Γ ε ν ι κ έ ς εξ ε τ ά σ ε ι ς Βιολογία Γ λυκείου Θ ε τ ι κ ών σπο υ δ ών

Transcript

1 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό 1 ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ δυαδικό Τα θέματα επεξεργάστηκαν οι καθηγητές των Φροντιστηρίων «δυαδικό» Μελλίδης Κ. Θ Ε Μ Α Α Γ ε ν ι κ έ ς εξ ε τ ά σ ε ι ς Βιολογία Γ λυκείου Θ ε τ ι κ ών σπο υ δ ών Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ημιτελείς προτάσεις Α1. έως Α5. και, δίπλα, το γράμμα, που αντιστοιχεί στη λέξη ή στη φράση, η οποία συμπληρώνει σωστά την ημιτελή πρόταση. Α1. Το γενετικό υλικό των χλωροπλαστών α. είναι γραμμικό δίκλωνο DNA β. είναι κυκλικό μόριο DNA γ. έχει μικρότερο μήκος από το μιτοχονδριακό DNA δ. είναι γραμμικό RNA Α2. Ένας φυσιολογικός γαμέτης ανθρώπου μπορεί να περιέχει α. 46 χρωμοσώματα β. ένα Χ χρωμόσωμα γ. πλασμίδια δ. DNA μήκους 1,5 x 9 10 ζεύγη βάσεων. Α3. Τα σωματικά κύτταρα του προβάτου Dolly περιείχαν α. ανασυνδυασμένο DNA β. το σύνολο του γενετικού υλικού του κυττάρου του μαστικού αδένα του εξάχρονου προβάτου που χρησιμοποιήθηκε στη διαδικασία της κλωνοποίησης γ. το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση της ανθρώπινης α αντιθρυψίνης δ. το μιτοχονδριακό DNA του ωραρίου στο οποίο τοποθετήθηκε ο πυρήνας του κυττάρου του μαστικού αδένα του εξάχρονου προβάτου Α4. Η ανεπάρκεια του ανοσοποιητικού συστήματος λόγω έλλειψης του ενζύμου απαμινάση της αδενοσίνης (ADA), οφείλεται α. στον ιό του AIDS β. σε συτοσωμικό επικρατές γονίδιο γ. σε αυτοσωμικό υπολειπόμενο γονίδιο δ. σε φυλοσύνδετο γονίδιο Α5. Το πλασμίδιο Τi α. δημιουργεί εξογκώματα στο βακτήριο Agrobacterium tumefaciens β. απομονώθηκε από τον βακτηριοφάγο 2 γ. είναι κυκλικό δίκλωνο μόριο DNA δ. χρησιμοποιείται στη γονιδιακή θεραπεία της κυστικής ίνωσης.

2 2 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό A1. β. A2. β. A3. δ. A4. γ. A5. γ. Θ Ε Μ Α B Β1. Να αντιστοιχίσετε σωστά τον κάθε αριθμό της στήλης Ι με ένα μόνο γράμμα, Α ή Β ή Γ, της στήλης ΙΙ, με βάση τη δράση των ενζύμων της στήλης Ι. Στήλη Ι 1. DNA δεμάση 2.DNA ελικάση 3.RNA πολυμεράση 4.Περιοριστική ενδονουκλεάση 5.Πριμόσωμα 6.Αντίστροφη μεταγραφάση Στήλη ΙΙ Α: Δημιουργία Φωσφοδιεστερικών δεσμών Β: Διάσπαση Φωσφοδιεστερικών δεσμών Γ: Ούτε το Α, ούτε το Β 7.Απαμινάση της αδενοσίνης Μονάδες 7 Β2. Τι είναι ο καρυότυπος; (μονάδες 4). Να αναφέρεται δύο (2) συμπεράσματα που μπορούν να εξαχθούν από τη μελέτη του καρυότυπου ενός ανθρώπου (μονάδες 4). Μονάδες 8 Β3. Να γράψετε τους ορισμούς: α. μονοκλωνικά αντισώματα (μονάδες 2) β. γενετική μηχανική (μονάδες 2) Μονάδες 4 Β4. Μια φαρμακευτική πρωτεΐνη που προορίζεται για ανθρώπινη χρήση, μπορεί να παραχθεί από το γάλα γενετικά τροποποιημένων θηλαστικών, από βακτήρια και από όργανα θηλαστικών που δεν είναι γενετικά τροποποιημένα. Να αναφέρετε τους λόγους, για τους οποίους προτιμούμε να παράγουμε αυτή την πρωτεΐνη όχι από βακτήρια (μονάδες 2) ή από όργανα θηλαστικών (μονάδες 4), αλλά από το γάλα γενετικά τροποποιημένων θηλαστικών. Β1. 1 Α, 2 Γ, 3 Α, 4 Β, 5 Α, 6 Α, 7 Γ Β2. Σελ. 24 σχ. βιβλίου. Κάθε φυσιολογικό αποτελεί τον καρυότυπο. Συμπεράσματα: 1. Αριθμητικές και δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες. 2. Το φύλο του ατόμου. Τα θηλυκά άτομα στον άνθρωπο φέρουν δύο φυλετικά χρωμοσώματα (ΧΧ) και τα αρσενικά ένα Χ και ένα Υ. Η παρουσία του Υ χρωμοσώματος καθορίζει το φύλο του ατόμου, στον άνθρωπο. Β3. Α. Σελ. 123 σχ. βιβλίου «Κάθε είδος αντισώματος που αναγνωρίζει. Β- λεμφοκυττάρων ονομάζονται μονοκλωνικά αντισώματα.» Β. Σελ. 61 σχ. βιβλίου «Οι τεχνικές με τις οποίες ο άνθρωπος Γενετική Μηχανική.»

3 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό 3 Β4. Σελ. 122 και 141 σχ. βιβλίου: Στις περισσότερες περιπτώσεις η φαρμακευτική πρωτεΐνη που παράγεται από τα βακτήρια δεν είναι ακριβώς ίδια με την πρωτεΐνη του ανθρώπου, επειδή τα βακτήρια δεν διαθέτουν μηχανισμούς τροποποίησης των πρωτεϊνών (μετα- μεταφραστικές τροποποιήσεις) που διαθέτουν οι ευκαρυωτικοί οργανισμοί. Φαρμακευτική πρωτεΐνη όταν παράγεται από όργανα θηλαστικών (π.χ. εκχύλιση ιστών) επειδή έχει μικρές διαφορές στη σύσταση των αμινοξέων της από την ανθρώπινη μπορεί να προκαλέσει αλλεργικές αντιδράσεις. Η διαδικασία αυτή είναι δαπανηρή, πολύπλοκη και χρονοβόρα και συνήθως παραλαμβάνεται μικρές ποσότητες Θ Ε Μ Α Γ Στην εικόνα 1 υπάρχουν τέσσερα γενεαλογικά δέντρα (1, 2, 3, 4) στα οποία απεικονίζεται ο τρόπος κληρονόμησης τεσσάρων διαφορετικών χαρακτήρων του ανθρώπου. Στο γενεαλογικό δέντρο 1, ο χαρακτήρας που μελετάται, είναι οι ομάδες αίματος (Α, Β, ΑΒ και Ο). Οι υπόλοιποι τρεις χαρακτήρες που μελετώνται, είναι: η ασθένεια της οικογενούς υπερχοληστερολαιμίας, η αιμορροφιλία Α και ο αλφισμός. Με βάση τα στοιχεία που υπάρχουν στην εικόνα 1: Γ1. Να γράψετε στο τετράδιό σας τον γονότυπο του ατόμου Ι1 που βρίσκεται στο γενεαλογικό δέντρο 1 (μονάδα 1) και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας (μονάδες 3).Μονάδες 4 Γ2. Να αντιστοιχίσετε τους τρεις υπόλοιπους χαρακτήρες που μελετώνται (οικογενής υπερχοληστερολαιμία, αιμορροφιλία Α και αλφισμός) με τα υπόλοιπα τρία γενεαλογικά δέντρα (2, 3 και 4), γράφοντας, δίπλα από το καθένα γενεαλογικό δέντρο, τον χαρακτήρα που του αντιστοιχεί. Μονάδες 3 Γ3. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας στο ερώτημα Γ2. 5 Γ4. Το μόριο DNA ενός βακτηρίου αποτελείται από 2 x 10 ζεύγη βάσεων που περιέχουν το μη ραδιενεργό ισότοπο του φωσφόρου. Το βακτήριο αυτό τοποθετείται και πολλαπλασιάζεται σε θρεπτικό υλικό που περιέχει αποκλειστικά ως πηγή φωσφόρου ραδιενεργό 32 P, και υφίσταται πέντε διαδοχικές διαιρέσεις. Ο αριθμός των νουκλεοτιδίων, που θα περιέχουν το μη ραδιενεργό ισότοπο του φωσφόρου στο τέλος των πέντε διαιρέσεων, θα είναι: α) 0 5 β) 4 x 10 5 γ) 2 x 10 Να γράψετε τη σωστή απάντηση (μονάδες 2) και να την αιτιολογήσετε (μονάδες 4).

4 4 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό (Να θεωρήσετε ότι δεν έχουν συμβεί μεταλλάξεις ή ανταλλαγή γενετικού υλικού). Γ5. Βρέθηκε ότι στελέχη του βακτηρίου Escherichia coli (E. coli) δεν μπορούν να διασπάσουν το δισακχαρίτη λακτόζη. Στα στελέχη αυτά, εντοπίστηκαν γονιδιακές μεταλλάξεις. Να εξηγήσετε σε ποια ή ποιες θέσεις του οπερονίου της λακτόζης, εκτός από τα δομικά γονίδια, έχουν συμβεί αυτές οι μεταλλάξεις. Γ1. Το άτομο Ι2 είναι ομάδας αίματος Β οπότε έχει γονότυπο Ι Β Ι Β ή Ι Β ι. Για να προκύψουν απόγονοι ομάδας Β και ΑΒ πρέπει το άτομο Ι1 να έχει γονότυπο Ι Α ι ή Ι Α Ι Β. (Θα μπορούσαν να γίνουν και οι ανάλογες διασταυρώσεις) Γ2. Δέντρο 2: Αιμορροφιλία Α Δέντρο 3: Αλφισμός Δέντρο 4: Οικογενής υπερχοληστερολαιμία Γ3. Η αιμοροφιλία Α οφείλεται σε φυλοσύνδετο υπολειπόμενο γονίδιο οπότε η ασθενής μητέρα δίνει αγόρια που πάσχουν ενώ η κόρη που πάσχει έχει σίγουρα πατέρα που πάσχει. Σύμφωνα με τα παραπάνω αυτό φαίνεται να ισχύει στο δέντρο 2. Ο αλφισμός οφείλεται σε αυτοσωμικό υπολοιπόμενο γονίδιο. Άρα απορρίπτεται το δέντρο 4 αφού από ασθενής γονείς προκύπτουν και υγιή άτομα κάτι που ισχύει στη περίπτωση της επικρατούς αυτοσωμικής κληρονομικότητας. Συνεπώς ο αλφισμός φαίνεται στο δέντρο 3 και η οικογενής υπερχοληστερολαιμία στο δέντρο 4 μιας και η ασθένεια οφείλεται σε επικρατή αυτοσωμικό γονίδιο. (Μπορούν να γίνουν και οι ανάλογες διασταυρώσεις για επαλήθευση) Γ4 Γ5 Σωστή απάντηση είναι το β, 4 Χ 10 5 μη ραδιενεργά νουκλεοτίδια. Ο ραδιενεργός Ρ ενσωματώνεται στο DNA. Σχολικό βιβλίο, σελίδα 31, από: «Οι Watson και Crick ημισυντηρητικός.» Οι μόνες αλυσίδες που έχουν μη ραδιενεργά νουκλεοτίδια είναι οι αρχικές. Εφόσον το βακτήριο δε διασπά τη λακτόζη σημαίνει ότι δε μεταγράφονται τα γονίδια του. Αυτό μπορεί να συμβεί με μετάλλαξη στον υποκινητή έτσι ώστε να μη μπορεί να προσδεθεί η RNA πολυμεράση. Επίσης θα μπορούσε να συμβεί μετάλλαξη στο ρυθμιστικό γονίδιο στη περιοχή όπου κωδικοποιούνται τα αμινοξέα που συνδέονται με τη λακτόζη. Έτσι η πρωτεΐνη καταστολέας θα συνδέεται μόνιμα στο χειριστή χωρίς να μπορεί να συνδεθεί με τη λακτόζη. Θ Ε Μ Α Δ Στην εικόνα 2, το τμήμα του DNA περιλαμβάνει ασυνεχές γονίδιο ευκαρυωτικού κυττάρου που κωδικοποιεί μικρό πεπτίδιο. Μέσα στην αγκύλη φαίνεται η αλληλουχία της αμετάφραστης περιοχής που ενώνεται με το rrna της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος. Aί ACAGT... ATGTGAATGATAGTTTCCTATGTGGGTTTAAGCAT II

5 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό 5 Aί B III TGTCA... TACACTTAGTATCAAAGGATACACCCAAATTCGTA IV Εικόνα 2 Τα t-rnas που χρησιμοποιήθηκαν κατά σειρά στην παραγωγή του πεπτιδίου, είχαν τα αντικωδικώνια 5 CAU 3, 5 CCA 3, 5 AAA 3, 5 AGG 3, 5 CAU 3, 5 CCA 3, 5 AAC 3. Δ1. Να σημειώσετε στο τετράδιό σας ποια από τις αλυσίδες Α ή Β είναι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου (μονάδες 3). Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας (μονάδες 4). Να χαρακτηρίσετε ως 5 ή 3 τα άκρα στα σημεία I, II, III,IV (μονάδες 2).Μονάδες 9 Δ2. Να γράψετε στο τετράδιό σας τo εσώνιο που υπάρχει στο παραπάνω γονίδιο. Μονάδες 1 Δ3. Να γράψετε την αλληλουχία των βάσεων του mrna, που θα χρησιμοποιηθεί κατά τη μετάφραση της πληροφορίας του γονιδίου της εικόνας 2. Δ4. Στην εικόνα 3, η αλληλουχία είναι τμήμα του γονιδίου που μεταγράφεται στο rrna της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος που χρησιμοποιείται στη μετάφραση του ευκαρυωτικού γονιδίου της εικόνας 2. A ί... ACAGT... A ί... TGTCA... Εικόνα 3 Ποια είναι η μεταγραφόμενη αλυσίδα του γονιδίου που μεταγράφεται στο rrna; (μονάδα 1) Να γραφεί ο προσανατολισμός της (μονάδα 1). Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας (μονάδες 2). Μονάδες 4 Δ5. Στην εικόνα 4, υπάρχει το ίδιο τμήμα DNA με την εικόνα 2, και με τα υπογραμμισμένα γράμματα φαίνεται η αλληλουχία των βάσεων στις οποίες γίνεται γονιδιακή μετάλλαξη προσθήκης των τριών παρακάτω συνεχόμενων ζευγών βάσεων: 5 AGC 3 3 TCG 5. έ 1 έ 2 Aί ACAGT... ATGTGAATGATAGTTTCCTATGTGGGTTTAAGCAT II Aί B III TGTCA... TACACTTAGTATCAAAGGATACACCCAAATTCGTA IV Εικόνα 4 Ποιο θα είναι το αποτέλεσμα της μετάλλαξης αν η προσθήκη γίνει: i) στη θέση 1 ii) στη θέση 2.

6 6 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό Δ1. Κωδική αλυσίδα είναι η Α. Σχολ βιβλίο σελ Κατά την έναρξη της μεταγραφής. της πληροφορίας ενός γονιδίου. Σχολ βιβλίο σελ. 39 ιδιότητες γενετικού κώδικα (κωδικας τριπλέτας συνεχής, μη επικαλυπτόμενος, έχει κωδικόνια έναρξης-λήξης) Σύμφωνα με τα παραπάνω η κωδική θα έχει κωδικόνιο έναρξης το 5 ATG3 και λήξης ένα από τα 5 TGA3 5TAG3 5TAA3 Κάθε μόριο trna έχει μια ειδική τριπλέτα νουκλεοτιδίων, το αντικωδικόνιο, με την οποία προσδένεται, λόγω συμπληρωματικότητας, με το αντίστοιχο κωδικόνιο του mrna. Από τα αντικωδικόνια των trnas που χρησιμοποιήθηκαν κατά την παραγωγή του πεπτιδίου βρίσκουμε τα αντίστοιχα κωδικόνια του mrna καθώς και αυτά της κωδικής αλυσίδας. Τα αντικωδικόνια που δίνονται και τα αντίστοιχα κωδικόνια κατά σειρά είναι: 5 CAU 3 5 AUG 3 5 ATG 3 5 CCA 3 5 UGG 3 5 TGG 3 5 AAA 3-5 UUU 3 5 TTT 3 5 AGG 3 5 CCU 3 5 CCT 3 5 CAU 3 5 AUG 3 5 ATG 3 5 CCA 3 5 UGG 3 5 TGG 3 5 AAC 3 5 GUU 3 5 GTT3 H αμετάφραστη περιοχή που προσδένεται με το rrna της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος βρίσκεται αριστερά στην αλληλουχία της εικόνας 2, συνεπώς η αναζήτηση των κωδικονίων πρέπει να γίνει από αριστερά προς τα δεξιά. Τα παραπάνω κριτήρια πληρεί η αλυσίδα Α Τα άκρα του γονιδίου είναι: Ι 5, ΙΙ 3, ΙΙΙ 3 και ΙV 5, διότι η μεταγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5 3 και οι δύο αλυσίδες του DNA είναι αντιπαράλληλες. Δ2. Η αλληλουχία του εσωνίου είναι: 5 AATCATA 3 3 TTAGTAT 5 Δ3. mrna: 5 ACAGU AUG UGG UUU CCU AUG UGG GUU UAA GCAU 3 Κατά τη μετάφραση χρησιμοποιείται το ώριμο mrna το οποίο έχει προέλθει από το πρόδρομο mrna με αφαίρεση του εσωνίου με τη διαδικάσία της ωρίμανσης. Στη διαδικασία αυτή συμετέχουν το ριβονουκλεοπρωτεινικά σύμπλοκα τα οποία αφαιρούν εσώνια και συράπτουν εξώνια. Το ώριμο mrna θα περιέχει τα εξώνια και τις 5 3 αμετάφραστες περιοχές.

7 Φ ρ ο ν τ ι σ τ ή ρ ι α δ υ α δ ι κ ό 7 Δ4. Κατά την έναρξη της μετάφρασης το mrna προσδένεται, μέσω μιας αλληλουχίας που υπάρχει στην 5' αμετάφραση περιοχή του, με το ριβοσωμικό RNA της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος, σύμφωνα με τους κανόνες της συμπληρωματικότητας των βάσεων. Επομένως τμήμα της αλληλουχία του μορίου rrna θα αποτελεί η εξής: 3 UGUCA 5 Το μόριο rrna που συντίθεται είναι συμπληρωματικό και αντιπαράλληλο προς τη μία αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη και ονομάζεται μη κωδική και είναι η αλυσίδα Γ με προσανατολισμό : 5 ACAGT 3 Δ5. i) Η προσθήκη των 3 διαδοχικών βάσεων στη θέση 1 έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία κωδικονίου λήξης 5 ΤΑG 3, και συνεπώς τον πρόωρο τερματισμό σύνθεσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Το πεπτίδιο θα αποτελείται από 2 μόνο αμινοξέα. ii) Η προσθήκη 3 διαδοχικών βάσεων στην θέση 2 δημιουργεί, αντίστοιχα, προσθήκη ενός αμινοξέος στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Σημείωση: Αν τα νουκλεοτίδια προστεθούν με την αντίθετη φορά τότε και στις δύο περιπτώσεις θα έχουμε προσθήκη ενός αμινοξέος στην πολυπεπτιδική αλυσίδα.