ορατά με σαφήνεια ακόμα και με το οπτικό μικροσκόπιο πρόφαση: ξεκινά η συσπείρωση της χρωματίνης τελόφαση: τα χρωμοσώματα αποσυσπειρώνονται17

18. ΜείωσηΠαραγωγή γαμετών (απλοειδή κύτταρα – n).Τα μοναδικά κύτταρα που δεν παράγονται με μίτωση. Σχηματίζονται στις γονάδες, στους όρχεις και στις ωοθήκες, από μία ειδική κατηγορία διπλοειδών κυττάρων, τα άωρα γεννητικά κύτταρα. Ωογένεση Σπερματογένεση18

19. μικροσωληνίσκοι ατράκτουχιασματυπίαοι αδελφές χρωματίδες παραμένουν ενωμένεςκεντροσώματα (ζεύγη κεντριολίων)ισημερινόςεμφάνιση κεντρικής ατράκτουπυρηνική μεμβράνηαδελφές χρωματίδεςχρωματίνητετράδακεντρομερίδιοδιαχωρισμός ομόλογων χρωμοσωμάτωνΤα ομόλογα χρωμοσώματα συνάπτονται και ανταλλάσσουν τμήματά τουςΑυτοδιπλασιασμός χρωμοσωμάτωνΔιάταξη τετράδων στον ισημερινόΤα ζεύγη των ομόλογων χρωμοσωμάτων διαχωρίζονταιΜείωση Ι19

20. διαίρεση κυτταροπλάσματοςδιαχωρισμός αδελφών χρωματίδωνσχηματισμός απλοειδών θυγατρικών κυττάρωνΜείωση ΙΙ20

21. Μείωση21

22. Βιολογική σημασία της Μείωσηςη μείωση του αριθμού των χρωματοσωμάτων στο μισό στα θυγατρικά κύτταρα (γαμέτες).η δημιουργία ποικιλομορφίας μεταξύ των οργανισμών του ιδίου είδους λόγω ανάμειξης του γενετικού υλικού (DΝΑ) των γαμετών των γονιών.η δημιουργία γενετικής ποικιλότητας λόγω της τυχαίας κατανομής των χρωματοσωμάτων κατά τη μετάφαση Ι. Αυτό οδηγεί στη δημιουργία νέων γενετικών συνδυασμών στους γαμέτες.Η δημιουργία γενετικής ποικιλότητας λόγω επιχιασμού μεταξύ των ομολόγων χρωμοσωμάτων, που ανταλλάσσουν DΝΑ. Η ποικιλομορφία που δημιουργεί η μείωση είναι πολύ σημαντική για την εξέλιξη των οργανισμών και τη δυνατότητα προσαρμογής και επιβίωσης τους στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του περιβάλλοντος. Αυτή είναι και η κύρια σημασία της μείωσης.22

23. ΚαρυότυποςΣχηματική απεικόνιση του συνόλου των χρωμοσωμάτων ενός κυττάρου σε ζευγάρια ομολόγων και κατά σειρά μεγέθους.Τα χρωμοσώματα διατάσσονται με βάση:τη σειρά μεγέθουςτη θέση του κεντρομεριδίου για χρωμοσώματα ίδιου μεγέθουςτη θέση και το μέγεθος των ζωνών2323

24. 24Καρυότυπος ανθρώπουτα ανθρώπινα σωματικά κύτταρα διαθέτουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων (22 αυτοσώματα και ένα ζευγάρι φυλετικών χρωμοσωμάτων)24

25. Προετοιμασία και Χρώση ΧρωμοσωμάτωνΛαμβάνεται δείγμα από ιστούς στους οποίους γίνονται μιτώσεις. Στον άνθρωπο:μυελό των οστώνβραχύβιες καλλιέργειες κυττάρων κυκλοφορίαςμακρόβιες καλλιέργειες ινοβλαστών2525

26. 26Μέθοδοι ζωνοποίησηςΜέθοδοι ζωνοποίησης:Q ζώνες: χρώση με φθορίζουσα μουσταρδί της κινακρίνηςG ζώνες: χρώση με GiemsaR ζώνες: εμφανίζονται μετά από ελεγχόμενη αναδιάταξη του DNA με Q (φωτογραφικό αρνητικό των Q και G)C ζώνες: χρώση με Giemsa μετά από αποδιάταξη των χρωμοσωμάτων με άλκαλι ή θερμότηταΤ ζώνες: χρώση τελομερούςΣήμερα υπάρχουν σύγχρονες τεχνικές ανάλυσης του καρυότυπου:ΑυτοραδιογραφίαΚυτταρομετρία ροής (flow cytometry)In situ υβριδοποίηση με βοήθεια φθορισμού (FISH)Πλέον οι ερευνητές δεν είναι αναγκασμένοι να κόβουν και να κολλούν χρωμοσώματα από φωτογραφίες για την κατασκευή των καρυότυπων. Με τη χρήση ηλεκτρονικών υπολογιστών ο καρυότυπος είναι έτοιμος σε λίγα λεπτά.26

27. Χρωμοσώματα με διαφορετικές χρώσειςΚαρυότυπος αρσενικού ατόμου από αριστερά προς τα δεξιά: συμβατική χρώση, σχηματική παράσταση τεχνικών ζωνοποίησης, ζωνοποίηση G,R,C.Ε.Κ.Φ.Ε. ΗλιούποληςΝαταλία Δρακωνάκη, Βιολόγος2706/02/08 Γενετικό Υλικό27

28. 28Φασματικός καρυότυπος γυναίκας28

29. 29ΦυλοκαθορισμόςΦυλοκαθορισμός στον άνθρωπο: τα θηλυκά άτομα έχουν στα σωματικά τους κύτταρα 2Χ χρωμοσώματα, ενώ τα αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ και ένα μικρότερο Υ χρωμόσωμα.Δεν ισχύει το ίδιο για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς.ακρίδες: θηλυκά ΧΧ, αρσενικά ΧΟπουλιά αρσενικά ΧΧ, θηλυκά ΧΥ ή ΧΟ29

30. Χρωμοσωμικές ατυπίεςΟφείλονται σε λάθη που μπορεί να συμβούν κατά τη διάρκεια της μείωσης δομικές (χάσματα και θραύσεις, αναστροφές, δακτυλιοειδή, μετατοπίσεις, θραύσεις)αριθμητικές(ανευπλοειδίες, πολυπλοειδίες) 3030

31. Σύνδρομο Down(τρισωμία 21)συχνότητα εμφάνισης: 1 στις 650 γεννήσεις.καθυστέρηση ανάπτυξης, πνευματική καθυστέρηση, πολλά δυσμορφικά χαρακτηριστικά. Αυξημένος κίνδυνος εμφάνισης λευχαιμίας και σημάδια πρόωρης γήρανσης. Τα πάσχοντα άτομα είναι συνήθως χαρούμενα και πολύ αφοσιωμένα στην οικογένεια.3131

32. Σύνδρομο Patau(τρισωμία 13)συχνότητα εμφάνισης: 1 στις 25.000 γεννήσειςσοβαρά συμπτώματα: αδυναμία φυσιολογικής ανάπτυξης, βαριά διανοητική καθυστέρηση, καρδιακά προβλήματα και προβλήματα στο ουρογεννητικό σύστημα, δυσπλασίες του προσώπου συνήθως τα άτομα δεν ξεπερνούν τους έξι μήνες ζωής 3232

33. Σύνδρομο Edwards(τρισωμία 18)συχνότητα εμφάνισης: 1 στις 8.000 γεννήσεις95% των περιπτώσεων αποβάλλονται αυτόματα. Δεν επιζούν περισσότερο από μερικούς μήνες (σε ορισμένες μόνο περιπτώσεις έχουν ξεπεράσει τα 15 χρόνια)σοβαρή διανοητική καθυστέρηση και σοβαρά καρδιακά προβλήματα, καθυστέρηση στην ανάπτυξη, δυσπλασίες 3333

34. Σύνδρομο cri du chat(5p-)συχνότητα εμφάνισης: 1 ανά 25.000 - 50.000 γεννήσειςοφείλει το όνομά του στη χαρακτηριστική φωνή των νηπίων , η οποία θυμίζει κλάμα γάτας, και η οποία οφείλεται στον ανώμαλο σχηματισμό του λάρυγγα νοητική υστέρηση, χαμηλός μυικός τόνος και συχνά λοιπές επιπλοκές στη γενικότερη υγεία του ατόμου 3434

35. Σύνδρομο Turner (μονοσωμία του Χ)συχνότητα εμφάνισης: 1 στα 5.000 θηλυκά νεογέννηταχαμηλό ανάστημα, στειρότητα, διάφορες σωματικές ανωμαλίες, καρδιαγγειακή και νεφρική δυσλειτουργία 3535

36. Σύνδρομο Klinefelter(47, ΧΧΥ)συχνότητα εμφάνισης: 1 στα 1.000 άρρενα νεογέννηταάρρενα στείρα άτομα, έχουν μικρούς όρχεις, συχνά εμφανίζουν γυναικομαστία και διανοητικά υστερούν ελαφρώς έναντι των φυσιολογικών ατόμων3636

37. Σύνδρομο 47, ΧΥΥσυχνότητα εμφάνισης: 1 στα 1.000 άρρενα νεογέννηταφυσιολογικός φαινότυπος, υψηλό ανάστημα και προβληματική κοινωνική συμπεριφορά 3737

38. Τρισωμία Χ (47, ΧΧΧ)θηλυκά άτομα με φυσιολογικό φαινότυπο, συνήθως έχουν υψηλό ανάστημα, εμφανίζουν διανοητική καθυστέρηση σε μικρό βαθμό, η γονιμότητά τους ποικίλει3838

39. 39ΟνοματολογίαΚαθορίστηκε στο συνέδριο Γενετικής Ανθρώπου στο Παρίσι το 1971.Αρχικά αναγράφεται ο συνολικός αριθμός χρωμοσωμάτων ακολουθούμενος από τον τύπο των φυλετικών χρωμοσωμάτων. Στη συνέχεια καθορίζονται ποια χρωμοσώματα είναι υπεράριθμα ή λείπουν ή έχουν αλλάξει μορφολογικά.φυσιολογική γυναίκα: 46, ΧΧάνδρας με τρισωμία 21: 47, ΧΥ +21κορίτσι με σύνδρομο «φωνή της γάτας»: 46, ΧΥ 5p-39

40. 40Χρωμοσωμικός έλεγχοςΓενετική καθοδήγησηΣκοπός της γενετικής καθοδήγησης είναι να πληροφορήσει τους ενδιαφερόμενους για όλες τις δυνατότητες επιλογής που έχουν και να τους υποβοηθήσει να ξεπεράσουν ψυχολογικά και ιατρικά προβλήματα που μπορεί να σχετίζονται με μία γενετική νόσο.Προγεννητική διάγνωσηΑφορά ζευγάρια που διατρέχουν το κίνδυνο να γεννήσουν ένα παιδί με γενετική διαταραχή. Κριτήρια που οδηγούν στον έλεγχο:προχωρημένη ηλικία της μητέραςπροηγούμενο παιδί με de novoχρωμοσωμική ανωμαλίαπαρουσία δομικής χρωμοσωμικής ανωμαλίας στον έναν από τους δύο γονείςύπαρξη οικογενειακού ιστορικού κάποιας γενετικής διαταραχής40

41. 41Προγεννητικός έλεγχοςΤεχνικές λήψης εμβρυϊκού ιστού:Αμνιοκέντηση: λαμβάνεται αμνιακό υγρό με σύριγγα μέσω κοιλιακής κοιλότητας. Πραγματοποιείται τη 16η εβδομάδα της κύησης ή νωρίτερα.Δειγματοληψία χοριακών λαχνών (ιστός εμβρυϊκής τροφοβλάστης) Πραγματοποιείται νωρίτερα από την αμνιοκέντηση (α΄ τρίμηνο κύησης) ωστόσο συχνά δίνει αμφιλεγόμενα αποτελέσματα.Λήψη αίματος ομφάλιου λώρου: σε περίπτωση αποτυχίας της αμνιοκέντησης.Υπερηχογραφία41