ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΑ ΧΡΩΜΟΣΩΜΑΤΑ;

 

Λίγα λόγια εισαγωγικά…

 

Χρωμοσώματα ονομάζονται νηματοειδείς δομές, οι οποίες εντοπίζονται στον πυρήνα του κυττάρου είτε αυτό είναι ζωικής, είτε φυτικής προέλευσης. Το κάθε χρωμόσωμα  αποτελείται από ένα μόριο DNA και πρωτεΐνες. Τα χρωμοχρωμοσώματα κληροδοτούνται στους απογόνους από τους γονείς και – αφού περιέχουν το DNA – είναι φορείς των χαρακτηριστικών, που καθιστούν τον κάθε οργανισμό μοναδικό.

 

Ο όρος χρωμόσωμα είναι διεθνής (αγγλιστί «chromosome») και σύνθετος. Το πρώτο συνθετικό είναι η λέξη «χρώμα» και το δεύτερο η λέξη «σώμα». Τα χρωμοσώματα έλαβαν το όνομά τους εξαιτίας της ιδιότητάς τους να χρωματίζονται έντονα μετά από την επ’ αυτών εφαρμογή ειδικών χρωστικών ουσιών.

 

Πότε οι επιστήμονες ανακάλυψαν την ύπαρξη των χρωμοσωμάτων;

 

Για πρώτη φορά επιστήμονες στα τέλη του 19ου αιώνα παρατηρώντας κύτταρα κάτω από το μικροσκόπιο εντόπισαν τους σχηματισμούς αυτούς.

 

Εντούτοις, η λειτουργία των χρωμοσωμάτων άρχισε να γίνεται κατανοητή στις αρχές του 20ου αιώνα, χάρη στην έρευνα του Thomas Hunt Morgan, ο οποίος περιέγραψε για πρώτη φορά τα χρωμοσώματα ως φορείς της κληρονομικότητας αποδεικνύοντας, πως το Χρωμόσωμα Χ σχετίζεται τόσο με τον καθορισμό του φύλου, όσο και του χρώματος των ματιών σε μύγες του γένους Δροσόφιλα.

 

Γιατί είναι σημαντικά τα χρωμοσώματα;

 

Καταρχάς, χάρη στην ιδιαίτερη δομή των χρωμοσωμάτων τα μόρια του DNA «τυλίγονται» γύρω από ειδικές πρωτεΐνες, που ονομάζονται ιστόνες (βλ. εικόνα). Μπορούμε να φανταστούμε, πως οι ιστόνες μοιάζουν με καρούλια, γύρω από τις οποίες τυλίγεται ένα μόριο DNA, όπως συμβαίνει με την κλωστή, που τυλίγεται γύρω από ένα καρούλι. Αν τα χρωμοσώματα δεν είχαν αυτή τη δομή, τότε τα μόρια του DNA θα είχαν υπερβολικά μεγάλο μήκος και θα ήταν αδύνατο να χωρέσουν μέσα στο κύτταρο. Ενδεικτικά αναφέρουμε, πως, αν όλα τα μόρια του DNA ενός και μόνον κυττάρου «ξετυλίγονταν» από τις ιστόνες τους, τότε το συνολικό τους μήκος θα ήταν λίγο μικρότερο από τα 2 μέτρα!

 

 

Προκειμένου ο οργανισμός να λειτουργήσει σωστά, είναι απαραίτητο τα κύτταρά του να διαιρούνται, ώστε να δημιουργούνται νέα κύτταρα, τα οποία θα αντικαταστήσουν τα «γηρασμένα», τα οποία και καταστρέφονται. Κατά την κυτταρική διαίρεση είναι σημαντικό τα μόρια του DNA να παραμένουν ακέραια και να κατανέμονται εξίσου μεταξύ των κυττάρων της επόμενης γενεάς. Τα χρωμοσώματα αποτελούν αναπόσπαστο τμήμα του μηχανισμού, χάρη στον οποίο εξασφαλίζεται η ακεραιότητα και η ισοκατανομή του DNA κατά την κυτταρική διαίρεση.

 

Βέβαια ο μηχανισμός αυτός δεν είναι τέλειος και «λάθη» στη διαδικασία αυτή ενίοτε συμβαίνουν. Για το λόγο αυτό υφίστανται άλλοι «μηχανισμοί ελέγχου», οι οποίοι «επιδιορθώνουν» την πλειοψηφία των λαθών αυτών.

 

Αν όμως παρ’ ελπίδα μεταβληθεί ο αριθμός ή η δομή των χρωμοσωμάτων σε κάποια νέα κύτταρα και οι αλλαγές αυτές παραμείνουν και σε επόμενες γενεές κυττάρων, τότε ενδέχεται να προκύψουν σημαντικά προβλήματα, όπως είναι κάποιες μορφές καρκίνου.

 

Είναι επίσης ιδιαίτερα σημαντικό και οι γαμέτες (έτσι ονομάζονται τα αναπαραγωγικά κύτταρα, δηλαδή το ωάριο της γυναίκας και το σπερματοζωάριο του άνδρα) να περιέχουν τον ορθό αριθμό χρωμοσωμάτων και τα χρωμοσώματά τους να έχουν ακέραιη δομή.

 

Αν δεν συμβαίνει αυτό, τότε μετά τη γονιμοποίηση, το προκύψαν έμβρυο (ονομάζεται «ζυγωτό») θα παρουσιάζει σημαντικά προβλήματα στη λειτουργία και στην ανάπτυξή του. Αυτό επί παραδείγματι συμβαίνει στην περίπτωση του Συνδρόμου Down, στο οποίο ένας εκ των δύο γαμετών (συνήθως το ωάριο) αντί για ένα χρωμόσωμα 21, διαθέτει δύο, οπότε και ο απόγονος, αντί για δύο χρωμοσώματα 21, όπως είναι το φυσιολογικό διαθέτει τρία (εξού και ο όρος «τρισωμία» 21).

Διαβάστε περισσότερα για ’’DNA και χρωμοσώματα’’ Εδώ (PDF 76 σελίδες)

ΠΗΓΗ: https://www.eleftheia.gr/enimerosi/stoiheia-gennetikis/ti_einai_ta_xrwmoswmata/

RNA: ΣΕ ΤΙ ΔΙΑΦΕΡΕΙ ΑΠΟ ΤΟ DNA;

 

Τι είναι το RNA;

 

Ο όρος RNA είναι ένα αγγλικό αρκτικόλεξο (ή ακρωνύμιο). Ο πλήρης επιστημονικός όρος είναι Ribo – Nucleic Acid/ RNA), ο οποίος αποδίδεται στα Ελληνικά ως Ριβονουκλεϊκό Οξύ (ή επί το «ορθότερο» Ριβοζονουκλεϊκό Οξύ).

 

Ποια είναι η δομή του RNA;

 

Όπως και το DNA, έτσι και το RNA είναι ένα μόριο, που αποτελείται από «δομικές μονάδες», που ονομάζονται νουκλεοτίδια, όπως αυτό, που βλέπουμε στην παρακάτω εικόνα.

 

 

Κάθε νουκλεοτίδιο αποτελείται από 3 μόρια: ένα κεντρικό μόριο σακχάρου, που στην περίπτωση αυτή ονομάζεται Ριβόζη (στο DNA το σάκχαρο είναι Δεοξυριβόζη), το οποίο συνδέεται με ένα μόριο, που ονομάζεται «φωσφορική ομάδα» και ένα μόριο, που ονομάζεται «αζωτούχος βάση».

 

Πολλά νουκλεοτίδια ενώνονται, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα και σχηματίζουν μία πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα. Πρακτικά, ένα μόριο σακχάρου ενός νουκλεοτιδίου ενώνεται μέσω της φωσφορικής του ομάδας με το μόριο σακχάρου του επόμενου νουκλεοτιδίου κ.ο.κ..

 

Το ολοκληρωμένο μόριο του RNA σε αντίθεση με το μόριο του DNA, δεν αποτελείται από δύο παράλληλες πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες, αλλά από μόνο μία αλυσίδα.

 

Οι αζωτούχες βάσεις του RNA είναι τέσσερεις:

 

•    Αδενίνη
•    Ουρακίλη (αντί για Θυμίνη του DNA)
•    Κυτοσίνη
•    Γουανίνη

 

Ποια είναι η θέση του RNA στη «ροή της γενετικής πληροφορίας»;

 

Η γενετική πληροφορία βρίσκεται «αποθηκευμένη» στην αλληλουχία των βάσεων του DNA (δηλαδή στη σειρά των αζωτούχων βάσεων στο μόριο του DNA).

 

Με βάση τη γενετική πληροφορία καθορίζεται η λειτουργία εκάστου κυττάρου και κατ’ επέκτασιν και ολόκληρου του οργανισμού.

Η «ροή της γενετικής πληροφορίας» απεικονίζεται παρακάτω:

•          Το DNA μέσω της διαδικασίας, που ονομάζεται αντιγραφή «διπλασιάζεται», ώστε να διαμοιραστεί εξίσου μεταξύ των δύο κυττάρων, που θα προκύψουν από την κυτταρική διαίρεση

 

•          Το DNA μεταγράφεται σε ένα παρόμοιο μόριο, το οποίο ονομάζεται RNA.

 

•          Το RNA μεταφράζεται σε πρωτεΐνες, που είναι τα μόρια, τα οποία ρυθμίζουν τη λειτουργία του κυττάρου και κατ’ επέκτασιν και ολόκληρου του οργανισμού.

 

Επομένως, υπό μίαν έννοια το RNA δρα ως ένας «ενδιάμεσος» μεταξύ του DNA, που είναι το «μόριο αποθήκευσης» της γενετικής πληροφορίας και της πρωτεΐνης, που είναι ο καθαυτός «εκτελεστής» της γενετικής πληροφορίας, δηλαδή το μόριο δια του οποίου η πληροφορία γίνεται συγκεκριμένη δράση.

 

Πώς το DNA μεταγράφεται σε RNA;

 

Η μεταγραφή του DNA σε RNA απεικονίζεται σχηματικά παρακάτω.

 

1. Η διπλή έλικα του DNA ανοίγει, όπως συμβαίνει και στην αρχή της αντιγραφής του μορίου.
2. Μόνον η μία εκ των δύο αλυσίδων του DNA (πάντα η ίδια) μεταγράφεται σε RNA.
3. Απέναντι από κάθε νουκλεοτίδιο DNA έρχεται ένα «συμπληρωματικό» νουκλεοτίδιο RNA.  Συγκεκριμένα:

 

•          Αν το νουκλεοτίδιο DNA έχει Αδενίνη, απέναντί του έχουμε νουκλεοτίδιο RNA με Ουρακίλη.

 

•          Αν το νουκλεοτίδιο DNA έχει Θυμίνη, απέναντί του έχουμε νουκλεοτίδιο RNA με Αδενίνη.

 

•          Αν το νουκλεοτίδιο DNA έχει Γουανίνη, απέναντί του έχουμε νουκλεοτίδιο RNA με Κυτοσίνη.

 

•          Αν το νουκλεοτίδιο DNA έχει Κυτοσίνη, απέναντί του έχουμε νουκλεοτίδιο RNA με Γουανίνη

 

4.    Τα νουκλεοτίδια RNA ενώνονται και σχηματίζουν ένα μόριο RNA.

 

5.    Έχουμε το σχηματισμό ενός «υβριδικού μορίου» DNA – RNA.

 

6.    Το RNA απελευθερώνεται και η διπλή έλικα του DNA σχηματίζεται ξανά.

 

Η μεταγραφή του DNA αρχίζει και σταματά πάντα σε προκαθορισμένα σημεία του μορίου.

 

Όλο το DNA μπορεί να μεταγραφεί σε RNA;

 

Υπάρχουν εκτιμήσεις, που καταδεικνύουν, ότι μόνον το 25% με 30% του DNA, που εντοπίζεται στον πυρήνα του κυττάρου συμμετέχει στη διαδικασία της μεταγραφής. Κάποιοι ερευνητές χαρακτηρίζουν του υπόλοιπο 70% με 75% του DNA ως «σαβούρα», που συσσωρεύτηκε κατά τη διάρκεια της εξέλιξης και είτε δεν έχει εμφανείς λειτουργίες, είτε αυτές δεν μας είναι ακόμα γνωστές.

 

Δύο ενδιαφέροντα στοιχεία για το RNA…

•        Υπάρχουν ιοί, όπως είναι οι διάφοροι ιοί της γρίπης ή ο ιός του A.I.D.S (ο γνωστός H.I.V.), οι οποίοι δεν έχουν ως «μόριο αποθήκευσης» της γενετικής πληροφορίας το DNA, αλλά το RNA.

 

•        Σύμφωνα με μία θεωρία τα πρώτα κύτταρα, πριν από εκατομμύρια χρόνια είχαν σαν μόριο αποθήκευσης της γενετικής πληροφορίας το RNA, ενώ τα κύτταρα με DNA επεκράτησαν πολύ αργότερα.

 

ΠΗΓΗ: https://www.eleftheia.gr/enimerosi/stoiheia-gennetikis/rna/

Η ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ DNA ή ΠΩΣ ΤΟ DNA ΠΕΡΝΑΕΙ ΑΠΟ ΤΗ ΜΙΑ ΓΕΝΙΑ ΚΥΤΤΑΡΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΟΜΕΝΗ…

 

 

Τι είναι η γενετική πληροφορία;

 

Όπως η κάθε λέξη αποτελείται από κάποιο από τα 24 γράμματα του αλφαβήτου και το νόημά της εξαρτάται από τη σειρά των γραμμάτων σε αυτή, έτσι και η γενετική πληροφορία εξαρτάται από τη σειρά, των αζωτούχων βάσεων πάνω στην αλυσίδα του DNA.

 

Με βάση τη γενετική πληροφορία καθορίζεται και η λειτουργία του οργανισμού.

 

Πώς τα κύτταρα «διαχειρίζονται» τη γενετική πληροφορία;

 

Στο σημείο αυτό θα πρέπει να αναφερθούμε στο κλασσικό σχήμα της «ροής της γενετικής πληροφορίας», το οποίοαπεικονίζεται παρακάτω:

 

•                Το DNA μέσω της διαδικασίας, που ονομάζεται αντιγραφή «διπλασιάζεται», ώστε να διαμοιραστεί εξίσου μεταξύ των δύο κυττάρων, που θα προκύψουν από την κυτταρική διαίρεση

•                Το DNA μεταγράφεται σε ένα παρόμοιο μόριο, το οποίο ονομάζεται RNA.

•                Το RNA μεταφράζεται σε πρωτεΐνες, που είναι τα μόρια, τα οποία ρυθμίζουν τη λειτουργία του κυττάρου και κατ’ επέκτασιν και ολόκληρου του οργανισμού.

 

Τι είναι η αντιγραφή του DNA;

 

Αντιγραφή ονομάζεται η διαδικασία, μέσω της οποίας το κάθε μόριο DNA διπλασιάζεται «αντιγράφοντας τον εαυτό του».

 

Πότε λαμβάνει χώρα η αντιγραφή του DNA;

 

Η διαδικασία αυτή λαμβάνει χώρα πριν από τη διαίρεση του κυττάρου, εκ της οποίας θα προκύψουν δύο πανομοιότυπα κύτταρα.

 

Ας θυμηθούμε τη μορφή του DNA…

 

Το μόριο του DNA είναι κατά βάση μία «σκάλα», της οποίας ο σκελετός αποτελείται από τα σάκχαρα και τις φωσφορικές ομάδες των νουκλεοτιδίων και τα «σκαλοπάτια» από ζεύγη αζωτούχων βάσεων των «αντικριστών» νουκλεοτιδίων, που εντοπίζονται στις δύο παράλληλες αλυσίδες (βλ. εικόνα).

 

 

Απέναντι από την Αδενίνη βρίσκουμε πάντα Θυμίνη και απέναντι από την Κυτοσίνη βρίσκουμε πάντα Γουανίνη. Έτσι λέμε, πως οι δύο παράλληλες αλυσίδες είναι «συμπληρωματικές».

 

Ποια είναι η διαδικασία αντιγραφής του DNA;

 

Στην παρακάτω εικόνα αναπαρίσταται σχηματικά η αντιγραφή του DNA.

 

Πριν αρχίσει η αντιγραφή η «σκάλα» του μορίου του DNA «ανοίγει» και έτσι οι αζωτούχες βάσεις κάθε νουκλεοτιδίου μένουν «ελεύθερες». Τότε απέναντι από κάθε αζωτούχο βάση έρχεται μία νέα συμπληρωματική σε αυτήν αζωτούχος βάση ενός νουκλεοτιδίου. Επομένως:

 

·               Αν η «ελεύθερη» αζωτούχος βάση είναι Αδενίνη, τότε απέναντί της έρχεται ένα νουκλεοτίδιο, του οποίου η αζωτούχος βάση είναι Θυμίνη

 

·               Αν η «ελεύθερη» αζωτούχος βάση είναι Θυμίνη, τότε απέναντί της έρχεται ένα νουκλεοτίδιο, του οποίου η αζωτούχος βάση είναι Αδενίνη.

 

·               Αν η «ελεύθερη» αζωτούχος βάση είναι Κυτοσίνη, τότε απέναντί της έρχεται ένα νουκλεοτίδιο, του οποίου η αζωτούχος βάση είναι Γουανίνη.

 

·               Αν η «ελεύθερη» αζωτούχος βάση είναι Γουανίνη, τότε απέναντί της έρχεται ένα νουκλεοτίδιο, του οποίου η αζωτούχος βάση είναι Κυτοσίνη

 

Κατά συνέπεια απέναντι από τα νουκλεοτίδια της «αρχικής» αλυσίδας έχουμε νέα συμπληρωματικά νουκλεοτίδια, τα οποία ενώνονται μεταξύ τους μέσω των σακχάρων και των φωσφορικών τους ομάδων, ώστε να σχηματίσουν μία «νέα» αλυσίδα «συμπληρωματική» της «αρχικής».

 

Η διαδικασία αυτή συνεχίζεται καθ’ όλο το μήκος του μορίου του DNA.

 

Τοιουτοτρόπως, στο τέλος έχουμε τη δημιουργία δύο νέων πανομοιότυπων μορίων DNA, καθένα εκ των οποίων αποτελείται από μία «αρχική» και μία «νέα» αλυσίδα.

 

Τι συμβαίνει μετά το πέρας της διαδικασίας της αντιγραφής του DNA;

 

Η διαδικασία της αντιγραφής του DNA λαμβάνει χώρα ταυτόχρονα σε κάθε μόριο του DNA, που περιέχεται στον πυρήνα του κυττάρου και μετά το πέρας αυτής έχουμε το διπλάσιο αριθμό μορίων DNA και κάθε μόριο έχει το «αντίγραφό» του.

 

Επομένως, θα μπορούσαμε να πούμε, πως στον πυρήνα του κυττάρου εντοπίζονται ζεύγη από απολύτως όμοια μόρια DNA.

 

Με την κυτταρική διαίρεση το κάθε ζεύγος από όμοια μόρια DNA θα «διασπαστεί» και το κάθε μέλος του ζεύγους θα μεταφερθεί σε ένα εκ των δύο νέων κυττάρων, που θα προκύψουν από τη διαίρεση του αρχικού κυττάρου. Έτσι τα δύο νέα κύτταρα θα έχουν ακριβώς τον ίδιο αριθμό μορίων DNA και ακριβώς το ίδιο είδος μορίων DNA με το αρχικό κύτταρο. Επομένως, θα έχουν πανομοιότυπο γενετικό υλικό.

 

ΠΗΓΗ: https://www.eleftheia.gr/enimerosi/stoiheia-gennetikis/antigrafh_dna/