Κανονικός (= φυσικός

= άγριος) τύπος

μετάλλαξη

Αντίστροφη μετάλλαξη

(= επαναμετάλλαξη)

Μεταλλαγμένο

αλληλόμορφο

Σημειακές μεταλλάξεις

Κατεύθυνση μετάλλαξης

Πώς δημιουργούνται;

• Φυσικές μεταλλάξεις: κυρίως από λάθη κατά την αντιγραφή του DNA

• Τεχνητές μεταλλάξεις: επίδραση ακτινοβολίας, χημικών ουσιών,

in vitro μεταλλαξιγέννεση

Μεταλλάξεις σε σωματικά – γεννητικά κύτταρα

Σωματικά κύτταρα

Γεννητικά κύτταρα

Απόγονος

αγρίου τύπου

Απόγονος

αγρίου τύπου

Μεταλλαγμένος

απόγονος

Μεταλλαγμένα

κύτταρα

Μεταλλαγμένα

κύτταρα

Σωματική μεταλλαγή και αναπτυξιακό στάδιο

χρόνος Μετάλλαξη

Αρχικός κυτταρικός

πληθυσμός

Τελικός

κυτταρικός

πληθυσμός

Σε πρώιμο αναπτυξιακό στάδιο Σε μετέπειτα αναπτυξιακό στάδιο

Τύποι μεταλλάξεων και εκτίμηση της συχνότητάς τους

Συχνότητα (κατά προσέγγιση) Παραδείγματα

Εσφαλμένος

διαχωρισμός

χρωμοσωμάτων

10-2/κυτταρική διαίρεση Ανευπλοειδία

Χρωμοσωμική

ανακατάταξη 6 x 10-4/κυτταρική διαίρεση Μετάθεση

Μετάλλαξη ζεύγους

βάσεων

10-10/ ζεύγος βάσεων /

κυτταρική διαίρεση Σημειακές

μεταλλάξεις

Φυσικές μεταλλάξεις

Αδενίνη

(πουρίνη) Κυτοσίνη

(πυριμιδίνη)

Γουανίνη

(πουρίνη)

Θυμίνη

(πυριμιδίνη)

• Αντικατάσταση ενός ζεύγους βάσεων (μετάπτωση, μεταστροφή)

Μετάπτωση

(transition) Μετάπτωση

(transition)

Μεταστροφή

(transversion)

Μεταστροφή

(transversion)

Αλληλόμορφο αγρίου τύπου

Μετάπτωση-αντικατάσταση του ΑΤ από GC

Μεταστροφή-αντικατάσταση του ΑΤ από ΤΑ

Αλληλόμορφο αγρίου τύπου

Ένθεση GC

Έλλειψη ΑΤ

• Προσθήκη - έλλειψη ενός ζεύγους βάσεων

• Αποπουρίνωση

γουανίνη

γουανίνη

ή αδενίνη

Υδρόλυση

γλυκοζιτικού

δεσμού

Το αποτέλεσμα της αποπουρίνωσης μπορεί να είναι η μεταστροφή

αρχικό μόριο αποπουρίνωση

κατά την αντιγραφή

η πολυμεράση

ενσωματώνει μία

τυχαία βάση στην

νεοσυντιθέμενη

αλυσίδα π.χ. Α

η αντιγραφή αυτής

της αλυσίδας,

οδηγεί σε

αντικατάσταση του

ζεύγους GC σε ΑΤ

?

• Απαμίνωση κυτοσίνης, μεθυλ-κυτοσίνης

ουρακίλη κυτοσίνη

5-μεθυλ-κυτοσίνη θυμίνη

Ποιο είναι το αποτέλεσμα της απαμίνωσης?

Απαμίνωση

Απαμίνωση

• Από έκθεση σε ακτινοβολία π.χ. ακτίνες Χ, ακτίνες γ, UV)

Τεχνητές μεταλλάξεις

U.V U.V

γειτονικές

θυμίνες

διμερή θυμίνης (ομοιοπολική σύνδεση)

Διαταραχή της δομής

της έλικας & εξέλιξης

της αντιγραφής

• Από χημικές ουσίες

1. Χημικά ανάλογα των βάσεων που μπορούν να ενσωματωθούν στο DNA

5-βρωμο-ουρακίλη

Ενολική μορφή

ανάλογο της κυτοσίνης

Κέτο- μορφή

ανάλογο της θυμίνης ταυτομερίωση

Μετατροπή μεταξύ δύο ισομερών μορφών που

διαφέρουν μεταξύ τους στην θέση των πρωτονίων

2-αμινο-πουρίνη

ίμινο μορφή

ανάλογο της γουανίνης

Κέτο- μορφή

ανάλογο της αδενίνης ταυτομερίωση

Ποιο θα είναι το αποτέλεσμα;

2. Χημικά που τροποποιούν τις βάσεις

π.χ. αλκυλιωτικά (αλκυλίωση)

ΗΝΟ2 (απαμίνωση)

υδροξυλαμίνη (υδροξυλίωση της κυτοσίνης που συμπεριφέρεται σαν θυμίνη)

Τροποποιημένες ιδιότητες ζευγαρώματος

μεταλλάξεις

3. Χημικά που παρεμβάλλονται μεταξύ των βάσεων

Π.χ. προφλαβίνη, ακριδίνη (μόρια με 3 δακτυλίους με μέγεθος παρόμοιο με

αυτό των βάσεων)

Μητρική αλυσίδα Νέα αλυσίδα

ακριδίνη

Στην συμπληρωματική αλυσίδα

ενσωματώνεται τυχαία μία βάση

Επόμενη αντιγραφή της νέας αλυσίδας

Αποτέλεσμα: ένθεση ενός ζεύγους βάσεων

Επιπτώσεις μεταλλάξεων

Που έχει συμβεί η μετάλλαξη;

• Σε περιοχή του DNA χωρίς γονίδιο

• Σε ρυθμιστικά στοιχεία

• Σε κωδική περιοχή

Υποκινητής

εξόνιο εξόνιο ιντρόνιο

Θέσεις απαραίτητες για splicing

ATG

STOP

Έναρξη της μεταγραφής

Τερματισμός της

μεταγραφής

5’ UTR 3’ UTR

• Στο ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης

Αλληλουχία αγρίου τύπου

Έλλειψη

Προσθήκη

Σημειακές μεταλλαγές

• Στις συντηρημένες θέσεις για splicing

Γονίδιο αγρίου τύπου

εξόνιο ιντρόνιο

Μεταλλαγή στη θέση-δότη (splice donor)

STOP

Μεταλλαγή στη θέση-δότη (splice donor)

Παράλειψη εξονίου

Πιθανή αλλαγή στο

πλαίσιο ανάγνωσης

Κατευθυνόμενη μεταλλαξογέννεση in vitro

Oligo = oligonucleotide;

PCR = polymerase chain

reaction;

RE = restriction enzyme;

ssDNA = single-stranded

DNA

Μεταλλαξιγένεση με χρήση ολιγονουκλεοτιδίου

Αντικατάσταση

Ένθεση

Έλλειμμα

Μεταλλαξιγένεση με αντικατάσταση τμήματος πλασμιδίου

Είναι η μετάλλαξη τυχαίο φαινόμενο;

Καλλιέργεια βακτηρίων

ευαίσθητων στην στρεπτομυκίνη

Εμβολιασμός 100

δειγμάτων (π.χ.

2ml) με θρεπτικό

υλικό

Εμβολιασμός

μεγάλης

ποσότητας

θρεπτικού

υλικού

(π.χ. 200ml)

Κατά προσέγγιση ίδιος

αριθμός ανθεκτικών αποικιών

σε κάθε τρυβλίο

Ο αριθμός των ανθεκτικών

αποικιών ποικίλλει σημαντικά

μεταξύ των τρυβλίων

Στο τέλος της εκθετικής φάσης ανάπτυξης

γίνεται επίστρωση σε τρυβλία με θρεπτικό

υλικό με στρεπτομυκίνη

Επιλογή κάποιου σπάνιου τυχαίου μεταλλάγματος ή ανάπτυξη ανθεκτικότητας

σε αντίδραση στον παράγοντα επιλογής (προσαρμογή);

Σε κάθε χρονική στιγμή

μπορούν να συμβούν

τυχαίες μεταλλάξεις που

προσδίδουν ανθεκτικότητα

Πείραμα Luria & Delbruck

Επαγόμενη μεταλλαγή

Τυχαία μεταλλαγή

Πώς μπορεί να προσδιοριστεί η ύπαρξη μεταλλαγμάτων σε έναν πληθυσμό

πριν από την εφαρμογή της επιλογής;

Τρυβλίο με 107 αποικίες E. coli

στελέχους Tons (ευαίσθητο στο

φάγο Τ1)

Μεταφορά αντιγράφου

σε θρεπτικό υλικό με

φάγο Τ1

Ανθεκτικές

αποικίες Tonr

Επανέλεγχος των αποικιών

(επιλογή από το αρχικό πιάτο και

καλλιέργειά τους σε θρεπτικό

υλικό με φάγο Τ1)

1 2

3 4

Ανάπτυξη των

αποικιών

Άρα η μετάλλαξη έγινε πριν εφαρμοστεί κάποια επιλογή υπέρ του μεταλλάγματος

Πείραμα Lederberg & Lederberg

Χημικό

Χημικό και

εκχύλισμα

ήπατος

Καλλιέργεια βακτηρίων

(Salmonella typhimuricum)

αυξότροφων για ιστιδίνη (την

χρειάζονται στο θρεπτικό)

Αποικίες επαναμεταλλαγμάτων

Τα τρυβλία περιέχουν

θρεπτικό υλικό χωρίς

ιστιδίνη

Προσθήκη βακτηρίων

στα τρυβλία και επώαση

Εκχύλισμα

ήπατος μόνο Χαμηλή C

χημικού

Μεσαία C

χημικού Υψηλή C

χημικού

• Η δοκιμή του Ames (προσδιορισμός παραγόντων μεταλλαξιγέννεσης)

Bruce Ames

II

III

Gen

I

Στο παρακάτω γενεαλογικό δέντρο, τα μαυρισμένα άτομα συμβολίζουν άτομα με

σύνδρομο Down. Τα άτομα ΙΙ-4 και ΙΙ-5 πηγαίνουν για γενετική συμβουλευτική

γιατί ανησυχούν για την πιθανότητα να γεννήσουν παιδί με το σύνδρομο αυτό. Ο

άντρας είναι 26 ετών και η γυναίκα 24 ετών και έγκυος στο πρώτο τους παιδί. Η

μητέρα του άντρα γέννησε τα αδέλφια του που πάσχουν όταν ήταν 25 και 28 ετών

αντίστοιχα. Η γυναίκα επιλέγει να κάνει αμνιοπαρακέντηση και το αποτέλεσμα είναι

μη φυσιολογικός καρυότυπος. Ποια νομίζετε ότι είναι η πιθανότερη εξήγηση για τις

περιπτώσεις του συνδρόμου στην οικογένεια;

ΑΣΚΗΣΕΙΣ

Το γενεαλογικό δένδρο δείχνει άτομα προσβεβλημένα από το σπάνιο σύνδρομο nail-patella

και παράλληλα τον γονότυπο κάθε ατόμου για τις ομάδες αίματος ΑΒΟ. Και οι δύο

γενετικοί τόποι είναι αυτοσωμικοί.

α. Το σύνδρομο κληρονομείται σαν επικρατές ή υπολειπόμενο;

β. Υπάρχει ένδειξη σύνδεσης μεταξύ του γονιδίου του υπεύθυνου για το nail-patella και

αυτού για την ομάδα αίματος;

γ. Εφόσον υπάρχει ένδειξη, σχεδιάστε τα αντίστοιχα αλληλόμορφα στα χρωμοσώματα στη

γενιά Ι

δ. Ποιοι απόγονοι έχουν προκύψει από ανασυνδυασμό;

ε. Ποια είναι η καλύτερη εκτίμηση του RF;

Ποιος είναι ο πιθανός τύπος κληρονόμησής της ασθένειας

(σπάνια); Ποια είναι η πιθανότητα το άτομο Χ να έχει την

ασθένεια;

X

Τα παραδείγματα οφείλονται σε σημειακές μεταλλαγές σε κωδικές περιοχές γονιδίων του

ανθρώπου. Ερμηνεύστε τα παρακάτω αποτελέσματα:

1. Παραγωγή μη λειτουργικής πρωτεΐνης ενώ ο φαινότυπος παραμένει αγρίου τύπου

2. Παραγωγή λειτουργικής πρωτεΐνης με μία αμινοξική αλλαγή

3. Παραγωγή λειτουργικής πρωτεΐνης χωρίς αμινοξική αλλαγή

4. Παραγωγή πρωτεΐνης μικρότερου μεγέθους

Η φυσιολογική διάταξη εννέα γονιδίων σε ένα χρωμόσωμα της Drosophila είναι : 1 2 3

– 4 5 6 7 8 9 (η παύλα συμβολίζει το κεντρομερές). Απομονώθηκαν μύγες που έφεραν

τις εξής χρωμοσωμικές ανωμαλίες:

α. 1 2 3 – 4 5 8 7 6 9

β. 1 2 3 – 4 6 7 8 9

γ. 1 6 5 4 – 3 2 7 8 9

δ. 1 2 3 – 4 5 6 6 7 8 9

Σημειώστε τον αντίστοιχο τύπο της χρωμοσωμικής ανωμαλίας

Η μετάλλαξη μιας αδενίνης σε γουανίνη ονομάζεται

α. μεταστροφή

β. μετάπτωση

γ. μεταγωγή

δ. μετασχηματισμός

Έστω ότι η γενετική απόσταση μεταξύ των παρακάτω τριών γενετικών τόπων sc, ec

και vg είναι η ακόλουθη:

sc -------3 cM---------ec-----------5 cM------------ vg.

Η αναμενόμενη συχνότητα διπλών διασκελισμών είναι:

α. 0,0015

β. 0,8

γ. 0,015

δ. 0,08

Ο απλοειδής αριθμός χρωμοσωμάτων της Drosophila είναι 4. Πόσα αυτοσωμικά

χρωμοσώματα υπάρχουν στο ζυγωτό;

α. 2

β. 3

γ. 6

δ. 8

Ένας άντρας πάσχει από τη νόσο του Huntington, η οποία κληρονομείται με

αυτοσωμικό επικρατή τρόπο. Ποια είναι η πιθανότητα ο εγγονός του να πάσχει από

την ίδια νόσο;

α. 100%

β. 25%

γ. 50%

δ. 75%

• Τα γονίδια Α και Β απέχουν 32cM. Αν σε ένα ετερόζυγο άτομο ΑαΒβ

πραγματοποιηθεί διασταύρωση ελέγχου, ποιες είναι οι αναμενόμενες συχνότητες των

φαινοτύπων των απογόνων;

• Αν υποθέσουμε ότι δεν συμβαίνει επιχιασμός, ποια είναι η πιθανότητα ένα παιδί να

φέρει ολόκληρη τη χρωμοσωμική σειρά των δύο μόνο από τους τέσσερις παππούδες-

γιαγιάδες του;

Γίνεται διασταύρωση δύο φυτών με γονότυπο: ΑΑΒΒCC x aabbcc και στα φυτά της F1

γενιάς πραγματοποιείται διασταύρωση ελέγχου. Τα 1000 φυτά της F2 γενιάς εμφανίζουν

την ακόλουθη φαινοτυπική κατανομή:

Φαινότυπος Αριθμός φυτών

ABC 400

abc 400

ABc 45

abC 45

AbC 45

aBc 45

aBC 10

Abc 10

Ποια είναι η γενετική απόσταση μεταξύ των γονιδίων Α και Β;

α. 4,5cM

β. 5,5cM

γ. 9cM

δ. 11cM

ΜΕΤΑΘΕΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

• Αλληλουχίες του γονιδιώματος που έχουν την δυνατότητα να

μεταπηδούν και να εισέρχονται σε άλλα σημεία του γονιδιώματος

• Aνακαλύφθηκαν από την Barbara McClintock

στο καλαμπόκι (1940’s, βραβείο Nobel 1983)

• Για κάποια η ένθεση γίνεται σε εξειδικευμένες θέσεις, για άλλα σε

τυχαίες θέσεις.

• Υπάρχουν λειτουργικά και μη (τα περισσότερα) μεταθετά στοιχεία

• Έχουν ταυτοποιηθεί σε βακτήρια, φυτά, Drosophila, άνθρωπο κ.λπ.

• Μετακινούνται μόνο οι συγκεκριμένες αλληλουχίες αλλά μπορεί να

συμπαρασύρουν και γειτονικές αλληλουχίες

• Μπορεί να προκαλέσουν μεταλλαγές

“for her discovery of mobile genetic elements”

Μεταθετά στοιχεία στους προκαρυωτικούς

Αλληλουχίες ένθεσης (Insertion sequences = IS)

Γονίδιο τρανσποζάσης

IR: inverted repeats (ανάστροφες επαναλήψεις), 8 - 40bp (αναγνωρίζονται από την τρανσποζάση)

• Αποτελούν μέρος του βακτηριακού χρωμοσώματος, ~ 10/γονιδίωμα

• Είναι αυτόνομα

• Εισάγονται σε τυχαίες ή μη θέσεις

Συμβολισμός: IR + αριθμός, π.χ. IS1, IS2

1-1,5kb

Ένζυμο που κόβει το

DNA-στόχο και το

συνδέει με τα άκρα του

μεταθετού στοιχείου

Μετά την μετάθεση, το DNA του ξενιστή διπλασιάζεται στο σημείο της

ένθεσης (direct repeats = ομόροπες επαναλήψεις)

Ένθεση του IS στο χρωμοσωμικό DNA

Αλληλουχία-στόχος

χρωμοσωμικό

DNA

IS

DNA ξενιστή

νέο DNA

νέο DNA

DNA ξενιστή Διπλασιασμός της

αλληλουχίας στόχου (3-13bp)

Συμπλήρωση των χασμάτων από την

DNA πολυμεράση (& την DNA λιγάση)

Σύνθετα τρανσποζόνια

Γονίδιο ανθεκτικότητας σε χλωραμφαινικόλη

Τρανσποζόνιο Τn9

Τρανσποζόνιο Τn10

Γονίδιο ανθεκτικότητας σε τετρακυκλίνη

Πώς γίνεται η μετάθεση;

1. Μέσω αντιγραφής (replicative transposition)

Αντιγραφή του μεταθετού στοιχείου Εισαγωγή σε νέα θέση

Αύξηση του αριθμού των μεταθετών στοιχείων

Απαραίτητα ένζυμα: τρανσποζάση, ρεζολβάση

2. Χωρίς αντιγραφή (non-replicative transposition)

Απαραίτητο ένζυμο: τρανσποζάση

Πρόκληση δίκλωνου ρήγματος στο σημείο εκτομής επιδιόρθωση

αριθμού μεταθετών στοιχείων = σταθερός

Μεταθετά στοιχεία στους ευκαρυωτικούς

Στο καλαμπόκι στοιχεία ελέγχου

Στη Drosophila P, copia, FB

Στη ζύμη Τy (transposon yeast), ~40 / γονιδίωμα

Στον άνθρωπο

Μήκος Αριθμός

αντιγράφων

% του

γονιδιώματος

Πώς γίνεται η μετάθεση;

1. Μέσω αντιγραφής (replicative transposition)

2. Χωρίς αντιγραφή (non-replicative transposition)

3. Μέσω RNA κυρίως (ρετρο-τρανσποζόνια)

κωδικοποιούν αντίστροφη μεταγραφάση (reverse transcriptase)

Μεταθετό στοιχείο

Γονίδιο

τρανσποζάσης Γονίδιο Χ

Ακραία

αλληλουχία

τρανσποζάση

Αποκοπή του

μεταθετού στοιχείου

και ένθεση σε νέα

θέση

Μεταθετό στοιχείο

Γονίδιο Χ

Πρόκληση μεταλλάξεων από μεταθετά στοιχεία

Species Common Genome size name in bp phage 5.0 x 104 Escherichia coli 4.6 x 106 Saccharomyces cerevisiae yeast 1.3 x 107

Caenorhabditis elegans nematode 9.7 x 107 Drosophila melanogaster fruit fly 1.8 x 108 Homo sapiens human 3.0 x 109 Amphiuma salamander 7.6 x 1010 Arabidopsis thalina thale cress 1.4 x 108 Oryza sativa rice 4.2 x 108 Hordeum vulgare barley 4.9 x 109 Triticum aestivum wheat 1.6 x 1010

The C-value paradox

% S

ingl

e-st

rand

ed D

NA

log Cot

100

50

0

0.1 1 10

Virus E. coli Yeast

% S

ingl

e-s

tran

ded D

NA

log Cot

100

50

0

0.1 1 10 100

Υψηλά επαναλαμβανόμενο (Highly Repetitive)

Μεσαία επαναλαμβανόμενο (Middle Repetitive)

Μοναδιαίο (Single Copy)

Πολυκύτταροι ευκαρυωτικοί

Αποδιάταξη γενωμικού DNA στους 100oC

επαναδιάταξη DNA

Μεταλλαγές από επεκτάσεις τρινουκλεοτιδικών επαναλήψεων

• Οι τρινουκλεοτιδικές επαναλήψεις είναι πολύ συχνές στο γονιδίωμα

• Πολλές είναι πολυμορφικές

Πολυμορφική επανάληψη

(CG

G) 8

- 1

3

A1

A4

A2

A3

• Μερικές σχετίζονται με ασθένειες

επεκτάσεις σε μη κωδικές περιοχές

επεκτάσεις σε κωδικές περιοχές

πολυ-γλουταμίνες

πολυ-αλανίνες

Τρινουκλεοτιδικές επεκτάσεις σε μη κωδικές περιοχές

• Σύνδρομο εύθραυστου Χ (fragile X) (διανοητική καθυστέρηση)

Γονίδιο FMR1 (χρωμόσωμα Χ)

ATG

(CGG)6-60

Φυσιολογικό

αλληλόμορφο

ATG

(CGG) > 200

Μεταλλαγμένο

αλληλόμορφο

Εύθραυστη θέση

+

Υπερμεθυλίωση

Μεταγραφική καταστολή

Το κανονικό αλληλόμορφο κωδικοποιεί για μία αμινοξική αλληλουχία

Επαναλαμβανόμενο

τρινουκλεοτίδιο CAG

Γλουταμίνες (>40)

Τρινουκλεοτιδικές επεκτάσεις σε κωδικές περιοχές

• Huntington (προοδευτικός νευροεκφυλισμός) - επεκρατής

Μηχανισμοί επιδιόρθωσης

1. Επιδιόρθωση διμερών θυμίνης με φωτοενεργοποίηση

Σχηματισμός διμερών θυμίνης

DNA φωτολυάση

Ορατό φως (370nm)

2. Επιδιόρθωση διμερών θυμίνης με εκτομή (Excision repair)

Αναγνώριση του διμερούς από το σύμπλοκο UvrAB

Αποσύνδεση της UvrA και

σχηματισμός του συμπλόκου UvrBC

Τομή από το UvrBC 7nt 5’ και 2-3nt 3’ του διμερούς

Αποπεριέλιξη του DNA από την

ελικάση UvrD

Απελευθέρωση του μονού κλώνου και σύνθεση νέου

DNA από την DNA πολυμεράση

• Και στο σκοτάδι

• E. coli

Ομοιοπολική σύνδεση με λιγάση

3. Επιδιόρθωση αταίριαστου ζεύγους βάσεων με εκτομή ενός μόνο

νουκλεοτιδίου, π.χ. μετά από απαμίνωση

Απαμίνωση (C U)

N-γλυκοσυλάση ουρακίλης

Ενδονουκλεάση ΑΡ

Εξωνουκλεάση

DNA πολυμεράση

DNA λιγάση

4. Επιδιόρθωση αταίριαστου ζεύγους βάσεων με εκτομή μικρού τμήματος DNA

Μεθυλιωμένες βάσεις

Μητρική αλυσίδα

Θυγατρική αλυσίδα

Διάκριση μητρικής-

θυγατρικής αλυσίδας

Εκτομή στην θυγατρική αλυσίδα

DNA πολυμεράση

DNA λιγάση

Η μεθυλίωση της θυγατρικής

αλυσίδας καθυστερεί,

συνήθως γίνεται μετά την

αντιγραφή

5. Επιδιόρθωση SOS

Ενεργοποιείται από αναστολή της αντιγραφής

Σκοπός: επιβίωση κυττάρου έστω και με λάθη «change or die»

Λειτουργεί όταν τα άλλα συστήματα επιδιόρθωσης δεν επαρκούν

Μεταλλαξιγένεση, επιδιόρθωση και νοσήματα

Xeroderma pigmentosum (XP)

Αυτοσωμική υπολειπόμενη (ΟΜΙΜ), γενετική ετερογένεια

1. Ένας γενετιστής ανακαλύπτει στο ζωοτροφείο του εργαστηρίου του ένα

παχύσαρκο ποντίκι. Όταν το διασταυρώνει με ένα ποντίκι φυσιολογικού μεγέθους

παρατηρεί ότι στην F1 γενιά όλα τα ποντίκια έχουν φυσιολογικό μέγεθος. Στη

συνέχεια διασταυρώνει δύο ποντίκια της F1 και παρατηρεί ότι στην F2 γενιά

προκύπτουν οκτώ ποντίκια φυσιολογικού μεγέθους και δύο παχύσαρκα.

Ακολούθως διασταυρώνει τα δύο παχύσαρκα ποντίκια και βλέπει ότι όλοι οι

απόγονοι αυτής της διασταύρωσης είναι παχύσαρκοι. Από τις παραπάνω

παρατηρήσεις ο γενετιστής συμπαιραίνει ότι η παχυσαρκία οφείλεται σε ένα

υπολειπόμενο γονίδιο. Ένας δεύτερος γενετιστής σε άλλο πανεπιστήμιο

ανακαλύπτει επίσης ένα παχύσαρκο ποντίκι στο ζωοτροφείο του εργαστηρίου του

και πραγματοποιεί τις ίδιες διασταυρώσεις με τον πρώτο γενετιστή και καθώς

παίρνει τα ίδια αποτελέσματα καταλήγει επίσης στο ίδιο συμπέρασμα. Οι δύο

γενετιστές συναντώνται σε ένα συνέδριο, συζητούν τα αποτελέσματά τους και

αποφασίζουν να ανταλλάξουν ποντίκια. Κατά τις διασταυρώσεις παρατηρούν ότι

όταν διασταυρώνουν δύο παχύσαρκα ποντίκια από το ίδιο εργαστήριο, όλοι οι

απόγονοι είναι παχύσαρκοι ενώ όταν διασταυρώνουν δύο παχύσαρκα ποντίκια

από διαφορετικό εργαστήριο όλοι οι απόγονοι έχουν φυσιολογικό μέγεθος.

Αιτιολογήστε τα αποτελέσματα αυτά.

ΑΣΚΗΣΕΙΣ

2. Στην παρακάτω διασταύρωση και εφόσον τα γονίδια Α, Β, Γ, Δ και Ε

χαρτογραφούνται σε διαφορετικά χρωμοσώματα, τι ποσοστό των απογόνων θα

μοιάζει φαινοτυπικά με έναν από τους δύο γονείς;

Ρ: Α/α Β/β Γ/γ Δ/δ Ε/ε x α/α Β/β γ/γ Δ/δ ε/ε

3. Ο γενετικός τόπος των ομάδων αίματος ΑΒΟ χαρτογραφείται στο χρωμόσωμα

9 του ανθρώπου. Μια γυναίκα με ομάδα αίματος Ο μένει έγκυος από το σύζυγό

της που έχει ομάδα ΑΒ αλλά στη συνέχεια αποβάλλει. Η κυτταρογενετική

ανάλυση στο έμβρυο έδειξε ότι αυτό είχε τρισωμία 9 ενώ η ανάλυση αίματος ότι

έχει ομάδα αίματος Α. Με βάση τα παραπάνω, μπορείτε να βρείτε σε ποιον γονέα

και σε ποιο στάδιο έλαβε χώρα ο μη διαχωρισμός των χρωμοσωμάτων; Εξηγήστε

την απάντησή σας.

4. Σε ένα φυτό, μελετούμε τρία γονίδια που χαρτογραφούνται σε διαφορετικά

χρωμοσώματα και που ελέγχουν αντίστοιχα το χρώμα του άνθους, το μήκος των

φύλλων και τη γεύση των φρούτων. Τα αλληλόμορφα για τα κόκκινα άνθη, τα

μακρυά φύλλα και την πικρή γεύση των φρούτων είναι επικρατή αυτών για τα

λευκά άνθη, τα κοντά φύλλα και την γλυκειά γεύση. Ένας καλλιεργητής έχει δύο

αμιγείς σειρές: η πρώτη έχει λευκά άνθη, μακρυά φύλλα και πικρά φρούτα και η

δεύτερη έχει κόκκινα άνθη, κοντά φύλλα και γλυκά φρούτα. Από αυτές τις σειρές

θέλει να παράγει μία καινούρια αμιγή σειρά με λευκά άνθη, κοντά φύλλα και

γλυκά φρούτα. Σημειώστε τις λιγότερες απαραίτητες διασταυρώσεις

συμπεριλαμβάνοντας και την φαινοτυπική αναλογία των απογόνων σε κάθε

διασταύρωση.

5. Σε ένα φυτό και τα τρία επικρατή αλληλόμορφα A, B, C είναι απαραίτητα για

το χρώμα των σπόρων (τα γονίδια χαρτογραφούνται σε διαφορετικά

χρωμοσώματα). Ο γονότυπος A-B-C δίνει χρωματιστούς σπόρους ενώ όλοι οι

υπόλοιποι είναι άχρωμοι. Ένα φυτό με χρώμα διασταυρώθηκε με τρία φυτά και

έδωσε τα παρακάτω αποτελέσματα: Με aabbCC έδωσε 50% χρωματιστούς

σπόρους. Με aaBBcc έδωσε 25% χρωματιστούς σπόρους. Με AAbbcc έδωσε

50% χρωματιστούς σπόρους. Ποιος είναι ο γονότυπος του φυτού;

6. Το ακόλουθο γενεαλογικό δέντρο απεικονίζει μία οικογένεια με τη σπάνια

ασθένεια οπτική ατροφία Leber που προκαλεί τύφλωση και που οφείλεται σε

μεταλλαγή σε γονίδιο του μιτοχονδριακού γονιδιώματος.

Ποιοι άλλοι τρόποι κληρονόμησης (π.χ. αυτοσωμικός επικρατής, υπολειπόμενος

στο χρωμόσωμα Χ κ.λπ.) είναι συμβατοί με την κληρονόμηση του νοσήματος σε

αυτήν την οικογένεια;

Ποιο ποσοστό των απογόνων των ΙΙ-4 και ΙΙ-5 αναμένετε να νοσούν;

Αν η ΙΙ-2 τεκνοποιήσει με αρσενικό άτομο που δεν νοσεί, τι ποσοστό των γιων τους

θα νοσούν; Των θυγατέρων τους;

7. Από την διασταύρωση μίας Drosophila γονοτύπου B/b ; F/f με μία b/b ; f/f (B=

μαύρο σώμα, b= καφέ σώμα, F= κόκκινα μάτια, f= πορτοκαλί μάτια.) προέκυψαν

οι εξής απόγονοι:

Μαύρο σώμα, κόκκινα μάτια 230

Μαύρο σώμα, πορτοκαλί μάτια 220

Καφέ σώμα, κόκκινα μάτια 240

Καφέ σώμα, πορτοκαλί μάτια 250

Χρησιμοποιήστε την δοκιμή χ2 για να ελέγξετε αν τα παραπάνω αποτελέσματα

είναι συμβατά με τις μεντελικές αναλογίες. Δίνεται ο πίνακας με τις τιμές του χ2

για διαφορετικούς βαθμούς ελευθερίας και πιθανότητες. Εάν η απόκλιση των

παρατηρούμενων από τις αναμενόμενες τιμές ήταν μεγαλύτερη, τι θα περιμένατε

για την τιμή του χ2 και για την τιμή του p;

Πιθανότητα

Βαθμοί

ελευθε

ρίας

0.9 0.5 0.1 0.05 0.01

1 0.02 0.46 2.71 3.84 6.64

2 0.21 1.39 4.61 5.99 9.21

3 0.58 2.37 6.25 7.82 11.35

4 1.06 3.36 7.78 9.49 13.28

5 1.61 4.35 9.24 11.07 15.09

8. Υπό ποιες προϋποθέσεις ισχύει η φαινοτυπική αναλογία 9:3:3:1 του

διυβριδισμού; Δεδομένου ότι το μπιζέλι έχει 7 ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων

και ο Mendel μελέτησε 7 χαρακτηριστικά του φυτού που το καθένα καθορίζεται

από ένα γονίδιο, υπολογίστε την πιθανότητα να επέλεξε τυχαία 7 γονίδια που

χαρτογραφούνται σε διαφορετικά χρωμοσώματα.