Βιολογία Γ' Γυμνασίου: Κεφάλαια 5.1, 5.2, 5.3

Τι είναι το DNA και πώς οργανώνεται

Το DNA είναι ένα οργανικό μακρομόριο που μοιάζει με περιστρεφόμενη σκάλα και αποτελείται από άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και φώσφορο. Είναι βιοπολυμερές, δηλαδή αποτελείται από πολλά μικρότερα κομμάτια που λέγονται νουκλεοτίδια (Nt).

Μέσα στα κύτταρα, το DNA οργανώνεται σε χρωμοσώματα - δομές που αποτελούνται από DNA και πρωτεΐνες που λέγονται ιστόνες. Οι ιστόνες είναι σαν καρούλια γύρω από τα οποία τυλίγεται το DNA για να χωρέσει στον πυρήνα.

Ο καρυότυπος είναι η απεικόνιση όλων των χρωμοσωμάτων ενός οργανισμού σε μειωμένο μέγεθος. Από αυτόν μπορούμε να καταλάβουμε το είδος του οργανισμού, το φύλο του και να εντοπίσουμε πιθανές ασθένειες.

Tip: Φαντάσου τα χρωμοσώματα σαν βιβλιοθήκη όπου κάθε βιβλίο (χρωμόσωμα) περιέχει χιλιάδες συνταγές (γονίδια) για τη ζωή!

Διπλοειδείς οργανισμοί και χρωμοσώματα

Διπλοειδείς οργανισμοί (όπως εμείς) έχουν κύτταρα με ομόλογα χρωμοσώματα, δηλαδή τα χρωμοσώματά τους είναι ανά ζευγάρια. Αντίθετα, απλοειδείς οργανισμοί δεν έχουν ομόλογα χρωμοσώματα.

Ο άνθρωπος έχει 46 χρωμοσώματα (23 ζευγάρια): 44 αυτοσωμικά (22 ζευγάρια) και 2 φυλετικά (1 ζευγάρι). Τα φυλετικά χρωμοσώματα καθορίζουν το φύλο - XX για θηλυκό, XY για αρσενικό.

Ομόλογα χρωμοσώματα έχουν ίδιο σχήμα, ίδιο μέγεθος και παρόμοια πληροφορία. Αν κάποιος έχει περισσότερα ή λιγότερα από 46 χρωμοσώματα, τότε έχει κάποια ασθένεια.

Σημαντικό: Κανένας άλλος οργανισμός δεν έχει ακριβώς 46 χρωμοσώματα - αυτό μας κάνει μοναδικούς!

Η δομή του DNA και του RNA

Το DNA αποτελείται από νουκλεοτίδια (Nt) που ενώνονται με ισχυρούς χημικούς δεσμούς σχηματίζοντας μια αλυσίδα. Κάθε νουκλεοτίδιο έχει: φωσφορική ομάδα, δεοξυριβόζη και αζωτούχα βάση (Α-αδενίνη, Τ-θυμίνη, C-κυτοσίνη, G-γουανίνη).

Οι ασθενείς χημικοί δεσμοί ανάμεσα στις αζωτούχες βάσεις δημιουργούν τη διπλή έλικα. Η Α πάντα ζευγαρώνει με την Τ και η C πάντα ζευγαρώνει με την G - αυτό λέγεται συμπληρωματικότητα.

Το RNA διαφέρει από το DNA: είναι μονή αλυσίδα, φτιάχνεται από ριβονουκλεοτίδια και αντί για θυμίνη (Τ) έχει ουρακίλη (U). Στο RNA η Α ζευγαρώνει με την U.

Θυμήσου: A-T και C-G στο DNA, αλλά A-U και C-G στο RNA!

Αντιγραφή του DNA

Η αντιγραφή του DNA γίνεται στον πυρήνα όταν το κύτταρο αποφασίζει να διαιρεθεί. Χρειαζόμαστε DNA, ένζυμα και τη DNA πολυμεράση για αυτή τη διαδικασία.

Η διαδικασία ξεκινά όταν η ελικάση σπάει τους δεσμούς των αζωτουχών βάσεων και ανοίγει τη διπλή έλικα, δημιουργώντας μια "φυσαλίδα". Ειδικές πρωτεΐνες κρατούν ανοιχτές τις δύο αλυσίδες.

Στη συνέχεια, συμπληρωματικές αζωτούχες βάσεις από ελεύθερα νουκλεοτίδια τοποθετούνται απέναντι από τις αζευγάρωτες βάσεις. Αυτά ενώνονται με τις παλιές αλυσίδες, δημιουργώντας δύο νέα μόρια DNA.

Αποτέλεσμα: Δημιουργούνται 2 πανομοιότυπα μόρια DNA (από 46 γίνονται 92 χρωμοσώματα), έτοιμα για την κυτταρική διαίρεση!

Απίστευτο: Κάθε νέο DNA έχει μια παλιά και μια καινούρια αλυσίδα - σαν να επισκευάζεις μια σκάλα αντικαθιστώντας τη μισή!

Μεταγραφή και Μετάφραση

Η μεταγραφή είναι η διαδικασία σύνθεσης RNA από κάποιο γονίδιο του DNA. Γίνεται όταν χρειάζεται η σύνθεση μιας πρωτεΐνης.

Κατά τη μεταγραφή, ξετυλίγεται συγκεκριμένο τμήμα του DNA και οι δύο αλυσίδες χωρίζουν. Ελεύθερα ριβονουκλεοτίδια τοποθετούνται απέναντι από τις αζευγάρωτες βάσεις, ακολουθώντας τους κανόνες συμπληρωματικότητας.

Δημιουργείται έτσι ένα μόριο mRNA που "φωτοτυπεί" τη γενετική πληροφορία. Μετά, το mRNA απομακρύνεται και το DNA επανέρχεται στην κανονική του μορφή.

Η μετάφραση είναι η διαδικασία κατά την οποία οι πληροφορίες του mRNA μετατρέπονται σε πρωτεΐνες μέσω της πρωτεϊνοσύνθεσης. Γονίδιο ονομάζεται κάθε τμήμα του DNA που μπορεί να μεταγραφεί.

Απλά: DNA → RNA → Πρωτεΐνη. Σαν να μεταφράζεις από ελληνικά σε αγγλικά και μετά σε γαλλικά!

Αλληλόμορφα και Κληρονομικότητα

Αλληλόμορφα ονομάζονται οι διαφορετικές μορφές με τις οποίες μπορεί να εμφανιστεί ένα γονίδιο. Είναι σαν διαφορετικές εκδόσεις της ίδιας "συνταγής".

Ομόζυγο είναι το άτομο που για ένα χαρακτηριστικό έχει δύο ίδια αλληλόμορφα (π.χ. ΑΑ ή αα). Ετερόζυγο είναι το άτομο που έχει δύο διαφορετικά αλληλόμορφα (π.χ. Αα).

Επικρατές αλληλόμορφο είναι αυτό που εκδηλώνεται στο ετερόζυγο - φαίνεται στον οργανισμό. Υπολειπόμενο αλληλόμορφο είναι αυτό που δεν εκδηλώνεται στο ετερόζυγο - "κρύβεται".

Αυτοί οι κανόνες εξηγούν γιατί μερικές φορές τα παιδιά μοιάζουν περισσότερο στον έναν γονέα ή γιατί εμφανίζονται χαρακτηριστικά που "πήδησαν" μία γενιά!

Παράδειγμα: Αν έχεις καστανά μάτια (επικρατές) και μπλε μάτια (υπολειπόμενο), τα καστανά θα φαίνονται!