Ταυτοποίηση χρωμοσωμικών ανωμαλιών με χρήση καρυότυπου Θεωρητικό Υπόβαθρο Καρυότυπος Καρυότυπος είναι η απεικόνιση των μεταφασικών χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού κατά ελαττούμενο μέγεθος, όπου φαίνονται ο αριθμός, το μέγεθος και το σχήμα τους, καθώς και η θέση του κεντρομεριδίου και οι χαρακτηριστικές χρωμοφόρες περιοχές τους. Το ανθρώπινο γονιδίωμα σ ένα απλοειδές κύτταρο (γαμέτη) αποτελείται από περίπου 3*10 9 ζεύγη βάσεων DNA, που είναι οργανωμένα σε 23 χρωμοσώματα. Κάθε φυσιολογικό μεταφασικό χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες, οι οποίες συγκρατούνται στο κεντρομερίδιο. Το κεντρομερίδιο διαιρεί κάθε χρωματίδα σε δύο βραχίονες, σε ένα μεγάλο κι ένα μικρό. Δομή μεταφασικού χρωμοσώματος. 1. χρωματίδα, 2. κεντρομερίδιο, 3. μικρός βραχίονας, 4. μεγάλος βραχίονας. Παρατήρηση χρωμοσωμάτων Η μελέτη των χρωμοσωμάτων είναι δυνατή μόνο σε κύτταρα τα οποία διαιρούνται. Τα κύτταρα αυτά μπορεί να προέρχονται είτε από ιστούς που διαιρούνται φυσιολογικά είτε από κυτταροκαλλιέργειες, όπου γίνεται in vitro επαγωγή της διαίρεσης με ουσίες που έχουν μιτογόνο δράση. Τα χρωμοσώματα μελετώνται στο στάδιο της μετάφασης που εμφανίζουν το μεγαλύτερο βαθμό συσπείρωσης και είναι ευδιάκριτα. Επειδή σ ένα πληθυσμό διαιρούμενων κυττάρων το ποσοστό αυτών που βρίσκονται στη μετάφαση είναι μικρό, χρησιμοποιούνται ουσίες οι οποίες σταματούν την κυτταρική διαίρεση στη φάση αυτή. Στην συνέχεια τα κύτταρα επωάζονται σε υποτονικό διάλυμα, ώστε να σπάσει η κυτταρική τους μεμβράνη και τα χρωμοσώματα τους απλώνονται σε αντικειμενοφόρο πλάκα. Τέλος χρωματίζονται με ειδικές χρωστικές ουσίες και παρατηρούνται στο μικροσκόπιο. Τα χρωμοσώματα ταξινομούνται σε ζεύγη κατά ελαττούμενο μέγεθος. Ο αριθμός και η μορφολογία των χρωμοσωμάτων είναι ιδιαίτερο χαρακτηριστικό κάθε είδους. Τι προσφέρει ο Καρυότυπος; Τα συμπεράσματα που μπορούν να προκύψουν παρατηρώντας έναν καρυότυπο είναι τα εξής: 1. Το είδος του οργανισμού. Υπάρχουν βέβαια οργανισμοί διαφορετικών ειδών που είναι δυνατόν να έχουν τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων, όπως για παράδειγμα ο άνθρωπος και η αγριελιά που έχουν 46 χρωμοσώματα. 2. Το φύλο του οργανισμού, αν αυτό καθορίζεται χρωμοσωμικά. Για παράδειγμα στον άνθρωπο το 23 ο ζεύγος στα θηλυκά άτομα αποτελείται από δύο όμοια χρωμοσώματα (ΧΧ), ενώ στα αρσενικά άτομα από ένα Χ και ένα Υ (ΧΥ). Σε ορισμένους οργανισμούς όπως τα πτηνά, στα λεπιδόπτερα, σε μερικά είδη ψαριών Εργαστήριο Βιολογίας Τμήμα Διατροφής Διαιτολογίας ΤΕΙ Λάρισας Μ. Μαβίδης Δρ.
και σε άλλους ο καθορισμός του φύλου είναι αντίστροφος, ΧΧ το αρσενικό και ΧΥ το θηλυκό. Στον άνθρωπο η παρουσία του Υ χρωμοσώματος καθορίζει το αρσενικό άτομο, ενώ η απουσία του το θηλυκό άτομο. 3. Ο απλοειδής (κάθε χρωμόσωμα αντιπροσωπεύεται μία φορά) ή ο διπλοειδής (κάθε χρωμόσωμα αντιπροσωπεύεται δύο φορές) χαρακτήρας του οργανισμού. 4. Τυχόν χρωμοσωμικές ανωμαλίες, αριθμητικές ή δομικές. Χρωμοσωμικές ανωμαλίες στον Άνθρωπο Στον άνθρωπο η παρουσία ενός παραπάνω χρωμοσώματος σε ένα ζευγάρι, ή η απουσία ενός χρωμοσώματος, είναι υπεύθυνη για διάφορα σύνδρομα. Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζεται η γενετική σύνθεση ατόμων που πάσχουν από τις κυριότερες αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες στον άνθρωπο. Φαινότυπος Καρυότυπος Αριθμός Χρωμοσωμάτων Χαρακτηριστικά Κανονικό αρσενικό XY 46 Φυσιολογικά Κανονικό θηλυκό XX 46 Φυσιολογικά Σύνδρομο Klinefelter ΧΧΥ 47 Σύνδρομο Male ΧΥΥ 47 Σύνδρομο Turner ΧΟ 45 Σύνδρομο Triple-X XXX 47 Σύνδρομο Down Τρισωμία στο 21 ο 47 Σύνδρομο Edwards Τρισωμία στο 18 ο 47 Σύνδρομο Patau Τρισωμία στο 13 ο 47 Στειρότητα, μη ανεπτυγμένα δευτερογενή χαρακτηριστικά φύλου Αυξημένη ανάπτυξη, μαθησιακές δυσκολίες Στειρότητα, μη ανεπτυγμένα δευτερογενή χαρακτηριστικά φύλου. Συνήθως παρουσιάζουν φυσιολογική σωματική και πνευματική ανάπτυξη Σωματικές δυσμορφίες, νοητική καθυστέρηση Σωματικές δυσμορφίες, νοητική καθυστέρηση Σωματικές δυσμορφίες, νοητική καθυστέρηση Εργαστήριο Βιολογίας Τμήμα Διατροφής Διαιτολογίας ΤΕΙ Λάρισας Μ. Μαβίδης Δρ.
Πειραματική Διαδικασία 1. Θα σας δοθεί μια φωτογραφία μεταφασικών χρωμοσωμάτων ανθρώπινου κυττάρου. Αρχικά μετρήστε τον αριθμό των χρωμοσωμάτων που περιέχει η φωτογραφία σας και σημειώστε τον. 2. Κόψτε προσεκτικά, με ψαλιδάκι, όλα τα χρωμοσώματα που βρίσκονται στη φωτογραφία, έτσι ώστε να προκύψουν όλα τα χρωμοσώματα σε μεμονωμένα κομμάτια. 3. Στο φύλλο εργασίας σας δίνεται ένας πίνακας με αριθμημένες 23 θέσεις. Σε κάθε αριθμημένη θέση αντιστοιχεί και ένα ζευγάρι ομολόγων χρωμοσωμάτων 4. Τοποθετήστε τα χρωμοσώματα σε ζευγάρια πάνω στο φύλλο εργασίας έτσι ώστε το κάθε ζευγάρι να τοποθετείται στην κατάλληλη αριθμημένη θέση με βάση το μέγεθός του και το πρότυπο ζωνώσεων που έχει το κάθε χρωμόσωμα. 5. Για τη σωστή τοποθέτηση των χρωμοσωμάτων στην κατάλληλη θέση θα πρέπει να συμβουλευτείται τον οδηγό που έχετε μπροστά σας. 6. Ελέγξτε την ορθότητα του καρυότυπού σας και κολλήστε τα χρωμοσώματα, με κατάλληλη ταινία που θα σας δοθεί, χωρίς να τα μετακινήσετε από τη θέση που τα τοποθετήσατε 7. Μελετήστε προσεκτικά τον καρυότυπο που κάνατε και αποφανθείτε για το είδος της αριθμητικής χρωμοσωμικής ανωμαλίας που έχει 8. Γράψτε το γονότυπο του ατόμου στο κάτω μέρος του φύλλου εργασίας. Εργαστήριο Βιολογίας Τμήμα Διατροφής Διαιτολογίας ΤΕΙ Λάρισας Μ. Μαβίδης Δρ.
ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ Άσκηση : Ταυτοποίηση χρωμοσωμικών ανωμαλιών με χρήση καρυότυπου Όνομα : Τμήμα : Ημερομηνία : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Γονότυπος ατόμου: Εργαστήριο Βιολογίας Τμήμα Διατροφής Διαιτολογίας ΤΕΙ Λάρισας Δρ. Μ. Μαβίδης