Βιολογία κατεύθυνσης γ΄λυκείου ΚΕΝΤΡΟ ΔΙΔΑΣΚΑΛΙΑΣ&ΜΕΛΕΤΗΣ ΚΑΛΛΙΘΕΑ

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ γ΄ λυκείου

ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΚΑΠΟΛΑΣ ΓΙΩΡΓΟΣ ΒΙΟΛΟΓΟΣ Μ.Sc ΒΙΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ

1) ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΟΥ GRIFFITH  Υπάρχουν 2 στελέχη του βακτηρίου πνευμονιόκοκκος (Diplococcus pneumonieae)  Στον παρακάτω πίνακα παρουσιάζονται οι μεταξύ τους διαφορές: Στέλεχος Α Στέλεχος Β Σχηματίζει λείες αποικίες Σχηματίζει αδρές αποικίες Έχει κάψα Δεν έχει κάψα Είναι παθογόνο Δεν είναι παθογόνο  πειραματική διαδικασία που ακολούθησε ο Griffith:

→

→

ζωντανά λεία βακτήρια ποντίκι νεκρό Ζωντανά αδρά βακτήρια → ποντίκι → ζωντανό νεκρά λεία βακτήρια → ποντίκι → νεκρό

στο αίμα των νεκρών ποντικιών ανιχνεύθηκαν λεία ζωντανά βακτήρια ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ ΤΟΥ GRIFFITH: μερικά αδρά βακτήρια μετασχηματίστηκαν από κάποιο συστατικό των νεκρών λείων βακτηρίων. Δεν μπορεσε όμως να εξηγήσει περαιτέρω το φαινόμενο. Προφανώς κάποιο από τα βιομόρια του κυττάρου DNA, RNA, πρωτεϊνες, σάκχαρα, λιπίδια * μετασχημάτισε τα αδρά βακηρια σε λεία. ΠΡΟΣΟΧΗ: Για το λόγο αυτο το πείραμα του Griffith δεν αποτελεί απόδειξη ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό. Δεν πρέπει λοιπόν να το συγχέουμε με τα άλλα 2 πειράματα που ακολουθούν. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ο όρος μετασχηματισμός θα αναλυθεί στο 4ο κεφάλαιο : εισαγωγή ξένου DNA στο εσωτερικό ενός βακτηρίου ξενιστή. Αν το DNA το ξένο πρόκειται για πλασμίδι, τότε η διαδικασία του μετασχηματισμού επιτυγχάνεται με το να γίνονται τα κυτταρικά τοιχώματα του βακτηρίου παροδικά διαπερατά σε μακρομόρια.

2)ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΩΝ ΑVERY Mc LEOD & Mc CARTHY * Ουσιαστικά επαναλαμβάνουν το πείραμα του Griffith, αλλά αυτή τη φορά πιο διεξοδικά. Έλεγξαν δηλαδή πιο από τα βιομόρια του κυττάρου έχει την ιακνότητα του μετασχηματισμού. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ : Το συστατικό που μετασχηματίζει τα αδρά βακτήρια σε λεία είναι το DNA ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΠΕΙΡΑΤΟΣ: Είναι η 1η ένδειξη ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό.

3) ΠΕΙΡΑΜΑ ΤΩΝ HERSEY & CHASE ΠΡΩΤΕΪΝΕΣ : Αποτελούνται από τα εξής άτομα: C, H, O , N, S NOYKΛΕΪΚΑ ΟΞΕΑ : Αποτελούνται από τα εξής άτομα: C, H, O, N, P Επομένως το άτομο του Ρ βρίσκεται μόνο στα νουκλεϊκά οξέα, ενώ το άτομο του S, μόνο στις πρωτεϊνες . ΛΙΓΑ ΛΟΓΙΑ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΒΑΚΤΗΡΙΟΓΑΦΟΥΣ Οι βακτηριοφάγοι αποτελούν μια ιδιαίτερη κατηγορία ιών που προσβάλλει μόνο τα βακτήρια. Οι βακτηριοφάγοι προσκολλώνται στο περίβλημα του βακτηρίου – 1

ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΚΥΚΛΟΣ S

ΜΙΤΩΣΗ / ΜΕΙΩΣΗ G1 G2

S

S: Αντιγραφή του DNA ΜΙΤΩΣΗ / ΜΕΙΩΣΗ : ΚΥΤΤΑΡΙΚΗ ΔΙΑΙΡΕΣΗ Το DNA ;έχει διαφορετική μορφή σε κάθε φάση του κυτταρικού κύκλου.

[G1 – S]: ινίδιο χρωματίνης

[S – G2] :

διπλασιασμένο ινίδιο χρωματίνης. Κάθε ινίδιο χρωματίνης έχει αντιγραφεί. Σχηματίζονται οι αδελφές χρωματίδες οι οποίες ενώνονται στο καντρομερίδιο.

[G2 – M]: Δεν υπάρχει καμία ιδιαίτερη αλλαγή στη μορφή των χρωμοσωμάτων. [Μίτωση – μείωση] : Τα χρωμοσώματα αποκτούν το μέγιστο βαθμό συσπείρωσης. Τα χρωμοσώματα στη φάση μετάφαση του κυτταρικού κύκλου έχουν το μέγιστο βαθμό συσπείρωσης, είναι ορατά στο οπτικό μικροσκόπιο και ονομάζονται μεταφασικά χρωμοσώματα.

ΚΑΡΥΟΤΥΠΟΣ ΣΤΑΔΙΑ 1. α) Επιλογή κυττάρων που προέρχονται από ιστούς που διαιρούνται φυσιολογικά β) επαγωγή κυττάρων που προέρχονται από κυτταροκαλλιέργειες, αφου προηγουμένως έχει γίνει επαγωγή τους με ουσίες που έχουν μιτογόνο δράση.

6

EΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 1ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ 1. Περιγράψτε τα πειράματα συνέβαλλαν στην απόδειξη ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό των οργανισμών, και όχι οι πρωτεϊνες. Ποια από αυτά κατάφεραν να το αποδείξουν; 2. Τι διαφορά είχε το πείραμα των Avery κ.α. από το πείραμα του Griffith; Πλεονεκτούσε 3. Αν οι Hershey - Chase χρησιμοποιούσαν ραδιενεργό άνθρακα ή υδρογόνο θα μπορούσαν να ξεχωρίσουν αν οι πρωτεΐνες ή το DNA είναι το γενετικό υλικό; 4. Ποιες χημικές ομάδες είναι συνδεδεμένες με τον 1’, τον 3’ και τον 5’ ‘ανθρακα στα νουκλεοτίδια που δομούν τα νουκλεϊκά οξέα; 5. Πόσα διαφορετικά είδη νουκλεοτιδίων που δομούν τα νουκλεϊκά οξέα υπάρχουν ; Συνοψίστε τις δομικές διαφορές των νουκλεοτιδίων αυτών.

6. Τι χημική ομάδα υπάρχει στο 5’ άκρο και στο 3’ άκρο μιας πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας; 7. Να εξηγήσετε αναλυτικά, βασιζόμενοι στον τρόπο δημιουργίας του φωσφοδιεστερικού δεσμού γιατί σε ένα γραμμικό δίκλωνο μόριο DNA ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών είναι όσα και τα νουκλεοτίδια από τα οποία αποτελείται μειωμένος κατά 2 , ενώ σε ένα πλασμίδιο είναι όσα και τα νουκλεοτίδια από τα οποία αποτελείται.

8. Ποια είναι τα βασικά σημεία του μοντέλου της διπλής έλικας και ποια στοιχεία οδήγησαν στην προσέγγισή του 9. Διαλέξτε τις σωστές απαντήσεις : Η μια αλυσίδα δίκλωνου μορίου νουκλεϊκού οξέος είναι σε σχέση με την άλλη : α) όμοια β) αντιπαράλληλη γ) συμπληρωματική δ) ίση σε αριθμό νουκλεοτιδίων 10. Σωστό ή λάθος. 1)Η αλληλουχία της μιας αλυσίδας καθορίζει την αλληλουχία της άλλης σε ένα δίκλωνο νουκλεϊκό οξύ; 2) Σε δίκλωνο μόριο DNA ισχύει η σχέση A+G = T+C καθώς και η σχέση A+C = T+G. 11. Ποιες από τις παρακάτω σχέσεις αντιστοιχούν με τη μονάδα σε δίκλωνο DNA; α) G/C β) A/G γ) (A+G)/(T+C) δ) (A+T)/(G+C) ε) U/A 12. Είναι δυνατόν ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος να αποτελείται κατά 53% από νουκλεοτίδια με G και να αποτελεί γενετικό υλικό κάποιου οργανισμού; 13. Έστω ένα βακτηριακό στέλεχος (Α) της E.coli που έχει ένα πλασμίδιο που φέρει το γονίδιο ampr που του προσδίδει ανθεκτικότητα στο αντιβιοτικό αμπικιλλίνη. Έστω κι ένα δεύτερο στέλεχος (Β) της E.coli με πλασμίδιο που περιέχει το γονίδιο tetr που του προσδίδει ανθεκτικότητα στο αντιβιοτικό τετρακυκλίνη. Α) Όταν σε καλλιέργεια του Α προσθέσουμε αμπικιλλίνη οι αποικίες παραμένουν αναλλοίωτες ενώ όταν προσθέτουμε τετρακυκλίνη καταστρέφονται. Β) Το αντίθετο ισχύει στην καλλιέργεια Β ,δηλαδή παρουσία αμπικιλλίνης πεθαίνουν και παρουσία τετρακυκλίνης επιβιώνουν. Γ) Αν καλλιεργήσουμε μαζί τα στελέχη Α και Β της E.coli και προσθέσουμε αμπικιλλίνη και τετρακυκλίνη ταυτόχρονα ,παρατηρούμε ότι υπάρχουν ελάχιστες αποικίες που επιβιώνουν. Με βάση τα παραπάνω και τα όσα γνωρίζετε για τη λειτουργία των πλασμιδίων εξηγείστε την περίπτωση 3

10

Απαντήσεις στις ερωτήσεις του σχολικού βιβλίου 1) Το ένα κύτταρο είναι σωματικό και το άλλο γαμέτης. Αυτό γιατί στο γαμέτη περιέχεται το μισό γενετικό υλικό αφού κατά τη μείωση τα ομόλογα χρωμοσώματα διαχωρίζονται κι έτσι το μισό γενετικό υλικό μεταβιβάζεται σε κάθε γαμέτη.To γαμετικό κύτταρο είναι απλοειδές, ενώ το σωματικό διπλοειδές και περιέχει τη διπλάσια ποσότητα γενετικού υλικού.

2) Ε 3) Τ=20%, G= 30%, C=30% (βλέπε μεθοδολογία ασκήσεων) 4) Θεωρία, σελ17.

5) Η σωστή είναι η Ε γιατί το DNA του φάγου Τ4 περιέχει γονίδια που κωδικοποιούν τις πρωτεϊνες του Τ4 κι όχι του Τ2. Έτσι ,όταν πολλαπλασιαστεί ο ιός και εκφραστεί το γενετικό του υλικό ,θα παραχθούν οι αντίστοιχοι ιοι ,δηλαδή του τύπου Τ4.

6) Θεωρία σελ18 7) Γ 8) β-δ-γ-α 9) Οι σωστές λέξεις είναι: δίκλωνο, DNA, κυκλικό, μερικές από.

10) Το γεγονός ότι η βάση ,και όχι ο μίσχος ,καθορίζει το χρώμα του καπέλου φανερώνει ότι οι γενετικές πληροφορίες βρίσκονται στη βάση. Το γεγονός ότι στη βάση εμφανίζεται και ο πυρήνας ,επιβεβαιώνει το γεγονός ότι οι γενετικές πληροφορίες για όλα τα δομικά στοιχεία του μονοκύτταρου οργανισμού Acetabularia βρίσκονται στη βάση. Ο πυρήνας περιέχει σχεδόν το σύνολο του γονιδιώματος των ευκαρυωτικών οργανισμών (με εξαίρεση τα ημιαυτόνομα οργανίδια).

18

44) (Θ) Γιατί είναι απαραίτητη η ‘ύπαρξη και η λειτουργία ενός προγράμματος ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης’; Αναπτύξτε την απάντησή σας αναφερόμενοι: α) Στο μοριακό επίπεδο των πρωτεϊνών που χρειάζεται το κύτταρο. β) Στις ανάγκες των πολυκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών γ) Στις ανάγκες των προκαρυωτικών μονοκύτταρων οργανισμών 45) (Θ) α) Τι είναι το οπερόνιο της λακτόζης και ποιος ο ρόλος του; β) Ποιες αλληλουχίες περιλαμβάνει; Διακρίνετέ τις σε ρυθμιστικές και μη. γ) Περιγράψτε την κατάσταση του οπερονίου της λακτόζης σε θρεπτικό υλικό μόνο με γλυκόζη ή μόνο με λακτόζη αντίστοιχα. δ) Υπάρχουν άλλα οπερόνια στο βακτήριο E.coli; ε) Υπάρχουν στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς; 46) (Θ) Συγκρίνετε τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης στους προκαρυωτικους και τους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

47) (Θ) Με ποιους τρόπους ρυθμίζεται η γονιδιακή έκφραση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς;]

Ασκήσεις 2ου κεφαλαίου 1ος τύπος ασκήσεων: Εύρεση ανοικτού πλαισίου ανάγνωσης 1η περίπτωση: σε αλληλουχία RNΑ • (ΜΕΘ) α) Όπως κάνουν και τα ριβοσώματα ,διαβάζουμε την αλληλουχία RNA με φορά 5’-3’ και προσπαθούμε να εντοπίσουμε κωδικόνιο AUG (έναρξη-μεθειονίνη). β) Αν και όταν το εντοπίσουμε, ορίζουμε το ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης με βήμα τριπλέτας οσότου συναντήσουμε κωδικόνιο λήξης (UGA , UAG , UAA). γ) Το άγνωστο RNA είναι mRNA μόνο αν ορίσουμε πλαίσιο ανάγνωσης.

48) Δίνεται RNA με την παρακάτω αλληλουχία : 5’-C C U A A A C G G U A U G C C A C U A G G U A G U U G C C C A-3’ Μπορεί να κωδικοποιεί πολυπεπτίδιο; Αν ναι ποιο; Αν όχι ποιος ο πιθανός ρόλος του; a. Δίνεται η ακόλουθη αλληλουχία RNA : 5’-A Α A U G C A A C U G C C C U C A A U G C U C U G A C A-3’ Να εξεταστεί αν υπάρχει ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης και να γραφτεί η αλληλουχία του δίκλωνου DNA από το οποίο μεταγράφηκε το RNA αυτό. Να δείξετε ποια αλυσίδα είναι κωδική.

2η περίπτωση: σε αλληλουχία DNA • (ΜΕΘ) 31

Εξετάσεις 2000 2ο Θέμα: Α. Η διαδικασία της αντιγραφής του DNA χαρακτηρίζεται από μεγάλη ταχύτητα και ακρίβεια, που οφείλεται κυρίως στη δράση ενζύμων και συμπλόκων ενζύμων.

1. Ποια από τα παρακάτω συμμετέχουν στην αντιγραφή του DNA: DNA πολυμεράσες, DNA ελικάσες, περιοριστικές ενδονουκλεάσες, πριμόσωμα, επιδιορθωτικά ένζυμα, DNA δεσμάση; Μονάδες 5 2. Να γράψετε ονομαστικά τα ένζυμα που παίρνουν μέρος στην επιδιόρθωση του DNA. Β.1. Τι είναι το πολύσωμα; Μονάδες 5 2. Ποια κωδικόνια ονομάζονται συνώνυμα; Μονάδες 5 4ο Θέμα: Γ. Έστω ένα τμήμα μεταγραφόμενου κλώνου DNA με την ακόλουθη αλληλουχία βάσεων: 5΄- ΤCΑ CGG AAT TTC TAG CAT -3΄ .

1. Με δεδομένο ότι δε μεσολαβεί στάδιο ωρίμανσης, να γράψετε το mRNA που θα προκύψει από τη μεταγραφή του παραπάνω τμήματος DNA, σημειώνοντας ταυτόχρονα τη θέση του 5΄ και 3΄ άκρου του m-RNA. Μονάδες 3 2. Να γραφούν τα αντικωδικόνια των t-RNA με τη σειρά που συμμετέχουν στη μετάφραση του παραπάνω m-RNA. Mονάδες 7 Εξετάσεις 2001 1ο Θέμα: Β 1.Το DNA αποτελεί το γενετικό υλικό όλων των κυττάρων και των περισσότερων ιών. Να περιγράψετε συνοπτικά τις λειτουργίες του γενετικού υλικού. Μονάδες 5 2. Να αναφέρετε τις ειδικές θέσεις που έχει κάθε μόριο tRNA και να εξηγήσετε το ρόλο των tRNA στην πρωτεϊνοσύνθεση.

Mονάδες 5 2ο Θέμα: 1. Ένας πληθυσμός βακτηρίων Ε. coli αναπτύσσεται σε θρεπτικό υλικό που περιέχει τη λακτόζη ως πηγή άνθρακα. Όταν η λακτόζη εξαντληθεί προσθέτουμε γλυκόζη. Να περιγράψετε τον τρόπο λειτουργίας του οπερονίου της λακτόζης πριν και μετά την προσθήκη της γλυκόζης. Μονάδες 10 Εξετάσεις 2002 1ο Θέμα: Β. Να οριστούν οι παρακάτω έννοιες: Ανοικτό πλαίσιο ανάγνωσης. Mον. 7 Εξετάσεις 2003 1. Ο καταστολέας κωδικοποιείται από ένα ρυθμιστικό γονίδιο, που βρίσκεται μπροστά από τον υποκινητή. Μονάδες 2 Εξετάσεις 2004 1. Κατά τη µεταγραφή του DNA συντίθεται ένα… α. δίκλωνο µόριο DNA. β. µονόκλωνο µόριο DNA. γ. δίκλωνο RNA. δ. µονόκλωνο RNA. Μονάδες 5 5. Τα ένζυµα που διορθώνουν λάθη κατά την αντιγραφή του DNA είναι … α. DNA ελικάσες και DNA δεσµάση. β. RNA πολυµεράσες και πριµόσωµα. γ. DNA δεσµάση και επιδιορθωτικά ένζυµα. δ. DNA πολυµεράσες και επιδιορθωτικά ένζυµα. Μονάδες 5 1. Ποια είδη RNA παράγονται κατά τη µεταγραφή του DNA προκαρυωτικού κυττάρου (µονάδες 3) και ποιος είναι ο ρόλος τους (µονάδες 6); Μονάδες 9 Εσπερινο 2001 1ο Θέμα : Α. Να γράψετε στο τετράδιό σας τις σωστές απαντήσεις 39

Θέμα 2ο : Α. 1. Κάθε μόριο tRNA έχει μια ειδική τριπλέτα νουκλεοτιδίων, το ______________, με την οποία προσδένεται, λόγω συμπληρωματικότητας, με το αντίστοιχο ______________ του mRNA. Μονάδες 5 2. Τι είναι το κωδικόνιο έναρξης και τι τα συνώνυμα κωδικόνια; Μονάδες 5 Θέμα 4ο : Δίνονται τα παρακάτω αμινοξέα και, δίπλα τους, τριπλέτες του γενετικού κώδικα που κωδικοποιούν τα αμινοξέα αυτά: Τυροσίνη (tyr) – UAU ,φαινυλαλανίνη (phe) – UUU ,προλίνη (pro) – CCC. α) Αξιοποιώντας τις παραπάνω πληροφορίες να δώσετε το mRNA που κωδικοποιεί το ακόλουθο τμήμα πολυπεπτιδικής αλυσίδας: ..... - phe – phe – pro – tyr – tyr – pro - ..... Μονάδες 5 β) Να γράψετε την κωδική αλυσίδα του DNA και τη συμπληρωματική της, προσδιορίζοντας το 3΄ και 5΄ άκρο καθεμιάς απ’αυτές. Μονάδες 15 γ) Πόσοι είναι οι δεσμοί υδρογόνου που σταθεροποιούν τις δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες στο παραπάνω μόριο του DNA; Μονάδες 5 Εσπερινό 2004 1. Το γεγονός ότι κάθε νουκλεοτίδιο του γενετικού κώδικα ανήκει σε ένα µόνο κωδικόνιο οδηγεί στο χαρακτηρισµό του κώδικα ως α. συνεχούς β. µη επικαλυπτόµενου γ. εκφυλισµένου δ. σχεδόν καθολικού Μον.5

Ενδεικτικές απαντήσεις για τις ασκήσεις 58 και 61 του φυλλαδίου (ασκήσεις 2ου κεφαλαίου) 58) Δίνεται η αλληλουχία:

5’-A T A A T G G C T C A T T C T T A A - 3’ 3’-T A T T A C C GA G T A A G A A T T - 5’

α) Nα εξετάσετε το τμήμα αυτό μπορεί να κωδικοποιεί πρωτεϊνικό προϊόν. β) Αν μπορεί, να γράψετε: Το mRNA που προκύπτει από τη μεταγραφή του Τα αντικωδικόνια των tRNA που θα χρειαστούν για τη μετάφρασή του Την αμινοξική αλληλουχία του προϊόντος μετάφρασης (η μεθειονίνη της πρώτης τριπλέτας δεν αφαιρείται). α) (Εισαγωγή)Το γονίδιο είναι ένα τμήμα DNA με καθορισμένη αλληλουχία βάσεων, που περιέχει την πληροφορία για τη σύνθεση μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας, μέσω του mRNA, ή για τη σύνθεση ενός άλλου είδους RNA (ορισμός παραρτήματος). Σύμφωνα δε με το κεντρικό δόγμα της Βιολογίας, η έκφραση του γονιδίου αυτού περιλαμβάνει τη διαδικασία ενεργοποίησης του γονιδίου,τη μεταγραφή του σε mRNA, στην περίπτωσή μας, και τη μετάφραση το mRNA σε πολυπεπτιδική αλυσίδα (σελ40). (Το συμπέρασμα τώρα) Για να μπορεί λοιπόν το τμήμα αυτό του DNA να κωδικοποιεί κάποιο πρωτεϊνικό προϊόν, πρέπει να μπορεί να προκύψει mRNA από τη μεταγραφή του. (Τώρα εξηγούμε τον τρόπο με τον οποίο θα ψάξουμε το DNA, για να ισχύει η προηγούμενη ανάλυση) Το mRNA – το ώριμο στα ευκαρυωτικά, και γενικά στα προκαρυωτικά - εκτός από τις 5’ και 3’ αμετάφραστες περιοχές περιέχει τη μεταφραζόμενη αλληλουχία. Αυτή είναι η αλληλουχία που κωδικοποιεί το πολυπεπτίδιο και σύμφωνα με το γενετικό κώδικα ξεκινά από το κωδικόνιο έναρξης, το 5’-A U G -3’ και τελειώνει με κάποιο από τα 3 κωδικόνια λήξης: 41

4ο κεφάλαιο: Τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA Η Γενετική Μηχανική (Τεχνολογία Ανασυνδυασμένου DNA) είναι το σύνολο των τεχνικών με τις οποίες ο άνθρωπος επεμβαίνει στο γενετικό υλικό των οργανισμών. ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ Η 1η εφαρμογή με την οποία θα ασχοληθούμε είναι: Δημιουργία γενετικά τροποποιημένων βακτηρίων. ο Εισάγουμε με ειδικές τεχνικές (4 κεφάλαιο) όποιο γονίδιο επιθυμούμε (από οποιονδήποτε ο οργανισμό) σε βακτήρια, και στη συνέχεια τα καλλιεργούμε (7 κεφάλαιο). Τα βακτήρια πολλαπλασιάζουν και εκφράζουν το ξένο DNA και παράγουν την αντίστοιχη πρωτεΐνη γιατί ο γενετικός κώδικας είναι καθολικός και οι μηχανισμοί αντιγραφής μεταγραφής και μετάφρασης είναι παρόμοιοι για όλους τους οργανισμούς.(βλέπε 2ο κεφάλαιο: οποιοδήποτε ευκαρυωτικό mRNA μπορεί να μεταφραστει σε εκχύλισμα βακτηριακών, φυτικών και ζωικών ριβοσωμάτων και να δώσει την ίδια ευκαρυωτική πρωτεϊνη. « Τότε είχαμε πει πως το γεγονός ότι ο γενετικός κώδικας είναι καθολικός βρίσκει εφαρμογή στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA!) Έτσι παράγονται: α) πολλά αντίτυπα του γονιδίου ( αυτό αποτελεί μια περίπτωση κλωνοποιήσης). εδώ θα πρέπει να θυμηθούμε μια πολύ σημαντική ιδιότητα των πλασμιδίων να αντιγράφονται ανεξάρτητα από το κύριο μόριο DNA του βακτηριακού κυττάρου. Κλωνοποίηση = Δημιουργία πανομοιότυπων μορίων, κυττάρων, ή οργανισμών κατά προτίμηση σε πολλά αντίγραφα β) μεγάλες ποσότητες της πρωτεΐνης που κωδικοποιείται από το γονίδιο που εισάγαμε στα βακτήρια. *** Σκεφτείτε το λίγο ως εφαρμογή: Βακτήρια παράγουν σε τεράστιες ποσότητες μια ανθρώπινη φαρμακευτική πρωτεϊνη (π.χ. προινσουλίνη) Γιατί χρησιμοποιούμε βακτήρια; Επειδή είναι οικονομικά (χρειάζονται φτηνά θρεπτικά υλικά για να καλλιεργηθούν), πολλαπλασιάζονται πολύ γρήγορα (βλέπε 7ο κεφάλαιο : καλλιέργεια μικροοργανισμών) και δεν υπάρχουν ηθικοί φραγμοί για τη χρήση τους. Και που χρησιμοποιούνται τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια; 1. Θεραπεία ασθενειών  παραγωγή ανθρώπινης ινσουλίνης από βακτήρια θεραπεία ο διαβήτη (8 κεφάλαιο) 2. Παραγωγή ανθρώπινων ιντερφερονών από βακτήρια, πιθανά αντικαρκινικά φάρμακα

(8ο κεφάλαιο)

3. Δημιουργία γενετικά τροποποιημένων φυτών  προσθήκη γονιδίων στο Agrobacterium το οποίο με τη σειρά του τροποποιεί τα φυτικά κύτταρα, ώστε να αποκτούν νέες βελτιωμένες ο ιδιότητες  πρόοδος γεωργίας  (9 κεφάλαιο) κατασκευή βιβλιοθηκών. Είδη βιβλιοθηκών: 1. Γονιδιωματική βιβλιοθήκη: με χρήση πλασμιδίων ή με χρήση βακτηριοφάγων ως φορείς κλωνοποιήσης 49

5΄

3΄

GAATTCTTAATGCΑAGATCATAAAGAATTCTAG CTTAAGAATTACGΤTCTAGTATTTCTTAAGATC

3΄

5΄

Το παραπάνω τμήμα DNA κόβεται με EcoRI, προκειμένου να ενσωματωθεί σε κατάλληλο πλασμίδιο που έχει κοπεί με την ίδια περιοριστική ενδονουκλεάση, με τελικό σκοπό να εισαχθεί σε βακτήριο για την παραγωγή φαρμακευτικού πολυπεπτιδίου. Να βρείτε την αλληλουχία των αμινοξέων του πολυπεπτιδίου με χρήση του παρατιθέμενου γενετικού κώδικα. Μονάδες 6 Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. (Παρατίθεται ο γενετικός κώδικας.)

Μονάδες 8

Εξετάσεις 2003 1ο θέμα: Σωστό ή λάθος; Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες παράγονται από ευκαρυωτικά κύτταρα. Μονάδες 2 Η μέθοδος αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR) επιτρέπει την επιλεκτική αντιγραφή μορίων DNA, χωρίς τη μεσολάβηση ζωικών κυττάρων. Μονάδες 2 Επιλέξτε: Μια γονιδιωματική βιβλιοθήκη περιέχει: α. το σύνολο του m-RNA ενός οργανισμού β. το σύνολο του DNA ενός οργανισμού γ. αντίγραφα ενός μόνο ανασυνδυασμένου πλασμιδίου δ. αντίγραφα ανασυνδυασμένων κυττάρων.

Μονάδες 5

Θέμα 2ο:1.

Μονάδες 5

Τι ονομάζεται υβριδοποίηση νουκλεϊκών οξέων;

Εξετάσεις 2004 Θέμα 1ο: 2. Μια cDNA βιβλιοθήκη περιέχει … α. το σύνολο του DNA ενός οργανισµού. β. αντίγραφα των mRNA όλων των γονιδίων που εκφράζονται σε συγκεκριµένα κύτταρα. γ. αντίγραφα του mRNA ενός µόνο γονιδίου. δ. αντίγραφα που περιέχουν κοµµάτια γονιδίων και άλλα τµήµατα DNA. Μονάδες 5 Εσπερινο2001 1ο θέμα: Σωστό ή λάθος: Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες συνδέουν κομμάτια του DNA ενώ η DNA δεσμάση κόβει κάθε αλυσίδα του DNA σε συγκεκριμένες θέσεις. Εσπερινό 2003 2. Οι περιοριστικές ______________ παράγονται από ______________ και ο φυσιολογικός τους ρόλος είναι να τα προστατεύουν από την εισβολή «ξένου» DNA. Μον.5 Η διαδικασία δημιουργίας κλώνων βακτηρίων ονομάζεται ____________. Το σύνολο των βακτηριακών κλώνων αποτελεί τη ____________ βιβλιοθήκη. Μονάδες 5

57

ΧαΧα

ΧΑΨ

ΧαΧα

ΧαΧα

ΧΑΨ

ΧαΧα

ΧΑΨ

ΧΑΨ

• Το ενδεχόμενο της αυτόματης μετάλλαξης. Πρέπει να λαμβάνεται υπόψη στα γεν.δέντρα; Συχνά εμφανίζεται μια ιδιότητα (συνήθως ασθένεια ) από γονείς που δεν την εμφανίζουν. Ένα άμεσο συμπέρασμα είναι ότι η ασθένεια οφείλεται σε υπολειπόμενο γονίδιο και οι γονείς είναι φορείς. Πχ: Αα x Αα ή ΧΑΧα x ΧΑΨ. Μπορούμε να ισχυριστούμε όμως και το ότι μπορεί να έγινε μετάλλαξη στα γεννητικά κύτταρα του ενός γονέα κι έτσι να προέκυψε ένας γαμέτης που έφερε ένα μεταλλαγμένο επικρατές γονίδιο, που έτυχε να μεταβιβαστεί και στον απόγονο. Πχ:

Ρ: αα x αα Γαμ. α , α και ένας Α (επικρατής μετάλλαξη) F1 : Αα (με την ασθένεια).

Aν δεν υπάρχουν άλλα στοιχεία που να απορρίπτουν αυτό το επιχείρημα, μπορούμε πάντα να το αναφέρουμε σαν ενδεχόμενο. Δε μπορούμε όμως να το χρησιμοποιούμε πολλές φορές πχ σε ένα γενεαλογικό δέντρο γιατί η πιθανότητα να συμβούν τέτοιες μεταλλάξεις σε πολλά άτομα ταυτόχρονα είναι πολύ μικρή. Λυμένα παραδείγματα: Απαντήσεις στις ασκήσεις 14 και 15 του βιβλίου 14) Θα διερευνήσουμε τους τρόπους κληρονόμησης 1 ως 4 σε καθένα δέντρο, ξεκινώντας από το (α). Η αχονδροπλασία συμβολίζεται με τα σκούρα σύμβολα. α1:Η αχονδροπλασία οφείλεται σε αυτοσωμικό υπολειπόμενο γονίδιο, έστω α , άρα τα ασθενή άτομα θα έχουν γονότυπο αα και τα φυσιολογικά ΑΑ ή Αα. αα

Α_

Ι

αα

αα

Α_

ΙΙ ΙΙΙ

Η υπόθεση είναι δεκτή, γιατί αν τα άτομα Ι2 και ΙΙ3 είναι ετερόζυγα, κάλλιστα μπορεί να ισχύουν τα δεδομένα του δέντρου (κάνουμε και τις διασταυρώσεις)

αα

69

14) Εξετάσεις 2001 - 1ο Θέμα: Α.1. Από τη διασταύρωση ενός λευκού μ’ ένα μαύρο ποντικό όλοι οι απόγονοι είναι γκρίζοι. Τα γονίδια που καθορίζουν το χρώμα τους είναι: α. συνεπικρατή β. φυλοσύνδετα γ. ατελώς επικρατή.Μον.2 Αιτιολογήστε. Μον.3 15) Εξετάσεις 2002 - 1ο Θέμα: 2. Ασθένεια που οφείλεται σε αυτοσωμικό επικρατές γονίδιο είναι η: α.Φαινυλκετονουρία β.οικογενής υπερχοληστερολαιμία γ.δρεπανοκυτταρική αναιμία δ.β-θαλασσαιμία. Μονάδες 5 16) Εξετάσεις 2003 - 1ο Θέμα: Σωστό ή λάθος; Η αιμορροφιλία Α οφείλεται σε αυτοσωμικό υπολειπόμενο γονίδιο. Μον.2 Επιλέξτε:Ένα άτομο που ανήκει στην ομάδα αίματος ΑΒ έχει γονότυπο: α. ΙΑΙΒ β. ii γ. ΙΒi δ.

IAi. Μονάδες 5

Ασκήσεις 5ου κεφαλαίου (Ασκήσεις Γενετικής) Εύρεση F1από P, με γνωστό τρόπο κληρονόμησης: 1) Στις αλεπούδες το ασημόμαυρο χρώμα του τριχώματος καθορίζεται από ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο β και το κόκκινο χρώμα από το επικρατές αλληλόμορφο Β. Να καθοριστούν οι αναμενόμενες γονοτυπικές και φαινοτυπικές αναλογίες που θα προκύψουν όταν διασταυρωθούν: α) ετερόζυγοι κόκκινοι β) ετερόζυγος κόκκινος με ασημόμαυρο γ) καθαρός κόκκινος με ασημόμαυρο δ) ασημόμαυρος με ασημόμαυρο 2) Διασταυρώνεται ένα ετερόζυγο φυτό μοσχομπίζελου με κίτρινα σπέρματα με ένα άλλο φυτό όμοιου γονοτύπου. Ποιες οι αναμενόμενες γονοτυπικές και φαινοτυπικές αναλογίες που θα προκύψουν από τη διασταύρωση των κίτρινων απογόνων που θα προκύψουν; 3) Στον άνθρωπο η έλλειψη της χρωστικής μελανίνη ,που λέγεται αλφισμός, οφείλεται σε ένα αυτοσωμικό υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο α ,ενώ ο κανονικός χρωματισμός στο επικρατές αλληλόμορφο Α. Είναι δυνατό από δύο κανονικούς γονείς να γεννηθεί ένα αλφικό παιδί; 4) Στα κουνέλια το κοντό τρίχωμα καθορίζεται από το επικρατές γονίδιο Κ και το μακρύ από το υπολειπόμενο αλληλόμορφό του κ. Το μαύρο τρίχωμα ρυθμίζεται από το επικρατές γονίδιο Μ και το καφέ από το υπολειπόμενο αλληλόμορφο μ να καθοριστούν οι αναμενόμενες γονοτυπικές και φαινοτυπικές αναλογίες από τη διασταύρωση Α) Δύο διπλά ετερόζυγων ατόμων Β) Ατόμου με κοντο και μαυρο τρίχωμα διπλά ετερόζυγο, με άτομο ετερόζυγο κοντό και με καφέ τρίχωμα Γ) Ατόμου κοντού ετερόζυγου με καφέ τρίχωμα με άτομο με άτομο με αντίστροφο γονότυπο, δηλαδή μακρύ και ετερόζυγο με μαύρο τρίχωμα. Δ) Ετερόζυγου κοντού και καφέ με ετερόζυγο κοντό και καφέ 76

Τετράγωνο του Punnett: (ας πιούμε μια ασπιρίνη πρώτα...) Γαμέτες

ΑΒΓ

ΑΒγ

ΑβΓ

Αβγ

αΒΓ

αΒγ

αβΓ

αβγ

ΑΒΓ

ΑΑΒΒΓΓ

ΑΑΒΒΓγ

ΑΑΒγΓΓ

ΑΑΒβΓγ

ΑαΒΒΓΓ

ΑαΒΒΓγ

ΑαΒβΓΓ

ΑαΒβΓγ

ΑΒγ

ΑΑΒΒΓγ

ΑΑΒΒγγ

ΑΑΒβΓγ

ΑΑΒβγγ

ΑαΒΒΓγ

ΑαΒΒγγ

ΑαΒβΓγ

ΑαΒβγγ

ΑβΓ

ΑΑΒβΓΓ

ΑΑΒβΓγ

ΑΑββΓΓ

ΑΑββΓγ

ΑαΒβΓΓ

ΑαΒβΓγ

ΑαββΓΓ

ΑαββΓγ

Αβγ

ΑΑΒβΓγ

ΑΑΒβγγ

ΑΑββΓγ

ΑΑββγγ

ΑαΒβΓγ

ΑαΒβγγ

ΑαββΓΓ

Ααββγγ

αΒΓ

ΑαΒΒΓΓ

ΑαΒΒΓγ

ΑαΒβΓΓ

ΑαΒβΓγ

ααΒΒΓΓ

ααΒΒΓγ

ααΒβΓΓ

ααΒβΓγ

αΒγ

ΑαΒΒΓγ

ΑαΒΒγγ

ΑαΒβΓγ

ΑαΒβγγ

ααΒΒΓγ

ααΒΒγγ

ααΒβΓγ

ααΒβγγ

αβΓ

ΑαΒβΓΓ

ΑαΒβΓγ

ΑαββΓΓ

ΑαββΓγ

ααΒβΓΓ

ααΒβΓγ

ααββΓΓ

ααββΓγ

αβγ

ΑαΒβΓγ

ΑαΒβγγ

ΑαββΓγ

Ααββγγ

ααΒβΓγ

ααΒβγγ

ααββΓγ

ααββγγ

Τι παρατηρούμε (αφού πιούμε την ασπιρίνη): 1) Στα τέσσερα μεγάλα τετράγωνα (║)διαχωρίζεται η πρώτη ιδιότητα (Α,α) με γονοτυπική αναλογία 1:2:1 που είναι αναμενόμενο γιατί οι γονείς είναι ετερόζυγοι ως προς αυτήν.

2) Μέσα σε καθένα από τα μεγάλα τετράγωνα αναπτύσσονται από τέσσερα μεσαία τετράγωνα, στα οποία διαχωρίζεται η δεύτερη ιδιότητα, δίνοντας την ίδια γονοτυπική αναλογία (1:2:1) και για τον ίδιο λόγο.

3) Τέλος, μέσα σε καθένα από τα μεσαία τετράγωνα αναπτύσσονται από τέσσερα μικρά τετράγωνα, στα οποία διαχωρίζεται η τρίτη ιδιότητα με τον ίδιο ακριβώς τρόπο με τις άλλες. Από αυτά φαίνεται άλλη μια φορά ότι: στον ν-υβριδισμό (όπου ν οι διαφορετικές ιδιότητες που εδρεύουν σε διαφορετικά χρωμοσώματα) εφαρμόζεται ν ξεχωριστές φορές ο μονοϋβριδισμός!! Μπορούμε να επεξεργαστούμε την κάθε ιδιότητα ξεχωριστά για να λύσουμε μια άσκηση, αλλά να μην ξεχνάμε και ότι το ζητούμενο μπορεί να αφορά όλες τις ιδιότητες μαζί (εξαρτάται από την εκφώνηση). Γονότυπική ομάδα Φαινότυπος Αναλογία Α_ Β_ Γ_ Κίτρινα-λεία-ιώδη 27 Α_ Β_ γγ Κίτρινα –λεία- λευκά 9 Α_ ββ Γ_ Κίτρινα –ρυτιδωμένα-ιώδη 9 Α_ ββ γγ Κίτρινα –ρυτιδωμένα-λευκά 3 αα Β_ Γ_ Πράσινα –λεία –ιώδη 9 αα Β_ γγ Πράσινα –λεία-λευκά 3 αα ββ Γ_ Πράσινα-ρυτιδωμένα-ιώδη 3 αα ββ γγ Πράσινα-ρυτιδωμένα-λευκά 1 82

γ) Διαθέτουμε 4 τύπους φυτών : με μεγάλους και πλούσιους καρπούς (Μ_Υ_), με μικρούς και πλούσιους (μμΥ_), με μεγάλους και φτωχούς (Μ_υυ), με μικρούς και φτωχούς (μμυυ). Από τους απόγονους με μεγάλους και πλούσιους καρπούς, άλλοι είναι ετερόζυγοι για τη μία (ΜμΥΥ) ή την άλλη (ΜΜΥυ) ιδιότητα ,άλλοι και για τις δύο (ΜμΥυ) και άλλοι για καμία (ΜΜΥΥ). Εμείς επιδιώκουμε με μια διασταύρωση ελέγχου να βρούμε ποια από τα φυτά αυτά είναι ομόζυγα και για τις δύο ιδιότητες (ΜΜΥΥ). Χρησιμοποιούμε στη διασταύρωση ελέγχου φυτά με μικρούς και φτωχούς καρπούς ,που έχουν γονότυπο μμυυ και τους διασταυρώνουμε με τα φυτά με μεγάλους και πλούσιους καρπούς ξεχωριστά το καθένα.. Αν από κάποια από αυτές τις διασταυρώσεις προκύψουν απόγονοι με μεγάλους και πλούσιους καρπούς τότε ο γονέας είναι ομόζυγος ,δηλαδή : Ρ : ΜΜΥΥ x μμυυ F1 : ΜμΥυ Αντίστοιχα ,αν προκύψουν απόγονοι με ‘μεγάλο και πλούσιο’ και ‘μεγάλο και φτωχό’ , ο γονέας είναι ετερόζυγος για τη μία ιδιότητα : ΜΜΥυ. (κάνουμε και τη διασταύρωση!) Αντίστοιχα αν προκύψουν απόγονοι με ‘μεγάλο και πλούσιο’ και ‘μικρό και πλούσιο’ , ο γονέας είναι ετερόζυγος για την άλλη ιδιότητα : ΜμΥΥ. (κάνουμε και τη διασταύρωση!) Αντίστοιχα αν προκύψουν απόγονοι με ‘μεγάλο και πλούσιο’ , ‘μεγάλο και φτωχό’ , ‘μικρό και πλούσιο’ και ‘μικρό και φτωχό’ ο γονέας είναι ετερόζυγος και για τις δύο ιδιότητες : ΜμΥυ. (κάνουμε και τη διασταύρωση!) Άρα αναλόγως με τη φαινοτυπική αναλογία των απογόνων από τη διασταύρωση ελέγχου συμπεραίνουμε το γονότυπο του γονέα και επιλέγουμε τα αμιγή άτομα.

Διασταυρώσεις φυλοσύνδετων γονιδίων Έστω η ιδιότητα της αιμορροφιλίας Α, που ελέγχεται από υπολειπόμενο φυλοσύνδετο γονίδιο, ενώ το επικρατές αλληλόμορφο Α είναι το φυσιολογικό. Ισχύουν οι παρακάτω πιθανές διασταυρώσεις: 1) P: ΧΑΧΑ x ΧΑΨ Γαμ. ΧΑ ΧΑ , Ψ F1:

ΧΑΧΑ , ΧΑΨ  όλα φυσιολογικά και στα δύο φύλα

2) P: ΧΑΧΑ x ΧαΨ Γαμ. ΧΑ Χα , Ψ F1:

ΧΑΧα , ΧΑΨ  όλα φυσιολογικά και στα δύο φύλα

3) P: ΧΑΧα Γαμ. ΧΑ , Χα F1:

x

ΧΑΨ ΧΑ , Ψ

ΧΑΧΑ , ΧΑΧα , ΧΑΨ , ΧαΨ  θηλυκά όλα φυσιολογικά και αρσενικά 1 φυσ/κά: 1 αιμορρ/κά ενώ στο σύνολο ανεξαρτήτως φύλου ισχύει η αναλογία 3 φυσ:1αιμ.

4) 97

• Σκέψη 3η: λέμε για την αιτία του λάθους αυτού. Σε κάθε περίπτωση ο μη διαχωρισμός μπορεί να έγινε τυχαία (αυτόματη μετάλλαξη) ή λόγω επίδρασης μεταλλαξογόνων παραγόντων. Περισσότερες περιπτώσεις: πώς μπορεί να προκύψει ένα άτομο με σύνδρομο Down, Klinefelter ή Turner; Σύνδρομο

Γονότυπος

Down

(κι αντίστοιχα για τις τρισωμίες 13 και 18)

Τρισωμία 21

Klinefelter

Turner

Γαμέτες που πρέπει να ενωθούν Από μητέρα

Από πατέρα

21+21’ (από μη διαχωρισμό στην 1η ή στη 2η μειωτική διαίρεση) και αντίστροφα

21’’ (φυσιολογικός) και αντίστροφα

ΧΧ (από μη διαχωρισμό στην 1η ή στη 2η μειωτική διαίρεση)

Ψ (φυσιολογικός)

Χ (φυσιολογικός)

ΧΨ (από μη διαχωρισμό στην 1η μειωτική διαίρεση MONO!)

ΧΧΨ

ΧΟ

Ο (από μη διαχωρισμό στην 1η ή στη 2η μειωτική διαίρεση) Χ (φυσιολογικός)

Χ (φυσιολογικός) Ο (από μη διαχωρισμό στην 1η ή στη 2η μειωτική διαίρεση)

Γενικότερα, από μη διαχωρισμούς στα φυλετικά χρωμοσώματα μπορεί να προκύψουν διάφορες χρωμοσωμικές ανωμαλίες. Γονέας όπου γίνεται μη διαχωρισμός Μητέρα συχνότερα

Μειωτική διαίρεση όπου γίνεται ο μη διαχωρισμός

Είδη γαμετών που προκύπτουν (βλ. τετράδιο)

Τι προκύπτει; Οι γαμέτες αυτοί ενώνονται με Χ από πατέρα

Τι προκύπτει; Οι γαμέτες αυτοί ενώνονται με Ψ από πατέρα

1η (ομ. χρωμ/τα)

ΧΧ , Ο

ΧΧΧ, ΧΟ (Tur)

ΧΧΨ(Κlin) , ΨΟ (μη βιώσιμο)

2η (αδ. χρ/δες)

ΧΧ, Χ

ΧΧΧ, ΧΧ

ΧΧΨ(Κlin), ΧΨ

Τί προκύπτει; Οι γαμέτες αυτοί ενώνονται με Χ από μητέρα Πατέρας σπανιότερα

1η (το Χ με το Ψ)

ΧΨ, Ο

ΧΧΨ(Κlin), ΧΟ(Tur)

2η (οι αδ.χρ του Χ)

ΧΧ, Ο, Ψ

ΧΧΧ, ΧΟ(Tur), ΨΟ (μη βιώσιμο)

2η (οι αδ.χρ του Ψ)

Χ, ΨΨ, Ο

ΧΧ, ΧΨΨ (ερ12.σχ.β.), ΧΟ(Tur)

Καρκίνος: Οφείλεται σε μεταλλάξεις στις οποίες: 1.

Τα πρωτοογκογονίδια μετατρέπονται σε ογκογονίδια (α)γονιδιακές μεταλλάξεις, β) χρωμοσωμικές μεταλλάξεις και πιο συγκεκριμένα μετατόπιση. Αυτά υπερλειτουργούν, δηλαδή υπερεκφράζονται

105

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ 1) Ορισμοί: Μετάλλαξη, Γονιδιακές μεταλλάξεις, Ουδέτερες μεταλλάξεις, Σιωπηλές μεταλλάξεις, Αυτόματες μεταλλάξεις, Αιμοσφαιρινοπάθεια, Θαλασσαιμία.

2) Δρεπανοκυτταρική αναιμία: Γενετική βάση (μετάλλαξη, γονίδια, τρόπος κληρονόμησης), δομή αιμοσφαιρίνης HbS, συμπτώματα σε ομόζυγους και σε ετερόζυγους, τρόποι διάγνωσης.

3) 2003 - 1ο θέμα: Σωστό ή λάθος; Τα άτομα που πάσχουν από δρεπανοκυτταρική αναιμία παράγουν μόνο HbA. Μονάδες 2 4) Συνδυάστε τις έννοιες ‘εκφυλισμένος γενετικός κώδικας’ και ‘συνεχής και μη επικαλυπτόμενος γενετικός κώδικας’ με τις μεταλλάξεις αντικατάστασης και προσθήκης-έλλειψης αντίστοιχα.

5) Αντιστοιχίστε:  Ουδέτερες μεταλλάξεις  Αυτόματες μεταλλάξεις  Σιωπηλές μεταλλάξεις  Γονιδιακές μεταλλάξεις

 Μεταλλάξεις που συμβαίνουν στην αντιγραφή του DNA ή RNA ή στο διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων και εμφανίζονται αιφνίδια μέσα στον πληθυσμό.  Μεταλλάξεις που προκαλούν μεν αλλαγή στην πρωτεΐνη αλλά δεν προκαλούν σοβαρά προβλήματα στον οργανισμό  Μεταλλάξεις που δεν οδηγούν σε αλλαγή της αλληλουχίας της πρωτεΐνης.  Μεταλλάξεις που αφορούν αντικατάσταση, προσθήκη ,ή έλλειψη μικρού αριθμού βάσεων.

6) Έστω μια μετάλλαξη αντικατάστασης στο τρίτο κωδικόνιο της μεταφραζόμενης περιοχής ενός γονιδίου. Ποια τα πιθανά αποτελέσματα σχετικά με το πρωτεϊνικό προϊόν που κωδικοποιεί; 7) Έστω μια μετάλλαξη αντικατάστασης στο κωδικόνιο λήξης ενός γονιδίου. Ποια τα πιθανά αποτελέσματα σχετικά με το πρωτεϊνικό προϊόν που κωδικοποιεί αυτό; Απαντήστε και για την περίπτωση προσθήκης ή έλλειψης μίας βάσης.

8) Έστω ένα καρδιακό κύτταρο όπου συνέβη μια έλλειψη 5 βάσεων στη μεταφραζόμενη αλληλουχία του γονιδίου της ινσουλίνης στον άνθρωπο, που προκαλεί σημαντική αλλαγή στη δομή της. Θα αναπτύξει διαβήτη το άτομο αυτό; 9) Έστω μια μετάλλαξη σε πρόδρομο γεννητικό κύτταρο ανδρός σε φυλοσύνδετο γονίδιο. Η μετάλλαξη αυτή αφορά την προσθήκη βάσης στο κωδικόνιο έναρξης του γονιδίου που ρυθμίζει την ανάπτυξη του νευρικού συστήματος. Είναι πιθανό να αποκτήσει γιο με ατελή ανάπτυξη του νευρικού συστήματος; Κόρη; 10) Υποθέστε ότι ένας άντρας ακτινοβολείται και δημιουργείται μια θνησιγόνος φυλοσύνδετη μετάλλαξη σε ένα κύτταρο του δέρματός του. Αν η σύζυγος του ατόμου αυτού είναι φορέας της παραπάνω μεταλλαγής υπάρχει λόγος ανησυχίας για τους απογόνους του ζευγαριού αυτού; 11) Εξετάσεις 2001 - 3ο Θέμα: Μία ανωμαλία του γονιδίου που ελέγχει τη σύνθεση του ενζύμου απαμινάση της αδενοσίνης (ADA) προκαλεί μία ασθένεια του ανοσοποιητικού συστήματος. Απομονώθηκε το mRNA του ενζύμου ADA από υγιές άτομο και από άτομο που ασθενεί. Τμήματα των παραπάνω mRNA είναι: 108

Προς λύση: Φυσιολογική αλληλουχία : Μεθ – Ιστ – Λυς – Αργ – Φαιν – Ισολ – AAA CGA UUU AUU AAG CGC UUC AUC CGG AUA CGU AGA AGG

; Μεταλλαγμένη αλλ/χία :

Γλυκ GGA GGU GGC GGG

(λήξη) UAA UGA UAG

επαλήθευση

Μεθ – Ιστ – Αργ – Ασπκ – Λευκ -(λήξη) CGA GAU CUA UAA CGC GAC CUC UGA CGG CUG UAG CGU CUU AGA UUA AGG UUG

27) Έστω ένας μεταγραφικός παράγοντας που αποτελείται από 5 αλυσίδες, 2 τύπου α, 2 β και μία γ. Α) Πόσα γονίδια εκφράζονται για τη δημιουργία του παραπάνω μεταγραφικού παράγοντα; Β) Δίνεται η αμινοξική αλληλουχία της αλυσίδας γ στη φυσιολογική της μορφή, την (α). και σε 5 διαφορετικές παραλλαγές της. Πώς μπορεί να έχουν προκύψει οι παραλλαγές (β) ως (στ) ; (α) (β) (γ) (δ) (ε) (στ)

μεθ-αλα-αλα-μεθ-γλυ-φαιν-τρυπτ-κυστ-σερ-βαλ-μεθ μεθ-αλα-αλα-μεθ-γλυ-φαιν-τρυπτ-κυστ μεθ-αλα-αλα-μεθ-γλυ-φαιν-τρυπτ-κυστ-σερ-βαλ-μεθ-γλουτ/κό-γλυκ-ισολ-λευκ. μεθ-γλυ-φαιν-τρυπτ-κυστ-σερ-βαλ-μεθ μεθ-αλα-γλ/νη-τρυ-ασπ/κο-φαι-γλυ-βαλ-βαλ μεθ-αλα-αλα-μεθ-τρυ-ισολ-λευκ-βαλ

(α)

μεθ- αλα- αλαGCA GCG GCC GCU

(ε)

μεθ- αλα- γλουτ.νη- τρυ- ασπ/κο- φαιν- γλυκ- βαλCAA UGG GAU UUU GGA GUA CAG GAC UUC GGG GUG GGC GUC GGU GUU

μεθ- γλυAUG GGA GGG GGC GGU

φαιν- τρυπτ- κυστ - σερUUU UGG UGU UCA UUC UGC UCG UCC UCU AGU AGC

βαλ- μεθ – (λήξη) GUA AUG UAG GUG UAA GUC UGA GUU

βαλ - (λήξη) GUA UGA GUG UAG GUC UAA GUU

114

Ερωτήσεις 7ου κεφαλαίου 1) Ορισμοί: βιοτεχνολογία, υποχρεωτικά αναερόβιοι, προαιρετικά αερόβιοι, υποχρεωτικά αερόβιοι, άγαρ, εμβολιασμός, ζύμωση, βιομάζα, κλειστή και συνεχής καλλιέργεια, λανθάνουσα και εκθετική φάση, στατική φάση, φάση θανάτου.

2) Αναφέρατε τους παράγοντες από τους οποίους εξαρτάται ο ρυθμός ανάπτυξης ενός συγκεκριμένου είδους μικροοργανισμού.

3) Ποια τα απαραίτητα στάδια για την προετοιμασία μιας εργαστηριακής καλλιέργειας; 4) Γιατί είναι απαραίτητη η αποστείρωση των υλικών και των εργαλείων πριν την πραγματοποίηση μιας καλλιέργειας; 5) Περιγράψτε τα στάδια ανάπτυξης μιας κλειστής καλλιέργειας.

6) Τι διαφορά έχει μια κλειστή από μια συνεχή καλλιέργεια; 7) Τι είδους καλλιέργεια θα πραγματοποιούσατε για κάθε μια από τις παρακάτω περιπτώσεις, όπου θα θέλατε να παράγετε: Α) Ένα αντιβιοτικό που εκκρίνεται κατά τη στατική φάση ανάπτυξης ενός βακτηρίου. Β) Αιθανόλη, γνωρίζοντας ότι παράγεται από τον αερόβιο μύκητα S. cerevisiae με ρυθμό ανάλογο του ρυθμού αύξησής του. Γ) Βιομάζα του ίδιου ζυμομύκητα, για να τη χρησιμοποιήσουμε ως ζωοτροφή. Δ) Ένα ενδοκυτταρικό ένζυμο που παράγεται από ένα υπερθερμόφιλο βακτήριο Ε) Μια τοξίνη που εκκρίνεται από έναν ετερότροφο μικροοργανισμό σε συνθήκες μειωμένης συγκέντρωσης θρεπτικού υλικού.

8) Δίνεται η καμπύλη ανάπτυξης μιας καλλιέργειας του βακτηρίου Escherichia coli. Το θρεπτικό υλικό περιέχει μόνο γλυκόζη ως πηγή άνθρακα ,καθώς και όλα τα υπόλοιπα στοιχεία που είναι απαραίτητα για την ανάπτυξη του βακτηρίου. Κάποια στιγμή που παρατηρούμε ότι το θρεπτικό υλικό εξαντλείται, προσθέτουμε ποσότητα λακτόζης. α)Συσχετίστε τις μεταβολές του διαγράμματος με τα παραπάνω β) Να περιγράψετε την λειτουργία του οπερονίου της λακτόζης για κάθε ένα από τα διαφορετικά χρονικά διαστήματα. …….. Ν

t (h) 0

1

2

3

4

5

6

7

8 124

3) Επειδή είναι σημαντικά πειραματόζωα και εμφανίζουν εξελικτική συγγένεια με τον άνθρωπο, είναι χρήσιμο να γνωρίζουμε τη δομή και τη λειτουργία του γονιδιώματός τους, προκειμένου να ενισχύσουμε την έρευνα για την εξέλιξη των οργανισμών, την ιατρική διάγνωση και θεραπεία και την παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών .

4) Βλέπε τα πλεονεκτήματα από την παραγωγή ινσουλίνης όσο αφορά την ποσότητα που απομονώνεται από τα πτώματα (+ ηθικοί λόγοι;) 5) Γιατί ο διαβήτης είναι πολύ σημαντική ασθένεια και ως τότε η ινσουλίνης εξαγόταν από ζώα (+μειονεκτήματα).

Παλιά Θέματα 8ου κεφαλαίου Εξετάσεις 2000 3 Θέμα: Η Βιοτεχνολογία συμβάλλει αποτελεσματικά στην έγκαιρη διάγνωση, πρόληψη και θεραπεία διαφόρων ασθενειών. Α. Να περιγράψετε τη διαδικασία παραγωγής μονοκλωνικών αντισωμάτων για ένα επιλεγμένο αντιγόνο. Μονάδες 9 ο

Εξετάσεις 2003 : 3ο Θέμα (βλέπε ερωτήσεις) Εξετάσεις 2004 ΘΕΜΑ 2ο 3. Ποιος ο ρόλος των μονοκλωνικών αντισωµάτων ως ανοσοδιαγνωστικά; Εσπερινό 2002 2ο Θέμα: Η ινσουλίνη είναι μία ορμόνη που αποτελείται από 51 ........... και παράγεται από ειδικά κύτταρα του ............. . Η ορμόνη αυτή ρυθμίζει το μεταβολισμό των .............. και ειδικότερα το ποσοστό της γλυκόζης στο .......... .

3ο Θέμα: Α.1. Τι είναι τα μονοκλωνικά αντισώματα; Μονάδες 5 2. Πώς λειτουργούν τα μονοκλωνικά αντισώματα ως θεραπευτικά μέσα; Μονάδες 8 Εσπερινό 2003 1ο θέμα: Επιλέξτε: 1.Οι ιντερφερόνες είναι α) αντιικές πρωτεΐνες που παράγονται από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιούς. β) ένζυμα που ελέγχουν το μεταβολισμό των σακχάρων. γ) πρωτεΐνες που προκαλούν σύντηξη των καρκινικών κυττάρων. δ) χημικές ενώσεις που προκαλούν αλλαγές στα γονίδια. Μονάδες 5

133

Ελ. Βενιζέλου 150, 176 76 Καλλιθέα τηλ.: 210 95 92 070 fax: 210 95 65 108 e-mail: zafirop@acci.gr

Μαντζαγριωτάκη 89, 176 72 Καλλιθέα τηλ. / fax: 210 95 33 254 e-mail: ster14@otenet.gr