Προηγούμενες γνώσεις που θα χρειαστώ...

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αμινοξέα.

Τα νουκλεϊκά οξέα αποτελούνται από νουκλεοτίδια.

Κάποιοι οργανισμοί αναπαράγονται μονογονικά...

..και άλλοι αμφιγονικά.

Όλα τα κύτταρα περιέχουν γενετικό υλικό.

Οι οργανισμοί εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία χαρακτηριστικών.

...καινούριες γνώσεις που θα αποκτήσω

• Τι είναι η γενετική πληροφορία, πώς οργανώνεται και πού εντοπίζεται.
• Πώς καθορίζεται το φύλο στον άνθρωπο.
• Ποια η δομή και οι λειτουργίες του DNA και του RNA.
• Πώς ρέει η γενετική πληροφορία στο κύτταρο.
• Πώς διαιρούνται τα κύτταρα.
• Πώς κληρονομούνται τα χαρακτηριστικά.
• Τι είναι οι μεταλλάξεις και πώς προκαλούνται.

5.1 Το γενετικό υλικό οργανώνεται σε χρωμοσώματα

Εικ. 5.1 Tόσο όμοιοι και τόσο
διαφορετικοί.

Εικ. 5.2 Tο χρωμόσωμα δομείται από
DNA, το οποίο συσπειρώνεται με τη
βοήθεια πρωτεϊνών.

Εικ. 5.3 Στα ευκαρυωτικά κύτταρα το
γενετικό υλικό εντοπίζεται στον πυρήνα.

Όλοι οι οργανισμοί –ευκαρυωτικοί και προκαρυωτικοί, μονοκύτταροι και πολυκύτταροι, ζωικοί και φυτικοί– εμφανίζουν συγκεκριμένα δομικά χαρακτηριστικά και επιτελούν συγκεκριμένες λειτουργίες. Οι επιστημονικές μελέτες έχουν δείξει ότι οι οργανικές ενώσεις του κυττάρου, που είναι κυρίως υπεύθυνες γι’ αυτές τις ιδιότητες, είναι οι πρωτεΐνες. Η δράση των πρωτεϊνών εξαρτάται από τη σύστασή τους, δηλαδή από τη σειρά των αμινοξέων που περιέχουν. Τι είναι όμως αυτό που καθορίζει τη σειρά των αμινοξέων στις πρωτεΐνες ενός οργανισμού και συνεπώς τις ιδιότητές του; Είναι το γενετικό υλικό, το DNA, το οποίο περιέχει τις γενετικές πληροφορίες σε συγκεκριμένα τμήματά του, τα γονίδια.

Βέβαια, στην έκφραση των ιδιοτήτων ενός οργανισμού σημαντικό ρόλο, εκτός από τα γονίδια, παίζει και το φυσικό του περιβάλλον.

Στα ευκαρυωτικά κύτταρα το γενετικό υλικό εντοπίζεται κυρίως στον πυρήνα και σχηματίζει δομές οι οποίες ονομάζονται χρωμοσώματα. Σε ορισμένα στάδια της ζωής του κυττάρου τα χρωμοσώματα γίνονται ορατά ακόμη και με το οπτικό μικροσκόπιο. Κάθε χρωμόσωμα δομείται κυρίως από DNA, το οποίο συσπειρώνεται με τη βοήθεια πρωτεϊνών. Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων είναι χαρακτηριστικός για κάθε είδος οργανισμού. Για παράδειγμα, στον άνθρωπο κάθε σωματικό κύτταρο έχει 46 χρωμοσώματα, τα οποία είναι ανά δύο όμοια. Κάθε ζευγάρι χρωμοσωμάτων που έχουν ίδιο σχήμα και μέγεθος ονομάζονται ομόλογα. Τα ομόλογα χρωμοσώματα περιέχουν γενετικές πληροφορίες που αφορούν τις ίδιες ιδιότητες σε αντίστοιχες θέσεις. Για να τα μελετήσουμε, κατασκευάζουμε τον καρυότυπο. Δηλαδή, αφού τα φωτογραφίσουμε, τα τοποθετούμε σε ζεύγη. Στη συνέχεια, τα ταξινομούμε από τα μεγαλύτερα σε μέγεθος προς τα μικρότερα. Ο καρυότυπος είναι η απεικόνιση των χρωμοσωμάτων ενός κυττάρου ταξινομημένων σε ζεύγη, κατά ελαττούμενο μέγεθος.

Οι οργανισμοί των οποίων τα κύτταρα περιέχουν ομόλογα χρωμοσώματα χαρακτηρίζονται ως διπλοειδείς (2n) και είναι συνήθως ανώτεροι οργανισμοί. Σε κάθε ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων το ένα χρωμόσωμα είναι μητρικής και το άλλο πατρικής προέλευσης. Έτσι, κάθε άνθρωπος έχει 23 χρωμοσώματα από τον πατέρα του και 23 χρωμοσώματα από τη μητέρα του (2x23=46). Σε άλλους οργανισμούς, όπως είναι οι προκαρυωτικοί και οι περισσότεροι μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί, τα χρωμοσώματα δεν είναι ανά δύο όμοια και δεν μπορούμε να τα τοποθετήσουμε σε ζεύγη. Οι οργανισμοί αυτοί χαρακτηρίζονται ως απλοειδείς (1n).

Εικ. 5.4 Καρυότυπος αλόγου.

Εικ. 5.5 Καρυότυπος χιμπαντζή.

Στον άνθρωπο αλλά και σε ορισμένους άλλους οργανισμούς το φύλο καθορίζεται από ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων, τα οποία ονομάζονται φυλετικά. Τα υπόλοιπα χρωμοσώματα δεν σχετίζονται με το φύλο και ονομάζονται αυτοσωμικά (ή αυτοσώματα). Στα κύτταρα ενός άνδρα υπάρχουν 22 ζεύγη αυτοσωμάτων και τα φυλετικά χρωμοσώματα Χ και Y. Στα κύτταρα μιας γυναίκας, εκτός από τα 22 ζεύγη αυτοσωμάτων, υπάρχει και το φυλετικό χρωμόσωμα Χ δύο φορές. Η παρουσία του χρωμοσώματος Y είναι αυτή που χαρακτηρίζει το αρσενικό άτομο (ΧY), ενώ η απουσία του καθορίζει το θηλυκό (ΧΧ).

Εικ. 5.6 Τα σωματικά κύτταρα των
ανθρώπων περιέχουν 22 ζεύγη
αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων
και ένα ζεύγος φυλετικών.

Η ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ... ΟΙ ΑΛΛΕΣ
ΧΗΜΕΙΑ

Η χημεία ενός χρωμοσώματος

Κάθε χρωμόσωμα αποτελείται από:

DNA Πρωτεΐνες RNA

27% 67% 6%

Ερωτήσεις

Προβλήματα

Δραστηριότητες

1. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις με το γράμμα (Σ), αν είναι σωστές, ή με το γράμμα (Λ), αν είναι λανθασμένες:

α. Τα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά ενός οργανισμού καθορίζονται αποκλειστικά από το DNA του.

β. Στα σωματικά κύτταρα των διπλοειδών οργανισμών εντοπίζονται ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων.

γ. Η παρουσία του χρωμοσώματος Χ καθορίζει το θηλυκό φύλο στον άνθρωπο.

δ. Κάθε σωματικό κύτταρο μιας γυναίκας περιέχει δύο χρωμοσώματα Χ.

2. Να συμπληρώσετε με τους κατάλληλους όρους τα κενά στις παρακάτω προτάσεις:

α. Το γενετικό υλικό που εντοπίζεται στον πυρήνα των .................... κυττάρων οργανώνεται σε δομές που ονομάζονται ..................... .

β. Στα κύτταρα των ....................οργανισμών και στους γαμέτες των .................... πολυκύτταρων οργανισμών τα χρωμοσώματα δεν είναι ανά δύο όμοια.

3. Αν συμπληρώσετε σωστά το παρακάτω σταυρόλεξο, στη χρωματιστή στήλη θα σχηματιστεί ένα... περιβάλλον που παίζει σημαντικό ρόλο στην έκφραση των ιδιοτήτων ενός οργανισμού.

1. Αυτά τα χρωμοσώματα καθορίζουν το φύλο.

2. Ονομάζονται και αυτοσωμικά.

3. Δομές του γενετικού υλικού ορατές με το οπτικό μικροσκόπιο.

4. Το καθορίζει η παρουσία του χρωμοσώματος Y.

5. Τέτοιο υλικό είναι το DNA.

6. Τα χρωμοσώματα χαρακτηρίζονται έτσι μόνο όταν περιέχουν γενετικές πληροφορίες που αφορούν τις ίδιες ιδιότητες.