ΓΕΝΕΤΙΚΗ ΦΥΤΩΝ Αλέξης Ν. Πολύδωρος Επ. Καθηγητής Μοριακής Βελτίωσης Εργαστήριο Γενετικής και Βελτίωσης Φυτών ΑΠΘ email: palexios@agro.auth.gr
Όλα θέλουν σωστή προετοιμασία
Συγκρατήστε τα βασικά
Το βιβλίο του μαθήματος Ακαδημαϊκές Εκδόσεις 2009
Τα πάντα για τη γενετική σε κόμικς. Εκδόσεις Κάτοπτρο. 1993 ISBN: 960-7023-54-4 Τι να διαβάσετε
ΓΕΝΕΤΙΚΗ: η επιστήμη της κληρονομικότητας Τι είναι η γενετική; Γενετική είναι ο κλάδος της βιολογίας που μελετά τα γονίδια και την κληρονομικότητα. Τι είναι η κληρονομικότητα; Είναι η μεταβίβαση των χαρακτηριστικών και των ιδιοτήτων από τους γονείς στους απογόνους τους.
ΚΛΗΡΟΝΟΜΙΚΟΤΗΤΑ: μεταφορά γνωρισμάτων στους απογόνους
Κληρονόμηση ασθενειών στον άνθρωπο
Σε τι χρειάζεται η γνώση της ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ 1. Η Γενετική κατέχει κεντρική θέση στις Βιολογικές επιστήμες και επομένως για κάθε φοιτητή επιστημών ζωής είναι απαραίτητη η γνώση των αρχών της. 2. Η Γενετική κατέχει κεντρική θέση στη ζωή του σύγχρονου ανθρώπου σε σημαντικούς τομείς όπως η ΥΓΕΙΑ και η ΔΙΑΤΡΟΦΗ ώστε κάθε σκεπτόμενος άνθρωπος δεν μπορεί να αγνοεί τις ανακαλύψεις της
Η χρησιμότητα της ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ στη ΓΕΩΠΟΝΙΑ Γνώση του τρόπου ελέγχου των χαρακτηριστικών των φυτών και βελτίωσή τους. Απόδοση Αντίσταση σε εχθρούς/ασθένειες Αντοχή σε αντιξοότητες του περιβάλλοντος Αύξηση θρεπτικής αξίας Αισθητική βελτίωση χαρακτήρων (π.χ. άνθος) Μετασυλλεκτική διατήρηση Γενετική τροποποίηση και άλλα χαρακτηριστικά
Gregor Johann Mendel Οι νόμοι της κληρονομικότητας Pisum sativum Mendel, J.G. (1866). Versuche über Plflanzenhybriden Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn, Bd. IV für das Jahr, 1865 Abhandlungen:3-47. Druery, C.T and William Bateson (1901). "Experiments in plant hybridization". Journal of the Royal Horticultural Society 26: 1 32. http://www.esp.org/foundations/genetics/classical/gm- 65.pdf
Οι νόμοι του Mendel 1. Νόμος του διαχωρισμού Κάθε άτομο έχει ένα ζευγάρι γονιδίων που λέγονται αλληλόμορφα για να ελέγχουν ένα χαρακτηριστικό και προέρχονται το ένα από τη μητέρα και το άλλο από τον πατέρα του. Μόνο ένα από τα δύο περνάει σε έναν απόγονο κάθε φορά. 2. Νόμος ανεξάρτητης μεταβίβασης Το γονίδιο που ελέγχει ένα χαρακτηριστικό μεταβιβάζεται ανεξάρτητα από το γονίδιο που ελέγχει ένα άλλο χαρακτηριστικό.
Hugo de Vries: η έννοια του γονιδίου Oenothera lamarckiana «Pangenes» ο όρος του de Vries για τα σωματίδια της κληρονομικότητας με βάση τη θεωρία του Darwin για την κληρονομικότητα που ονομαζόταν Pangenesis.
Carl Correns: κυτοπλασματική κληρονόμηση Mirabilis jalapa
Erich von Tschermak Αμφιλεγόμενη η συμβολή του Floyd Monaghan and Alain Corcos Tschermak: a non-discoverer of Mendelism: I. An historical note. J. Hered., November 1986; 77: 468-469. Floyd V. Monaghan and Alain F. Corcos Tschermak: a non-discoverer of Mendelism II. A critique. J. Hered., May 1987; 78: 208-210
Το γονίδιο Ο Wilhelm Johannsen χρησιμοποίησε πρώτη φορά τον όρο «genes» σε αντιδιαστολή με τον όρο του de Vries «Pangenes» που επικρατούσε μέχρι το 1909.
Τα γονίδια ελέγχουν γνωρίσματα
Τα μόρια της ζωής ΑΠΛΑ ΜΟΡΙΑ ΜΑΚΡΟΜΟΡΙΑ Αμινοξέα Πρωτεΐνες Σάκχαρα Υδατάνθρακες Λιπαρά οξέα Λίπη Νουκλεοτίδια Νουκλεϊκά οξέα
Ποια μόρια μεταφέρουν την κληρονομήσιμη πληροφορία; Οι ιδιότητες του μορίου της κληρονομικότητας Αντιγραφή περνά την πληροφορία στους απογόνους Ποικιλία μορφών Υπάρχει σε τεράστιο αριθμό διαφόρων μορφών ώστε να ελέγχει πολλά γνωρίσματα Μετάλλαξη αλλάζει δίνοντας δυνατότητα να δημιουργηθούν νέοι χαρακτήρες
Το μόριο αυτό είναι το νουκλεϊκό οξύ (DNA-RNA)
Ιδιότητες DNA Το DNA ως ο φορέας των κληρονομικών χαρακτηριστικών έχει τις πιο κάτω ιδιότητες:. Είναι ικανό να αποθηκεύει κωδικοποιημένα μηνύματα στο μόριό του, που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο του μεταβολισμού και της ανάπτυξης του κάθε οργανισμού. Μπορεί να αντιγράφεται κατά την κυτταρική διαίρεση, με αποτέλεσμα όλα τα κωδικοποιημένα μηνύματα να μεταφέρονται από την πατρική στη θυγατρική γενιά. Είναι σταθερό και έτσι μεταφέρονται όλα τα κωδικοποιημένα μηνύματα σε πολλές διαδοχικές γενιές. Μπορεί να υποστεί μεταλλάξεις (αλλαγές), με δυνατότητα να δημιουργηθούν νέοι χαρακτήρες που επιτρέπουν στους οργανισμούς να προσαρμόζονται καλύτερα στις μεταβαλλόμενες συνθήκες του περιβάλλοντος.
Γενετικό υλικό Τα κύτταρα περιέχουν γονίδια οργανωμένα σε χρωμοσώματα του πυρήνα
Τα γονίδια καθορίζουν την κυτταρική δραστηριότητα
Μικρές αλλαγές (μεταλλάξεις) στα γονίδια επιφέρουν σοβαρές αλλαγές στον οργανισμό
Ανακεφαλαίωση Γενετική είναι η επιστήμη που μελετά τα γονίδια σαν φορείς κληρονομικότητας Τα γονίδια ελέγχουν κυτταρικές διεργασίες Τα γονίδια αποτελούνται από DNA Τα γονίδια μεταλλάσσονται
Ορολογία Γονίδιο Αλληλόμορφο Γονιδιακή θέση Χρωματόσωμα ή χρωμόσωμα Γονιδίωμα Πυρήνας Κύτταρο Χαρακτήρας Γενότυπος Φαινότυπος
Από το DNA στον πυρήνα και...
στο κύτταρο
Δομή DNA
Διπλή έλικα
Δομική ποικιλομορφία Ποικιλία μορφών: Υπάρχουν 4 είδη νουκλεοτιδίων σε μια απλή αλυσίδα DNA. Μπορεί να είναι σε οποιαδήποτε διάταξη και μήκος. Για παράδειγμα, ένα γονίδιο 500 βάσεων μπορεί να πάρει 4 500 διαφορετικές διαμορφώσεις
Αντιγραφή DNA
Αντιγραφή Δυνατότητα αντιγραφής Εξαιτίας της συμπληρωματικότητας κάθε αλυσίδα μπορεί να χρησιμεύσει σαν καλούπι για αντιγραφεί που οδηγεί σε δυο πανομοιότυπα αντίγραφα της αρχικής διπλής έλικας
Μετάλλαξη Δυνατότητα μετάλλαξης: Κατά την αντιγραφή μπορεί να τοποθετηθεί μια λάθος βάση ή βάσεις να χαθούν ή να διπλασιαστούν. Αυτό το αντίγραφο του DNA και όλα τα αντίγραφά του θα είναι διαφορετικά από το προγονικό μόριο. Η μετάλλαξη θα είναι κληρονομήσιμη.
Μεταγραφή και μετάφραση DNA RNA Πρωτεΐνη
Μεταγραφή και μετάφραση Μια δεδομένη αλληλουχία DNA χρησιμοποιείται από την κυτταρική μηχανή για την παραγωγή μιας συγκεκριμένης αλληλουχίας αμινοξέων
Μεταγραφή DNA Σάκχαρο: δεσοξυ-ριβόζη RNA Σάκχαρο: ριβόζη Διπλή αλυσίδα Μονή αλυσίδα A, T, C, G A, U, C, G Η μια από τις αλυσίδες του DNA λειτουργεί σαν καλούπι για τη σύνθεση ενός συμπληρωματικού μορίου RNA γνωστού σαν mrna
Μετάφραση Μετάφραση του mrna σε πρωτεΐνη Υπάρχουν 20 διαφορετικά αμινοξέα στις πρωτεΐνες Η νουκλεοτιδική αλληλουχία του mrna «διαβάζεται» σε ομάδες των τριών νουκλεοτιδίων κατά μήκος της αλυσίδας του mrna. Κάθε τριπλέτα είναι ένα κωδικόνιο: Κωδικόνιο: AUG CUU CAU Αμινοξύ: Met Pro His Υπάρχουν 4 3 =64 διαφορετικά κωδικόνια για 20 αμινοξέα. Περισσότερα από ένα κωδικόνια μπορεί να αντιστοιχούν σε κάθε αμινοξύ (εκφυλισμός του κώδικα).
Μεταφραστική μηχανή
Από το DNA στην λειτουργία Η αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο DNA καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων στην πρωτεΐνη Η δομή της πρωτεΐνης και η λειτουργία της καθορίζονται από την αλληλουχία των αμινοξέων της.
Μεθοδοι Γενετικής Έρευνας Ευθεία (Forward) γενετική ανάλυση Από το φαινότυπο στο γονίδιο Αντίστροφη (Reverse) γενετική ανάλυση Από το γονίδιο στο φαινότυπο