Μελέτη καρυότυπου Στα ευκαρυωτικά κύτταρα το γενετικό υλικό (DNA) εντοπίζεται στον πυρήνα τους και σχηματίζει δομές που ονομάζονται χρωμοσώματα. Κάθε χρωμόσωμα δομείται 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 ανά δύο είναι όμοια δηλ. 23 ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Το ένα χρωμόσωμα κάθε ζεύγους είναι πατρικής και το άλλο μητρικής προέλευσης. Από τα 23 ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων τα 22 (αυτοσωμικά χρωμοσώματα) είναι μορφολογικά ίδια στα αρσενικά και τα θηλυκά άτομα. Το 23 ο ζεύγος (φυλετικό) στα θηλυκά άτομα αποτελείται από δύο Χ χρωμοσώματα, ενώ στα αρσενικά από ένα Χ και από ένα Υ χρωμόσωμα που είναι μικρότερο σε μέγεθος από το Χ. Για να τα μελετήσουμε κατασκευάζουμε τον καρυότυπο, δηλαδή απεικονίζουμε τα χρωμοσώματα ενός κυττάρου ταξινομημένα σε ζεύγη κατά ελαττούμενο μέγεθος. Ο καρυότυπος μπορεί να μας πληροφορήσει: για το είδος του οργανισμού, αφού ο αριθμός και η μορφολογία των χρωμοσωμάτων είναι ιδιαίτερο χαρακτηριστικό κάθε είδους, για το φύλο του ατόμου και για κληρονομικές ασθένειες που σχετίζονται με τον αριθμό (αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες) ή/και τη μορφή (δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες) των χρωμοσωμάτων. Καρυότυπος φυσιολογικής γυναίκας Καρυότυπος φυσιολογικού άνδρα 1
Κατασκευή καρυότυπου 2 Η κολχικίνη είναι φαινανθρενικό παράγωγο (ακετυλτριμεθυλοκολχικινικό οξύ, μοριακός τύπος: C 22 H 25 NO 6 ), προερχόμενο από τα φυτά της οικογένειας Lily, Colchicum autumnale και Gloriosa superba (πρόκειται για ουσία που εξάγεται από ένα ενδημικό στη Βρετανία είδος κρόκου, γνωστού ως «σαφράν των λιβαδιών» ή «γυμνή κυρία») και αναφορές σχετικά με αυτήν γίνονται ακόμη και σε αρχαίους οδηγούς που αφορούν ουσίες ενάντια στις φλεγμονές. Η κολχικίνη είναι γνωστό ότι διαθέτει αντικαρκινικές ιδιότητες, ωστόσο είναι πολύ τοξική για τους υγιείς ιστούς, με αποτέλεσμα η χρήση της να είναι άκρως περιορισμένη. H κολχικίνη έχει αντιμιτωτική δράση, συγκεκριμένα δρα διακόπτοντας τη μίτωση των λευκών αιμοσφαιρίων στο στάδιο της μετάφασης.
Απαιτούμενα υλικά: Για την διεξαγωγή της άσκησης παρέχονται φωτογραφίες καρυοτύπων τεσσάρων ατόμων. Για την κατασκευή των καρυοτύπων μεταφασικά χρωμοσώματα φωτογραφήθηκαν από ειδική βιντεοκάμερα προσαρμοσμένη στο προσοφθάλμιο φακό του μικροσκοπίου. Στη συνέχεια, έγινε επεξεργασία της εικόνας με ειδικό λογισμικό στον ηλεκτρονικό υπολογιστή και τα χρωμοσώματα ταξινομήθηκαν σε ζεύγη κατά ελαττούμενο μέγεθος. Χρωμοσωμικές ανωμαλίες Άτομο με σύνδρομο Down: καρυότυπος με τρισωμία 21 Άτομο με σύνδρομο Klinefelter: καρυότυπος με φυλετικό ΧΧΥ Άτομο με σύνδρομο Patau: καρυότυπος με τρισωμία 13 Άτομο με σύνδρομο Edwards: καρυότυπος με τρισωμία 18 Άτομο με σύνδρομο Warkany 2: καρυότυπος με τρισωμία 8 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ 1) Παρατηρείστε προσεκτικά τον αριθμό και το είδος των αυτοσωμικών και των φυλετικών χρωμοσωμάτων στους καρυοτύπους α, β, γ και δ που δίνονται παρακάτω. 2) Προσδιορίστε το φύλο του ατόμου για κάθε καρυότυπο. Αιτιολογήστε τις απαντήσεις σας. 3) Είναι φυσιολογικά τα άτομα και εάν όχι προσδιορίστε το είδος της χρωμοσωμικής ανωμαλίας. Αιτιολογήστε τις απαντήσεις σας. 4) Με κριτήριο τη θέση του κεντρομεριδίου ενός χρωμοσώματος διακρίνουμε τρεις ομάδες χρωμοσωμάτων: τα μετακεντρικά, στα οποία το κεντρομερίδιο βρίσκεται περίπου στο μέσον του χρωμοσώματος π.χ. το χρωμόσωμα 1 του ανθρώπου, τα ακροκεντρικά, όπου το κεντρομερίδιο βρίσκεται κοντά στο άκρο του χρωμοσώματος π.χ. το χρωμόσωμα 13 του ανθρώπου, και τέλος τα υπομετακεντρικά στα οποία το κεντρομερίδιο βρίσκεται σε ενδιάμεση θέση π.χ. το χρωμόσωμα 4 του ανθρώπου. Εντοπίστε στις φωτογραφίες με τους καρυότυπους χρωμοσώματα που ανήκουν στις τρεις αυτές κατηγορίες. 3
4
5
Στις παρακάτω σελίδες απεικονίζεται ο καρυότυπος NORMAL A Φυσιολογικής γυναίκας NORMAL B Φυσιολογικού άνδρα SET A Ατόμου με σύνδρομο Down (τρισωμία 21) SET B Ατόμου με σύνδρομο Klinefelter (ΧΧΥ) SET C Ατόμου με σύνδρομο Edwards (τρισωμία 18) SET D Ατόμου με σύνδρομο Patau (τρισωμία 13) A 6
B 7
8
9
10