3. Εντοπίστε στη πιο κάτω παράγραφο τις λέξεις που είναι λάθος και αντικαταστήστε τις με τις ορθές:

Transcript

1 ΦΥΕ31: Δομή και Λειτουργία του Κυττάρου ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Μέρος 1ο (Απαντήστε στις παρακάτω 10 ερωτήσεις*) Ποιό ή ποιά από τα κυτταρικά οργανίδια/υποκυτταρικές δομές περιβάλλονται από διπλή μεμβράνη και σε ποιό(ά) οργανίδια ανιχνεύονται νουκλεϊκά οξέα; (9 μονάδες) Ο πυρήνας, τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες περιβάλλονται από διπλή μεμβράνη. Τα ίδια οργανίδια περιέχουν DNA, ενώ τα ριβοσώματα έχουν rrna. Τέλος τα ριβοσώματα κατά την πρωτεϊνοσύνθεση χρησιμοποιούν mrna και trna. 2. Περιγράψτε το πείραμα που απέδειξε ότι το γενετικό υλικό του κυττάρου είναι το DNA. (11 μονάδες) Tο βακτήριο Streptococcus pneumoniae σκοτώνει τα ποντίκια προκαλώντας τους πνευµονία. Yπάρχουν δύο κυρίως στελέχη του πνευµονιόκοκκου. Tο µολυσµατικό στέλεχος που προκαλεί την πνευµονία (S) και το µη µολυσµατικό στέλεχος (R). Tα ζωντανά µολυσµατικά βακτήρια σκοτώνουν τα ποντίκια. Aν τα βακτήρια θανατωθούν µε θέρµανση, τότε χάνουν την ικανότητά τους να µολύνουν τα ποντίκια. O Griffith διαπίστωσε ότι όταν έκανε ένεση σε ποντίκια µε µίγµα από νεκρούς (µετά από θέρµανση) µολυσµατικούς και ζωντανούς µη µολυσµατικούς πνευµονιόκοκκους, τα ποντίκια πέθαιναν από πνευµονία. Eπιπλέον, από το αίµα τους αποµόνωνε ζωντανούς µολυσµατικούς πνευµονιόκοκκους. H ερµηνεία που έδωσε τότε ο Griffith (σήµερα δεν ισχύει) ήταν ότι κάποιος χηµικός παράγοντας που βρίσκεται µόνο στο µολυσµατικό στέλεχος µπορεί να προκαλεί κληρονοµική αλλαγή στο µη παθογόνο στέλεχος. Tο φαινόµενο διαλευκάνθηκε από τους Avery, Macleod και McCarthy το 1944, όταν απέδειξαν ότι το DNA είναι ο παράγοντας µετασχηµατισµού στα βακτήρια. O Avery και οι συνεργάτες του εκχύλισαν DNA από µολυσµατικά βακτήρια και το ανακάτεψαν µε µη µολυσµατικά βακτήρια. Όταν το µίγµα το έβαλαν να αναπτυχθεί σε καλλιέργεια, διαπίστωσαν την ύπαρξη µολυσµατικών βακτηρίων. Oι έρευνές τους ολοκληρώθηκαν µε τη διαπίστωση ότι µόνο η DNAάση, που µόλις τότε είχε µελετηθεί, απενεργοποιούσε τον παράγοντα µετασχηµατισµού. Bέβαια, χρειάστηκαν να περάσουν αρκετά χρόνια πείρας στη γενετική των βακτηρίων, ώστε να αποδεχθούν οι επιστήµονες τα αποτελέσµατα της οµάδας του Avery. Όπως είναι γνωστό, ανάλογη αντιµετώπιση είχε και η ερευνητική εργασία του Mendel. Mε το κλασικό πείραµα των Hershey και Chase το 1952 επιβεβαιώθηκε ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό των κυττάρων. Oι ερευνητές αυτοί εκµεταλλεύτηκαν την ύπαρξη θείου (στα αµινοξέα κυστεΐνη και µεθειονίνη) στις πρωτεΐνες του φάγου T2 και καθόλου φωσφόρου. Aντίθετα, το DNA περιέχει φωσφόρο και καθόλου θείο. Eποµένως, οι Hershey και Chase είχαν τη δυνατότητα να παρακολουθήσουν την τύχη των ραδιενεργών πρωτεϊνών και του DNA µετά από κατάλληλη επισήµανση. 3. Εντοπίστε στη πιο κάτω παράγραφο τις λέξεις που είναι λάθος και αντικαταστήστε τις με τις ορθές: Ένα τυπικό προκαρυωτικό κύτταρο έχει πολλά υποκυτταρικά οργανίδια και περιβάλεται από μία μεμβράνη που αποτελείται κυρίως από τριγλυκερίδια. Ο 1

2 πυρήνας περιέχει όλο το DNA του κυττάρου. Το DNA πακετάρεται με τη βοήθεια φωσφολιπιδίων δημιουργώντας μια δομή που είναι γνωστή ως νουκλεολιπίδιο. Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι αδρό ή λείο ανάλογα με το εάν έχει κυστίδια προσκολλημένα στην εξωτερική του επιφάνεια. Το ph των λυοσωμάτων είναι μεγαλύτερο από ότι του κυτταροπλάσματος καθιστώντας το περιβάλλον αυτό ιδανικό για τα λυοσωματικά ένζυμα, τα οποία συμμετέχουν στη σύνθεση μακρομορίων που προσλάμβόντονται από τα κύτταρα. Ο κυτταροσκελετός βοηθά στη διατήρηση της δομής των μιτοχονδρίων. (12 μονάδες) Ένα τυπικό προκαρυωτικό κύτταρο έχει πολλά υποκυτταρικά οργανίδια και περιβάλεται από μία μεμβράνη που αποτελείται κυρίως από τριγλυκερίδια (φωσφολιπίδια). Ο πυρήνας περιέχει όλο (το περισσότερο) το DNA του κυττάρου. Το DNA πακετάρεται με τη βοήθεια φωσφολιπιδίων (ιστονών) δημιουργώντας μια δομή που είναι γνωστή ως νουκλεολιπίδιο (νουκλεόσωμα). Το ενδοπλασματικό δίκτυο είναι αδρό ή λείο ανάλογα με το εάν έχει κυστίδια (ριβοσώματα) προσκολλημένα στην εξωτερική του επιφάνεια. Το ph των λυοσωμάτων είναι μεγαλύτερο (μικρότερο) από ότι του κυτταροπλάσματος καθιστώντας το περιβάλλον αυτό ιδανικό για τα λυοσωματικά ένζυμα, τα οποία συμμετέχουν στη σύνθεση (αποικοδόμηση) μακρομορίων που προσλάμβόντονται από τα κύτταρα. Ο κυτταροσκελετός βοηθά στη διατήρηση της δομής των μιτοχονδρίων (κυττάρων). (12 μονάδες) 4. Αναλύστε τις λειτουργίες του λείου ΕΔ; (12 μονάδες) Tο λείο ER συµµετέχει σε διάφορες κυτταρικές λειτουργίες, µεταξύ των οποίων είναι: 1) Η αποτοξίνωση. Τα κύτταρα µε τη βοήθεια ενζύµων υδροξυλίωσης του λείου ER επιτυγχάνουν την αποτοξίνωσή τους, µετατρέποντας τις τοξικές υδρόφοβες ενώσεις (φάρµακα, εντοµοκτόνα κτλ.), που δεν εκκρίνονται, σε υδρόφιλες ταχείας έκκρισης. 2) Η απελευθέρωση της γλυκόζης από το ήπαρ µε τη βοήθεια της φωσφατάσης του 6 φωσφορικού εστέρα της γλυκόζης. 3) Η ρυθµιζόµενη απελευθέρωση ιόντων ασβεστίου από τις µεµβράνες του λείου ER στον εσωτερικό χώρο. Η διεργασία αυτή επάγει ειδικές κυτταρικές αποκρίσεις, όπως π.χ. συστολή των σκελετικών µυϊκών κυττάρων. 4) Η σύνθεση στεροειδών ορµονών στα ενδοκρινή κύτταρα των γεννητικών αδένων και στον φλοιό των επινεφριδίων. 5. Από ποιούς τύπους μορίων δομείται η εξωκυττάρια ύλη των ζωικών κυττάρων; Δώστε τουλάχιστον 2 παραδείγματα για κάθε κατηγορία μορίων που αναφέρετε (10 μονάδες) Η εξωκυττάρια ύλη των ζωικών κυττάρων διακρίνεται κυρίως: στις ινώδεις πρωτεΐνες, οι οποίες υποδιαιρούνται σε δοµικές (κολλαγόνο, ελαστίνη, φιµπριλίνη) και σε κολλώδεις (π.χ. φιµπρονεκτίνη, λαµινίνη), και β) στις γλυκοζαµινογλυκάνες (υδατάνθρακες), που είναι συνήθως ενωµένες µε πρωτεΐνες σχηµατίζοντας τις πρωτεογλυκάνες. Oι πολυσακχαρικές αλυσίδες της πρωτεογλυκάνης είναι γλυκοζαµινογλυκάνες, των οποίων η επαναλαµβανόµενη µονάδα είναι δισακχαρίτης. Tο ένα από τα δύο µόρια σακχάρου είναι αµινοσάκχαρο. Tα πιο κοινά αµινοσάκχαρα είναι η N ακετυλογλυκοζαµίνη και η N ακετυλογαλακτοζαµίνη. 2

3 6. Περιγράψτε με όσο περισσότερες λεπτομέρειες μπορείτε τον τρόπο με τον οποίο οι πρωτεΐνες μεταφέρονται από το κυτταρόπλασμα στον πυρήνα. (11 μονάδες) Τα μακροµόρια διακινούνται διαµέσου των πόρων της πλασµατικής µεµβράνης και µάλιστα αµφίδροµα μέσω των πυρηνικών πόρων. Oι πυρηνικοί πόροι δηµιουργούνται µε σύντηξη της εξωτερικής και εσωτερικής πυρηνικής µεµβράνης. H διάµετρός τους από µεµβράνη σε µεµβράνη ποικίλλει από nm. H πυκνότητα των πόρων εξαρτάται από τον κυτταρικό τύπο, την ενεργότητα του κυττάρου, το στάδιο ανάπτυξης κτλ. Οι πυρηνικοί πόροι δεν είναι δίαυλοι ελεύθερης επικοινωνίας. Περιέχουν ένα σύµπλοκο πρωτεϊνικής φύσης, γνωστό ως σύµπλεγµα του πυρηνικού πόρου, που στο ηλεκτρονικό µικροσκόπιο εµφανίζει µια οκταεδρική δοµή. Tο σύµπλεγµα των πυρηνικών πόρων συγκροτείται από 100 τουλάχιστον διαφορετικές πολυπεπτιδικές αλυσίδες, που σχηµατίζουν ένα καλάθι τύπου basket ball. Για την εκλεκτική διαµετακίνηση των µακροµορίων στον πυρήνα πρέπει οι πρωτεΐνες να έχουν µια συγκεκριµένη αλληλουχία που δρα ως πυρηνικό σήµα τοποθέτησης (NLS). Αρχικά η πρωτεΐνη αναγνωρίζεται και δεσµεύεται στον κυτταροπλασµατικό υποδοχέα, γνωστό ως ιµπορτίνη. Η κίνηση του συµπλόκου διαµέσου του πόρου απαιτεί την υδρόλυση του ATP, που αλλάζει τη διαµόρφωση του µεταφορέα του πόρου και διευκολύνει τη διαµετακίνηση. Στη διαµετακίνηση φαίνεται ότι συµµετέχει και η µικρή G πρωτεΐνη Ran. 7. Σημειώστε αν οι παρακάτω προτάσεις είναι σωστές ή λάθος και αναδιατυπώστε σωστά αυτές που είναι λάθος. Α) Οι μικροσωληνίσκοι είναι πολυμερή της γ-τουμπουλίνης. Β) Η G-ακτίνη είναι το μονομερές των ενδιάμεσων ινιδίων. Γ) Οι κινεσίνες κινούνται από το (-) προς το (+) άκρο των μικροσωληνίσκων. Δ) Κατά τη συστολή του μυός τα λεπτά ινίδια ολισθαίνουν κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να μειώνεται το μήκος της ζώνης Α. (8 μονάδες) Α) Οι μικροσωληνίσκοι είναι πολυμερή της α και β-τουμπουλίνης. Β) Η G-ακτίνη είναι το μονομερές των μικροϊνιδίων. Γ) Σωστό. Δ) Κατά τη συστολή του μυός τα λεπτά ινίδια ολισθαίνουν κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να μειώνεται το μήκος της ζώνης Η ή Ι. (8 μονάδες) 8. Ποιές τροποιποιήσεις υφίστανται οι νεοσυντιθέμενες πρωτεΐνες προκειμένου να καταστούν λειτουργικές; (9 μονάδες) Σύμφωνα με το βιβλίο σας στο αντίστοιχο κεφάλαιο της κυτταρικής βιολογίας αυτές είναι: σχηματισμός δισουλφιδικών δεσμών, γλυκοζυλίωση και πρωτεόλυση. Υπάρχουν όμως και άλλες που αναφέρονται είτε σε διαφορετικά σημεία της ύλης σας όπως για παράδειγμα η φωσφορυλίωση. 9. Τι εννοούμε με τον όρο «ασυμμετρία» της κυτταροπλασματικής μεμβράνης; Δώστε παραδείγματα που να αποδεικνείουν την ασυμμετρία. (9 μονάδες) Οι µεµβράνες είναι ασύµµετρες αφού τα συστατικά τους δεν έχουν την ίδια κατανομή στις δυο πλευρές της μεμβράνης, δηλαδή κάθε πλευρά της διπλοστιβάδας των λιπιδίων έχει διαφορετική χηµική σύσταση. Για παράδειγμα τα λιπίδια δεν είναι συµµετρικά τοποθετηµένα στις δύο πλευρές. Η φωσφατιδυλοχολίνη και η σφιγγοµυελίνη βρίσκονται συνήθως στην εξωτερική πλευρά. Η φωσφατιδυλοσερίνη 3

4 και η φωσφατιδυλοαιθανολαµίνη βρίσκονται συνήθως στην εσωτερική πλευρά. H διαφορική κατανοµή των λιπιδίων έχει ως αποτέλεσµα τη δηµιουργία και άλλων µορφών ασυµµετρίας, όπως : α) ασυµµετρία στις υδρογονανθρακικές ουρές, β) ασυµµετρία στο φορτίο. H ασυµµετρία του διµοριακού στρώµατος υποδηλώνει ότι η µεµβράνη έχει πάντοτε µια πολικότητα. H ασυµµετρία επεκτείνεται και στις πρωτεΐνες. Eξ ορισµού, οι περιφερειακές πρωτεΐνες δεσµεύονται στην επιφάνεια της µεµβράνης. Eποµένως, είναι θερµοδυναµικά πολύ δύσκολο να διαπεράσουν το διµοριακό στρώµα, µια και διαθέτουν σχετική υδροφιλία. Aκόµη και οι ενσωµατωµένες πρωτεΐνες κατανέµονται ασύµµετρα, ιδίως όταν ενώνονται µε άλλες πρωτεΐνες. H ασυµµετρία τέλος της µεµβράνης ολοκληρώνεται µε την άνιση κατανοµή των υδατανθράκων. Mόνον οι πρωτεΐνες και τα λιπίδια που βρίσκονται στην εξωτερική πλευρά της µεµβράνης φέρνουν υδατάνθρακες. 10. Φτιάξτε ένα σχεδιάγραμμα που να απεικονίζει τον κυτταρικό κύκλο και αναφέρετε τις κυριότερες λειτουργίες που γίνονται σε κάθε φάση του. Ποιά μόρια εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου; (9 μονάδες) Το σχεδιάγραμμα που ζητάται είναι το 8-1 του βιβλίου σας. Οι κυριότερες λειτουργίες κάθε φάσης είναι S: σύνθεση DNA, G1 προετοιμασία σύνθεσης DNA, G2 προετοιμασία της κυτταρικής διαίρεσης και Μ όπου γίνεται η μίτωση. Τα μόρια που ρυθμίζουν τη μετάβαση από τη μία φάση του κύκλου στη άλλη είναι οι κυκλίνες και οι κινάσες που εξαρτώνται από τις κυκλίνες που λειτουργούν σχηματίζοντας σύμπλοκα. Oι διακυµάνσεις της ενεργότητας των κινασών στη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου οφείλονται κυρίως στην παρουσία ή µη της κυκλίνης. Οι κυκλίνες συντίθονται περιοδικά στη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. 4

5 ΦΥΕ31: Δομή και Λειτουργία του Κυττάρου ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Μέρος 2 ο (Απαντήστε στις παρακάτω 10 ερωτήσεις*) 1. Να αναφέρετε ονομαστικά τα είδη των δεσμών αλληλεπιδράσεων που συμμετέχουν στην τριτοταγή διαμόρφωση μιας πρωτεΐνης. (8 μονάδες) Δισουλφιδικοί δεσμοί, ηλεκτροστατικοί δεσμοί, δεσμοί υδρογόνου, υδρόφοβες αλληλεπιδράσεις. 2. Αν η πλευρική ομάδα της σερίνης (ser) είναι CH 2 -OH, της λυσίνης (lys) CH 2 -CH 2 -CH 2 -CH 2 -NH 2 και του γλουταμινικού οξέος (glu) CH 2 -CH 2 -COOH, να γράψτε το χημικό τύπο του πεπτιδίου ser-lys-glu α) σε ph 2, β) σε ph 6-7 και γ) να προσδιορίσετε το ισοηλεκτρικό του σημείο (pi). (12 μονάδες) γ) Το ισοηλεκτρικό σημείο του πεπτιδίου ser-lys-glu είναι 6-7, δεδομένου ότι σε αυτό το ph το συνολικό φορτίο του είναι μηδέν. 3. Να συμπληρώσετε τα κενά στις προτάσεις που ακολουθούν. Α) Τα αμινοξέα των οποίων ο ανθρακικός σκελετός μπορεί να μετατραπεί σε οποιοδήποτε ενδιάμεσο προϊόν του κύκλου του Krebs ονομάζονται. Β) Ανάλογα με τη μορφή που οι διάφοροι οργανισμοί αποβάλλουν την αμμωνία, κατατάσσονται σε αμμωνιοτελικούς, και. Γ) Κατά την αντίδραση της η αμινομάδα του αμινοξέος μεταφέρεται στο α-κετογλουταρικό οξύ. Δ) Η αποτελείται από δύο μόρια γλυκόζης ενωμένα με α( 1 6) γλυκοσιδικό δεσμό. (10 μονάδες) Α) Τα αμινοξέα των οποίων ο ανθρακικός σκελετός μπορεί να μετατραπεί σε οποιοδήποτε ενδιάμεσο προϊόν του κύκλου του Krebs ονομάζονται _γλυκογενετικά. 5

6 Β) Ανάλογα με τη μορφή που οι διάφοροι οργανισμοί αποβάλλουν την αμμωνία, κατατάσσονται σε αμμωνιοτελικούς, _ουρικοτελικούς_ και _ουριοτελικούς. Γ) Κατά την αντίδραση της _τρανσαμίνωσης_ η αμινομάδα του αμινοξέος μεταφέρεται στο α-κετογλουταρικό οξύ. Δ) Η ισομαλτόζη αποτελείται από δύο μόρια γλυκόζης ενωμένα με α( 1 6) γλυκοσιδικό δεσμό. 4. Αντιστοιχίστε τους όρους της δεξιάς στήλης με αυτούς της αριστερής έναν προς έναν. (10 μονάδες) Α. Γλυκόλυση 1. UDP-γλυκόζη Β. Σύνθεση γλυκογόνου 2. πυροσταφυλικό οξύ Γ. β- οξείδωση 3. φωσφορικό καρβαμίδιο Δ. κύκλος ουρίας 4. σύνθεση ριβόζης Ε. οδός φωσφορικών πεντοζών 5. παραγωγή FADH 2 Α, 2 Β, 1 Γ,5 Δ,3 Ε,4 5. Αντιστοιχίστε τις βιοχημικές διεργασίες της δεξιάς στήλης με το κυτταρικό οργανίδιο ή το υποκυτταρικό διαμέρισμα (αριστερή στήλη) στο οποίο επιτελούνται. Οι αντιστοιχίσεις δεν είναι απαραίτητα μία προς μία. (12 μονάδες) 1. Ριβόσωμα Α. Κύκλος κιτρικού οξέος 2. Κυτταρόπλασμα Β. β-οξείδωση 3. Πυρήνας Γ. αναπνευστική αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων 4.Χλωροπλάστης Δ. Κύκλος Calvin 5. Μιτοχόνδριο Ε. Γλυκόλυση 6. Εσωτερική μιτοχονδριακή ΣΤ. Σύνθεση του mrna μεμβράνη Α, 5 Β, 5 Γ, 5, 6 Δ, 4 Ε, 2 ΣΤ, 3 6. Να εξηγείστε με συντομία γιατί οι ζωικοί οργανισμοί δεν μπορούν να αξιοποιήσουν τα λιπαρά οξέα για γλυκονεογένεση, ενώ οι φυτικοί οργανισμοί μπορούν. (10 μονάδες) Τα λιπαρά οξέα καταβολίζονται σε μονάδες ακέτυλο-coa μέσω των αντιδράσεων της β-οξείδωσης. Μονολότι οι ακετυλομάδες αυτές μπαίνουν στον κύκλο του Krebs με την μορφή κιτρικού οξέος, που αποτελεί ενδιάμεσο προϊόν του κύκλου και επομένως θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως πρόδρομη ουσία για τη σύνθεση γλυκόζης μέσω των αντιδράσεων της γλυκονεογένεσης, εντούτοις και τα δύο άτομα άνθρακα της ακετυλομάδας αποβάλλονται ως CO 2 κατά τις αντιδράσεις του κύκλου 6

7 του κιτρικού οξέος. Επομένως, το ακέτυλο-coa δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη σύνθεση της γλυκόζης, εκτός εάν λειτουργεί ο κύκλος του γλυοξυλικού οξέος κάτι το οποίο συμβαίνει μόνο στους φυτικούς οργανισμούς. 7. Σημειώστε αν οι παρακάτω προτάσεις είναι σωστές ή λάθος και αναδιατυπώστε όσες είναι λάθος. (10 μονάδες) Α) Το β-υδροξυβουτυρικό οξύ ανήκει στα κετονοσώματα. Β) Οι βιογενείς αμίνες σχηματίζονται μέσω της απαμίνωσης των αμινοξέων. Γ) Οι πολυμεράσες του RNA για να δράσουν χρειάζονται εκκινητήρα DNA. Δ) Ο μηχανισμός σύνθεσης του RNA είναι ημισυντηρητικός. Ε) Τα κωδικόνια λήξης είναι διαφορετικά μεταξύ των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών οργανισμών. Α) ΣΩΣΤΟ Β) Οι βιογενείς αμίνες σχηματίζονται μέσω της αποκαρβοξυλίωσης των αμινοξέων. Γ) Οι πολυμεράσες του RNA για να δράσουν δεν χρειάζονται εκκινητήρα. Δ) Ο μηχανισμός σύνθεσης του RNA είναι συντηρητικός. Ε) Ο αριθμός των κωδικονίων λήξης μεταξύ των προκαρυωτικών και των ευκαρυωτικών οργανισμών είναι ο ίδιος.8. Να αναφέρετε με συντομία το μεταβολικό δρόμο που ακολουθεί το κύτταρο για την αερόβια οξείδωση του πυροσταφυλικού οξέος και να υπολογίστε πόσα μόρια ΑΤΡ παράγονται κατά την πλήρη διάσπαση ενός μορίου πυροσταφυλικού οξέος. (10 μονάδες) 8. Να αναφέρετε με συντομία το μεταβολικό δρόμο που ακολουθεί το κύτταρο για την αερόβια οξείδωση του πυροσταφυλικού οξέος και να υπολογίστε πόσα μόρια ΑΤΡ παράγονται κατά την πλήρη διάσπαση ενός μορίου πυροσταφυλικού οξέος. (10 μονάδες) Κάτω από αερόβιες συνθήκες το πυροσταφυλικό οξύ μετατρέπεται σε ακέτυλο-coa μέσα στο μιτοχόνδριο παράγοντας ένα μόριο NADH το οποίο οξειδώνεται απ ευθείας στην αναπνευτική αλυσίδα. Στη συνέχεια, το ακέτυλο-coa που παράγεται αποικοδομείται μέσω των αντιδράσεων του κύκλου του κιτρικού οξέος σε CO 2 και Η 2 Ο, παράγοντας 3 μόρια NADH, 1 μόριο FADH 2 και 1 μόριο GTP. Τα ανηγμένα συνένζυμα NADH και FADH 2 επανοξειδώνονται μέσω της αναπνευστικής αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων αποδίδοντας στο κύτταρο ενέργεια που ισοδυναμεί με 2,5 και 1,5 μόρια ΑΤΡ αντίστοιχα. Επομένως η συνολική ενεργειακή απόδοση είναι 4 NADH X 2,5 = 10 ATP 1 FADH 2 X 1,5 = 1,5 ATP 1 GTP = 1 ATP ΣΥΝΟΛΟ =12,5 ΑΤΡ 9. Ποια προϋπόθεση πρέπει να πληρεί μια πρωτεΐνη προκειμένου να την χαρακτηρίσουμε ως λειτουργική πρωτεΐνη και σε ποιες κατηγορίες κατατάσσονται οι λειτουργικές πρωτεΐνες (μόρια 10). Προκειμένου να χαρακτηρίσουμε μια πρωτεΐνη ως λειτουργική πρέπει να αλληλεπιδρά εκλεκτικά με κάποιο άλλο ή με κάποια άλλα μόρια ή ιόντα τα οποία ονομάζουμε προσδέτες. Οι λειτουργικές πρωτεΐνες κατατάσσονται σε: 1. Μεταφέρουσες πρωτεΐνες 2. Αμυντικές πρωτεΐνες ή ανοσοπρωτεΐνες 7

8 3. Ρυθμιστικές πρωτεΐνες 4. Κινητικές πρωτεΐνες 5. Πρωτεΐνες συνοδοί 6. Αποθηκευτικές πρωτεΐνες 7. Καταλυτικές πρωτεΐνες 10. Χωρίς να γράψετε χημικούς τύπους (χρησιμοποιώντας δηλαδή μόνο τα ονόματα των ενώσεων) αναφέρατε τις αντιδράσεις που καταλύουν τα ένζυμα: φωσφορυλάση του γλυκογόνου, ενδοπεπτιδάση, αζωτογονάση, γαλακτική δεϋδρογονάση. (8 μονάδες) φωσφορυλάση του γλυκογόνου: καταλύει την απελευθέρωση μονάδων 1-Ρ γλυκόζης από τα μη αναγωγικά άκρα του γλυκογόνου. ενδοπεπτιδάση: καταλύει την υδρόλυση ενός ή περισσότερων πεπτιδικών δεσμών στο εσωτερικό μιας πρωτεΐνης αζωτογονάση: καταλύει τη μετατροπή του ατμοσφαιρικού Ν 2 σε ΝΗ 3. γαλακτική δεϋδρογονάση: καταλύει την μετατροπή πυροσταφυλικού σε γαλακτικό οξύ 8

9 ΦΥΕ31: Δομή και Λειτουργία του Κυττάρου ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Μέρος 3 ο (Απαντήστε στις παρακάτω 10 ερωτήσεις*) 1. Πως ονομάζεται το πρώτο επίπεδο οργάνωσης της χρωματίνης ; Τι γνωρίζετε για τη δομή του ; (12 μονάδες) Το βασικό συστατικό και το πρώτο επίπεδο οργάνωσης της χρωματίνης είναι το νουκλεόσωμα. Το μόρφωμα αυτό έχει για πυρήνα ένα οκταμερές σύμπλοκο ιστονών που αποτελείται από δύο μόρια από κάθε ιστόνη Η2Α, Η2Β, Η3 και Η4. Γύρω από αυτό το σύμπλοκο περιελίσσεται σε δύο περίπου στροφές μία περιοχή DNA από 147 ζεύγη βάσεων. Το νουκλεόσωμα ολοκληρώνεται όταν προστεθεί ένα μόριο συνδετικής ιστόνης Η1 και ένα επιπρόσθετο κομμάτι DNA μήκους 22 ζευγών βάσεων. 2. Να αναφέρετε με συντομία τα βήματα που πρέπει να ακολουθηθούν για να κατασκευαστεί μια cdna βιβλιοθήκη από εγκέφαλο αρουραίου. (12 μονάδες) Τα μόρια cdna είναι αντίγραφα μορίων mrna. Η κατασκευή τους επιτυγχάνεται μετά από αντίστροφη μεταγραφή των mrna. Οι cdna βιβλιοθήκες κατασκευάζονται μεταφέροντας τα δίκλωνα θραύσματα cdna, αφού έχουν προετοιμαστεί με τα κατάλληλα άκρα, σε κατάλληλους φορείς με τους οποίους μετασχηματίζονται τα κύτταρα ξενιστές (συνήθως επιδεκτικά βακτήρια E. Coli, η ευκαρυωτικούς ξενιστές). Οι αποικίες που προκύπτουν μπορούν να διατηρηθούν επ άπειρον και περιέχουν κλώνους της λειτουργικής μορφής των γονιδίων, δηλ μόνο τα εξώνια και όχι απαραίτητα ολόκληρο το μήκος του γονιδίου. 3. Ποια είναι η λειτουργία και ποιος μηχανισμός δράσης των τοποϊσομερασών; (12 μονάδες) Οι τοποισομεράσες είναι ένζυμα τα οποία δημιουργού τοπολογικά ισομερή σε ένα δίκλωνο μόριο DNA. Είναι ένζυμα τα οποία είτα χαλαρώνουν είτε δημιουργούν υπερελικώσεις στο δίκλωνο DNA. Οι τύπου Ι τοποϊσομεράσες διασπούν τον ένα κλώνο και, αφού τον περάσουν από την άλλη μεριά του μη διασπώμενου κλώνου, αποκαθιστούν τον φωσφοδιεστερικό δεσμό, ανακουφίζοντας έτσι την τάση που υπάρχει στο μόριο. Οι τύπου ΙΙ τοποϊσομεράσες διασπούν και τους δύο κλώνους μεταβάλλοντας έτσι την τοπολογία του ενζύμου. Τα ένζυμα αυτά δεν είναι υδρολυτικά. Μεταφέρουν μία φωσφορυλ-ομάδα σε μία δική τους τυροσίνη, και αφού περιστρέψουν τον κλώνο του DNA αποδίδουν και πάλι την φωσφορυλ-ομάδα στο 3 υδοξύλιο της ριβόζης από το οποίο τη διέσπασαν 4. Να συμπληρωθούν τα κενά. H ενσωμάτωση των αμινοξέων στα trna καταλύεται από ένζυμα γνωστά ως (Α). Η αντίδραση απεικονίζεται στα δύο παρακάτω στάδια. Το πρώτο στάδιο ονομάζεται (Β), και το δεύτερο στάδιο (Γ). 9

10 Πρώτο στάδιο Αμινοξύ + (Δ) (Ε) + ΡΡ i Δεύτερο στάδιο (Ε) + trna (ΣΤ) + AMP (12 μονάδες) H ενσωμάτωση των αμινοξέων στα trna καταλύεται από ένζυμα γνωστά ως _συνθετάσες των αμινοακυλ-trna. Η αντίδραση απεικονίζεται στα δύο παρακάτω στάδια. Το πρώτο στάδιο ονομάζεται _στάδιο ενεργοποίησης_, και το δεύτερο στάδιο _στάδιο μεταφοράς. Πρώτο στάδιο Αμινοξύ + ΑΤΡ Αμινοακυλ-ΑΜΡ + ΡΡ i Δεύτερο στάδιο Αμινοακυλ-ΑΜΡ _ + trna αμινοακυλ-trna_ + AMP 5. Συμπληρώστε τον πίνακα βάζοντας ένα Χ στη στήλη που αντιστοιχεί κάθε μία από τις παρακάτω έννοιες. Δίκλωνο DNA Δεύσμευση της RNA πολυμεράσης στις περιοχές -35 και -10 του προαγωγού. Συνθέτονται μονοκιστρονικά μόρια mrna Ένα mrna μπορεί να κωδικοποιεί περισσότερες της μιας πρωτεΐνες. Το 5 άκρο του mrna συμπεριλαμβάνει μία μεθυλιωμένη γουανοσίνη (10 μονάδες) Προκαρυωτικά Ευκαρυωτικά Χ Χ Χ Χ Πρoκαρυωτικά & Ευκαρυωτικά Χ 6. Ποίο από τα παρακάτω είναι σωστό; Α) τα ιντρόνια δεν μεταφράζονται Β) τα ιντρόνια δεν μεταγράφονται Γ) τα ιντρόνια δεν αντιγράφονται Δ) τα ιντρόνια περιέχουν κωδικόνιο λήξης Ε) τα ιντρόνια δεν απαντώνται στο DNA (3 μονάδες) Α) 7. Ο όρος ημι-συντηριτικός διπλασιασμός του DNA σημαίνει: 10

11 Α) ότι το κύτταρο εξοικονομεί ενέργεια κατά τη διάρκεια του διπλασιασμού του DNA Β) το θυγατρικό χρωμόσωμα αποτελείται από ένα νέο και ένα γονικό κλώνο Γ) το ένα θυγατρικό χρωμόσωμα αποτελείται από θυγατρικούς κλώνους και το άλλο αποτελείται από γονικούς κλώνους. Δ) το ένα θυγατρικό χρωμόσωμα έχει τη μισή από την ίδια ακολουθία DNA με το γονικό χρωμόσωμα (3 μονάδες) Β) 8. Αντιστοιχείστε την δεξιά με την αριστερή στήλη (16 μονάδες) 1. δομικό συστατικό του DNA A. UTP 2. βάση που απαντάται σε μερικά trna B. Αντικωδικόνιο 3. δομικό συστατικό του RNA Γ. φωσφοδιεστερικός δεσμός 4. Μία αλληλουχία 3 βάσεων στο mrνα Δ. dna A 5. ομοιοπολικός δεσμός που δημιουργείται Ε. Ινοσίνη κατά την μετάφραση ΣΤ. dttp 6. Δεσμεύεται στο 3 άκρο του mrna Z. camp 7. Βλάβη στο γονιδίωμα H.κωδικόνιο λήξης 8.Εναρκτήρια περιοχή 1: ΣΤ 2: Ε 3.:Α 4:Η 5:Κ 6:Θ 7:Ι 8:Δ Θ. poly(a) Ι. απυριμιδινική περιοχή K. πεπτιδικός δεσμός 9. Να περιγράψετε με συντομία τον ρόλο του παράγοντα σ στην μεταγραφή των προκαρυωτικών οργανισμών. (10 μονάδες) Ο παράγοντας σ εμπλέκεται στη έναρξη της μεταγραφής στα προκαρυωτικά. Αναγνωρίζει τις περιοχές Pribnow (-10) και την περιοχή 35 του προαγωγού των προκαρυωτικών γονιδίων. Η μεταγραφή ξεκινά με δέσμευση του ολοενζύμου της πολυμεράσης του RΝΑ,μέσω του παράγοντα σ, στον προαγωγό του γονιδίου. 10. Το σύμπλοκο στεροειδούς ορμόνης- υποδοχέα ρυθμίζει: Α. την ωρίμανση του RNA Β. την αντιγραφή του DNA Γ) την πολυαδενυλίωση του mrna Δ) την μεταγραφή Ε) τη σύνδεση των ιστονών στο DNA. Επιλέξτε τη (τις) σωστή (ες) απάντηση (εις) και σχολιάστε με συντομία. (10 μονάδες) Δ) Το σύμπλοκο στεροειδούς ορμόνης- υποδοχέα μετατοπίζεται στον. Αλληλεπίδραση των ορμονών με τους υποδοχείς τους έχει ως αποτέλεσμα την 11

12 αλλοστερική τροποποίηση της δομής των υποδοχέων και την μετατροπή τους σε δραστικούς μεταγραφικούς παράγοντες. 12