Α3) Στα νουκλεοτίδια του γονιδίου, έχουν νόημα 120 x 3 x 2 = 720 νουκλεοτίδια Στα 100 Υ = ;

Transcript

1 Μάθημα: Βιολογία Προσανατολισμού Εξεταζόμενη ύλη: 1o,2o κεφάλαιο ΚΟΡΥΦΑΙΟ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ korifeo.gr Απαντήσεις ΘΕΜΑ 1 Ο Α) 3 Β) 3 Γ) 4 Δ) 3 Ε) 4 ΘΕΜΑ 2 Ο Α1) Νπρόδρομου mrna = 300A + 800G + 400C + 500T = 2000 βάσεις Απρόδρομου mrna = Α1 = Τ2 = 300 Gπρόδρομου mrna = G1 = C2 = 800 Cπρόδρομου mrna = C1 = G2 = 400 Tπρόδρομου mrna = T1 = A2 = 500 A = Α1 + A2 = 800 G = G1 + G2 = 1200 C = C1 + C2 = 1200 T = T1 + T2 = 800 N = A + G + C + T = βάσεις A = (800/4000) x 100% = 20% = Τ G = (1200/4000) x 100% = 30% = C A2) Έσπασαν 6 φωσφοδιεστερικοί δεσμοί και δημιουργήθηκαν 3 νέοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί, από τα μικρά ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια. Α3) Στα νουκλεοτίδια του γονιδίου, έχουν νόημα 120 x 3 x 2 = 720 νουκλεοτίδια Στα 100 Υ = ; Υ = (720 x 100) / = 18% Το ποσοστό αυτό δεν ταυτίζεται με το ποσοστό των εξωνίων, δεδομένου ότι στα εξώνια συμπεριλαμβάνονται τα 5 και 3 αμετάφραστα άκρα. Στο τελευταίο μάλιστα συμπεριλαμβάνεται και το κωδικόνιο λήξης της μετάφρασης. A4α) Τα αμινοξέα που έχουν χρησιμοποιηθεί μέχρι αυτή τη στιγμή είναι: = 209. Α4β) Οι πεπτιδικοί δεσμοί στο πεπτίδιο που συντίθεται στο 1 ο ριβόσωμα είναι 94. 1

2 Α4γ) Μέχρι την ολοκλήρωση της σύνθεσης του πεπτιδίου από το 4 ο ριβόσωμα, θα χρησιμοποιηθούν ακόμη = 108 αμινοξέα, που θα μεταφερθούν από αντίστοιχο αριθμό trnas μορίων. Β) 1 ΟΝ ) Περιοχές του DNA χωρίς κανένα νόημα (δηλαδή η «εξελικτική σαβούρα»). 2 ΟΝ ) Περιοχές του DNA που περιέχουν τα γονίδια για trnas, rrnas, snrnas μόρια, τα οποία, ναι μεν προκύπτουν με τη μεταγραφή, αλλά δε μεταφράζονται. 3 ΟΝ ) Περιοχές του DNA που αντιστοιχούν στις 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές των mrnas μορίων που μεταγράφονται. 4 ΟΝ ) Οι εσωνιακές περιοχές γονιδίων που μεταγράφονται σε mrnas μόρια. 5 ΟΝ ) Οι υποκινητές όλων των γονιδίων. 6 ΟΝ ) Οι περιοχές εκείνες του DNA, οι οποίες κατά τη μεταγραφή θα δώσουν τα κωδικόνια λήξης των mrnas μορίων. 7 ΟΝ ) Τα γονίδια που, ναι μεν, κωδικοποιούν τη σύνθεση mrnas μορίων, αλλά που δεν εκφράζονται (δηλαδή, δε μεταγράφονται και δε μεταφράζονται) σε κάποιον κυτταρικό τύπο, λόγω της κυτταρικής διαφοροποίησης που έχει συμβεί στα αρχικά στάδια της εμβρυογένεσης. 8 ΟΝ ) Οι ειδικές αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής. Γ) (A + T) / (G + C) = 3 2 Α / 2 G = 3 A = 3 G δ. Η = 2 A + 3 G 900 = 6 G + 3 G G = 100 = C A = 300 = T N = A + T + G + C N = 800 Φ.δ. = Ν 2 = 798 δεσμοί. ΘΕΜΑ 3 Ο I. 5 CGGCAUG,AUC,AUU,UUU,UGA,GGCCAUG,UCA,AUU,CUG,AAA,UAA, CCCGCAUG,CCC,CGU,ACU,UAA,UUUUU3 II. 5 CCACAUCAUG,AUU,UUU,UCA,GGC,AGA,CGA,AUU,CUU,CCA,UCA,C CC,GCA,UAGCCCGUACUUAAUUUUUU3 Α1) Η αλληλουχία Ι, προέρχεται από τη μεταγραφή των δομικών γονιδίων, διότι περιέχει τρία (3) κωδικόνια έναρξης και τρία (3) κωδικόνια λήξης της μετάφρασης. Η αλληλουχία ΙΙ προέρχεται από τη μεταγραφή του ρυθμιστικού γονιδίου και κωδικοποιεί μία (1) πρωτεΐνη, τον Καταστολέα. Α2) Δε θα παράγονται η Περμεάση και η Τρανσακετυλάση, που είναι και αυτά απαραίτητα για τη διάσπαση της Λακτόζης (δηλαδή θα παράγεται μόνο το 1 ο ένζυμο, της β- Γαλακτοζιδάσης). Τα βακτήρια δε θα μπορούν να επιβιώνουν λοιπόν, σε θρεπτικό υλικό που περιέχει μόνο λακτόζη για πηγή άνθρακα. Α3) Θα παρατηρηθεί πρόωρος τερματισμός στη σύνθεση της πρωτεΐνης Καταστολέα. Σε αυτή την περίπτωση τα βακτήρια θα επιβιώνουν χωρίς κανένα απολύτως πρόβλημα, σε θρεπτικό υλικό που περιέχει ως μόνη πηγή άνθρακα τη λακτόζη. 2

3 Β) Καταρχάς δε γνωρίζουμε εάν αυτή η πολυπεπτιδική αλυσίδα έχει ως πρώτο αμινοξύ τη μεθειονίνη. Επίσης μας δίδεται ότι η πρωτεΐνη αυτή προέρχεται από ευκαρυωτικό κύτταρο και μας είναι γνωστό ότι στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς, το mrna που παράγεται κατά τη μεταγραφή ενός γονιδίου, συνήθως δεν είναι έτοιμο να μεταφραστεί, αλλά υφίσταται μία πολύπλοκη διαδικασία ωρίμανσης. Η διαδικασία αυτή αποτελεί ένα από τα πιο ενδιαφέροντα ευρήματα της Μοριακής Βιολογίας, γιατί οδήγησε στο συμπέρασμα ότι τα περισσότερα γονίδια των ευκαρυωτικών οργανισμών (και των ιών που τους προσβάλλουν) είναι ασυνεχή ή διακεκομμένα. Δηλαδή, η αλληλουχία που μεταφράζεται σε αμινοξέα, διακόπτεται από ενδιάμεσες αλληλουχίες οι οποίες δε μεταφράζονται σε αμινοξέα. Οι αλληλουχίες που μεταφράζονται σε αμινοξέα ονομάζονται εξώνια και οι ενδιάμεσες αλληλουχίες ονομάζονται εσώνια. Όταν ένα γονίδιο που περιέχει εσώνια μεταγράφεται, δημιουργείται το πρόδρομο mrna που περιέχει και εξώνια και εσώνια. Το πρόδρομο mrna μετατρέπεται σε mrna με τη διαδικασία της ωρίμανσης, κατά την οποία τα εσώνια κόβονται από μικρά ριβονουκλεοπρωτεϊνικά «σωματίδια» και απομακρύνονται. Τα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια αποτελούνται από snrna και από πρωτεΐνες και λειτουργούν ως ένζυμα: κόβουν τα εσώνια και συρράπτουν τα εξώνια μεταξύ τους. Έτσι σχηματίζεται το «ώριμο» mrna. Αυτό παρ ότι αποτελείται αποκλειστικά από εξώνια, έχει δύο περιοχές που δε μεταφράζονται σε αμινοξέα. Η μία βρίσκεται στο 5 άκρο και η άλλη στο 3 άκρο. Οι αλληλουχίες αυτές ονομάζονται 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές, αντίστοιχα. Το mrna μεταφέρεται από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα και ειδικότερα στα ριβοσώματα όπου είναι η θέση της πρωτεϊνοσύνθεσης. Άρα: 1 ον ) Όλα τα γονίδια είναι δίκλωνα δηλαδή τα μόρια RNAs που συντίθονται από αυτά είναι συμπληρωματικά προς τη μία αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη και ονομάζεται μη κωδική. Η συμπληρωματική αλυσίδα του DNA του γονιδίου ονομάζεται κωδική. Το RNA είναι το κινητό αντίγραφο της πληροφορίας ενός γονιδίου. 2 ον ) Το γονίδιο είναι ασυνεχές και περιέχει εσώνιο (ή εσώνια). 3 ον ) Τα πρώτα νουκλεοτίδια του 1 ου εξωνίου, θα κωδικοποιήσουν τη σύνθεση της 5 αμετάφραστης περιοχής του m RNA. 4 ον ) Τα τελευταία νουκλεοτίδια του τελευταίου εξωνίου, θα κωδικοποιήσουν τη σύνθεση της 3 -αμετάφραστης περιοχής του m RNA. 5 ον ) Τρία νουκλεοτίδια του τελευταίου εξωνίου, με τη μεταγραφή θα κωδικοποιήσουν τη σύνθεση του κωδικονίου λήξης της μετάφρασης, αφού είναι γνωστό ότι η επιμήκυνση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας κατά τη μετάφραση σταματά σε ένα κωδικόνιο λήξης (UGA, UAG ή UAA), επειδή δεν υπάρχουν trna που να αντιστοιχούν σε αυτά. 6 ον ) Ακόμη και όταν γίνει η πρωτεϊνοσύνθεση και παραχθεί η κατάλληλη πρωτεΐνη, μπορεί να πρέπει να υποστεί τροποποιήσεις, για να γίνει βιολογικά λειτουργική, αφού είναι γνωστό ότι δεν έχουν όλες οι πρωτεΐνες του οργανισμού ως πρώτο αμινοξύ τη μεθειονίνη. Αυτό συμβαίνει γιατί, σε πολλές πρωτεΐνες, μετά τη σύνθεσή τους απομακρύνονται ορισμένα αμινοξέα από το αρχικό αμινικό άκρο τους. Γ) Αλυσίδα 1 : 5 GTTGAATTC TTA GCTTAAGTCGGGCATGAATTCTC3 Αλυσίδα 2 : 3 CAACTTAAGAAT,CGA,ATT,CAG,CCC,GTACTTAAGAG5 Γ1) Αλυσίδα 1 : 5 GTTGAATT C TTAGCTTAAGTCGGGCATGAATTCTC 3 Μη κωδ. Αλυσίδα 2 : 3 CAACTTAAGAATCGAATTCAGCCCGTACTTAAGAG5 Κωδική 3

4 4 Επιμέλεια: ΒΕΡΒΕΡΙΔΗΣ ΣΤ. ΔΗΜΗΤΡΗΣ Ο μηχανισμός της μεταγραφής είναι ο ίδιος στους προκαρυωτικούς και στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Η μεταγραφή καταλύεται από ένα ένζυμο, την RNA πολυμεράση (στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς υπάρχουν τρία είδη RNA πολυμερασών). Η RNA πολυμεράση προσδένεται σε ειδικές περιοχές του DNA, που ονομάζονται υποκινητές, με τη βοήθεια πρωτεϊνών που ονομάζονται μεταγραφικοί παράγοντες. Οι υποκινητές και οι μεταγραφικοί παράγοντες αποτελούν τα ρυθμιστικά στοιχεία της μεταγραφής του DNA και επιτρέπουν στην RNA πολυμεράση να αρχίσει σωστά τη μεταγραφή. Οι υποκινητές βρίσκονται πάντοτε πριν από την αρχή κάθε γονιδίου. Κατά την έναρξη της μεταγραφής ενός γονιδίου η RNA πολυμεράση προσδένεται στον υποκινητή και προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA. Στη συνέχεια, τοποθετεί τα ριβονουκλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια μίας αλυσίδας του DNA, σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας των βάσεων, όπως και στην αντιγραφή, με τη διαφορά ότι εδώ απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται το ριβονουκλεοτίδιο που περιέχει ουρακίλη. Η RNA πολυμεράση συνδέει τα ριβονουκλεοτίδια, που προστίθενται το ένα μετά το άλλο, με 3-5 φωσφοδιεστερικό δεσμό. Η μεταγραφή έχει προσανατολισμό 5 3, όπως και η αντιγραφή. Η σύνθεση του RNA σταματά στο τέλος του γονιδίου, όπου ειδικές αλληλουχίες οι οποίες ονομάζονται αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής, επιτρέπουν την απελευθέρωσή του. Το μόριο RNA που συντίθεται είναι συμπληρωματικό προς τη μία αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη και ονομάζεται μη κωδική. Η συμπληρωματική αλυσίδα του DNA του γονιδίου ονομάζεται κωδική. Το RNA είναι το κινητό αντίγραφο της πληροφορίας ενός γονιδίου. Τα βασικά χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα που χρησιμοποιήσαμε για τον εντοπισμό της Κωδικής Αλυσίδας του γονιδίου είναι: 1. Ο γενετικός κώδικας είναι κώδικας τριπλέτας, δηλαδή μία τριάδα νουκλεοτιδίων, το κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ. 2. Ο γενετικός κώδικας είναι κώδικας συνεχής, δηλαδή το mrna διαβάζεται συνεχώς ανά τρία νουκλεοτίδια, χωρίς να παραλείπεται κάποιο νουκλεοτίδιο. 3. Ο γενετικός κώδικας είναι κώδικας μη επικαλυπτόμενος, δηλαδή κάθε νουκλεοτίδιο ανήκει σε ένα μόνο κωδικόνιο. 4. Ο γενετικός κώδικας έχει κωδικόνιο έναρξης, και κωδικόνια λήξης. Το κωδικόνιο έναρξης σε όλους τους οργανισμούς είναι το AUG και κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη. Υπάρχουν τρία κωδικόνια λήξης, τα UAG, UGA και UAA. Η παρουσία των κωδικονίων αυτών στο μόριο του mrna οδηγεί στον τερματισμό της σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Ο όρος κωδικόνιο δεν αφορά μόνο το mrna αλλά και το γονίδιο από το οποίο παράγεται. Έτσι, για παράδειγμα, το κωδικόνιο έναρξης AUG αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου ΑΤG, κ.ο.κ. Γ2) Η διαδικασία της αντιγραφής, όπως υποδηλώνεται από τη δομή της διπλής έλικας και τον ημισυντηρητικό μηχανισμό, φαίνεται απλή. Όμως, ύστερα από πολύχρονη ερευνητική μελέτη, διαπιστώθηκε ότι η διαδικασία στην πραγματικότητα είναι ιδιαίτερα πολύπλοκη. Τα κύτταρα διαθέτουν ένα σημαντικό «οπλοστάσιο» εξειδικευμένων ενζύμων και πρωτεϊνών, που λειτουργούν ταυτόχρονα και καταλύουν τις χημικές αντιδράσεις της αντιγαφής με μεγάλη ταχύτητα και με εκπληκτική ακρίβεια. 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.

5 Η αντιγραφή του DNA αρχίζει από καθορισμένα σημεία, που ονομάζονται θέσεις έναρξης της αντιγραφής. Το βακτηριακό DNA, που είναι κυκλικό, έχει μία μόνο θέση έναρξης της αντιγραφής και αντιγράφεται κάτω από ευνοϊκές συνθήκες σε λιγότερο από 30 λεπτά. Για να αρχίσει η αντιγραφή του DNA, είναι απαραίτητο να ξετυλιχθούν στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής οι δύο αλυσίδες. Αυτό επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ειδικών ενζύμων, που σπάζουν τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των δύο αλυσίδων. Τα ένζυμα αυτά ονομάζονται DNA ελικάσες. Όταν ανοίξει η διπλή έλικα, δημιουργείται μία «θηλιά», η οποία αυξάνεται και προς τις δύο κατευθύνσεις. Οι θηλιές που δημιουργούνται κατά την έναρξη της αντιγραφής σε ένα μόριο DNA είναι ορατές με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο. Τα κύρια ένζυμα που συμμετέχουν στην αντιγραφή του DNA ονομάζονται DNA πολυμεράσες. Επειδή τα ένζυμα αυτά δεν έχουν την ικανότητα να αρχίσουν την αντιγραφή, το κύτταρο έχει ένα ειδικό σύμπλοκο που αποτελείται από πολλά ένζυμα, το πριμόσωμα, το οποίο συνθέτει στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής, μικρά τμήματα RNA, συμπληρωματικά προς τις μητρικές αλυσίδες, τα οποία ονομάζονται πρωταρχικά τμήματα. Οι DNA πολυμεράσες επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα, τοποθετώντας 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 των δεοξυριβονουκλεοτιδίων. Οι DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν επίσης λάθη που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της αντιγραφής. Μπορού, δηλαδή, να «βλέπουν» και να απομακρύνουν νουκλεοτίδια που οι ίδιες τοποθετούν, κατά παράβαση του κανόνα της συμπληρωματικότητας, και να τοποθετούν τα σωστά. Ταυτόχρονα DNA πολυμεράσες απομακρύνουν τα πρωταρχικά τμήματα RNA και τα αντικαθιστούν με τμήματα DNA. Οι DNA πολυμεράσες λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση και τοποθετούν τα νουκλεοτίδια στο ελεύθερο 3 άκρο της δεοξυριβόζης του τελευταίου νουκλεοτιδίου κάθε αναπτυσσόμενης αλυσίδας. Έτσι, λέμε ότι αντιγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5 προς 3. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα που παράγεται, οι δύο αλυσίδες θα είναι αντιπαράλληλες. Για να ακολουθηθεί αυτός ο κανόνας σε κάθε τμήμα DNA που γίνεται η αντιγραφή, η σύνθεση του DNA είναι συνεχής στη μία αλυσίδα και ασυνεχής στην άλλη. Τα κομμάτια της ασυνεχούς αλυσίδας συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια ενός ενζύμου, που ονομάζεται DNA δεσμάση. Το ίδιο ένζυμο συνδέει και όλα τα κομμάτια που προκύπτουν από τις διάφορες θέσεις έναρξης αντιγραφής. i) Το πρωταρχικό τμήμα 5 -GAGAAUUC-3 συνδέεται απέναντι από την αλληλουχία: 3 CTCTTAAG5 ή 5 GAATTCTC3 ii) ii) Το πρωταρχικό τμήμα 5 -UUAAGCUA-3 συνδέεται απέναντι από την αλληλουχία: 3 AATTCGAT5 ή 5 TAGCTTAA3 iii) iii) Το πρωταρχικό τμήμα 5 - GUUGAAUU-3 συνδέεται απέναντι από την αλληλουχία: 3 CAACTTAA5 ή 5 AATTCAAC3 Άρα: Με ασυνεχή τρόπο αντιγράφεται η Αλυσίδα 1: Αλυσίδα 1 : 5 GTTGAATT C TTAGCTTAAGTCGGGCATGAATTCTC 3 Αλυσίδα 2 : 3 CAACTTAAGAATCGAATTCAGCCCGTACTTAAGAG5 Στις υπογραμμισμένες αλληλουχίες σχηματίζονται συμπληρωματικά και αντιπαράλληλα τα πρωταρχικό τμήμα- ii και i, αντίστοιχα. Με συνεχή τρόπο αντιγράφεται η Αλυσίδα 2: Αλυσίδα 1 : 5 GTTGAATT C TTAGCTTAAGTCGGGCATGAATTCTC 3 Αλυσίδα 2 : 3 CAACTTAAGAATCGAATTCAGCCCGTACTTAAGAG5 Κωδική 5

6 Στην υπογραμμισμένη αλληλουχία σχηματίζεται συμπληρωματικά και αντιπαράλληλα το πρωταρχικό τμήμα- iii. Γ3) Θα επιλέξουμε το πλασμίδιο Α, αφού μόνο αυτό φέρει το σωστό προσανατολισμό της αλληλουχίας-στόχου της EcoRI, προκειμένου να ανοίξει από αυτή σε ένα σημείο της, προκαλώντας τη διάσπαση: 2 φωσφοδιεστερικών δεσμών (μεταξύ G και Α, σε κάθε αλυσίδα) Μετά τον ανασυνδυασμό θα σχηματιστούν: 4 φωσφοδιεστερικοί δεσμοί, μεταξύ G και Α πάντα, 2 σε κάθε αλυσίδα του ανασυνδυασμένου πλέον πλασμιδίου). Η ανακάλυψη των περιοριστικών ενδονουκλεασών έθεσε το θεμέλιο για τη δημιουργία των γονιδιωματικών βιβλιοθηκών. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες παράγονται από βακτήρια και ο φυσιολογικός τους ρόλος είναι να τα προστατεύουν από την εισβολή «ξένου» DNA. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες αναγνωρίζουν ειδικές αλληλουχίες 4-8 νουκλεοτιδίων στο δίκλωνο DNA. Μία από τις περιοριστικές ενδονουκλεάσες που χρησιμοποιείται ευρέως είναι η EcoRI που απομονώθηκες από το βακτήριο Escherichia coli. Το ένζυμο αυτό όποτε συναντά την αλληλουχία: 5 GAATTC3 3 CTTAAG5, στο γονιδίωμα, κόβει κάθε αλυσίδα μεταξύ του G και του Α (με κατεύθυνση 5 3 ), αφήνοντας μονόκλωνα άκρα από αζευγάρωτες βάσεις στα κομμένα άκρα. Τα άκρα αυτά μπορούν να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου με τις συμπληρωματικές βάσεις άλλων κομματιών DNA που έχουν κοπεί με το ίδιο ένζυμο. ΘΕΜΑ 4 Ο Α) 1 ον. Στην αντιγραφή ορισμένων RNA-ιών, όπως αυτό φαίνεται από το κεντρικό δόγμα της Μοριακής Βιολογίας. 2 ον. Στην ωρίμανση του πρόδρομου mrna, όπου συνυπάρχει το snrna των μικρών ριβονουκλεοπρωτεϊνικών σωματιδίων με ένα τμήμα του εσωνίου του mrna. 3 ον. Στη σύνδεση της 5 -αμετάφραστης περιοχής του mrna και του 3 άκρου του rrna της μικρής ριβοσωμικής υπομονάδας, προκειμένου να ξεκινήσει η μετάφραση του mrna. 4 ον. Στη μετάφραση, όπου τα κωδικόνια του mrna συνυπάρχουν με τα αντικωδικόνια του trna. Β1) Προέρχεται από ευκαρυωτικό κύτταρο και μάλιστα από τον πυρήνα του, αφού εμφανίζει, στο ίδιο μόριο DNA, πολλά σημεία έναρξης της αντιγραφής. (ή από το μιτοχόνδριο κατώτερου πρωτόζωου που έχει γραμμικό DNA). Β2) Αφού σε κάθε διχάλα αντιγραφής: κάθε μία από τις δύο αλυσίδες αντιγράφεται συνεχώς προς τη μία πλευρά κατεύθυνσης της αντιγραφής και ασυνεχώς προς την άλλη πλευρά κατεύθυνσης της αντιγραφής, άρα θα έχουν συντεθεί: 520 πρωταρχικά τμήματα στη μία αλυσίδα του DNA, και 520 πρωταρχικά τμήματα στην άλλη αλυσίδα του DNA. Β3) Η DNA-Πολυμεράση πρέπει να ενήργησε φορές, προκειμένου να αντικαταστήσει τα πρωταρχικά τμήματα και στις αλυσίδες του DNA. Β4) (α) Σε κάθε διχάλα αντιγραφής, οι DNA-Πολυμεράσες θα πρέπει να τοποθετήσουν νουκλεοτίδια απέναντι και από τις δύο πατρικές αλυσίδες του DNA, προκειμένου να δημιουργήσουν τις θυγατρικές αλυσίδες. 6

7 Άρα σε κάθε Αντιγραφική Θηλιά, οι DNA-Πολυμεράσες θα τοποθετήσουν συνολικά και για τις 2 αλυσίδες του DNA= νέα νουκλεοτίδια. (β) Όμως όλες οι Αντιγραφικές Θηλιές στο μόριο του DNA= 40. (γ) Το DNA αυτό, θεωρούμε ότι θα αντιγραφεί 2500 φορές. Από τα (α), (β) και (γ), βρίσκουμε ότι τα συνολικά νουκλεοτίδια που θα τοποθετήσουν οι DNA-Πολυμεράσες= Χ 40 Χ 2500 = νέα νουκλεοτίδια. Οπότε: Σε νέα νουκλεοτίδια, γίνεται 1 λάθος από τα ένζυμα αντιγραφής Σε νέα νουκλεοτίδια, πόσα λάθη=; (=4,6 λάθη) Β5) (1 ον ) Σε κάθε θηλιά είναι σημαντικό να θεωρήσουμε ότι και οι δύο αλυσίδες του DNA, αντιγράφονται ταυτόχρονα, άρα ο υπολογισμός του χρόνου ουσιαστικά, αφορά μόνο το διάστημα στο οποίο τοποθετούνται τα νουκλεοτίδια για τη μία θυγατρική αλυσίδα (αφού ταυτόχρονα τοποθετούνται και της άλλης θυγατρικής αλυσίδας). Η μισή απόσταση ανάμεσα σε δύο συνεχόμενες Θ.Ε.Α. καλύπτεται από τις DNA- Πολυμεράσες (ή τη DNA-Πολυμεράση) της μίας Θηλιάς και η υπόλοιπη μισή απόσταση, καλύπτεται ταυτοχρόνως από την DNA-Πολυμεράση (ή τις DNA-Πολυμεράσες της επόμενης Θηλιάς). Επομένως στον υπολογισμό μας θα πρέπει να περιοριστούμε στα : 2 = νουκλεοτίδια που τοποθετούνται στη μία αλυσίδα μίας διχάλας αντιγραφής κάποιας από τις Θηλιές Αντιγραφής. Τα 160 νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε 1 min Τα νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε πόσο χρόνο t = ; t1 = 720 min ή 720: 60 = 12 h (2 ον ) Επίσης είναι σημαντικό να σκεφθείτε ότι μέσα στον ίδιο χρόνο που αντιγράφεται η μία θηλιά, έχουν αντιγραφεί ταυτοχρόνως ακόμη 19 θηλιές (δηλ. οι 20 πρώτες θηλιές αντιγράφονται συγχρόνως). (3 ον ) Τέλος, αφού οι επόμενες 20 θηλιές ενεργοποιούνται μόλις ολοκληρωθεί η αντιγραφή στις πρώτες 20, θα περάσει χρόνος, όσος χρειάστηκε και στην αντιγραφή των πρώτων 20 θηλιών, αφού αυτά τα δύο τμήματα του DNA είναι μεταξύ τους ισομεγέθη. Δηλαδή t1 = t2 Άρα t2=t1=12 h και tολικό=t1 + t2 = 24 h = 1 ημέρα! Β6) Στη μεταγραφή (μαζί με την ωρίμανση): 1. Μεταγραφικοί Παράγοντες. 2. RNA-Πολυμεράσες. 3. Πρωτεΐνες των μικρών ριβονουκλεοπρωτεϊνικών σωματιδίων. Στη μετάφραση: 1. Οι πρωτεΐνες της μικρής και της μεγάλης υπομονάδας των ριβοσωμάτων. 2. Οι πρωτεΐνες εκείνες, χωρίς τις οποίες δε μπορεί να πραγματοποιηθεί κανένα στάδιο της μετάφρασης (π.χ. ο παράγοντας απελευθέρωσης, στο στάδιο της λήξης της μετάφρασης. 3. ΕΝΝΑΛΛΑΚΤΙΚΑ: Και η ίδια η πρωτεΐνη που συντίθεται κατά τη μετάφραση του m RNA μορίου. Καλή σας επιτυχία και στα επόμενα διαγωνίσματα!!! 7