ΒΑΣΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ Μάθημα 12: Βασικές έννοιες γενετικής. Συνοψίζοντας & Επεκτείνοντας τις γνώσεις των τριών εργαστηριακών ασκήσεων

Transcript

1 ΒΑΣΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΑΝΘΡΩΠΟΥ Μάθημα 12: Βασικές έννοιες γενετικής Συνοψίζοντας & Επεκτείνοντας τις γνώσεις των τριών εργαστηριακών ασκήσεων

2 Όλοι έχουμε αναρωτηθεί κάποια στιγμή Γιατί μοιάζουμε με τους γονείς μας; Γιατί δεν είμαστε ολόιδιοι με αυτούς; Γιατί μπορεί να μην μοιάζουμε καθόλου με τον αδερφό ή την αδερφή μας; Πώς ένα γονίδιο (δηλ. ένα τμήμα DNA) καθορίζει ένα χαρακτηριστικό μας;;;

3 Για να απαντήσει κανείς σε τέτοια ερωτήματα, πρέπει να έχει κατανοήσει Πώς δουλεύουν τα γονίδια μέσα στα κύτταρά μας με αποτέλεσμα να καθορίζουν τα χαρακτηριστικά μας; Πώς μεταβιβάζονται τα γονίδια από τους γονείς στα παιδιά, δηλαδή πώς φτιάχνονται τα ειδικά κύτταρα των γονιών (ωάρια & σπερματοζωάρια) που θα ενωθούν για να προκύψει το πρώτο κύτταρο του παιδιού;; πώς από το πρώτο κύτταρο προκύπτουν τα τρισεκατομμύρια κύτταρα του νέου ατόμου;;

4 Πιο πριν όμως, θα πρέπει κανείς να έχει μία ξεκάθαρη εικόνα σχετικά με το Τι είναι το είναι το DNA;;; Ποια σχέση έχει με τα χρωμοσώματα και τα γονίδια;;; Τι κάνει το DNA;;;

5 Όλα αυτά προσπαθήσαμε να τα ξεκαθαρίσουμε δουλεύοντας σε τριάδες με 3 «φύλλα εργασίας» υποστηριζόμενοι από εκπαιδευτικό λογισμικό Πώς δουλεύουν τα γονίδια;;; ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1 Πώς μεταβιβάζονται από γενιά σε γενιά ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 2 ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3

6 Στο μάθημα αυτό Θα συνοψίσουμε όλα όσα έχετε δει δουλεύοντας με τα φύλλα εργασίας Θα συζητήσουμε για νέα πράγματα για να ολοκληρώσουμε το κεφάλαιο της γενετικής

7 Τα θέματά μας λοιπόν για σήμερα είναι τα εξής Βασικές έννοιες γενετικής - γονίδιο - χρωμόσωμα - κυτταρική διαίρεση: μίτωση - μείωση - διαφοροποίηση - ομόλογα χρωμοσώματα, αλληλόμορφα γονίδια - υπολειπόμενα, επικρατή, φυλοσύνδετα γονίδια Μελέτη κληρονόμησης ασθενειών - γονιδιακές μεταλλάξεις & χρωμοσωμικές ανωμαλίες Συνοπτική παρουσίαση θεμάτων όπως - γενετικός έλεγχος, προγεννητικός έλεγχος, - γονιδιακή θεραπεία, κυτταρική θεραπεία η γνώση των οποίων είναι εξαιρετικά χρήσιμη για «λήψη απόφασης» σε σχετικά διλήμματα καθημερινής ζωής

8 Πώς σκεφτόμαστε για να εξηγήσουμε ένα κληρονομικό χαρακτηριστικό;;;; Για να εξηγήσουμε πού οφείλεται ένα χαρακτηριστικό στο επίπεδο του οργανισμού πρέπει να «ψάξουμε» μέσα στα κύτταρά μας (κυτταρικό επίπεδο) και μάλιστα στα χρωμοσώματα και στα γονίδια που βρίσκονται «πάνω» σε αυτά Να «βρούμε» δηλ. μέσα στα κύτταρά μας και «πάνω» στα χρωμοσώματά μας τι «λένε» τα 2 γονίδια που έχουμε για το χαρακτηριστικό αυτό ( συνήθως το 1 γονίδιο «επικρατεί» έναντι του άλλου: βλ. επικρατή & υπολειπόμενα γονίδια) Πού βρήκαμε τα γονίδια αυτά;; Πώς θα τα περάσουμε στα παιδιά μας;;; Εδώ είναι που μπαίνει η «κληρονομικότητα»

9 Πώς σκεφτόμαστε για να εξηγήσουμε ένα κληρονομικό χαρακτηριστικό;;;; Αν πάμε ακόμη πιο «χαμηλά», δηλ. στο επίπεδο του DNA (μοριακό επίπεδο) θα μπορέσουμε να «δούμε» πώς τα γονίδια καθορίζουν τα χαρακτηριστικά: Αυτό που συνήθως μας διαφεύγει είναι ο ενδιάμεσος κρίκος από το γονίδιο στο χαρακτηριστικό, δηλαδή η πρωτεΐνη Όμως αυτή είναι που τελικά καθορίζει το χαρακτηριστικό Αυτή είναι δηλαδή που μπορεί να «ανεβάσει» και πάλι τη σκέψη μας από το χαμηλότερο επίπεδο -το μοριακό- στο ψηλότερο επίπεδο -το επίπεδο του οργανισμού

10 Ένα ΠΑΡΑ ΠΟΛΥ ΑΠΛΟΠΟΙΗΜΕΝΟ παράδειγμα Επίπεδο οργανισμού: Χαρακτηριστικό Χρώμα ματιών «Καφέ» Γιατί έχω καφέ μάτια;;; Κυτταρικό επίπεδο: Κύτταρα ματιού Χρωμοσώματα Γονίδια Αν «μπω» μέσα στα κύτταρα του ματιού μου και «ψάξω» πάνω στο χρωμόσωμα που υπάρχει το γονίδιο για «χρώμα ματιού», τι γονίδιο θα βρω;;;; Γονίδιο που «λέει» «καφέ» ή γονίδιο που «λέει» «μπλε»;;; Μήπως όμως δεν έχω μόνο ένα, αλλά δύο τέτοια χρωμοσώματα και άρα δύο τέτοια γονίδια;;; Γιατί είναι δύο;;; Από πού τα πήρα;;; Τι δουλειά έχουν το γονίδιο της μαμάς μου και το γονίδιο του μπαμπά μου στα κύτταρα του ματιού μου;;; Από πού προέκυψαν τα κύτταρα αυτά;;; Έστω ότι και τα δύο γονίδιά μου «λένε» «καφέ»: Τι σημαίνει αυτό το «λένε»;;;; Με ποιο τρόπο το λένε;;; Πώς;;; = ένζυμο σύνθεση «καφέ χρωστικής» Μοριακό επίπεδο: DNA (γονίδιο) πρωτεΐνη χαρακτηριστικό mrna / αμινοξέα

11 Συνοψίζοντας: Ά το μ ο: χ α ρ α κ τ η ρ ι σ τ ι κ ό Κύτταρα Χρωμοσώματα Γονίδιο: «συνταγή» μιας πρωτεΐνης Η παραγόμενη πρωτεΐνη είναι ένα δομικό ή λειτουργικό μόριο (π.χ. «πρωτεΐνη-κανάλι», ένζυμο) που με τη δουλειά της (π.χ. συμμετοχή σε βιοχημικές αντιδράσεις) καθορίζει

12 Ας πάμε όμως από την αρχή : «Γιατί μοιάζουμε με τους γονείς μας»; Τα γονίδια ευθύνονται για τα διάφορα χαρακτηριστικά μας Οι γονείς μεταβιβάζουν γονίδια στα παιδιά: κληρονομικότητα Το ωάριο και το σπερματοζωάριο είναι τα κύτταρα των γονιών που θα δώσουν το 1 ο κύτταρο του παιδιού Γονίδια της μητέρας βρίσκονται στο ωάριο οργανωμένα «πάνω» στα χρωμοσώματα (στον πυρήνα του κυττάρου) Γονίδια του πατέρα βρίσκονται στο σπερματοζωάριο οργανωμένα πάνω στα χρωμοσώματα (πυρήνας) Γονιμοποίηση: ένωση των δύο πυρήνων Αποτέλεσμα, το 1 ο κύτταρο του παιδιού με τα μισά του γονίδια να προέρχονται από τη μητέρα και τα άλλα μισά από τον πατέρα 1 ο κύτταρο κυτταρικές διαιρέσεις τρισ. κύτταρα το σώμα μας (εξειδικευμένa κύτταρα, ιστοί ) διαφοροποίηση

13 Κοιτάξτε και πάλι πόσο διαφορετικά είναι τα κύτταρά μας.

14 Η ιδέα της «διαφοροποίησης» λίγο πιο αναλυτικά Όλοι αυτοί οι εξειδικευμένοι τύποι κυττάρων (βλ. «δομή-λειτουργία») που φτιάχνουν τελικά το σώμα μας προέρχονται από το 1 ο κύτταρο μας με συνεχείς διαιρέσεις (μίτωση) Άρα, όλα τα κύτταρα μας έχουν τα ίδια ακριβώς χρωμοσώματα γονίδια αυτά που είχε το 1 ο μας κύτταρο που προήλθε από ωάριο + σπερματοζωάριο Όμως δεν «δουλεύουν» όλα τα γονίδια σε όλους τους τύπους κυττάρων άλλα γονίδια «δουλεύουν»(*) π.χ. στα ερυθροκύτταρα & άλλα στα μυικά (*) «δουλεύουν» = «παράγουν πρωτεΐνες»

15 Η ιδέα της «διαφοροποίησης» λίγο πιο αναλυτικά Γιατί δεν δουλεύουν όλα τα γονίδια σε όλα τα κύτταρά μας;;;;;;; Άλλες πρωτεΐνες χρειάζονται π.χ. τα ερυθρά (βλ. αιμοσφαιρίνη) και άλλες π.χ.τα μυικά για το «έργο» τους (βλ. ακτίνη μυοσίνη) Το γονίδιο π.χ. της αιμοσφαιρίνης υπάρχει σε όλα μας τα κύτταρα Όμως, «δουλεύει» μόνο στα ερυθρά, γιατί αυτά μόνο είναι επιφορτισμένα με το «έργο» «μεταφορά Ο2» που απαιτεί την ειδική πρωτεΐνη αιμοσφαιρίνη

16 Χρωμοσώματα- γονίδια - DNA DNA - πρωτεΐνες - χαρακτηριστικά

17 «Γονίδιο πρωτεΐνη»: πώς;;; Βνββν ηξηηξηξη

18 Σχετικά με τα χρωμοσώματα και τα γονίδια Σε κάθε κύτταρο του σώματός μας (βλ. πυρήνας) υπάρχουν 46 χρωμοσώματα εικ.253 Έχουν διαφορετικό σχήμα-μέγεθος Ωστόσο, ανά 2 είναι πανομοιότυπα Άρα, σε κάθε κύτταρο του σώματός μας (βλ. πυρήνας) υπάρχουν 23 ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων Κάθε ζεύγος περιέχει 1 χρωμόσωμα από τη μητέρα και 1 από τον πατέρα Τα γονίδια που βρίσκονται στα χρωμοσώματα ενός ζεύγους, και μάλιστα σε αντίστοιχες περιοχές, ελέγχουν τα ίδια χαρακτηριστικά αλλά πιθανώς με διαφορετικό αποτέλεσμα

19 Σχετικά με χρωμοσώματα και γονίδια Κάθε χρωμόσωμα «έχει» πολλά γονίδια Τα γονίδια φέρουν τις γενετικές πληροφορίες, δηλ. ευθύνονται για τη σύνθεση πρωτεϊνών από τις οποίες εξαρτώνται τα «χαρακτηριστικά» μας (από χρώμα ματιών έως μεσ. αναιμία) γονίδιο πρωτεΐνη χαρακτηριστικό Για κάθε «χαρακτηριστικό» υπάρχουν 2 γονίδια, 1 σε κάθε χρωμόσωμα του ζεύγους, δηλ. 1 από τη μητέρα και 1 από τον πατέρα ξκξκ 254κάτω Τα γονίδια αποτελούνται από DNA Άρα, στη βάση της ζωής βρίσκεται μία χημική ουσία

20 Κυτταρική διαίρεση: μίτωση Κάθε κύτταρο δημιουργείται από τη διαίρεση ενός άλλου κυττάρου - εξαίρεση: το 1 ο κύτταρό μας 1 κύτταρο μίτωση 2 πανομοιότυπα κύτταρα (ίδιος αριθμός χρωμοσωμάτων) Πριν 1 κύτταρο να κάνει μίτωση, αντιγράφει το DNA του με αποτέλεσμα τα χρωμοσώματά του να φαίνονται διπλασιασμένα, δηλ. να παίρνουν τη μορφή «Χ» με την οποία τα έχετε συνηθίσει Έτσι, όταν στη συνέχεια το κύτταρο αυτό μοιράσει το DNA του στα 2 νέα κύτταρα, αυτά να έχουν ακριβώς το ίδιο και μεταξύ τους και με το αρχικό Η μίτωση εξασφαλίζει την παραγωγή τρισ. κυττάρων από το 1 ο μας κύτταρο

21 Η μίτωση σχηματικά: για 1 κύτταρο με 1 ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων Ξκξ (1) (2) (3) (4) Στο σχήμα φαίνεται 1κύτταρο με 1 μόνο ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων για συντομία (1 «μπλε» και 1 «κόκκινο») (1) Σημειώστε ότι το διαφορετικό χρώμα των χρωμοσωμάτων υποδηλώνει τη διαφορετική τους προέλευση έστω ότι το «μπλε» προέρχεται από τον πατέρα & το «κόκκινο» από τη μητέρα Το DNA αντιγράφεται πριν από την κυτταρική διαίρεση από 1 «μπλε» + 1 «κόκκινο» χρωμόσωμα, παίρνω 1 «διπλασιασμένο μπλε» + 1 «διπλασιασμένο κόκκινο» (2) Από την κυτταρική διαίρεση προκύπτουν 2 νέα κύτταρα καθένα από τα οποία παίρνει 1 «μονό μπλε» και 1 «μονό κόκκινο» χρωμόσωμα, δηλ. είναι όπως ακριβώς και το κύτταρο που διαιρέθηκε (3), (4)

22 Κυτταρική διαίρεση: μείωση Τι θα συνέβαινε αν το ωάριο και το σπερματοζωάριο.. είχαν 46 χρωμοσώματα όπως τα υπόλοιπα κύτταρά μας;;; Το 1 ο κύτταρό μας θα είχε = 92 χρωμοσώματα Το ίδιο θα συνέβαινε βέβαια και με όλα τα υπόλοιπα τα κύτταρά μας αφού αυτά προκύπτουν από το 1 ο μας κύτταρο με «μίτωση» Όμως: ωάριο-σπερματοζωάριο προκύπτουν από κύτταρά μας με έναν 2 ο τύπο διαίρεσης που μειώνει τον αριθμό των χρωμοσωμάτων στο μισό: «μείωση» Έτσι

23 Η μείωση σχηματικά: για 1 κύτταρο με 1 ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων Κλκ Στο σχήμα φαίνεται 1κύτταρο με 1 ζεύγος ομόλογων χρωμοσωμάτων για συντομία (το «μπλε» από τον πατέρα και το «κόκκινο» από τη μητέρα) Το DNA αντιγράφεται πριν από την κυτταρική διαίρεση από 1 «μπλε» + 1 «κόκκινο» χρωμόσωμα, παίρνω 1 «διπλασιασμένο μπλε» + 1 «διπλασιασμένο κόκκινο» Από την κυτταρική διαίρεση προκύπτουν 4 νέα κύτταρα καθένα από τα οποία παίρνει μόνο 1 «μονό χρωμόσωμα» : μόνο 1 «μονό μπλε» ή μόνο 1 «μονό κόκκινο» και έτσι έχει μισό αριθμό χρωμοσωμάτων από το αρχικό Αν η διαίρεση αυτή αφορά σε κύτταρο άνδρα, τότε δίνει σπερματοζωάρια, ενώ αν αφορά σε κύτταρο γυναίκας τότε δίνει ωάρια

24 «Μείωση & ποικιλομορφία»: ΤΥΧΑΙΟΣ ο διαχωρισμός χρωμοσωμάτων - άρα γονιδίων - κατά το σχηματισμό ωαρίου - σπερματοζωαρίου Ηηξ ξκξκ Διαβήτης ηξηξ ηηξ Διαβήτης 5 δάκτυλα Διαβήτης Όχι Διαβήτης 6 δάκτυλα Όχι Διαβήτης Όχι διαβήτης Όχι Διαβήτης 5 δάκτυλα 5 δάκτυλα 6 δάκτυλα 6 δάκτυλα

25 «Μείωση & ποικιλομορφία»: ΤΥΧΑΙΟΣ ο διαχωρισμός χρωμοσωμάτων - άρα γονιδίων - κατά το σχηματισμό ωαρίου - σπερματοζωαρίου Σκεφτείτε λοιπόν τι γίνεται στη μείωση ενός πραγματικού μας κυττάρου. με 23 (!!!) ζεύγη χρωμοσωμάτων Οι πιθανοί συνδυασμοί των χρωμοσωμάτων που μπορεί να προκύψουν με τη μείωση σε καθέναν από εμάς, και άρα οι πιθανοί τύποι ωαρίων/σπερματοζωαρίων που μπορεί να φτιάξει καθένας είναι Δηλ. 8,4 εκατομμύρια (!!!)

26 «Μείωση & ποικιλομορφία»: ΤΥΧΑΙΟΣ ο διαχωρισμός χρωμοσωμάτων - άρα γονιδίων - κατά το σχηματισμό ωαρίου - σπερματοζωαρίου Απαντήσατε πλέον στο ερώτημα «Γιατί υπάρχουν αδέρφια που. δεν μοιάζουν καθόλου μεταξύ τους;»;;;

27 Τα φυλετικά χρωμοσώματα (Χ & Υ): αγόρι ή κορίτσι; Κορίτσι ΧΧ - Αγόρι ΧΥ Η παρουσία ή όχι του Υ χρωμοσώματος καθορίζει το φύλο μας Όλα τα ωάρια της γυναίκας φέρουν το Χ χρωμόσωμα Κάποια σπερματοζωάρια του άνδρα φέρουν το Χ & κάποια το Υ χρωμόσωμα Όταν ένα ωάριο γονιμοποιείται από σπερματοζωάριο που έχει το Χ, τότε το νέο κύτταρο είναι ΧΧ & το νέο άτομο είναι κορίτσι γονιμοποιείται από σπερματοζωάριο που έχει το Υ, τότε το νέο κύτταρο είναι ΧΥ & το νέο άτομο είναι αγόρι (σχήμα: βλ. κάτω) Κάθε φορά που γεννιέται ένα παιδί, η πιθανότητα να είναι κορίτσι είναι 50% και η πιθανότητα να είναι αγόρι είναι επίσης 50%

28 Ας το δούμε και σχηματικά

29 Μερικοί τύποι κληρονομικότητας «υπολειπόμενη» (π.χ. χρώμα ματιών) - πότε ένα γονίδιο λέγεται «υπολειπόμενο»; - όταν για να «εκφραστεί» πρέπει να υπάρχει 2 φορές - πώς κληρονομείται ένα τέτοιο γονίδιο; «επικρατής» (π.χ. αναδίπλωση γλώσσας) - πότε ένα γονίδιο λέγεται «επικρατές»; - όταν για να «εκφραστεί» αρκεί να υπάρχει 1 μόνο φορά - πώς κληρονομείται ένα τέτοιο γονίδιο; «φυλοσύνδετη» (π.χ. αχρωματοψία) - πότε ένα γονίδιο λέγεται «φυλοσύνδετο»; - όταν βρίσκεται «πάνω» στο X χρωμόσωμα - πώς κληρονομείται ένα τέτοιο γονίδιο;

30 Χρώμα ματιών: έστω Β για καφέ (επικρατές) & b για μπλε (υπολειπόμενο) Το γονίδιο για καφέ μάτια είναι «επικρατές» - έτσι αρκεί να υπάρχει μία μόνο φορά ώστε να δώσει το χαρακτηριστικό «καφέ μάτια» στο άτομο Το γονίδιο μπλε μάτια είναι «υπολειπόμενο» - έτσι πρέπει να υπάρχει οπωσδήποτε δύο φορές για να δώσει το χαρακτηριστικό «μπλε μάτια» στο άτομο Στο ζευγάρι των χρωμοσωμάτων όπου βρίσκεται το γονίδιο για το χρώμα ματιών, - τα κύτταρα ενός ατόμου με καφέ μάτια φέρουν τα γονίδια BB ή Bb, ενώ - τα κύτταρα ενός ατόμου με μπλε μάτια φέρουν οπωσδήποτε τα γονίδια bb

31 Τι πρέπει να συνειδητοποιήσουμε όταν μιλούμε για πιθανότητες Οι πιθανότητες για τα διάφορα αποτελέσματα μιας «διασταύρωσης» αφορούν στο ΙΔΙΟ παιδί (όχι π.χ. σε 4 διαφορετικά παιδιά: συχνή παρανόηση) Κάθε φορά που 2 γονείς π.χ. με καφέ μάτια (Bb & Bb) περιμένουν ένα παιδί, αυτό έχει πιθανότητα 75% να γεννηθεί με καφέ μάτια (25% BB + 50% Bb) 25% να γεννηθεί με μπλε μάτια (bb) Κάθε γέννηση είναι ένα ανεξάρτητο γεγονός και οι πιθανότητες είναι ίδιες με αυτές που ήταν στην προηγούμενη και με αυτές που θα είναι στην επόμενη

32 Ασθένειες & υπολειπόμενα γονίδια Πρέπει και οι 2 γονείς να είναι φορείς, ώστε η ασθένεια να εκδηλωθεί στα παιδιά Όταν και οι 2 γονείς είναι φορείς, τότε κάθε παιδί τους έχει 25% πιθανότητα να εκδηλώσει την ασθένεια Αυτό δεν σημαίνει ότι: αν οι γονείς - φορείς κάνουν 4 παιδιά, τότε το 1 θα είναι οπωσδήποτε άρρωστο Αντίθετα: αν οι γονείς - φορείς κάνουν 4 παιδιά, τότε μπορεί να είναι άρρωστο το 1 ή τα 2 ή τα 3 ή τα 4 ή και κανένα από αυτά Κυστική Ίνωση Μεσογειακή αναιμία Δρεπανοκυτταρική αναιμία

33 Ασθένειες & επικρατή γονίδια Αρκεί να το φέρει ο ένας γονιός, ώστε η ασθένεια να εκδηλωθεί στα παιδιά Όταν ο ένας γονιός έχει το γονίδιο και άρα είναι άρρωστος, ενώ ο άλλος δεν το έχει και άρα είναι υγιής, τότε κάθε παιδί τους έχει 50% πιθανότητα να εκδηλώσει την ασθένεια Αυτό δεν σημαίνει ότι: αν οι γονείς - φορείς κάνουν 4 παιδιά, τότε τα 2 θα είναι οπωσδήποτε άρρωστα Αντίθετα: αν οι γονείς αυτοί κάνουν 4 παιδιά, τότε μπορεί να είναι άρρωστο το 1 ή τα 2 ή τα 3 ή τα 4 ή και κανένα από αυτά. Νόσος του Huntighton

34 Ασθένειες & «φυλοσύνδετα γονίδια», δηλ γονίδια που βρίσκονται πάνω στο Χ και δεν έχουν αντίστοιχα στο Y Αρκεί να το φέρει η μητέρα, ώστε η ασθένεια να εκδηλωθεί στο γιο - γιατί τα αγόρια παίρνουν οπωσδήποτε το Χ τους από τη μητέρα Όταν η μητέρα είναι απλά φορέας του γονιδίου, ενώ ο πατέρας υγιής, τότε - κάθε ΓΙΟΣ έχει 50% πιθανότητα να εκδηλώσει την ασθένεια - κάθε ΚΟΡΗ έχει 0% πιθανότητα να εκδηλώσει την ασθένεια: θα είναι 50% υγιής και 50% φορέας Άρα: «από μητέρα σε γιο» και «Φύλο παιδιού σημαντικό» (!!!) αιμοφιλία, αχρωματοψία, μυική δυστροφία

35 Παραδείγματα. Ηξηξη Γηγη ηξηξηξ γγηγ ηξηξ

36 «Γονιδιακές μεταλλάξεις» & κληρονομικές ασθένειες Τι συμβαίνει όμως αν η πληροφορία του γονιδίου (η συνταγή) είναι λάθος;;; Με άλλα λόγια, αν υπάρχει δηλ. μία «γονιδιακή μετάλλαξη»; «Λάθος» πληροφορία στο γονίδιο «Λάθος» πρωτεΐνη - «Λάθος» πρωτεΐνη = πρωτεΐνη με «λάθος» δομή - «λάθος» η λειτουργία της πρωτεΐνης - ασθένεια Το παράδειγμα της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας - «λάθος» πληροφορία στο γονίδιο της αιμοσφαιρίνης - «λάθος» αμινοξύ μπαίνει σε ένα σημείο της αιμοσφαιρίνης - «λάθος» η δομή της αιμοσφαιρίνης - «κακή» η λειτουργία της αιμοσφαιρίνης (=τροφοδοσία Ο2 σε ιστούς) - ασθένεια

37 Οι «χρωμοσωμικές ανωμαλίες» Τι είναι;; - αλλαγές στον αριθμό των χρωμοσωμάτων (ή τη δομή τους) Πότε προκύπτουν;;; - όταν γονιμοποιείται ένα ωάριο που έχει λάθος αριθμό χρωμοσωμάτων Πώς όμως προκύπτει ένα ωάριο με λάθος αριθμό χρωμοσωμάτων;;;; - λάθος στη ΜΕΙΩΣΗ: ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων δεν «χωρίζει» Παράδειγμα : το σύνδρομο Down - ένα τέτοιο άτομο δεν έχει 46 αλλά 47 χρωμοσώματα - έχει 3φορές το χρωμόσωμα 21 γιατί το ωάριο από όπου προέρχεται είχε ολόκληρο το ζεύγος 21 και όχι μόνο το 1 από τα 2 χρωμοσώματά του όπως θα έπρεπε λόγω μείωσης (στο σχήμα είναι το «μεγάλο» ζεύγος: και τα 2 «μεγάλα» χρωμοσώματα πάνε στο ίδιο ωάριο)

38 Όταν το λάθος αφορά στον μη αποχωρισμό των ΧΧ χρωμοσωμάτων και τα παραγόμενα ωάρια γονιμοποιούνται έχω μία σειρά από σύνδρομα όπως... Ηξηξ Γαμέτης ή Ξκξκ Σύνδρομο Klinefelter Μη αποχωρισμός Σύνδρομο XXX Γαμέτης γηγη Μείωση & σχηματισμός γαμετών ή Πιθανές περιπτώσεις γονιμοποίησης ηξηξηξ Μη βιώσιμο Σύνδρομο Turner Γονότυπος (Φαινότυπος)

39 Στις «Σημειώσεις» του μαθήματος θα βρείτε πληροφορίες σχετικά με Γενετικό έλεγχο & γενετική καθοδήγηση - τι είναι, τι εξυπηρετούν Προγεννητικό έλεγχο, δηλ. γενετικό έλεγχο πριν από τη γέννηση - σχετικές τεχνικές Γονιδιακή θεραπεία - βασικές αρχές - παράδειγμα αντιμετώπισης μιας σοβαρής ασθένειας του ανοσοποιητικού Κυτταρική θεραπεία - βασικές αρχές - παράδειγμα αντιμετώπισης της «μυικής δυστροφίας»

40 «Γενετικός έλεγχος» & «γενετική καθοδήγηση» Ο γενετικός έλεγχος μας βοηθά να δούμε - αν το άτομο φέρει γονίδια υπεύθυνα για την εκδήλωση συγκεκριμένων παθήσεων Αν ο γενετικός έλεγχος γίνει πριν από τη γέννηση του ατόμου, - τότε λέγεται προ-γεννητικός έλεγχος Η γενετική καθοδήγηση παρέχει σε άτομα ή ζευγάρια ενημέρωση-συμβουλές για - τη σοβαρότητα της πιθανής ασθένειας - τις πιθανότητες να αποκτήσουν «ασθενή» παιδιά - τις διαθέσιμες επιλογές για την αντιμετώπιση του προβλήματος Σχετικά θέματα - «βιοηθικά διλήμματα» - ποιος πρέπει να ελέγχεται, πότε και με ποιες προϋποθέσεις, «ιατρικό απόρρητο & συγγενείς» κτλ κτλ κτλ.

41 Προγεννητικός έλεγχος Είναι ένας γενετικός έλεγχος σε εμβρυϊκά κύτταρα στα πρώτα στάδια της κύησης του εμβρύου με την προοπτική διακοπής της κύησης αν τα αποτελέσματα είναι θετικά για το ή τα βλαβερά γονίδια σε εμβρυϊκά κύτταρα από έμβρυα μερικών ημερών από τεχνητή γονιμοποίηση, με την προοπτική εμφύτευσης-κύησης εκείνου του εμβρύου που δεν φέρει το τα βλαβερά γονίδια (επιλογή εμβρύου) Ο προγεννητικός έλεγχος κρίνεται σκόπιμος όταν η οικογένεια του ενός υποψήφιου γονέα ή και των δύο έχει επιβαρημένο ιστορικό για κάποια «μονογονιδιακή» ασθένεια όταν το ζευγάρι έχει ήδη αποκτήσει ένα άρρωστο παιδί όταν κυρίως η υποψήφια μητέρα είναι σχετικά μεγάλης ηλικίας

42 «Τεχνικές» προγεννητικού ελέγχου σε πρώιμα στάδια της κύησης ενός εμβρύου

43 Γονιδιακή θεραπεία: βασικές αρχές Η γονιδιακή θεραπεία αποσκοπεί σε - επιδιόρθωση ή αντικατάσταση γονιδίων που προκαλούν γενετικές παθήσεις Ωστόσο, πρέπει να γίνει σαφές ότι - η τροποποίηση ενός μη φυσιολογικού γονιδίου με στόχο τη διόρθωση της «λάθος» πληροφορίας που έχει, είναι ένα πάρα ΠΟΛΥ ΣΥΝΘΕΤΟ εγχείρημα πάνω στο οποίο οι ερευνητές θα συνεχίσουν να δουλεύουν για. πολύ ακόμη Αυτό που επιχειρείται ως τώρα είναι - η εισαγωγή του φυσιολογικού γονιδίου (δηλ. της σωστής συνταγής) στα ζωντανά κύτταρα του ασθενή που πάσχει από συγκεκριμένη πάθηση, «παραπλεύρως» του μη φυσιολογικού γονιδίου που υπάρχει εκεί και προκαλεί την πάθηση Επιχειρείται δηλαδή η λεγόμενη «γονιδιακή ενίσχυση» του ασθενή με την εισαγωγή του φυσιολογικού γονιδίου

44 Γονιδιακή θεραπεία: βασικές αρχές Ανεξάρτητα από την τεχνική, αυτό που πρέπει να γίνει είναι. - να εισαχθεί το φυσιολογικό γονίδιο στα κύτταρα του προβληματικού ιστού του ασθενή Η εισαγωγή μπορεί να είναι σχετικά εύκολη σε ιστούς όπως π.χ. - το αίμα ή ο μυελός οστών, γιατί συλλέγονται εύκολα, υποβάλλονται σε χειρισμούς και τέλος εισάγονται ξανά στον οργανισμό Είναι όμως εξαιρετικά δύσκολη σε ιστούς οργάνων όπως π.χ. - το ήπαρ, οι πνεύμονες, ο εγκέφαλος Ως τώρα η εισαγωγή γίνεται κυρίως - με ιούς στους οποίους έχουμε βάλει το γονίδιο που θέλουμε, αφού βέβαια πρώτα. τους έχουμε καταστήσει ανενεργούς ( μη παθογόνους)

45 Γονιδιακή θεραπεία: βασικές αρχές

46 Κυτταρική θεραπεία: η περίπτωση της «μυικής δυστροφίας» Η κυτταρική θεραπεία - Επιχειρείται με εμφύτευση κυττάρων από υγιές άτομο για συγκεκριμένη ασθένεια σε κατάλληλη θέση στο σώμα ατόμου που πάσχει - προτιμάται όταν το προβληματικό γονίδιο ( η λάθος συνταγή) είναι πολύ μεγάλο για γονιδιακή θεραπεία Η περίπτωση της μυικής δυστροφίας - αιτία: τα μυικά κύτταρα του ασθενή δεν παράγουν την πρωτεΐνη «δυστροφίνη» λόγω λάθους στο γονίδιο της δυστροφίνης ( λάθος συνταγή) - λύση: υγιή μυικά κύτταρα καλλιεργούνται και εμφυτεύονται στο μυ του ασθενή: αυτά τα κύτταρα έχουν το φυσιολογικό γονίδιο της δυστροφίνης και άρα την συνθέτουν κανονικά

47 Οι εικόνες που χρησιμοποιήθηκαν στις διαφάνειες του μαθήματος ανήκουν στα βιβλία: Biology for You Gareth Williams (Stanley Thornes Publishers) Human Biology Cecie Starr & Beverly McMillan (Wadsworth Pub.) Concepts in Biology Enger Kormelink & Ross Smith (WCB Publishers) Human Biology: Exploring Concepts George B. Johnson ( WCB Pub.) EIBE Ενότητα 4: Θέματα Γενετικής Ανθρώπου Συντονιστής ομάδας: Wilbert Garvin Απόδοση στα ελληνικά: Β. Ζόγκζα (