Kromosomer, genetiska sjukdomar och gentekniker (5-7)

Question 1

Non-disjunction av autosomala kromosomer leder oftast till monosomi eller trisomi, vad innebär dessa begrepp?

Answer 1

Monosomi innebär att man har en kromosom för lite, alltså endast en kromosom i något av paren (2n-1). Trisomi innebär att man har en kromosom för mycket, alltså tre kromosomer i något av paren (2n+1). Trisomi är vanligast för små kromosomer eftersom de inte har så mycket genetiskt material, tex Downs orsakas av trisomi 21.

Question 2

Vad innebär polyploidi?

Answer 2

Att en organism har fler än två kopior av det kompletta genomet, alltså triploid (3n), tetraploid (4n) osv. Det är vanligast med jämt antal för att meios ska fungera som den ska.

Question 3

Det finns två olika typer av polyploidi, vad kallas dessa och vad innebär dem?

Answer 3

Autopolyploidi och allopolyploidi.

Autopolyploidi innebär att genomet hos en organism har ökat i antal uppsättningar utan att korsas med en annan art. Detta kan uppstå spontant av en miss i meios eller tex pga befruktning av 1 ägg med två spermier. Detta kan också göras medvetet i GMO.

Allopolyploidi kan uppstå vid korsning av närbesläktade arter med olika ploiditet, tex häst (64n) och åsna (62n) då avkomman får 63n (Mula) och är steril pga 63 inte delbart med 2 –> problem i meios och ej homologa kromosomer kan inte bilda synaps.

Question 4

Hur kan allopolyploidi ge upphov till en ny art som är fertil?

Answer 4

Om två närbesläktade arter med olika kromosomantal (som tillsammans blir ojämt) korsas och inget mer händer blir avkomman steril, men om en kromosomfördubbling skulle ske i ett tidigt stadium skulle det finnas homologa kromosompar som kan delas i meios –> fertil avkomma.

Question 5

Ge exempel på ett sammanhang där polyploidi kan göra oss nytta.

Answer 5

Det används flitigt inom förädling av växter, ofta har polyploida växter större celler och ger alltså större frukt etc. Vi utnyttjar också att organismer med ojämnt antal genomuppsättningar får steril avkomma, tex bananerna vi äter (cavendish) är triploida vilket ger nästan obefintliga frön –> mer najs för oss att äta.

Question 6

Kromosomantal är inte det ända som kan förändras, utan kromsomdelar kan också omarrangeras både i och mellan kromosomer. Vilka typer av rearrangements finns inom samma kromosom?

Answer 6

Deletion: att en del tas bort
Duplikation: att en del kopieras och läggs till
Inversion: att en del spegelvänds (ofta två brott som ligeras ihop)

Question 7

Vilka typer av rearrangements finns mellan olika kromosomer (translokation)?

Answer 7

Icke reciprok (ej ömsesidig): en del från en kromosom flyttar till en annan.
Reciprok: En del från en kromosom byter plats med en del på en annan kromosom.

Question 8

Vilken typ av rearrangement har skett i följande sekvenser, där sekvensen från början var ABCDEFG?

1. ABCEFG
2. ABCDCDEFG
3. AFEDCBG

Answer 8

1. Deletion, 2. duplikation, 3. inversion

Question 9

Hur kan duplikation av gener vara fördelaktigt?

Answer 9

Duplikation av gener ger flexibilitet då en kan mutera men funktionen hålls ändå intakt om genen finns på två ställen. Den muterade genen kan sen mutera igen och potentiellt få ny användbar funktion.

Question 10

Ge ett exempel på en sjukdom som orsakas av deletion av en kromosomdel.

Answer 10

Cri du chat, som orsakas av deletion av en del av kromosom 5. Symptomen innefattar missbildat struphuvud ger ljud som jamande katt,
utvecklingsstörning, hjärt- och tarmproblem.

Downs syndrom kan orsakas av translokation av en del av kromosom 21 så att två kopior av kromosom 21 finns med i gameten som befruktas –> trisomi 21.

Question 11

Vad menas när man säger att gener är kopplade?

Answer 11

Att de sitter på samma kromosom.

Question 12

Vad innebär rekombination under meiosen?

Answer 12

Att det sker ett utbyte av genetiskt material mellan homologa kromosomer. Gameterna innehåller på så sätt en blandning av gener från mor och far

Question 13

Frekvensen för rekombination mellan två loci är proportionell till avståndet mellan dessa två loci, vad innebär hög/låg rekombinationsfrekvens för avståndet mellan loci?

Answer 13

Hög rekombinationsfrekvens = loci/gener långt ifrån varandra

Låg: loci nära varandra på kromosomen

Question 14

Det finns olika alternativ av sortering av gener som kan ske vid meios. Vilka tre olika alternativ finns och vad innebär dem?

Answer 14

1) oberoende sortering: ej kopplade gener segregerar oberoende av varandra.
2) koppling utan överkorsning: kopplade gener segregerar utan rekombination (ovanligt)
3) koppling med överkorsning: kopplade gener flyttas över till den andra homologa kromosomen reciprokt.

Question 15

Hur går crossing over/rekombination till?

Answer 15

Under meios 1 i profas går homologa kromosomer ihop och bildar en så kallad tetrad (4 kromatider) i en process som kallas synapsis. under synapis kan delar av kromatider korsas med varandra och med hjälp av det synaptonemala komplexet som bildas mitt emellan så kan DNAt klyvas och sammanfogas med DNA strängen från den homologa kromosomen.

Question 16

Vad är NCO, SCO och DCO?

Answer 16

NCO: Non cross-over (ingen rekombination)
SCO: Single cross-over (en rekombination)
DCO: Double cross-over (två rekombinationer)

Question 17

Om två gener ligger långt från varandra på kromosomen kan rekombination ske vid varje meios. Varför överskrider inte rekombinationsfrekvensen 50%?

Answer 17

För att endast den ena systerkromatiden på respektive homologt kromosompar kan genomgå crossing over. Om hela den ena kromatiden skulle cross over skulle alltså endast halva kromosomen rekombineras.

Även om rekombination sker 100% av gångerna
mellan två kopplade gener så kan rekombination
bara detekteras i 50% av gameterna.

Question 18

Hur beräknar man avståndet mellan gener i en kromosom? Vilken enhet har avståndet?

Answer 18

Genom att beräkna frekvensen rekombinanter vid varje korsning kan man få fram avståndet och ordning mellan gener på en kromosom. Avståndet mäts i map units (Mu) och 5% rekombinanter = 5 Mu, 0,5% rekombinanter = 0,5 Mu.

Question 19

Hur utför man kromosomkartering/kromosom mapping?

Answer 19

Detta görs genom analys av flera överkorsningar
(crossovers)/rekombinationer, så får man fram avstånd mellan och flera olika avstång ger ordning.

I praktiken korsar man individer med kända genotyper/fenotyper och räknar avkommor med olika
fenotyper.

Question 20

Om det har skett ”100 %” överkorsning, hur många procent av gameterna är då rekombinanter?

Answer 20

Överkorsning har alltså skett i alla tetrader, men eftersom endast ena systerkromatiden är inblandad så blir 50% av gameterna “normala” så 50% blir rekombinanter.

Question 21

Hur kommer det sig att den teoretiska rekombinationsfrekvensen inte stämmer överens med den fysiska?

Answer 21

En stor felkälla är att DCO inte kan detekteras om det båda korsningarna sker mellan två studerade gener - eftersom ingen fenotypisk skillnad finns då.

Question 22

Vad innebär genetisk kloning och hur kan det användas?

Answer 22

Att göra många identiska kopior av samma sak, tex en hel organism eller en specifik gen (molekylär kloning).

Question 23

Vad är molekylär kloning? Ge ett exempel på när man använder det.

Answer 23

En typ av kloning som uttnyttjar rekombinant DNA-teknik, en sammanfogning av DNA från olika organismer

Det kan användas för att amplifiera (föröka) en bit DNA (t.ex. en gen), för att studera en viss gen, för att kunna producera tex protein effektivt för läkemedel, i genmodifiering etc.

Question 24

Vilka fem saker behövs för att man ska kunna klona en gen?

Answer 24

DNA (tex gen)
Plasmid (kloningsvektor)
Restriktionsenzym (sax)
DNA ligas (klister)
Host/Bakterie (eller annan celltyp)

Question 25

Vad är restriktionsenzymer och vad är deras övergripande funktion i prokaryoter?

Answer 25

Restriktionsenzymer är enzymer vars funktion är att klyva dubbelsträngat DNA. Dessa används i prokaryoter som ett försvar mot främmande DNA, tex virus genom att “klippa” sönder virusets DNA för att avväpna det.

Question 26

Hur fungerar restriktionsenzymer?

Answer 26

Varje restriktionsenzym känner igen en specifik sekvens på DNA strängen och klyver strängen vid den sekvensen (restriction site).

Question 27

Hur fungerar restriktionsenzymer?

Answer 27

Varje restriktionsenzym känner igen en specifik sekvens på DNA strängen och klyver strängen vid den sekvensen (restriction site). Ändarna som bildas kan vara trubbiga eller kohesiva och är komplementära, vilket innebär att ändarna kan “kopplas ihop” igen genom basparning sen (vilket utnyttjas inom medicin). Fragmenten som bildas kallas för restriktionsfragment.

Question 28

De flesta sekvenser som känns igen av restriktionsenzymer är palindroma, vad innebär det och vilka fördelar har det?

Answer 28

Palindroma sekvenser är sekvenser vars komplementära sekvens är likadan fast spegelvänd och läses densamma i 5’-3’ riktning, alltså tex GAATTC i 5’-3’ riktning vars komplementära sekvens blir CTTAAG i 3’-5’ riktning.

Question 29

Restriktionsenzymer skapar ändar som är komplementära, men endast komplementär basparning är inte tillräckligt för att DNA strängen ska bli hel igen, hur går det till när DNAt ska sammanfogas?

Answer 29

När komplementära ändra möts så basbarar de, men det skapas en “nick” mellan baserna längst ut på ändarna. Denna “nick” eller mellanrum ligeras ihop av DNA-ligas.

Question 30

Vad är en plasmid?

Answer 30

Plasmider är icke kromosomalt DNA som är cirkulärt och finns i cytoplasman hos prokaryoter. Dessa finns ofta i stora mängder och replikeras oberoende av kromosomen.

Question 31

Vad är en kloningsvektor och vad behöver den för att fungera?

Answer 31

En kloningsvektor är en plasmid som har modifierats för att kunna användas för insättning av DNA.

En kloningsvektor behöver:
1. Flera restriktions-sites för att kunna klistra in DNA-fragment för kloning
2. En resistens-markör som tillåter selektion av de celler som tagit upp vektorn (tex antibiotikaresistens)
3. Måste kunna introduceras i värdcellen
där de replikeras

Question 32

Hur ligeras DNA (tex en gen) in i kloningsvektorer? beskriv processen steg för steg.

Answer 32

1. Man använder ett restriktionsenzym som “klipper” ut genen man vill klona
2. Man tillsätter restriktionsenzymet till vektorn som klyver den
3. Den utklippta genen tillsätts till vektorn och kan baspara med ändarna på restriktionsfragmentet av plasmiden, vissa ändar basparar med varandra.
   ?4. DNA-ligas ligerar ihop fosfodiesterbindningarna i ändarna så att plasmiden blir cirkulär igen.

Question 33

Förklara hur kloning av en gen fungerar i stora drag.

Answer 33

Genen som ska klonas klipps ut och med ett restriktionsenzym och en plasmid med antibiotikaresistens och som har en restriction site för samma restriktionsenzym blandas. Genen binder till restriktionsfragmentet (i vissa plasmider) och hamnar på så sätt i plasmiden. Kloningsvektorerna transformeras sedan in i celler och plasmiden replikeras där. De cellerna som har genen i sina plasmider överlever i en miljö med antibiotika och selekteras på så sätt ut. Cellerna delar sig så att man får stort antal av genen.

Question 34

Vilka två huvudtyper av gel används i gelelektrofores?

Answer 34

Agarosgel och polyakrylamidgel (för mindre fragment, ger bättre upplösning)

Question 35

Vad analyserar man med Southern, Northern och Western blotting respektive?

Answer 35

Southern: DNA (Används oftast för att studera specifikt gen-/DNA fragment i en stor mängd DNA)
Northern: RNA (Ger information om uttrycket av specifika gener)
Western: Protein (Ger information om uttrycket av specifika proteiner)

Question 36

Hur utför man Southern blotting steg för steg?

Answer 36

1. DNA (t.ex. genomiskt) klyvs med restriktionsenzym
2. Klyvningen körs på gel – fragment separeras
3. Fragmenten förs över (blottas) till membran – ”kopia” av gelen
4. Inmärkt prob (radioaktivitet eller fluorescence) tillsätts - hybridiserar till gen man vill detektera på membranet
5. Film eller Phospor Imager används för detektion
6. Bara DNA-fragment där genen finns detekteras

Question 37

Northern blotting fungerar ganska likt southern blotting, men med några skillnader. Vilka?

Answer 37

Gelelektroforesen görs vertikalt istället för horisontellt och denna metod kan detektera mycket små skillnader i storlek på RNA (så litet som 1nt).

Question 38

Metoden för western blotting är lik den för southern och northern men med lite skillnad, vilka skillnader?

Answer 38

Western blotting görs för proteiner och gelelektroforesen görs också vertikalt (som för northern). Den stora skillnaden är att man använder inmärkta antikroppar för att detektera proteinet man vill studera i membranet istället för singelsträngad probe.

Question 39

Ge ett exempel på en frågeställning som kan besvaras med hjälp av Southern blotting.

Answer 39

Bär person X på en mutation i en gen med STRs (där fler STR´s leder till större sjukdomsrisk?

Question 40

Ge ett exempel på en frågeställning som kan besvaras med hjälp av Northern blotting.

Answer 40

I hur hög grad finns en viss gen uttryckt i en viss vävnad?

Question 41

Ge ett exempel på en frågeställning som kan besvaras med hjälp av Western blotting.

Answer 41

Har personen sjukdom X? Där Sjukdom X orsakar en stor ökning av protein B.