Άσκηση Βιολογίας Θετικής Κατεύθυνσης με βιβλιοθήκες - ανιχνευτές

Δίνεται ασυνεχές γονίδιο ευκαρυωτικού κυττάρου που είναι υπεύθυνο για τη παραγωγή πεπτιδίου, με τον υποκινητή του:
Υποκινητής                                  Εσώνιο
ΤΑTAA    GAATTC-ATG-GGG-CACACA-CCC-GGG-TGA-GAATTC - αλυσίδα Ι
ATATT    CTTAAG-TAC-CCC-GTGTGT-GGG-CCC-ACT-CTTAAG - αλυσίδα ΙΙ

1) Ποια αλυσίδα είναι η κωδική και ποια η μη κωδική; Αιτιολογήστε
Γράψτε το πρόδρομο και το ώριμο mRNΑ που προκύπτει φυσιολογικά από την μεταγραφή αυτού του γονιδίου μέσα στο κύτταρο που εκφράζεται.

2)Το παραπάνω γονίδιο κλωνοποιείται σε γονιδιωματική και c DNA βιβλιοθήκη με χρήση της περιοριστικής ενδονουκλεάσης ECORI και ως φορείς κλωνοποίησης χρησιμοποιούνται πλασμίδια.
-Περιγράψτε τα βήματα για την κατασκευή των δύο βιβλιοθηκών.

3)Διαθέτοντας στο εργαστήριο τρία διαφορετικά μόρια ανιχνευτών DNA, ποιον/ποιους ανιχνευτές θα χρησιμοποιήσετε για την ανίχνευση του κλώνου που περιέχει το παραπάνω γονίδιο:

α) σε γονιδιωματική βιβλιοθήκη
β) σε cDNA βιβλιοθήκη

Δίνονται οι ανιχνευτές:
i) 3΄CCCGGG 5΄
ii) 3΄CCCGTGTGT 5΄
iii) 5΄TATAAG 3΄

4) Ο κλώνος που περιέχει το παραπάνω γονίδιο μετά την ανίχνευση και απομόνωση του τοποθετείται σε βιοαντιδραστήρα με κατάλληλο θρεπτικό υλικό, με σκοπό την παραγωγή του πεπτιδίου.
Γράψτε με τη βοήθεια του γενετικού κώδικα του σχολικού σας βιβλίου, τα πεπτίδια που παράγονται in vitro στους βιοαντιδραστήρες που τοποθετήσαμε:

α) τον κλώνο που ανιχνεύσατε στη γονιδιωματική βιβλιοθήκη
β) τον κλώνο που ανιχνεύσατε στη cDNA βιβλιοθήκη

Σε ποια περίπτωση παράγεται το φυσιολογικό πεπτίδιο;

Περί φυλογενετικών δένδρων

πηγή εικόνας: εξελικτική βιολογία Douglas J. Futuyma
Φυλογένεση: εξελικτική ιστορία ενός είδους ή ομάδας ειδών
Συστηματική: Κλάδος που ασχολείται με την ταξινόμηση των ειδών, προσδιορίζοντας εξελικτικές σχέσεις, χρησιμοποιώντας στοιχεία όπως απολιθώματα, μοριακά και γενετικά στοιχεία.
Διωνυμική ονοματολογία (Κάρολος Λινναίος): ονοματολογία των οργανισμών με επιστημονικές λατινικές ονομασίες. Οι ονομασίες αποτελούνται από δύο μέρη (διώνυμο), εκ των οποίων το πρώτο μέρος είναι το όνομα του γένους και αρχίζει πάντα με κεφαλαίο γράμμα και το δεύτερο μαζί με το πρώτο είναι το είδος π.χ.. Homo sapiens (άνθρωπος), Canis lupus(σκύλος)
Tάξο: Κάθε ταξινομική ομάδα που έχει αποκτήσει ονομασία σε οποιοδήποτε επίπεδο της ιεραρχίας.π.χ. στο παράδειγμα της γάτας το «Θηλαστικά» (Mammalia) είναι τάξο στο επίπεδο της κλάσης.
Φυλογενετικό δένδρο: διάγραμμα με διακλαδώσεις στο οποίο αναπαρίσταται η εξελικτική ιστορία μιας ομάδας οργανισμών, με την μελέτη χαρακτηριστικών των οργανισμών που ονομάζονται χαρακτήρες.
Xαρακτήρες: μορφολογικοί, χρωμοσωμικοί, βιοχημικοί, οικολογικοί
Καταστάσεις χαρακτήρα: π.χ. 5 δάκτυλα (άνθρωπος), 4 δάκτυλα (πρόβατο), 1 δάκτυλο (άλογο – μόνοπλο ζώο)
Κοινός προγονικός χαρακτήρας: χαρακτήρας που εμφανίστηκε σε κάποιο πρόγονο του τάξου και διατηρείται χωρίς καμία ή με μικρή αλλαγή. Π.χ. η σπονδυλική στήλη υπάρχει σε όλα τα θηλαστικά, την έχουν όμως και τα άλλα σπονδυλωτά.
Κοινός παράγωγος χαρακτήρας: εξελικτική καινοτομία που απαντά αποκλειστικά σε ένα συγκεκριμένο κλάδο – γενεαλογική γραμμή (έχει προέλθει από πρόσφατες αλλαγές –π.χ. όλα τα θηλαστικά έχουν τρίχες à κανένα άλλο ζώο εκτός των θηλαστικών δεν έχει τρίχες)

Στo φυλογενετικό δένδρο αναπαρίσταται η εξελικτική σχέση των οργανισμών εμπεριέχοντας:
πηγή εικόνας: newbeast
  • την έννοια του χρόνου
  • πληροφορία για κοινούς προγόνους
  • διάρκεια εξελικτικών διαδικασιών
  • ποσότητα εξελικτικών αλλαγών
ΕΤΣΙ: 
Κοινοί προγονικοί χαρακτήρες: α,β,γ,δ,ε
Κοινοί παράγωγοι χαρακτήρες: α΄, β΄, γ΄, δ΄, ε΄

EIΔΗ
1
2
3
4
5
Α
α΄
β΄
γ
δ
ε
Β
α΄
β΄
γ΄
δ΄
ε΄
Γ
α΄
β
γ
δ
ε
Δ
α
β
γ
δ
ε
Καταστάσεις χαρακτήρων


Α
B
Γ
Δ
Α
-
2
4
3
Β

-
1
0
Γ


-
4
Δ



-
Κοινές καταστάσεις χαρακτήρων (προγονικοί και παράγωγοι : βαθμός ομοιότητας)

Με βάση τους κοινούς παράγωγους χαρακτήρες κατασκευάζουμε τον παρακάτω πίνακα:

Α
B
Γ
Δ
Α
-
2
1
0
Β

-
1
0
Γ


-
0
Δ



-
Με βάση τους κοινούς παράγωγους χαρακτήρες και θεωρώντας τους α,β,γ,δ,ε κοινούς προγονικούς χαρακτήρες κατασκευάζουμε το παρακάτω φυλογενετικό δένδρο:


Eπίσης προσοχή στα παρακάτω
Τα δένδρα 1 και 2 είναι ίδια. 
                                           Δένδρο 1                        Δένδρο 2
Το πόσο συγγενικά είναι δύο είδη δεν έχει να κάνει με το πόσο κοντά (διπλανά) βρίσκονται στο φυλογενετικό δένδρο.

π.χ. Κοιτάζοντας το δένδρο 2, πιο συγγενικά είναι το Β με το Α, ή το Α με το Δ;
Απάντηση: το Α με το Δ μιας και ο κοινός τους πρόγονος έζησε πιο πρόσφατα από το κοινό πρόγονο του Β με τον Α. 

Εκπαιδευτιά αnimation: ΕΔΩκαι ΕΔΩ και ΕΔΩ
 Πηγές πληροφοριών: 
-Campbell -Reece
-http://introduction-zoology.weebly.com/ 
 ΑΣΚΗΣΗ:
Kατασκευάστε το φυλογενετικό δένδρο για τα 4 σύγχρονα είδη του πίνακα με βάση  τις ταξινομικές βαθμίδες που δίνονται:
Απάντηση:

  Kοινές προγονικές μορφές:
    1: κοινή οικογένεια
    2: κοινή ομοταξία
    3: κοινό φύλο
Μεγαλύτερη συγγένεια έχουν ο άνθρωπος και ο γορίλας
   - Κριτήριο για ταξινόμηση οργανισμών πίνακα σε είδη: μειξιολογικό
    -Κριτήριο για ταξινόμηση σε ευρύτερες ταξινομικέςβαθμίδες:τυπολογικό
    -Μονάδα εξέλιξης : πληθυσμός
    -Θεμελιώδης μονάδα ταξινόμησης: είδος

ΠΔΒ 2015

Δείτε τα θέματα  και τις απαντήσεις του Πανελλήνιου Διαγωνισμού Βιολογίας 2015:  ΕΔΩ

Προγράμματα επαναληπτικών μαθημάτων για τους μαθητές Γ΄Λυκείου

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης : ΕΔΩ
Βιολογία Γενικής Παιδείας: ΕΔΩ

Μαθαίνοντας το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Εργασία μαθήτριας Β΄Γυμνασίου

Κυκλοφορία αίματος



πηγή: http://www.nhlbi.nih.gov/

ANIMATION για την πυλαία κυκλοφορία: ΕΔΩ k ΕΔΩ κ ΕΔΩ
Περισσότερα animations για το κυκλοφορικό: 
http://www.argosymedical.com/Circulatory/

Διημερίδα Βιολογίας 2014-2015

Το Ράλλειο Γενικό Λύκειο Θηλέων Πειραιά και η Πανελλήνια Ένωση Βιοεπιστημόνων σε συνεργασία και με συμμετοχή της Διεύθυνσης Β/μιας Εκπ/σης Πειραιά, των Σχολικών Συμβούλων Κλάδου ΠΕ04 της Διεύθυνσης Β/μιας Εκπ/σης Πειραιά και του ΕΚΦΕ Πειραιά, διοργανώνουν για ένατη συνεχόμενη χρονιά Διημερίδα Βιολογίας την Παρασκευή 13 και το Σάββατο 14 Φεβρουαρίου 2015 με τίτλο:
«Η κοινωνία συναντά τη σύγχρονη Βιολογία»
dim biologias
Θέματά της θα αποτελέσουν σύγχρονα ζητήματα Βιολογίας (Οι ενδοκρινικοί διαταράκτες και οι επιπτώσεις τους στην υγεία, η γήρανση, καρκινογένεση και ο θάνατος των κυττάρων, η ανάπτυξη και ωρίμανση του εγκεφάλου, η λειτουργία του ύπνου, το DNA ως μέσο για την ταυτοποίηση προσώπων, τα επιγενετικά φαινόμενα κ.α.). Ομιλητές θα είναι Πανεπιστημιακοί δάσκαλοι και ερευνητές με διακεκριμένο έργο στην επιστήμη της Βιολογίας.

Η διημερίδα θα πραγματοποιηθεί στην αίθουσα εκδηλώσεων του Ιδιωτικού Σχολείου «Άγιος Παύλος», Κουντουριώτου 229-231, Πειραιάς και η έναρξή της προγραμματίζεται στις 9.30 πμ. 

Αμοιβαίες μετατοπίσεις - μη φυσιολογικοί γαμέτες

"Στις αμοιβαίες μετατοπίσεις έχουμε «ανταλλαγή» χρωμοσωμικών τμημάτων ανάμεσα σε μη ομόλογα χρωμοσώματα. Στις αμοιβαίες μετατοπίσεις δε χάνεται γενετικό υλικό και τα άτομα που τις φέρουν εμφανίζουν συνήθως φυσιολογικό φαινότυπο. Ταυτόχρονα όμως εμφανίζουν κίνδυνο απόκτησης απογόνων με χρωμοσωμικές ανωμαλίες, επειδή κατά το ζευγάρωμα των χρωμοσωμάτων στη μειωτική διαίρεση προκύπτουν και μη-φυσιολογικοί γαμέτες."

Το παραπάνω κείμενο του σχολικού βιβλίου (σελίδα 98- 6ο κεφάλαιο/ Μεταλλάξεις), δυσκολεύει αρκετά τους μαθητές, όπως και η παράπλευρη εικόνα που απεικονίζει τον καρυότυπο ατόμου με χαρακτηριστικά (φαινότυπο) συνδρόμου Down και φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων (46). 

Πως γίνονται τα παραπάνω;
Eίδη δομικών χρωμοσωμικών ανωμαλιών:
some chromosomal rearrangements
πηγή εικόνας: http://staff.jccc.net/
Ας ξεκινήσουμε από την δημιουργία ανώμαλων γαμετών λόγω αμοιβαίων μετατοπίσεων χρωμοσωμικών τμημάτων μεταξύ μη ομολόγων χρωμοσωμάτων: 
H αμοιβαία μετατόπιση μπορεί να συμβεί τόσο πριν όσο και μετά την αντιγραφή του DNA.
Κατόπιν παρατηρήστε το πρόβλημα που δημιουργείται κατά τη ζευγάρωμα των ομολόγων χρωμοσωμάτων μετά από αμοιβαία μετατόπιση, προκειμένου να εξασφαλιστεί στοίχιση όλων των ομόλογων περιοχών, μιας και μετά την αμοιβαία μετατόπιση η φυσιολογική στοίχιση είναι αδύνατη, βλέποντας το παρακάτω βίντεο και την παρακάτω εικόνα:
πηγή εικόνας: ΕΞΕΛΙΚΤΙΚΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ Douglas J. Futuyma

Πως λοιπόν προκύπτει άτομο με σύνδρομο Down και φυσιολογικό αριθμό χρωμοσωμάτων; 
Mια αμοιβαία μετατόπιση μεταξύ του 3ου και 21ου χρωμοσώματος, οδηγεί σε μια ιδιαίτερη διάταξη των χρωμοσωμάτων  (3ου & 21ου ζεύγους) προκειμένου να εξασφαλιστεί στοίχιση όλων των ομόλογων περιοχών. Αποτέλεσμα αυτής της διάταξης είναι η δημιουργία μη φυσιολογικών γαμετών, όπου μετά την γονιμοποίηση τους με φυσιολογικούς γαμέτες θα δώσουν ζυγωτά με τρισωμία ή μονοσωμία τόσο 21 όσο και 3. Δείτε παρακάτω:










Καλά Χριστούγεννα 
με δύναμη και αγάπη!