Ορισμός	Είναι η χρονική διάρκεια μεταξύ δύο διαδοχικών διαιρέσεων
Στάδια	μεσόφαση πριν την αντιγραφή του DNA (G1) αντιγραφή του DNA (S) μεσόφαση μετά την αντιγραφή του DNA (G2) μίτωση αν πρόκειται για σωματικό κύτταρο μείωση αν πρόκειται για άωρο γενετικό κύτταρο
Κυτταρικός κύκλος

 

Μεσόφαση : Είναι η φάση του κυττάρου όπου αυξάνεται ο όγκος του, παράγεται το μεγαλύτερο ποσοστό των πρωτεϊνών του, διαρκεί περίπου 90-95% του συνολικού χρόνου ζωής του κυττάρου. Κατά τη διάρκεια της μεσόφασης το κύτταρο επιτελεί τις λειτουργίες που είναι προκαθορισμένο να κάνει. Ο χρόνος διάρκειας της μεσόφασης ποικίλει από κυτταρικό τύπο σε κυτταρικό τύπο καθώς και από κύτταρο σε κύτταρο. Η μεσόφαση υποδιαιρείται σε δύο φάσεις. Τη μεσόφαση πριν την αντιγραφή του DNA (G₁) και τη μεσόφαση μετά την αντιγραφή του DNA ( G₂).

S φάση :(DNA synthesis) Είναι ο χρόνος που διαρκεί η αντιγραφή του γενετικού υλικού. Ποικίλει από κύτταρο σε κύτταρο και εξαρτάται από το κυτταρικό τύπο καθώς και από τη φυσιολογία του κυττάρου. Στην  διάρκεια  της  φάσης  αυτής  το DNA  αντιγράφει με  εξαιρετική  ακρίβεια  τον  εαυτό  του  δημιουργώντας  ένα  πανομοιότυπο  αντίγραφό  του  (θυγατρικό DNA).

Μίτωση : το  διπλασιασμένο  DNA  διαχωριζόμενο  με  ακρίβεια  σε  δύο  ίσα  μέρη  συμπυκνώνεται  σχηματίζοντας  χρωμοσώματα  ώστε  καθένα από τα δύο θυγατρικά κύτταρα να  διαθέτει  πλήρες  αντίγραφο  του  γενετικού υλικού του μητρικού κυττάρου. Χαρακτηρίζεται η διαδικασία διχoτόμησης του κυτταρικού πυρήνα στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Πριν από την έναρξη της μίτωσης έχει προηγηθεί η αντιγραφή του DNA και συνεπώς ο διπλασιασμός της γενετικής πληροφορίας. Μετά την αντιγραφή κάθε χρωμόσωμα αποτελείται πλέον από τα δύο αντίγραφα του DNA, που ονομάζονται αδελφές χρωματίδες. Αυτές είναι συμμετρικές και όμοιες, επειδή αποτελούν ίδια μόρια DNA και είναι ενωμένες σε μία περιοχή τους, το κεντρομερίδιο.

G₀ : στην  διάρκεια  της  φάσης  αυτής  το  κύτταρο  προετοιμάζεται για την είσοδό του στην  επόμενη φάση, εκείνη της μίτωσης.

Στο παρακάτω πίνακα γίνεται μια μικρή αναφορά όσον αφορά τα γεγονότα που παίρνουν μέρος σε κάθε φάση της μίτωσης 

Πρόφαση	σπάει ο πυρηνικός φάκελος ξεκινά η συσπείρωση του γενετικού υλικού τα κεντροσωμάτια ξεκινούν το πολυμερισμό των μικροσωλινίσκων
Μετάφαση	το DNA έχει αποκτήσει το μέγιστο βαθμό συσπείρωσης τα χρωμοσώματα διατάσωνται με τη βοήθεια των μικροσωλινίσκων στον ισημερινό της ατράκτου
Ανάφαση	γίνεται διαχωρισμός των αδελφών χρωματίδων διπλασιάζονται τα κεντρομερίδια
Τελόφαση	η κάθε αδελφή χρωματίδα φθάνει στον πόλο της μιτωτικής ατράκτου δημιουργούνται οι 2 νέοι πυρήνες
Κυτταροκίνηση	ξεκινά η εγκόλπωση της πλασματικής μεμβράνης με αποκοπή δημιουργούνται τα 2 νέα κύτταρα

 

Δείτε το παρακάτω video της μίτωσης 

 

 

http://www.johnkyrk.com/mitosis.html

Το Κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας είναι μια αναπαράσταση των πιθανών τρόπων ροής της γενετικής πληροφορίας. Ο όρος προτάθηκε για πρώτη φορά το 1958 από τον Φράνσις Κρικ.

Τα πρώτα χρόνια χρήσης του όρου, οι ερευνητές γνώριζαν τους εξής πιθανούς τρόπους ροής της γενετικής πληροφορίας:

• Αντιγραφή του DNA.
• Μεταγραφή, μεταφορά δηλαδή της γενετικής πληροφορίας από μορφή DNA σε μορφή αγγελιοφόρου RNA (mRNA).
• Μετάφραση, έκφραση δηλαδή της πληροφορίας στη γλώσσα των αμινοξέων (πρωτεϊνες), με βάση το γενετικό κώδικα.

Κατά συνέπεια, το κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας περιγράφεται από το παρακάτω διάγραμμα.

Στις μέρες μας, οι ερευνητές της Βιολογίας γνωρίζουν ότι υπάρχουν επιπλέον τρόποι ροής της γενετικής πληροφορίας. Πιο συγκεκριμένα, έχουν εντοπιστεί ορισμένοι ιοί που έχουν ως γενετικό υλικό RNA και χρησιμοποιούν ένα ειδικό ένζυμο, την αντίστροφη μεταγραφάση, προκειμένου να χρησιμοποιήσουν αυτό το RNA και να συνθέσουν DNA. Επίσης, έχει διαπιστωθεί ότι σε κάποιους ιούς το RNA μπορεί να αυτοδιπλασιάζεται.

Έτσι, σήμερα, το κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας περιγράφεται από το παρακάτω διάγραμμα.

Σύμφωνα λοιπόν με το κεντρικό δόγμα, η γενετική πληροφορία ρέει από τα νουκλεϊκά οξέα (το DNA και RNA) προς τις πρωτεϊνες.

 Η αντιγραφή του DNA είναι η διαδικασία κατά την οποία το DNA αυτοδιπλασιάζεται προκειμένου να διατηρήσει και να μεταβιβάσει τη γενετική πληροφορία από κύτταρο σε κύτταρο. Οι Τζέιμς Γουάτσονκαι Φράνσις Κρικ φαντάστηκαν μια διπλή έλικα η οποία ξετυλίγεται και κάθε αλυσίδα λειτουργεί σαν καλούπι για τη σύνθεση μιας νέας συμπληρωματικής αλυσίδας. Έτσι τα δύο θυγατρικά μόρια που προκύπτουν είναι πανομοιότυπα με το μητρικό και καθένα αποτελείται από μια παλιά και μια καινούργια αλυσίδα. Ο μηχανισμός αυτός ονομάστηκε ημισυντηρητικός μηχανισμός.

Ο μηχανισμός της αντιγραφής έχει μελετηθεί πολύ περισσότερο στα προκαρυωτικά κύτταρα, και κυρίως στο βακτήριο Escherichia coli, γιατί το DNA τους είναι πολύ μικρότερο και απλούστερα οργανωμένο από το DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων. Όμως τα βασικά στάδια του μηχανισμού της αντιγραφής παρουσιάζουν σημαντικές ομοιότητες και στα δύο είδη κυττάρων.

Η αντιγραφή του DNA αρχίζει από καθορισμένα σημεία, που ονομάζονται θέσεις έναρξης αντιγραφής. Το βακτηριακό DNA, που είναι κυκλικό, έχει μια μόνο θέση έναρξης της αντιγραφής και αντιγράφεται κάτω από ευνοϊκές συνθήκες σε λιγότερο από 30 λεπτά. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα, πριν την αντιγραφή το DNA κάθε χρωμοσώματος είναι ένα μακρύ γραμμικό μόριο, το οποίο έχει πολλές θέσεις έναρξης. Έτσι το DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων αντιγράφεται ταυτόχρονα από εκατοντάδες σημεία σε όλο του το μήκος και στη συνέχεια τα τμήματα που δημιουργούνται ενώνονται μεταξύ τους. Με αυτόν τον τρόπο το DNA των ανώτερων ευκαρυωτικών οργανισμών, παρ’ ότι είναι περίπου 1000 φορές μεγαλύτερο από των προκαρυωτικών, αντιγράφεται πολύ γρήγορα.

μία θέση έναρξης στα κυκλικά μόρια των προκαρυωτικών οργανισμών

πολλές θέσεις έναρξης στα γραμμικά μόρια των ανώτερων ευκαρυωτικών οργανισμών

Ένζυμα αντιγραφής

• DNA ελικάση :
• Πριμόσωμα
• DNA πολυμεράσες: επιμήκυνσης, αντικατάστασης, επιδιόρθωσης
• DNA δεσμάση
• Επιδιορθωτικά ένζυμα

Υπάρχουν ακόμη κάποιες πρωτεΐνες, οι SSB πρωτεΐνες οι οποίες διατηρούν την αποδιάταξη των δυο κλώνων, όμως δεν αποτελούν ένζυμα.

Τα κύρια ένζυμα που συμμετέχουν στην αντιγραφή του DNA ονομάζονται DNA πολυμεράσες. Οι DNA πολυμεράσες τοποθετούν συμπληρωματικά δεοξυριβονουκλεοτίδια απέναντι από τις μητρικές αλυσίδες του DNA. Τα νέα μόρια DNA αρχίζουν να σχηματίζονται, καθώς δημιουργούνται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων. DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν επίσης λάθη που συμβαίνουν κατά την διάρκεια της αντιγραφής. Μπορούν, δηλαδή, να “βλέπουν” και να απομακρύνουν νουκλεοτίδια που οι ίδιες τοποθετούν, κατά παράβαση του κανόνα της συμπληρωματικότητας, και να τοποθετούν τα σωστά.

Η αντιγραφή του DNA είναι απίστευτα ακριβής, μόνο ένα νουκλεοτίδιο στα 100.000 μπορεί να ενσωματωθεί λάθος. Τα λάθη που δεν επιδιορθώνονται από τις DNA πολυμεράσες, επιδιορθώνονται σε μεγάλο ποσοστό από ειδικά επιδιορθωτικά ένζυμα. Έτσι ο αριθμός τον λαθών περιορίζεται στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς στο ένα στα 10¹⁰.

Δείτε το παρακάτω video της αντιγραφής του DNA

 

 

http://www.johnkyrk.com/DNAreplication.html

Στη βιολογία, μεταγραφή ονομάζεται το πρώτο στάδιο της γονιδιακής έκφρασης και περιγράφει τη διαδικασία κατά την οποία δημιουργείται ένα μόριο RNA, με χρήση μιας αλυσίδας του DNA ως πρoτύπου, της οποίας είναι συμπληρωματικό. Χρησιμοποιείται ο όρος μεταγραφή γιατί η γενετική πληροφορία, στη γλώσσα του DNA, μεταγράφεται στη γλώσσα του RNA, με τη διαφορά πως η βάση ουρακίλη χρησιμοποιείται αντί της θυμίνης (Το RNA συνίσταται από ουρακίλη στη θέση της θυμίνης). Η διαδικασία αυτή συμβαίνει στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων ή στο πυρηνοειδές των προκαρυωτικών. Σκοπός της είναι να μεταφερθούν οι γενετικές πληροφορίες από το DNA στα ριβοσώματα, για να γίνει η πρωτεϊνοσύνθεση. Η μεταγραφή του DNA μπορεί να γίνει πολλές φορές ταυτόχρονα επιταχύνοντας τις διεργασίες του κυττάρου. Σπανίως η μεταγραφή συμβαίνει αντίστροφα δημιουργώντας DNA με καλούπι το RNA από ρετροϊούς με τη βοήθεια του ενζύμου αντίστροφη μεταγραφάση. Η διαδικασία αυτή ωφέλησε τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς όσον αφορά την προστασία του γενετικού υλικού.

Ενζυματολογία μεταγραφής 

 

Μεταγραφικοί παράγοντες	Δεσμεύονται στον υποκινητή του γονιδίου
RMA πολυμεράση	δεσμεύεται στον υποκινητή και προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα των δύο κλώνων του DNA τοποθετεί ριβονουκλεοτίδια με βάση το κανόνα της συμπληρωματικότητας απέναντι από τη μη κωδική αλυσίδα του DNA αποδεσμεύεται από το DNA μόλις αναγνωρίσει τις αλληλουχίες λήξης μεταγραφής

  Παρουσίαση μεταγραφής

 

 

Video μεταγραφής

 

 

 

 

 

Προϊόντα μεταγραφής

 

mRNA
tRNA
snRNA
rRNA

Πατήστε πάνω στις εικόνες για μεγέθυνση

Εικόνες μεταγραφής

 

 

 

 

Μετάφραση ονομάζεται το στάδιο της έκφρασης της γεννητικής πληροφορίας κατά το οποίο δημιουργείται η πολυπεπτιδική αλυσίδα με βάση το mRNA. Η μετάφραση έπεται της μεταγραφής και προηγείται της αναδίπλωσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Όπως και το προηγούμενο στάδιο, η μετάφραση στηρίζεται στη συμπληρωματικότητα των νουκλεϊκών οξέων και στη δημιουργία και διάσπαση των δεσμών υδρογόνου και τη δημιουργία των πεπτιδικών δεσμών.

Σε αυτό το στάδιο το RNA στο οποίο μεταγράφηκε η πληροφορία μπορεί να ταξιδέψει εκτός του πυρήνα και μόλις συναντήσει κάποιο ριβόσωμα αρχίζει η δημιουργία της πολυπεπτιδικής αλυσίδας σε αυτό. Σε αυτό το στάδιο συμμετέχουν και άλλα δύο είδη RNA, το rRNA και το tRNA. Χαρακτηριστικό αυτής της διαδικασίας είναι ότι η γενετική πληροφορία κωδικοποιημένη στο RNA σε τέσσερις διαφορετικά χαρακτηριστικά συμπλέγματα (τις τέσσερις αζωτούχες βάσεις) μετατρέπεται σε είκοσι διαφορετικά συμπλέγματα, τα είκοσι αμινοξέα.

Μόρια που παίρνουν μέρος στη μετάφραση

• mRNA
• tRNA
• ριβόσωμα
• παράγοντας λήξης
• αμινοξέα
• ATP

 

Στάδια μετάφρασης

Έναρξη : Στην αρχή, η μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος προσκολλάται στο mRNA. Η μετάφραση δεν αρχίζει από την πρώτη τριάδα του mRNA, αλλά από το πρώτο AUG γνωστό ως κωδικόνιο έναρξης. Μετά το σχηματισμό του συμπλόκου mRNA και μικρής υπομονάδας, το πρώτο tRNA (εναρκτήριο) προσδένεται στο κωδικόνιο έναρξης. Στους ευκαρυώτες, το πρώτο tRNA μεταφέρει μεθειονίνη. Έτσι δημιουργείται το σύμπλοκο έναρξης της μετάφρασης. Για να μην συνδεθεί η μικρή υπομονάδα με την μεγάλη πρόωρα, χωρίς το mRNA και το εναρκτήριο tRNA, στη μικρή υπομονάδα είναι συνδεδεμένες πρωτεΐνες που ονομάζονται παράγοντες έναρξης. 

Επιμήκυνση : Το ριβόσωμα διαθέτει τρεις θέσεις στις οποίες δεσμεύεται το tRNA, οι οποίες ονομάζονται Α (από aminoacyl, αμινοάκυλο), Ρ (από peptidyl=πεπτίδυλο) και Ε (από exit= έξοδος). Το εναρκτήριο tRNA βρίσκεται στην θέση Ρ και έτσι η θέση Α είναι ελεύθερη για να δεσμευτεί σε αυτή το tRNA το οποίο είναι συμπληρωματικό με το επόμενο κωδικόνιο στο mRNA. Το αμινοξύ του tRNA που βρίσκεται στη θέση Ρ μεταφέρεται στο αμινοξύ του tRNA στη θέση Α και μεταξύ τους σχηματίζεται ένας πεπτιδικός δεσμός. Η μεταφορά γίνεται από την πεπτιδυλομεταφοράση. Στη συνέχεια, η πεπτιδική αλυσίδα είναι προσαρτημένη στο tRNA της θέσης Α, ενώ στη μεγάλη υπομονάδα το πεπτίδιο βρίσκεται στη θέση Ρ της μεγάλης υπομονάδας. Το tRNA που έδωσε το αμινοξύ βρίσκεται στη θέση Ρ της μικρής υπομονάδας. Για να μην υδρολυθεί πρόωρα ο δεσμός ανάμεσα στο αμινοξύ και το tRNA, το ενεργό κέντρο του ριβοσώματος αποκλείει το νερό. Για να συνεχίσει η μετάφραση, το mRNA μετατοπίζεται έτσι ώστε στη θέση Α να βρεθεί το επόμενο κωδικόνιο με την βοήθεια του παράγοντα επιμήκυνσης G, ενός πρωτεϊνικού ενζύμου. Η μετακίνηση γίνεται με την υδρόλυση ενός GTP. Μετά την μετακίνηση, το tRNA στο οποίο είναι συνδεδεμένη η πεπτιδική αλυσίδα βρίσκεται ολόκληρο στη θέση Ρ, ενώ το tRNA που έδωσε το αμινοξύ μεταφέρεται στην θέση Ε και αποδεσμεύεται από το mRNA. Μετά αρχίζει ένας νέος κύκλος με την είσοδο στην θέση Α του συμπληρωματικού tRNA για το επόμενο κωδικόνιο και με αυτό τον τρόπο αναπτύσσεται η πολυπεπτιδική αλυσίδα. 

Λήξη : Η μετάφραση τερματίζεται όταν εμφανιστεί ένα από τα κωδικόνια λήξης (UAA, UAG και UGA). Το κύτταρο δεν διαθέτει φυσιολογικά tRNA για αυτά τα κωδικόνια. Αντίθετα, αυτά τα κωδικόνια τα αναγνωρίζουν πρωτεΐνες γνωστές ως παράγοντες τερματισμού (release factors, RF). Η δομή ενός ευκαρυωτικού παράγοντα τερματισμού μοιάζει με αυτή του tRNA με αποτέλεσμα η πολυπεπτιδική αλυσίδα να απελευθερωθεί. Το mRNA και το tRNA παραμένουν προσδεδεμένα για λίγο στο ριβόσωμα μέχρι όλο το σύμπλοκο να αποσυναρμολογηθεί. 

Παρουσίαση της μετάφρασης

 

 

 

 

Video της μετάφρασης

 

 Η Χρωματίνη είναι βασικό συστατικό του πυρήνα των κυττάρων και ιδίως των χρωμοσωμάτων. Σήμερα είναι γνωστό ότι το υλικό της συνίσταται από DNA, μαζί με ιστόνη καθώς και από μη ιστονικές πρωτεΐνες. Το όνομά της οφείλεται από το γεγονός ότι χρωματίζεται εύκολα από τις χρωστικές ουσίες.

Το μήκος του συνολικού DNA από τον πυρήνα ενός ανθρώπινου κυττάρου φθάνει τα 2 m. Για το λόγο αυτό πρέπει να συσπειρωθεί (οργανωθεί) με τη βοήθεια πρωτεϊνών έτσι ώστε να χωρέσει μέσα στο πυρήνα του κυττάρου και να παραμείνει λειτουργικό (αντιγραφή- μεταγραφή). Αυτό συμβαίνει σταδιακά με τη βοήθεια πρωτεϊνών και κάθε φορά που το γενετικό υλικό συσπειρώνεται όλο και περισσότερο λέμε ότι αποκτά μεγαλύτερο βαθμό συσπείρωσης.

Στη παρακάτω παρουσίαση αναλύονται οι βαθμοί συσπείρωσης του γενετικού υλικού και πως ατοί επιτυγχάνονται.

Στα παρακάτω video παρουσιάζονται όλοι οι βαθμοί συσπείρωσης του γενετικού υλικού

Ως μίτωση χαρακτηρίζεται η διαδικασία διχoτόμησης του κυτταρικού πυρήνα στα ευκαρυωτικά κύτταρα. Πριν από την έναρξη της μίτωσης έχει προηγηθεί η αντιγραφή του DNA και συνεπώς ο διπλασιασμός της γενετικής πληροφορίας. Μετά την αντιγραφή κάθε χρωμόσωμα αποτελείται πλέον από τα δύο αντίγραφα του DNA, που ονομάζονται αδελφές χρωματίδες. Αυτές είναι συμμετρικές και όμοιες, επειδή αποτελούν ίδια μόρια DNA και είναι ενωμένες σε μία περιοχή τους, το κεντρομερίδιο. Στο τέλος της μίτωσης ακολουθεί συνήθως ο διπλασιασμός του κυττάρου(κυτοκίνηση )έτσι ώστε από το ένα αρχικό κύτταρο να προκύψουν δύο θυγατρικά. Η μίτωση και η κυτοκίνηση αποτελούν τη μιτωτική φάση ή Μ-φάση του κυτταρικού κύκλου, δηλαδή της διαδικασίας διαίρεσης του μητρικού κυττάρου σε δυο θυγατρικά κύτταρα, γενετικά πανομοιότυπα τόσο μεταξύ τους όσο και με το μητρικό τους κύτταρο. Μαζί με τη μεσόφαση δημιουργούν τον κύκλο ζωής του κυττάρου.

Κατά τη μεσόφαση διπλασιάζεται το DNA του κυττάρου. Σε αντίθεση με τη μείωση, κατά τη μίτωση παραμένουν τα κύτταρα διπλοειδή.

 

Απαντήσεις ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής 4.1 – 4.2

 

1-α	2-δ	3-δ	4-β	5-δ	6-γ
7-ε	8-ε	9-ζ	10-β	11-δ	12-δ
13-γ	14-α	15-β	16-γ	17-γ	18-α
19-δ	20-γ	21-δ	22-γ	23-β	24-δ
25-γ	26-β	27-α	28-β	29-α	30-γ

 

Απαντήσεις ερωτήσεων Σ-Λ  4.1 – 4.2

1-Σ	2-Σ	3-Σ	4-Σ	5-Σ	6-Λ
7-Σ	8-Σ	9-Λ	10-Λ	11-Λ	12-Σ
13-Σ	14-Λ	15-Λ	16-Λ	17-Σ	18-Λ
19-Λ	20-Σ	21-Σ	22-Λ	23-Λ	24-Σ
25-Λ	26-Λ	27-Λ	28-Λ	29-Σ	30-Λ
31-Λ	32-Σ	33-Λ	34-Λ	35-Λ	36-Σ
37-Σ	38-Λ	39-Σ	40-Λ	41-Λ	42-Λ

 

 

Απαντήσεις ερωτήσεων πολλαπλής επιλογής 4.3 – 4.4

 

1 -γ	2-α	3-β	4-γ	5-β	6-α	7-α
8-δ	9-δ	10-γ	11-β	12-β	13-β	14-δ
15-β	16-γ	17-δ	18-γ	19-δ	20-γ	21-α
22-δ	23-γ	24-β	25-γ	26-δ	27-γ	28-β
29-γ	30-α	31-γ	32-δ	33-β	34-α	35-δ

 

 

Απαντήσεις ερωτήσεων Σ-Λ  4.3 – 4.4

 

1-Λ	2-Σ	3-Σ	4-Σ	5-Λ	6-Λ	7-Λ	8-Λ
9-Λ	10-Σ	11-Λ	12-Λ	13-Λ	14-Λ	15-Σ	16-Λ
17-Λ	18-Σ	19-Σ	20-Λ	21-Λ	22-Σ	23-Λ	24-Λ
25-Λ	26-Λ	27-Λ	28-Λ	29-Λ	30-Σ	31-Λ	32-Σ
33-Λ	34-Λ	35-Λ	36-Λ	37-Σ	38-Σ	39-Σ	40-Σ