1 : Το Γενετικο Υλικό Flashcards
(24 cards)
Ποιο βιολογικο μακρομοριο θεωρουσαν οι επιστημονες ως γενετικό υλικό πριν αποδειχθει οτι ειναι το DNA και γιατι ;
Παρόλο που το DNA εντοπίστηκε στο πυρήνα των κυττάρων το 1869 έως το 1944 δεν ήταν γνωστό ότι αποτελεί το γενετικό υλικό των οργανισμών . Οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα μόρια που μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία είναι οι πρωτεΐνες που παρουσιάζουν μεγαλύτερη ποικιλομορφία , επειδή είναι αποτέλεσμα συνδυασμού είκοσι διαφορετικών αμινοξέων , ενώ το DNA είναι συνδυασμός τεσσάρων μόνο νουκλεοτιδίων
Περιέγραψε το πείραμα Griffith
Το 1928 ο Griffith χρησιμοποίησε δυο στελέχη του βακτηρίου πνευμονιόκοκκος ( Diplococcus pneumoniae ) , τα οποία ξεχωρίζουν μορφολογικά ,όταν καλλιεργηθούν σε θρεπτικό υλικό , λόγω της παρουσίας ή μη ενός προστατευτικού καλύμματος ( κάψα). Το στέλεχος που είχε κάλυμμα σχημάτιζε λείες αποικίες και ήταν παθογόνο ,δηλαδή σκότωνε τα ποντίκια που μόλυνε , ενώ εκείνο που δεν είχε κάλυμμα σχημάτιζε αδρές αποικίες και δεν ήταν παθογόνο .
Ο Griffith χρησιμοποίησε υψηλή θερμοκρασία , για να σκοτώσει τα λεία βακτήρια και με αυτά μόλυνε ποντικούς οι οποίοι παρέμειναν ζωντανοί . Όταν όμως ανέμειξε νεκρά λεία βακτήρια με ζωντανά αδρά και με το μείγμα μόλυνε ποντικούς , τότε αυτοί πέθαναν . Στο αίμα των νεκρών ποντικών βρέθηκαν ζωντανά λεία βακτήρια . Ο Griffith συμπέρανε ότι μερικά αδρά βακτήρια <> σε λεία παθογόνα ύστερα από αλληλεπίδραση με τα νεκρά λεία βακτήρια , αλλά δεν μπόρεσε να δώσει ικανοποιητική απάντηση για το πως γίνεται αυτό
Πως αποδείχθηκε ότι το DNA ειναι το γενετικό υλικό ;
Το 1944 οι Avery,Mac-Leod και McCarty επανέλαβαν τα πειράματα του Griffith in vitro . Οι ερευνητές διαχώρισαν τα συστατικά των νεκρών λείων βακτηρίων σε υδατάνθρακες , πρωτεΐνες , λιπίδια , DNA ,RNA ..και έλεγξαν ποιο από αυτά είχε την ικανότητα να μετασχηματισμού . Διαπίστωσαν ότι το συστατικό που προκαλούσε τον μετασχηματισμό των αδρών βακτηρίων σε λεία ήταν το DNA . Ενώ την ίδια εποχή υπήρχαν και πολλά βιοχημικά δεδομένα που υποστήριζαν ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό .
Ορισμός της αποικίας
Μία αποικία είναι ένα σύνολο από μικροοργανισμούς , που έχουν προέλθει από διαδοχικές διαιρέσεις ενος κυττάρου , όταν αυτό αναπτύσσεται σε στέρεο θρεπτικό υλικό . Οι αποικίες είναι ορατές με γυμνό οφθαλμό
Ποια τα βιοχημικά δεδομένα που υποστήριζαν ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό ;
- Η ποσότητα του DNA σε κάθε οργανισμό είναι σταθερή και δε μεταβάλλεται από αλλαγές στο περιβάλλον . Επίσης η ποσότητα του DNA είναι ίδια σε όλα τα είδη κυττάρων του οργανισμού όπως στην περίπτωση του ανθρώπου σε αυτά του σπλήνα , της καρδιάς , του ήπατος
- Οι γαμέτες των ανώτερων οργανισμών , που είναι απλοειδείς ,περιέχουν τη μισή ποσότητα DNA από τα σωματικά κύτταρα , που είναι διπλοειδή .
- Η ποσότητα του DNA , είναι κατά κανόνα, ανάλογη με την πολυπλοκότητα του οργανισμού . Συνήθως , όσο εξελικτικά ανώτερος είναι ο οργανισμός τόσο περισσότερο DNA περιέχει σε κάθε κύτταρο του .
Πως επιβεβαιώθηκε οριστικά ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό ;
Η οριστική επιβεβαίωση ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό , ήρθε το 1952 , με τα κλασικά πειράματα του Hershey και της Chase , οι οποίοι μελέτησαν τον κύκλο ζωής του βακτηριοφάγου ( φάγου ) Τ2 .Οι ερευνητές ιχνηθέτησαν τους φάγους με ραδιενεργό 35 S που ενσωματώνεται μόνο στις πρωτεΐνες αλλά όχι στο DNA , και με ραδιενεργό φώσφορο 32 που ενσωματώνεται μόνο στο DNA και όχι στις πρωτεΐνες . Στη συνέχεια με ραδιενεργούς φάγους μόλυναν βακτήρια . Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μόνο το DNA των φάγων εισέρχεται στα βακτηριακά κύτταρα και είναι ικανό να «_space;δώσει τις απαραίτητες εντολές»_space; για να πολλαπλασιαστούν και να παραχθούν οι νέοι φάγοι
Ορισμός της έκφρασης in vivo
Η έκφραση in vivo χρησιμοποιείται για την περιγραφή μιας βιολογικής διαδικασίας όταν αυτή πραγματοποιείται σε ένα ζωντανό οργανισμό
Παράδειγμα : Ένα τυπικό in vivo παράδειγμα είναι η απόδειξη του ημισυντηρητικού μηχανισμού αντιγραφής του DNA
Ορισμός της έκφρασης in vitro
Η έκφραση in vitro χρησιμοποιείται για την περιγραφή μια βιολογικής διαδικασίας όταν αυτή πραγματοποιείται σε δοκιμαστικό σωλήνα
Ένα in vitro παράδειγμα είναι η ανάλυση ενζύμων της αντιγραφής του DNA
Ο ορισμός της ιχνηθετησης
Ιχνηθετηση είναι η σήμανση χημικών μορίων με τη χρήση ραδιενεργών ισοτόπων , φθοριζουσών ουσιών ,χρωστικης κτλ . Ένα τυπικό παράδειγμα είναι η χρήση ραδιενεργού φωσφόρου 32 P στα νουκλεοτιδια για την ιχνηθετηση του DNA . ( πείραμα Hershey-Chase, καρυότυπος , μόρια ανιχνευτές )
Ποια η χημική σύσταση του DNA
Το DNA όπως και το RNA ,είναι ένα μακρομόριο ,που αποτελείται από νουκλεοτίδια .Κάθε νουκλεοτίδιο του DNA αποτελείται από μία πεντόζη ,τη δεοξυριβόζη ,ενωμένη με μία φωσφορική ομάδα και μία άζωτούχο βάση .Στα νουκλεοτίδια του DNA η αζωτούχος βάση μπορεί να είναι μία από τις : Αδενίνη(Α) ,Γουανίνη(G) ,κυτοσίνη( C) και θυμίνη( Τ) . Σε κάθε νουκλεοτίδιο η αζωτούχος βάση συνδέεται με τον 1’άνθρακα της δεοξυριβόζης και η φωσφορική ομάδα με τον 5’άνθρακα. Μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα σχηματίζεται από την ένωση πολλών νουκλεοτιδίων με ομοιοπολικό δεσμό .Ο δεσμός αυτός δημιουργείται μεταξύ του υδροξυλίου του 3’ άνθρακα την πεντόζης του πρώτου νουκλεοτιδίου και της φωσφορικής ομάδας που είναι συνδεδεμένη στον 5’άνθρακα της πεντόζης του επόμενου νουλεοτιδίου .Ο δεσμός αυτός ονομάζεται 3’-5’ φωσφοδιεστερικός δεσμός .Με τον τρόπο αυτό η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα που δημιουργείται έχει ένα σκελετό ,που αποτελείται από επανάληψη των μορίων φωσφορική ομάδα - πεντόζη -φωσφορική ομάδα- πεντόζη .Ανεξάρτητα από τον αριθμό των νουκλεοτιδίων από τα οποία αποτελείται η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα ,το πρώτο της νουκλεοτίδιο έχει πάντα μια ελεύθερη φωσφορική ομάδα, συνδεδεμένη στον 5’ άνθρακα της πεντόζης του και το τελευταίο νουκλεοτίδιο της έχει ελεύθερο το υδροξύλιο του 3’ άνθρακα της πεντόζης του . Για το λόγο αυτό αναφέρεται ότι ο προσανατολισμός της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας είναι 5 προς 3
Ποια τα δεδομένα που οδήγησαν στο μοντέλο της διπλής έλικας ;
- Δεδομένα από την ανάλυση του ποσοστού των βάσεων σε μόρια DNA από διαφορετικούς οργανισμούς έδειχναν, ότι σε κάθε μόριο DNA ο αριθμός των νουκλεοτιδιων που έχουν ως βάση την αδενινη είναι ίσος με τον αριθμό των νουκλεοτιδίων που έχουν θυμίνη , και ο αριθμός των νουκλεοτιδίων που έχουν ως βάση τη γουανινη είναι ίσος με τον αριθμό αυτών που έχουν κυτοσίνη . Δηλαδή ισχύει A=T & G=C
- Επίσης βρέθηκε ότι η αναλογία των βάσεων (( Α+Τ)/ (G+C) διαφέρει από είδος σε είδος και σχετίζεται με το είδος του οργανισμού
Τα αποτελέσματα αυτά 3. σε συνδυασμό με αποτελέσματα που αφορούσαν την απεικόνιση του μορίου του DNA με χρήση ακτίνων -Χ βοήθησαν στην ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA και απέδειξαν τις μοναδικές ιδιότητες του που το καθιστούν μόριο ιδανικό ως γενετικό υλικό .
Περιέγραψε το μοντέλο Watson και Crick
Η ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA είναι η μεγαλύτερη βιολογική ανακάλυψη του 20ου αιώνα . Έγινε το 1953 και ήταν αποτέλεσμα της ερευνητικής εργασίας δυο ομάδων επιστημόνων : των Wilkins και Franklin καθώς και των Watson και Crick . Στηριζόμενοι στο σύνολο των αποτελεσμάτων των δυο ομάδων οι Watson και Crick διατύπωσαν το μοντέλο της διπλής έλικας του DNA , που αναφέρεται στη δομή του DNA στο χώρο .
1 . Το DNA αποτελείται από δυο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες που σχηματίζουν στο χώρο μία δεξιόστροφη διπλή έλικα
- Η διπλή έλικα έχει ένα σταθερό σκελετό , που αποτελείται από επαναλαμβανόμενα μόρια φωσφορικής ομάδας -δεοξυριβοζης ενωμένων με φωσφοδιεστερικο δεσμό . Ο σκελετός αυτός είναι υδρόφιλος και βρίσκεται στο εξωτερικό του μορίου . Προς το εσωτερικό του σταθερού αυτού σκελετού βρίσκονται οι αζωτούχες βάσεις που είναι υδροφόρες .
- Οι αζωτούχες βάσεις της μιας αλυσίδας συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου με τις αζωτούχες βάσεις της απέναντι αλυσίδας , μα βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας . Η αδενινη συνδέεται μόνο με θυμινη και αντίστροφα , ενώ η γουανινη συνδέεται μόνο με κυτοσίνη και αντίστροφα . Οι δεσμοί υδρογόνου που αναπτύσονται μεταξύ των βάσεων σταθεροποιούν την δευτεροταγή δομή του μορίου .
- Ανάμεσα στην αδενινη και τη θυμινη σχηματίζονται δυο δεσμοί υδρογόνου ενω ανάμεσα στη γουανινη και την κυτοσίνη σχηματίζονται τρεις δεσμοί υδρογόνου .
- Οι δυο αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι συμπληρωματικές και αυτό υποδηλώνει η αλληλουχία της μια καθορίζει τη αλληλουχία της άλλης . Η συμπληρωματικότητα έχει τεράστια σημασία για τον αυτοδιπλασιασμό του DNA , μια ιδιότητα που το καθιστά το καταλληλότερο μόριο για τη διατήρηση και την μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας . Κάθε αλυσίδα DNA μπορεί να χρησιμεύει ως καλούπι για τη σύνθεση για συμπληρωματικής αλυσίδας , ώστε τελικά να σχηματίζονται δυο πανομοιότυπα με το μητρικό μόριο .
- Οι δυο αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες , δηλαδή το 3’ άκρο της μίας είναι απέναντι με το 5’ άκρο της άλλης . Ώστε οι αζωτούχες βάσεις που είναι υδροφόρες να βρίσκονται στο εσωτερικό του μορίου και να συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου .
Χαρακτηριστικές ομάδες της αδενινης κτλ
Πουρίνες : αδενινη , γουανίνη
Πυρινιδίνες :θυμινη , κυτοσίνη , ουρακίλη
Ποια η σημασία των φωσφοδιεστερικών δεσμών και των δεσμών υδρογόνου στο μόριο του DNA ?
( Οι αζωτούχες βάσεις της μιας αλυσιδας συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου με τις αζωτούχες βάσεις της απέναντι αλυσίδας , με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας . Η αδενινη συνδέεται μόνο με την θυμινη και αντίστροφα , ενώ η γουανινη συνδέεται μόνο με την κυτοσίνη και αντίστροφα . )
Οι δεσμοί του υδρογόνου που αναπτύσονται μεταξύ των βάσεων σταθεροποιούν την δευτεροταγη δομή του μορίου . Ενώ οι φωσφοδιεστερικοι δεσμοί είναι υπεύθυνοι για τη δημιουργία σταθερής αλυσίδας .
Ποια η σημασία της συμπληρωματικότητας των βάσεων του DNA ?
Οι δυο αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι συμπληρωματικές ,και αυτό υποδηλώνει η αλληλουχία της μιας καθορίζει την αλληλουχία της άλλης . Η συμπληρωματικότητα έχει τεράστια σημασία για τον αυτοδιπλασιασμο του DNA , μια ιδιότητα που το καθιστά το καταλληλότερο μόριο για την διατήρηση και την μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας . Κάθε μόριο DNA μπορεί να χρησιμεύει ως καλούπι για την σύνθεση ενός
Ποιος ο λόγος που οι δυο αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες ;
Οι δυο αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες ,δηλαδή το 3’ άκρο της μιας είναι απέναντι από το 5’ακρο της άλλης . Ώστε οι αζωτούχες βάσεις που είναι υδροφόρες να βρίσκονται στο εσωτερικό του μορίου και να συνδέονται μεταξύ τους με δεσμούς υδρογόνου
Ποιες οι λειτουργίες του γενετικού υλικού συνοπτικα ;
Το DNA απόσειε το γενετικό υλικό όλων των κυττάρων και και των περισσότερων ιών . Κάποιοι ιοί έχουν ως γενετικό υλικό RNA ( RNA-ιοί )
Οι λειτουργίες του γενετικού υλικού είναι :
- Η αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας .
Στο DNA ( ή RNA των RNA ιών ) περιέχονται οι πληροφορίες που καθορίζουν όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού και οι οποίες οργανώνονται σε λειτουργικές μονάδες τα γονίδιά . - Η διατήρηση και η μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό , που εξασφαλίζονται με τον αυτοδιπλασιασμο του DNA .
- Η έκφραση των γενετικών πληροφοριών , που επιτυγχάνεται με τον έλεγχο της σύνθεσης των πρωτεϊνών .
Τι εννοουμε με τον ορο γονιδιωμα ;
Το γενετικό υλικό ενός κυττάρου αποτελεί το γονιδίωμα .
Δηλαδή είναι το σύνολο του DNA ενός κυττάρου
Που υπάρχει DNA σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο ;
Στα ευκαρυωτικά κύτταρα το γενετικό υλικό κατανέμεται στον πυρήνα , στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες
Πως περιγράφεται το μήκος ενός μορίου DNA ή RNA
Για την περιγραφή
Ποια είναι τα είδη των κυττάρων ανάλογα με την ποσότητα του γονιδιώματος ;
Τα κύτταρα στα οποία το γονιδίωμα υπάρχει σε ένα μόνο αντίγραφο ,όπως είναι τα προκαρυωτικά κύτταρα και οι γαμέτες των διπλοειδών οργανισμών ,ονομάζονται απλοειδή . Τα κύτταρα στα οποία το γονιδίωμα υπάρχει σε δυο αντίγραφα ,όπως είναι τα σωματικά κύτταρα των ανώτερων ευκαρυωτικών οργανισμών ονομάζονται διπλοειδή.
Πως περιγράφεται το μήκος ενός μορίου DNA ή RNA
Για την περιγραφή του μήκους ή της αλληλουχίας ενός νουκλεικου οξέος χρησιμοποιείται ο όρος αριθμός ή αλληλουχία βάσεων αντίστοιχα . Στην πραγματικότητα εννοούμε τον αριθμό ή την ακολουθία των νουκλεοτιδιων του νουκλεικου οξέος . Η απλούστευση αυτή γίνεται γιατί το μόνο τμήμα του νουκλεοτιδιου που αλλάζει είναι η αζωτούχος βάση . Έτσι αναφέρεται ότι ένα μόριο DNA έχει μήκος 2.000 ζεύγη βάσεων επειδή είναι δίκλωνο , ενώ ένα μόριο mRNA έχει μήκος 2.000 βάσεις επειδή είναι μονόκλωνο .
 Ποιες Οι διαφορές ανάμεσα στα δύο στελέχη πνευμονιόκοκκου που χρησιμοποίησε ο Γκρίφιθ για τα πειράματα του ;
Ο Griffith χρησιμοποιησε δυο στελεχη του βακτηριου πνευμονιόκοκκος που ξεχωριζουν μορφολογικα οταν αναπτυχθουν σε θρεπτικο υλικο λογω της παρουσιας ή μη προστατευτικου καλυματος (κάψα). Το στέλεχος που είχε κάλυμμα σχημάτιζε λείες αποικίες και ήταν παθογόνο ,δηλαδή σκότωνε τα ποντίκια που μόλυνε , ενώ εκείνο που δεν είχε κάλυμμα σχημάτιζε αδρές αποικίες και δεν ήταν παθογόνο .
Ποια ειναι η δομη ενος νουκλεοτιδιου ; Σε τι διαφερουν ενα ριβονουκλεοτιδιο απο ενα δεοξυριβονουκλεοτιδιο
Κάθε νουκλεοτίδιο αποτελείται από μία πεντόζη ενωμένη με μία φωσφορική ομάδα και μία άζωτούχο βάση .Στα νουκλεοτίδια του DNA η αζωτούχος βάση μπορεί να είναι μία από τις : Αδενίνη(Α) ,Γουανίνη(G) ,κυτοσίνη( C) και θυμίνη( Τ) / ουρακιλη αν ειναι RNA . Σε κάθε νουκλεοτίδιο η αζωτούχος βάση συνδέεται με τον 1’άνθρακα της πεντοζης και η φωσφορική ομάδα με τον 5’άνθρακα. ριβονουκλεοτιδιο ονομαζεται το νουκλεοτιδιο του RNA δεοξυριβονουκλεοτιδιο ονομαζεται το νιυκλεοτιδιο του DNA . Η πεντοζη
σε ενα ριβονουκλεοτιδιο ειναι η ριβοζη ενω σε ενα δεοξ. ειναι η δεοξυριβοζη . Στα νουκλεοτίδια του DNA η αζωτούχος βάση μπορεί να είναι μία από τις : Αδενίνη(Α) ,Γουανίνη(G) ,κυτοσίνη( C) και θυμίνη( Τ) . Ενω στα νουκλεοτιδια του RNA : Αδενίνη(Α) ,Γουανίνη(G) ,κυτοσίνη( C) καο ουρακιλη (U)
