Ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια, Περιοριστικές ενδονουκλεάσες, Ποιες ριβονουκλεοπρωτεΐνες γνωρίζετε και ποιος ο ρόλος τους; Απάντηση.

Transcript

1 ΚΕΦ 1 ο Σελ 18. Ορισμοί (in vitro, in vivo, ιχνηθέτηση) Σελ Βιοχημικά και άλλα δεδομένα που συνέβαλλαν στην ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA.Ορισμοί (in vitro, in vivo, ιχνηθέτηση) Σελ 22+σελ 137. Γονίδια που φέρουν τα πλασμίδια + Ti (φέρει ογκογονίδια - κεφ 9 ο ) Σελ. 22. Νουκλεόσωμα Ερωτήσεις κρίσεως 1. Να κατατάξετε σε σειρά αυξανόμενου μεγέθους τις παρακάτω έννοιες που σχετίζονται με το γενετικό υλικό των οργανισμών: νουκλεόσωμα, χρωμόσωμα, αδενίνη, νουκλεοτίδιο, γονίδιο (2000 ζεύγη αζωτούχων βάσεων), χρωματίδα, γονιδίωμα. Η ζητούμενη σειρά έχει ως εξής: αδενίνη < νουκλεοτίδιο < νουκλεόσωμα < γονίδιο < χρωματίδα < χρωμόσωμα < γονιδίωμα. 2. Σε κάθε σωματικό κύτταρο φυσιολογικού άνδρα η ποσότητα DΝΑ του γονιδιώματός του που έχει μητρική προέλευση είναι μεγαλύτερη από την ποσότητα DΝΑ που έχει πατρική προέλευση. Πώς εξηγείται αυτή την διαφορά; Οφείλεται σε δύο λόγους: 1. Το ζυγωτό των ανώτερων οργανισμών περιέχει μόνο τα μιτοχόνδρια που προέρχονται από το ωάριο. Κατά συνέπεια η προέλευση των μιτοχονδριακών γονιδίων είναι μητρική. 2. Η παρουσία του Υ χρωμοσώματος, το οποίο σε μέγεθος είναι μικρότερο του Χ χρωμοσώματος, καθορίζει το αρσενικό άτομο. Κατά συνέπεια ένα αρσενικό άτομο θα έχει 23 ζεύγη αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων και 1 ζεύγος φυλετικών χρωμοσωμάτων (ΧΥ), ενώ το θηλυκό άτομο θα έχει 23 ζεύγη αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων και 1 ζεύγος φυλετικών χρωμοσωμάτων (ΧΧ). Το Υ χρωμόσωμα στον άνθρωπο ένα αρσενικό άτομο το παίρνει πάντα από τον πατέρα του, ενώ το Χ χρωμόσωμα (μεγαλύτερο) από τη μητέρα του. 3. Ποια είναι η σημασία της συμπληρωματικότητας των βάσεων; Με τη συμπληρωματικότητα των βάσεων επιτυγχάνεται: Η διατήρηση της δευτεροταγούς δομής του DΝΑ. Η αντιγραφή του DΝΑ και ορισμένων RΝΑ ιών χάρη στην οποία εξασφαλίζεται η διατήρηση και η μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό. Η μεταγραφή και η μετάφραση που συνιστούν την έκφραση της γενετικής πληροφορίας. Η αντίστροφη μεταγραφή που γίνεται στους RNA ιούς αλλά και στην δημιουργία cdna βιβλιοθήκης. Επίσης η συμπληρωματικότητα των βάσεων αξιοποιείται σε διάφορες τεχνικές, όπως στη δημιουργία ανασυνδυασμένου DΝΑ, στη μέθοδο ΡCR και στη δράση ανιχνευτών για προσδιορισμό των συμπληρωματικών τους τμημάτων σε μια γονιδιωματική βιβλιοθήκη. 4. Δύο φυσιολογικά κύτταρα του ανθρώπου, μία δεδομένη χρονική στιγμή, έχουν διαφορετική ποσότητα DΝΑ. Να αναφέρετε τους πιθανούς λόγους που οφείλεται αυτό. Οι λόγοι που μπορεί να οφείλεται κάτι τέτοιο είναι οι εξής: Το ένα κύτταρο να είναι γαμέτης και το άλλο σωματικό κύτταρο. Τα 2 κύτταρα να βρίσκονται σε διαφορετική φάση του κυτταρικού κύκλου (π.χ. το ένα να είναι στη μεσόφαση, ενώ το άλλο να είναι στη μετάφαση). Πιθανόν τα κύτταρα να έχουν διαφορετικό αριθμό μιτοχονδρίων μιας και ο αριθμός τους μεταβάλλεται ακόμη και μεταξύ των σωματικών κυττάρων του ίδιου είδους. Το ένα από τα δύο να είναι ερυθρό αιμοσφαίριο το οποίο δεν έχει πυρήνα.

2 Ασκήσεις 1. Ένα ινίδιο χρωματίνης ευκαρυωτικού κυττάρου αποτελείται από ζεύγη βάσεων. Αν το επαναλαμβανόμενο τμήμα του DNA που συνδέει δύο διαδοχικά νουκλεοσώματα έχει μήκος 80 ζεύγη βάσεων, να υπολογιστεί: α. Ο αριθμός των μορίων ιστονών που περιέχονται στο μεταφασικό χρωμόσωμα. β. Ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών. γ. Ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου αν είναι γνωστό ότι οι αδενίνες αποτελούν το 30% του συνόλου των βάσεων. (Να ληφθεί υπόψη ότι στα άκρα του ινιδίου βρίσκονται νουκλεοσώματα) α. Το κάθε νουκλεόσωμα είναι γνωστό ότι αποτελείται από DNA μήκους 146 ζεύγη βάσεων και 8 μόρια ιστονών. Επίσης θα ισχύει: 2 νουκλεοσώματα συνδέονται με 1 ενδιάμεσο τμήμα. 3 νουκλεοσώματα συνδέονται με 2 ενδιάμεσο τμήμα. 4 νουκλεοσώματα συνδέονται με 3 ενδιάμεσο τμήμα... x νουκλεοσώματα συνδέονται με x-1 ενδιάμεσο τμήμα. Άρα ο συνολικός αριθμός των ζευγών βάσεων στο ινίδιο αυτό θα δίνεται από τη σχέση: 146 x + (x-1) 80 = x+ 80 x-80=15740 x=70 νουκλεοσώματα. Στο μεταφασικό χρωμόσωμα το DNA έχει διπλασιαστεί. Άρα και τα νουκλεοσώματα θα είναι 70 2=140. Κατά συνέπεια τα μόρια των ιστονών θα είναι:140 8=1120 β. Το ινίδιο χρωματίνης ευκαρυωτικού κυττάρου είναι δίκλωνο γραμμικό. 2 νουκλεοτίδια συνδέονται με έναν φωσφοδιεστερικό δεσμό, 3 νουκλεοτίδια συνδέονται με δύο δεσμούς, κατά συνέπεια στην μια γραμμική αλυσίδα θα υπάρχει ένας λιγότερος φωσφοδιεστερικός δεσμός, ενώ και στις δύο αλυσίδες δύο λιγότεροι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί σε σχέση με τον αριθμό των νουκλεοτιδίων. Άρα ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών θα είναι: ( )-2=31478 φ.δ. γ. Ισχύει ο κανόνας της συμπληρωματικότητας δηλαδή απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται θυμίνη και το αντίστροφο και απέναντι από την γουανίνη τοποθετείται κυτοσίνη και το αντίστροφο.τα ποσοστά των υπολοίπων βάσεων θα είναι: Τ=30%, G=20%, C=20% Οι αριθμοί των βάσεων θα είναι: Α= ( ) 30%=9444 Τ= ( ) 30%=9444 G= ( ) 20%=6296 C= ( ) 20%=6296 Ισχύει ο κανόνας της συμπληρωματικότητας και επιπλέον η αδενίνη συνδέεται με την θυμίνη με δύο δεσμούς υδρογόνου και η κυτοσίνη συνδέεται με την γουανίνη με τρεις δεσμούς υδρογόνου. Ισχύει ο τύπος: 2Α+3C=δ.Η = δ.η. 2. Ένας διπλοειδής οργανισμός έχει 20 ζεύγη χρωμοσωμάτων σε κάθε σωματικό κύτταρο. Το φύλο του, καθορίζεται όπως ακριβώς και στον άνθρωπο. Να υπολογίσετε: α. Πόσα αυτοσωμικά και πόσα φυλετικά χρωμοσώματα υπάρχουν στα σωματικά κύτταρα του οργανισμού. β. Πόσα αυτοσωμικά και πόσα φυλετικά χρωμοσώματα υπάρχουν σε ένα ωάριο ή σε ένα σπερματοζωάριο του. γ. Πόσες χρωματίδες και πόσοι βραχίονες υπάρχουν σε ένα σωματικό κύτταρο του συγκεκριμένου οργανισμού που βρίσκεται στη μετάφαση. δ. Πόσα μόρια DΝΑ υπάρχουν στα σωματικά κύτταρα αυτού του οργανισμού στην αρχή της μεσόφασης και πόσα στην αρχή της κυτταροδιαίρεσης. α. Επειδή το φύλο του καθορίζεται όπως και στον άνθρωπο αυτό σημαίνει ότι ο συγκεκριμένος οργανισμός θα έχει ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων που θα καθορίζει το φύλο του (ΧΧ αν είναι θηλυκό ή ΧΥ αν είναι αρσενικό). Κατά συνέπεια θα έχει 2 φυλετικά χρωμοσώματα και 19 ζεύγη αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων ή 38 αυτοσωμικά χρωμοσώματα. β. Το ωάριο και το σπερματοζωάριο είναι γενετικά κύτταρα και έχουν το μισό γενετικό υλικό σε σχέση με τα σωματικά κύτταρα. Κατά συνέπεια θα έχουν 19 αυτοσωμικά και 1 φυλετικό χρωμόσωμα.

3 γ. Κατά τη μετάφαση παρατηρούνται 40 χρωμοσώματα, το καθένα από τα οποία αποτελείται από 2 αδελφές χρωματίδες. Άρα στο σωματικό κύτταρο που βρίσκεται στη μετάφαση υπάρχουν 80 χρωματίδες. Οι αδελφές χρωματίδες συγκρατούνται ενωμένες στο κεντρομερίδιο, το οποίο διαιρεί κάθε χρωματίδα σε δύο βραχίονες. Άρα ο αριθμός των βραχιόνων θα είναι διπλάσιος αυτού των χρωματίδων, δηλαδή 160. δ. Στην αρχή της μεσόφασης κάθε χρωμόσωμα αντιπροσωπεύεται από ένα μόριο DΝΑ. Άρα σε ένα σωματικό κύτταρο στο στάδιο αυτό θα υπάρχουν 40 μόρια DΝΑ. Το DΝΑ αντιγράφεται κατά τη μεσόφαση, με σκοπό το κύτταρο να διαιρεθεί, οπότε στην αρχή της κυτταροδιαίρεσης θα υπάρχουν 80 μόρια DNA. 3. Τέσσερα δείγματα νουκλεϊκών οξέων μελετήθηκαν ως προς τη σύσταση των αζωτούχων βάσεών τους και τον αριθμό των φωσφοδιεστερικών δεσμών και βρέθηκαν τα ακόλουθα στοιχεία: Α G Τ C U φ.δ. Δείγμα Δείγμα Δείγμα Δείγμα Τι μπορείτε να συμπεράνετε για το είδος του νουκλεϊκού οξέος του κάθε δείγματος; Ο συνολικός αριθμός νουκλεοτιδίων και για τα τέσσερα δείγματα είναι: 2Α+2C= αριθμός νουκλεοτιδίων = νουκλεοτίδια. Δείγμα 1 ο : Δίκλωνο γραμμικό RNA Δείγμα 2 ο : Μονόκλωνο γραμμικό DNA Δείγμα 3 ο : Μονόκλωνο γραμμικό RNA Δείγμα 4 ο : Κυκλικό DNA (το πιθανότερο δίκλωνο μπορεί όμως να είναι μονόκλωνο) 4. Κύτταρο συνθέτει πρωτεΐνη με 98 πεπτιδικούς δεσμούς. Αν το αντίστοιχο γονίδιο είναι συνεχές και περιέχει 800 δ.η. να βρεθεί ο αριθμός των διαφορετικών νουκλεοτιδίων που περιέχει.. 98 π.δ=99 αμινοξέα= 99+1(Κ.Λ)=100 κωδικόνια=300 βάσεις mrna=600 βάσεις γονίδιο. 2Α+3C=800 2Α+2C=600, C=G=200 και Α=Τ=100 (αγνοούνται η 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές). ΚΕΦ 2 ο Σελ Ρόλος των DNA πολυμερασών Σελ.35. Τι καθορίζει η μεταγραφή Σελ. 35. Κατηγορίες γονιδίων + σελ. 44 «Ένα βακτηριακό κύτταρο.στις συνθήκες αυτές» (Για προκαρυωτικό κύτταρο) Σελ Ωρίμανση Σελ. 40. Θέσεις σύνδεσης trna Σελ. 40. Ριβοσώματα ως εργοστάσια παραγωγής ανθρώπινων πρωτεϊνών (+ γενετικός κώδικας καθολικός + RNA πολυμεράση σε όλους τους οργανισμούς) Σελ Γονιδιακή ρύθμιση Ερωτήσεις κρίσεως 1. Ποια ένζυμα γνωρίζετε που διασπούν τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς μεταξύ των νουκλεοτιδίων; Τα ένζυμα που διασπούν τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς είναι: DNA πολυμεράση, η οποία επιδιορθώνει λάθη που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της αντιγραφής. Επιδιορθωτικά ένζυμα, τα οποία επιδιορθώνουν το μεγαλύτερο ποσοστό των λαθών που συμβαίνουν κατά την αντιγραφή.

4 Ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια, τα οποία και απομακρύνουν τα εσώνια και συρράπτουν τα εξώνια κατά τη διαδικασία της ωρίμανσης. Περιοριστικές ενδονουκλεάσες, οι οποίες χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ανασυνδυασμένου DNA. 2. Ποιες ριβονουκλεοπρωτεΐνες γνωρίζετε και ποιος ο ρόλος τους; Οι ριβονουκλεοπρωτεΐνες είναι υπερμοριακά συμπλέγματα που αποτελούνται από RNA και πρωτεΐνες. Ριβονουκλεοπρωτεΐνες είναι: 1. Το ριβόσωμα: Πάνω στο ριβόσωμα γίνεται η πρωτεϊνοσύνθεση. 2. Τα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια: Καταλύουν την ωρίμανση του πρόδρομου mrna των ευκαρυωτικών κυττάρων. 3. Ποια τμήματα του DNA ενός κυττάρου: α. Δε μεταγράφονται. β. Μεταγράφονται, αλλά δε μεταφράζονται. α. Δε μεταγράφονται: Η κωδική αλυσίδα του DNA. Οι περιοχές του DNA που δεν αντιστοιχούν σε γονίδια (μη κωδικοποιούσα περιοχή). Τα γονίδια που δεν εκφράζονται στο συγκεκριμένο κυτταρικό τύπο. Ο υποκινητής. β. Μεταγράφονται, αλλά δε μεταφράζονται: Τα εσώνια των γονιδίων. Τα εξώνια που αντιστοιχούν στις 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές. Τα γονίδια των trna, rrna και snrna. Ο χειριστής (μόνο για προκαρυωτικό κύτταρο) 4. Σε ποιες περιπτώσεις κατά την αντιγραφή και έκφραση του γενετικού υλικού ισχύει ο κανόνας της συμπληρωματικότητας των βάσεων; Κατά την αντιγραφή: Στη δημιουργία των πρωταρχικών τμημάτων. Στην επιμήκυνση της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας. Στην επιδιόρθωση των λαθών από την DNA πολυμεράση και τα επιδιορθωτικά ένζυμα. Στην αντιγραφή RNA ιών. Κατά την μεταγραφή: Στη δημιουργία RNA από τη μη κωδική αλυσίδα του DNA. Στην αντίστροφη μεταγραφή, δηλαδή στη δημιουργία DNA με καλούπι RNA. Κατά την μετάφραση: Στη σύνδεση της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος με την 5 αμετάφραστη περιοχή του mrna. Στη σύνδεση των αντικωδικονίων των trna με τα κωδικόνια του mrna κατά την επιμήκυνση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Ασκήσεις 1. Δίνεται τμήμα DNA πλασμιδίου με θέση έναρξης της αντιγραφής. 1 η αλυσίδα: ΑΑTCAGGTCTTCCGTGTCTTAAGTTACCTAAG 2 η αλυσίδα:ttagtccagaaggcacagaattcaatggattc α. Η αλληλουχία 5 CUGUGCCUU3 αποτελεί το ένα από τα δύο πρωταρχικά τμήματα RNA που σχηματίζονται στη θέση έναρξης της αντιγραφής του πλασμιδίου. Να σημειώσετε τα 3 και 5 άκρα των δύο αλυσίδων, αιτιολογώντας την απάντησή σας. β. Να γράψετε τις αλληλουχίες βάσεων των νεοσυντιθέμενων συνεχών αλυσίδων που θα προκύψουν με την αντιγραφή του παραπάνω τμήματος DNA του πλασμιδίου.

5 γ. Η περιοριστική ενδονουκλεάση EcoRI είναι κατάλληλη για τον ανασυνδυασμό του παραπάνω πλασμιδίου για την κατασκευή βιβλιοθήκης; 2. Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η θηλιά έναρξης της αντιγραφής σε βακτηριακό κύτταρο. Τα βέλη απεικονίζουν την ασυνεχή αλυσίδα. Να δείξετε τα άκρα και να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. Σε ποια από τις δύο περιοχές (Α ή Β), το πρωταρχικό τμήμα θα είναι το 5 UUGC 3 ;. Περιοχή Β 3. Δίνεται η αλληλουχία τμήματος DNA ευκαρυωτικού κυττάρου: ΤΑΤΑATGGCGGAGCATCAGCAGTGAATTTGCAAATTTAGAGATGGCGGAGCATTATA AΤΑΤTACCGCCTCGTAGTCGTCACTTAAACGTTTAAATCTCTACCGCCTCGTAATAT

6 Δεδομένο ότι ο υποκινητής του κάθε γονιδίου αποτελείται από την περιοχή: 5 ΤΑΤΑ3 3 ΑΤΑΤ5 και ότι οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής του γονιδίου είναι: 5 AUUU3 α. Να γράψετε τα γονίδια, τα mrνα, τα αντικωδικόνια και τα πεπτίδια που προκύπτουν. β. Όταν η αμινομάδα του 4 ου αμινοξέος σχηματίζει πεπτιδικό δεσμό, να βρείτε πόσοι και ποιοι δεσμοί σπάνε. α. i. Η περιοχή 5 ΤΑΤΑ3 3 ΑΤΑΤ5 εμφανίζεται αριστερά και δεξιά του τμήματός που μας δίνεται. ii. Οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής αποτελούν το «τέλος» του γονιδίου και αντιστοιχούν στο τμήμα 5 ΑΤΤΤ3. iii. Το κάθε γονίδιο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς εκφράζεται (μεταγράφεται και μεταφράζεται) ανεξάρτητα από τα υπόλοιπα γονίδια. iv. Επειδή η RNA πολυμεράση δρα με κατεύθυνση 5 3 η μη κωδική αλυσίδα (μεταγραφόμενη αλυσίδα) θα έχει κατεύθυνση 3 5. Ισχύει ο παρακάτω πίνακας: mrna Μη κωδική αλυσίδα Κωδική αλυσίδα Κωδικόνιο έναρξης 5 AUG 3 3 TAC 5 5 AΤG 3 Κωδικόνια λήξης 5 UGA 3 3 ACT 5 5 TGA 3 5 UAG 3 3 ATC 5 5 TAG 3 5 UAA 3 3 ATT 5 5 TAA 3 Προκειμένου να βρούμε τα γονίδια που περιέχονται στο παραπάνω τμήμα DNA, αναζητούμε τη μη κωδική αλυσίδα κατά τη φορά 3 5. υποκ. λήξης κ.λ. κ.ε. 5 ΤΑΤΑATGGCGGAGCATCAGCAGTGAATTTGCAAATTTAGAGATGGCGGAGCATTATA3 3 AΤΑΤTACCGCCTCGTAGTCGTCACTTAAACGTTTAAATCTCTACCGCCTCGTAATAT5 κ.ε κ.λ. λήξης υποκ. 1 ο γονίδιο: 5 ATG GCG GAG CAT CAG CAG TGAΑΤΤΤ 3 κωδική αλυσίδα 3 TAC CGC CTC GTA GTC GTC ACTΤΑΑΑ 5 Μη κωδική αλυσίδα 2 ο γονίδιο: 5 ΑΑΑΤTTA GAG ATG GCG GAG CAT 3 Μη κωδική αλυσίδα 3 ΤΤΤΑAAT CTC TAC CGC CTC GTA 5 κωδική αλυσίδα Ισχύει ο κανόνας της συμπληρωματικότητας δηλαδή απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται ουρακίλη, απέναντι από την θυμίνη τοποθετείται αδενίνη και απέναντι από την γουανίνη τοποθετείται κυτοσίνη και το αντίστροφο. Άρα ισχύει: mrna 1 ου γονιδίου: 5 AUG GCG GAG CAU CAG CAG UGAAUUU 3 mrna 2 ου γονιδίου: 5 AUG CUC CGC CAU CUC UAAAUUU 3 Τα αντικωδικόνια του trna είναι συμπληρωματικά και αντιπαράλληλα ως προς τα κωδικόνια του mrna (ισχύει και εδώ ο κανόνας της συμπληρωματικότητας των βάσεων, δηλαδή απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται ουρακίλη και το αντίστροφο και απέναντι από την γουανίνη τοποθετείται κυτοσίνη και το αντίστροφο.). Οπότε: Αντικωδικόνια 1 ου γονιδίου: 3 UAC 5, 3 CGC 5, 3 CUC 5, 3 GUA 5, 3 GUC 5, 3 GUC5 Αντικωδικόνια 2 ου γονιδίου: 3 UAC 5, 3 GAG 5, 3 GCG 5, 3 GUA 5, 3 GAG 5 Δύο αμινοξέα συνδέονται με πεπτιδικό δεσμό δηλαδή η καρβυξυλική ομάδα του πρώτου συνδέεται με την αμινομάδα του δεύτερου με συνέπεια το πρώτο αμινοξύ να έχει ελεύθερη αμινομάδα και το τελευταίο ελεύθερη καρβοξυλική ομάδα.με βάση το γενετικό κώδικα, ο οποίος είναι κώδικας τριπλέτας, συνεχής και μη επικαλυπτόμενος, το πεπτίδιο που προκύπτει είναι το εξής: 1 ο πεπτίδιο: ΝΗ 2 -met-ala-glu-his-gln-gln-cooh (6 αμινοξέα). 2 ο πεπτίδιο: ΝΗ 2 -met-leu-arg-his-leu-cooh (5 αμινοξέα).

7 β. Όταν η αμινομάδα του 4 ου αμινοξέος σχηματίζει πεπτιδικό δεσμό τότε απομακρύνεται το trna του 3 ου αμινοξέος. Τα δύο διαφορετικά πεπτίδια που σχηματίζονται έχουν ως 3 ο αμινοξύ το ένα την arg και το άλλο το glu. Κατά συνέπεια και πάλι διακρίνουμε δύο περιπτώσεις: 1 η περίπτωση: Στην περίπτωση που το 3 ο αμινοξύ είναι το glu τότε κατά την απομάκρυνση του trna σπάει ο δεσμός μεταξύ του trna και του glu καθώς και οι δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ του κωδικονίου του mrna και του αντικωδικονίου του trna, δηλαδή οι οχτώ (8) δεσμοί υδρογόνου μεταξύ του κωδικονίου GAG και του αντικωδικονίου CUC. 2 η περίπτωση Στην περίπτωση που το 3 ο αμινοξύ είναι η arg τότε κατά την απομάκρυνση του trna σπάει ο δεσμός μεταξύ του trna και της arg καθώς και οι δεσμοί που σχηματίζονται μεταξύ του κωδικονίου του mrna και του αντικωδικονίου του trna, δηλαδή οι εννιά (9) δεσμοί υδρογόνου μεταξύ του κωδικονίου CGC και του αντικωδικονίου GCG. 4. Μια λειτουργική πρωτεΐνη αποτελείται από 157 αμινοξέα ενώ η αρχική πολυπεπτιδική αλυσίδα πριν την μετα-μεταφραστική της τροποποίηση είχε επιπλέον 12 αμινοξέα στο αμινικό της άκρο. Με δεδομένο ότι το ώριμο mrna περιέχει 25 επιπλέον βάσεις από το ελάχιστο αριθμό που απαιτείται για την κωδικοποίηση της συγκεκριμένης πρωτεΐνης και ότι το γονίδιο είναι ασυνεχές και περιέχει 4 εσώνια με 50 ζεύγη βάσεων το καθένα, να βρεθεί το μήκος του γονιδίου που κωδικοποιεί τη συγκεκριμένη πρωτεΐνη. Η αρχική πρωτεΐνη είχε =169 αμινοξέα τα οποία κωδικοποιούνται από τον ελάχιστο αριθμό των (κωδικόνιο λήξης)=170 κωδικονίων, δηλαδή από 170 3=510 βάσεις. Ο αριθμός των βάσεων στο ώριμο mrna θα είναι: =535 βάσεις. Τα εσώνια στο γονίδιο θα είναι συνολικά 200 ζεύγη βάσεων δηλαδή 400 βάσεις, ενώ στο πρόδρομο mrna θα είναι 200 βάσεις. Άρα ο αριθμός των βάσεων στο πρόδρομο mrna θα είναι: =735 βάσεις. Οι βάσεις αυτές αντιστοιχούν σε 735 βάσεις της μη κωδικής αλυσίδας του γονιδίου και σε 735 ζεύγη βάσεων ή 1470 βάσεις στο γονίδιο. 5. Ένα γονίδιο ευκαρυωτικού κυττάρου αποτελείται από 2500 ζεύγη βάσεων. Το μήκος του ώριμου mrνα, που προκύπτει από τη μεταγραφή του γονιδίου, είναι 580 νουκλεοτίδια και το πολυπεπτίδιο που κωδικοποιεί αποτελείται από 90 αμινοξέα. Να υπολογίσετε: α. Το ποσοστό των αζωτούχων βάσεων του γονιδίου που αποτελούν εσώνια. β. Το ποσοστό των βάσεων του γονιδίου που δεν μεταφράζονται σε αμινοξέα. α. ποσοστό εσωνίων=76,8% β. ποσοστό βάσεων γονιδίου που δεν μεταφράζονται: 89,2% 6. Βακτηριακό μόριο DΝΑ αντιγράφεται. Για τον πλήρη διαχωρισμό των δύο αλυσίδων η DΝΑ ελικάση σπάει συνολικά δεσμούς υδρογόνου, ενώ οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί, οι οποίοι δημιουργούνται κατά την αντιγραφή, είναι Αν στον έναν από τους δύο νεοσυντιθέμενους κλώνους οι DΝΑ πολυμεράσες τοποθέτησαν νουκλεοτίδια με τη βάση αδενίνη, πόσες αδενίνες τοποθέτησαν στον άλλο κλώνο;.

8 7. Από κάποιο οπερόνιο ενός βακτηρίου, όταν είναι ενεργοποιημένο, παράγονται 4 πολυπεπτιδικές αλυσίδες οι α, β, γ και δ. Η α έχει 100 αμινοξέα, η β 20, η γ 30 και η δ 50. Αν το μήκος του ενός mrna είναι 90 βάσεις: α Να βρείτε ποια από τις παραπάνω πολυπεπτιδικές αλυσίδες είναι η πρωτεΐνηκαταστολέας. β. Ποιο είναι το ελάχιστο μήκος, σε αζωτούχες βάσεις, του mrna που παράγεται από τα δομικά γονίδια; α. η β. β =183x3= Δίνεται το ασυνεχές γονίδιο. 1η αλυσίδα: 3' - ACAAAGTACTGTGTTGGCCATTCGTAGCC 5 2η αλυσίδα: 5' - TGTTTCATGACACAACCGGTAAGCATCGG 3 το οποίο παράγει το λειτουργικό πεπτίδιο: HOOC - Σερίνη - Βαλίνη - Λευκίνη - ΝΗ2 (Γενετικός κώδικας: Λευκίνη - CUU, Βαλίνη - GUG. Σερίνη - UCA Α. Να εντοπίσετε, αφού γράψετε το πρόδρομο mrna που προκύπτει, τις 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές, το εσώνιο, τα εξώνια και το κωδικόνιο λήξης, αιτιολογώντας την απάντησή σας. Β. Να γράψετε το ώριμο mrna αιτιολογώντας την απάντησή σας. Γ. Σε τι είδους οργανισμό ανήκει το γονίδιο; Δ. Με ποιες διαδικασίες καταλήξαμε από το γονίδιο στο πεπτίδιο; Σε ποιες περιοχές του κυττάρου πραγματοποιούνται;. Α. Πρόδρομο mrna: 5 ACCG AUG CUU ACCGGUU GUG UCA UGA AACA 3 1 ο εξώνιο: 5 ACCG AUG CUU 3 2 ο εξώνιο: 5 GUG UCA UGA AACA 3 Εσώνιο: 5 ACCGGUU3 5 αμετάφραστη περιοχή: 5 ACCG3 3 αμετάφραστη περιοχή: 5 AACA 3 Κωδικόνιο λήξης: 5 UGA 3 Β. Ώριμο mrna: 5 ACCG AUG CUU GUG UCA UGA AACA 3 Γ. Σε ευκαρυωτικό και σε ιό που προσβάλλει ευκαρυωτικό οργανισμό Δ. Μεταγραφή (πυρήνας)-ωρίμανση (πυρήνας)-μετάφραση (κυτταρόπλασμα)-τροποποίηση (κυτταρόπλασμα). 9. Δίνεται το παρακάτω σχήμα που απεικονίζεται ένα trna το οποίο συμμετέχει στη μετάφραση ενός mrna σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο. Στην συνέχεια δίνονται δύο γονίδια εκ των οποίων το ένα είναι συνεχές και παράγει το mrna και το άλλο το trna που αναφέρθηκαν πριν. Γονίδιο 1 Αλυσίδα α: CGCCATGGGCACCGCCTTACCGACAGATCCCTAGTCGC Αλυσίδα β: GCGGTACCCGTGGCGGAATGGCTGTCTAGGGATCAGCG Γονίδιο 2 Αλυσίδα α: AAGCATGCTTGGCAAACTTCGCAATCCCGTTCGAACCTGAAACG Αλυσίδα β: TTCGTACGAACCGTTTGAAGCGTTAGGGCAAGCTTGGACTTTGC Α. Να βρεθεί ποιο γονίδιο παράγει το mrna και ποιο το trna, καθώς και να σημειωθεί ποια αλυσίδα είναι η κωδική και μη κωδική και τα 5' και 3' άκρα τους και για τα δύο γονίδια. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Β. Να βρεθεί η αλληλουχία βάσεων του trna και του mrna που παράγονται.

9 Γ. Ποια είναι η αλληλουχία αμινοξέων της πρωτεΐνης που παράγεται; (Δίνεται ο γενετικός κώδικας). Δεν μπορεί το αντικωδικόνιο να είναι 3 AUU 5 γιατί θα αντιστοιχούσε στο λήξης 5 UAA 3. Άρα είναι 5 AUU 3 και θα προκύπτει από το 3 TAA 5 της μη κωδικής αλυσίδας του γονιδίου που δίνει το trna. Επίσης αφού συμμετέχει στην μετάφραση του mrna θα συνδέεται με το κωδικόνιο 5 AAU 3 του οποίου το αντίστοιχο κωδικόνιο της κωδικής αλυσίδας είναι το 5 AAT 3. Κατά συνέπεια: Γονίδιο 1(tRNA) Αλυσίδα α: 3 CGCCATGGGCACCGCCTTACCGACAGATCCCTAGTCGC 5 κωδική Αλυσίδα β: 5 GCGGTACCCGTGGCGGAATGGCTGTCTAGGGATCAGCG 3 μη κωδική Γονίδιο 2 (mrna) Αλυσίδα α: 5 AAGCATGCTTGGCAAACTTCGCAATCCCGTTCGAACCTGAAACG 3 κωδ. Αλυσίδα β: 3 TTCGTACGAACCGTTTGAAGCGTTAGGGCAAGCTTGGACTTTGC 5 μ. κ. β. trna: 3 CGCCAUGGGCACCGCCUUACCGACAGAUCCCUAGUCGC5 mrna: 5 AAGCAUGCUUGGCAAACUUCGCAAUCCCGUUCGAACCUGAAACG3 γ. ΝΗ 2 -met-leu-gly-lys-leu-arg-asn-pro-val-arg-thr-cooh ΚΕΦ 4 ο Σελ. 61. Κλώνος - κλωνοποίηση Σελ Ανίχνευση Σελ. 65. PCR Ερωτήσεις κρίσεως 1. Ποιες είναι οι προϋποθέσεις που πρέπει να πληρεί ένα πλασμίδιο για να χρησιμοποιηθεί ως φορέας κλωνοποίησης; Οι προϋποθέσεις που πρέπει να πληρεί ένα πλασμίδιο είναι οι εξής: Να έχει την αλληλουχία που αναγνωρίζει η περιοριστική ενδονουκλεάση μόνο μια φορά. Να αντιγράφεται ανεξάρτητα από το κύριο γενετικό υλικό του κυττάρου-ξενιστή. Να έχει τουλάχιστον ένα γονίδιο ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά. Να έχει την ικανότητα εισόδου σε κύτταρο-ξενιστή. Να έχει μικρό μέγεθος. 2. Ποια ένζυμα είναι απαραίτητα για τη δημιουργία μιας cdna βιβλιοθήκης; Τα ένζυμα που είναι απαραίτητα είναι τα εξής: DNA πολυμεράση. DNA Δεσμάση. Αντίστροφη μεταγραφάση. Περιοριστική ενδονουκλεάση. 3. Είναι δυνατή η εφαρμογή της μεθόδου PCR στη μελέτη του γονιδιώματος ενός ρετροιού; Ο ρετροϊός έχει ως γενετικό υλικό το RNA ενώ η μέθοδος PCR επιτρέπει τον επιλεκτικό πολλαπλασιασμό αλληλουχιών DNA. Γιαυτό και θα πρέπει με μέθοδο ανάλογη της κατασκευής cdna βιβλιοθήκης να δημιουργηθεί δίκλωνο DNA στο οποίο στη συνέχεια θα εφαρμοστεί η μέθοδος PCR. 4. Σε ποιες περιπτώσεις στην τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA βρίσκει εφαρμογή ο κανόνας της συμπληρωματικότητας των βάσεων;

10 Στη δημιουργία του ανασυνδυασμένου φορέα τα άκρα του οποίου ήταν μονόκλωνα και συμπληρωματικά με άλλα τμήματα DNA που έχουν κοπεί με την ίδια περιοριστική ενδονουκλεάση. Στην δημιουργία cdna με καλούπι το mrna στην κατασκευή της cdna βιβλιοθήκης. Στην δημιουργία δίκλωνου DNA κατά την κατασκευή μιας cdna βιβλιοθήκης. Στην υβριδοποίηση, δηλαδή στη σύνδεση μονόκλωνων συμπληρωματικών αλυσίδων DNA ή συμπληρωματικών DNA- RNA. Στη μέθοδο PCR. 5. Ένα γονίδιο ενσωματώθηκε σε ένα πλασμίδιο και στο μετασχηματισμένο βακτηριακό κύτταρο δεν εκφραζόταν το γονίδιο. Εάν δεν έχει συμβεί κάποια μετάλλαξη μπορείς να σκεφτείς μερικούς λόγους γι' αυτό το γεγονός; Έλειπε ο κατάλληλος υποκινητής. Δεν υπήρχαν οι κατάλληλοι μεταγραφικοί παράγοντες. Μια πρωτεΐνη-καταστολέας συνδέεται με χειριστή και εμποδίζει την έναρξη της μεταγραφής. Το βακτήριο δε διαθέτει μηχανισμούς τροποποίησης (ωρίμανση και μεταμεταφραστικοί μηχανισμοί) με συνέπεια το τελικό πρωτεϊνικό προϊόν να μην είναι λειτουργικό. Πιθανόν να μην είχαν απενεργοποιηθεί τα γονίδια των περιοριστικών ενδονουκλεασών του βακτηρίου με συνέπεια να κόβουν το πλασμίδιο. Αλλαγές των περιβαλλοντικών συνθηκών μπορεί να επηρέασαν τη λειτουργία του βακτηρίου. Προϋποθέσεις που πρέπει να πληροί ένα πλασμίδιο για να είναι ιδανικός φορέας Ένζυμα για cdna βιβλιοθήκη Πλασμίδιο με 2 αντιβιοτικά: Η ιδανική περιοριστική ενδονουκλεάση για να επιλέξουμε τα βακτήρια που φέρουν το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο είναι αυτή που κόβει μια φορά μέσα σε ένα από τα 2. Ασκήσεις 1. Τμήμα DΝΑ που έχει κοπεί στα άκρα του με την περιοριστική ενδονουκλεάση ΕcoRΙ περιέχει 408 νουκλεοτίδια με αζωτούχο βάση την Α και 1558 δεσμούς υδρογόνου. Να υπολογίσετε τον αριθμό των υπόλοιπων βάσεων και των φωσφοδιεστερικών δεσμών του τμήματος. Η περιοριστική ενδονουκλεάση EcoRI δημιουργεί 2 μονόκλωνα άκρα που αποτελούνται από συνολικά 4Α και 4Τ. Κατά συνέπεια στο δίκλωνο τμήμα του DNA θα υπάρχουν 408-4=404Α και 404Τ. Ισχύει ο κανόνας της συμπληρωματικότητας δηλαδή απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται θυμίνη και το αντίστροφο και απέναντι από την γουανίνη τοποθετείται κυτοσίνη και το αντίστροφο. Η αδενίνη συνδέεται με την θυμίνη με δύο δεσμούς υδρογόνου και η κυτοσίνη συνδέεται με την γουανίνη με τρεις δεσμούς υδρογόνου. 2 νουκλεοτίδια συνδέονται με έναν φωσφοδιεστερικό δεσμό, 3 νουκλεοτίδια συνδέονται με δύο δεσμούς, κατά συνέπεια στην μια γραμμική αλυσίδα θα υπάρχει ένας λιγότερος φωσφοδιεστερικός δεσμός, ενώ και στις δύο αλυσίδες δύο λιγότεροι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί σε σχέση με τον αριθμό των νουκλεοτιδίων. Οι δεσμοί υδρογόνου αναπτύσσονται μόνο σε δίκλωνο τμήμα. Κατά συνέπεια ισχύει: 2A+3G=δεσμοί υδρογόνου G=1558 G=250=C. Ο συνολικός αριθμός νουκλεοτιδίων σε όλο το τμήμα του DNA (δίκλωνο και μονόκλωνα άκρα) δίνεται από τη σχέση: 2A+2G=νουκλεοτίδια =1316 νουκλεοτίδια.

11 Επειδή το τμήμα που εξετάζουμε είναι δίκλωνο γραμμικό οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί θα είναι κατά 2 λιγότεροι σε σχέση με τον συνολικό αριθμό νουκλεοτιδίων δηλαδή θα είναι σε αριθμό Το τμήμα DΝΑ που ακολουθεί εισάγεται στο βακτήριο Ε. coli: 5 CCATGAATTCTCACTTAAAAGAATTCGAATGAGAATTCACGA 3 3 GGTACTTAAGAGTGAATTTTCTTAAGCTTA CTCTTAAGTGCT 5 α. Ποια είναι τα θραύσματα που προκύπτουν από τη δράση της ΕcoRI; β. Πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί και πόσοι δεσμοί υδρογόνου έσπασαν; γ. Εάν το 2 ο θραύσμα που προκύπτει από αριστερά προς τα δεξιά ανασυνδυαστεί με πλασμίδιο που έχει 1 θέση αναγνώρισης για την EcoRI, μοριακό βάρος (Μ.Β)= και δεσμούς υδρογόνου να βρεθεί το μοριακό βάρος και οι δεσμοί υδρογόνου του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου. Δίνεται Μ.Β. νουκλεοτιδίου=200 και Μ.Β Η 2 Ο=18 (Για το υπολογισμό του Μ.Β του θραύσματος να αγνοήσετε την προσθήκη μορίων νερού). α. Υπάρχουν 3 θέσεις αναγνώρισης της EcoRI και επειδή το τμήμα DNA είναι δίκλωνο γραμμικό θα υπάρξουν 4 θραύσματα. Τα θραύσματα που προκύπτουν είναι τα εξής: 1 ο θραύσμα 5 CCATG 3 3 GGTACTTAA 5 2 ο θραύσμα 5 AATTCTCACTTAAAAG 3 3 GAGTGAATTTTCTTAA 5 3 ο θραύσμα 5 AATTCGAATGAG 3 3 GCTTACTCTTAA 5 4 ο θραύσμα 5 AATTCACGA 3 3 GTGCT 5 β. Όπως είναι γνωστό σε κάθε θέση αναγνώρισης της EcoRI σπάνε 2 φωσφοδιεστερικοί δεσμοί και 8 δεσμοί υδρογόνου. Κατά συνέπεια για το συγκεκριμένο τμήμα DNA η επίδραση της EcoRI θα έχει σαν αποτέλεσμα τη διάσπαση 3 2=6 φωσφοδιεστερικών δεσμών και 3 8=24 δεσμών υδρογόνου. γ. Το 2 ο τμήμα έχει 32 νουκλεοτίδια τα οποία έχουν συνολικό μοριακό βάρος = Στο δίκλωνο τμήμα του 2 ου τμήματος υπάρχουν συνολικά 28 δεσμοί υδρογόνου. Όπως είναι γνωστό σε κάθε θέση αναγνώρισης της EcoRI σπάνε 2 φωσφοδιεστερικοί δεσμοί και 8 δεσμοί υδρογόνου, ενώ η ένωση ενός θραύσματος και ενός πλασμιδίου που έχουν προκύψει από τη δράση της EcoRI, έχει σαν συνέπεια τη δημιουργία τεσσάρων (4) φωσφοδιεστερικών δεσμών και δεκαέξι (16) δεσμών υδρογόνου. Επίσης είναι γνωστό ότι κατά τη διάσπαση ενός φωσφοδιεστερικού δεσμού προσλαμβάνεται 1 μόριο νερού ενώ κατά τη δημιουργία αποβάλλεται 1 μόριο νερού. Κατά συνέπεια η δημιουργία του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου έχει σαν αποτέλεσμα την αποβολή 2 μορίων νερού. Οπότε: Μ.Β. ανασυνδυασμένου πλασμιδίου = = δ.η ανασυνδυασμένου πλασμιδίου = = Γραμμικό δίκλωνο μόριο DΝΑ μήκους 20κb (κb = χιλιάδες ζεύγη βάσεων) υπόκειται στη δράση της περιοριστικής ενδονουκλεάσης Α, οπότε προκαλούνται 2 θραύσματα των 14κb και 6κb. Όταν επιδράσει σε αυτό η περιοριστική ενδονουκλεάση Β, προκαλούνται 2 θραύσματα των 2κb και 18κb. Πόσα θραύσματα θα προκληθούν αν επιδράσουν ταυτόχρονα στο μόριο τα ένζυμα Α και Β; Η περιοριστική ενδονουκλεάση Α έχει 1 θέση αναγνώρισης στο δίκλωνο μόριο DNA με αποτέλεσμα την εμφάνιση 2 θραυσμάτων, 6 και 14kb αντίστοιχα. 6kb 14kb

12 Η περιοριστική ενδονουκλεάση Β έχει 1 θέση αναγνώρισης στο δίκλωνο μόριο DNA με αποτέλεσμα την εμφάνιση 2 θραυσμάτων, 2 και 18kb αντίστοιχα. 2kb 18kb Η επεξεργασία του δίκλωνου μορίου DNA και με τις 2 περιοριστικές ενδονουκλεάσες έχει σαν τις 2 παρακάτω περιπτώσεις: 1 η περίπτωση: 2kb 4 kb 14 kb 2 η περίπτωση: 6kb 12kb 2kb 4. Το ένζυμο EcoRI κόβει ένα γραμμικό μόριο DNA σε δύο κομμάτια. Το α' αποτελείται από 212 νουκλεοτίδια, 40 από τα οποία περιέχουν την αδενίνη. α. Ποιος είναι ο αριθμός των άλλων βάσεων και ποιος ο αριθμός των δεσμών του α' τμήματος; β. Ποιος είναι ο αριθμός κάθε είδους βάσεων του β' τμήματος, αν το αρχικό μόριο DNA περιέχει 400 φωσφοδιεστερικούς δεσμούς και 85 αδενίνες; α. Τα 2 κομμάτια που προκύπτουν από την δράση της περιοριστικής ενδονουκλεάσης EcoRI έχουν μονόκλωνο μόνο το ένα άκρο τους ενώ το άλλο είναι δίκλωνο. Σε κάθε μονόκλωνο άκρο υπάρχουν 2Α και 2Τ. Το δίκλωνο τμήμα θα έχει 212-4=208 από τις οποίες οι Α θα είναι: Α=40-2=38. Άρα Τ=38 και =132 G και C δηλαδή G=C=66 φ.δ=210 δ.η=274 β. Α=Τ=45 και G=C=50 5. Δίνεται η παρακάτω αλληλουχία βάσεων τμήματος DNA: GAGCCTTAAGAAATCCTAGGTTAGTACTTAAGCC α. Ποια είναι τα θραύσματα που προκύπτουν από τη δράση της EcoRI; β. Ποιο από τα θραύσματα που προκύπτουν, αν ανασυνδυαστεί με πλασμίδιο το οποίο έχει επεξεργαστεί με EcoRI, δίνει πεπτιδικό προϊόν; Με τη βοήθεια του γενετικού κώδικα να γράψετε το πεπτίδιο που σχηματίζεται. γ. Εάν γίνει κατεργασία του παραπάνω τμήματος DNA και ενός πλασμιδίου με BamHl και ανασυνδυασμός τους μπορεί ή όχι να συντεθεί το ίδιο πεπτίδιο και γιατί; Δίνεται ότι η BamHl αναγνωρίζει και κόβει μεταξύ των 2 G την αλληλουχία: 5 GGATCC 3 3 CCTAGG 5 α. Διακρίνουμε 2 περιπτώσεις: 1 η περίπτωση: Θεωρούμε ότι το 5 άκρο της 1 ης αλυσίδας είναι αριστερά και το 3 άκρο δεξιά. Με αυτήν την κατεύθυνση δεν υπάρχει αλληλουχία που να αναγνωρίζει και να κόβει η EcoRI.

13 2 η περίπτωση: Θεωρούμε ότι το 3 άκρο της 1 ης αλυσίδας είναι αριστερά και το 5 άκρο δεξιά. Με αυτήν την κατεύθυνση υπάρχουν 2 θέσεις αναγνώρισης της EcoRI και τα θραύσματα που προκύπτουν είναι τα εξής: 1 ο θραύσμα 5 CCG 3 3 GGCTTAA 5 2 ο θραύσμα 5 AATTC ATG ATT GGA TCC TAA AG 3 3 G TAC TAA CCT AGG ATT TCTTAA 5 3 ο θραύσμα 5 AATTCCGAG 3 3 GGCTC 5 β. το 2 ο θραύσμα. Πεπτίδιο: NH 2 -met-ile-gly-ser-cooh γ. 5 AATTC ATG ATTGGA TCC TAA AG 3 3 G TACTAACCTAGG ATT TCTTAA 5 Όχι. Η αλληλουχία που αναγνωρίζει και κόβει η BamHl βρίσκεται μέσα στο γονίδιο που δίνει το συγκεκριμένο πεπτίδιο και κατά συνέπεια είναι αδύνατη η σύνθεσή του. 6. Να περιγράψετε τη διαδικασία κλωνοποίησης του γονιδίου της αλκοολικής αφυδρογονάσης από ένα είδος μυκήτων, χρησιμοποιώντας ως φορέα κλωνοποίησης το παρακάτω πλασμίδιο. Ποιά ή ποιες περιοριστικές ενδονουκλεάσες θα χρησιμοποιήσετε για την επιλογή, μόνο με καλλιέργεια, των μετασχηματισμένων βακτηρίων με το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο; Hindlll, EcoRI, BamHI και Haell: περιοριστικές ενδονουκλεάσες. Τα βέλη δείχνουν τα σημεία όπου βρίσκονται οι αλληλουχίες που αναγνωρίζονται από τις ενδονουκλεάσες αυτές. KanR και TetR: γονίδια που προσδίδουν ανθεκτικότητα στα αντιβιοτικά.. Haell: καταλληλότερη Hindlll, EcoRI: ακατάλληλες-κόβουν σε περισσότερες θέσεις BamHI: ακατάλληλη- αν και κόβει μια φορά εντούτοις κόβει έξω από κάποιο γονίδιο ανθεκτικότητας με συνέπεια να μην είναι δυνατή η επιλογή των μετασχηματισμένων βακτηρίων με το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο. 7. Δίνεται το παρακάτω τμήμα DNA: Το τμήμα που βρίσκεται μέσα στο πλαίσιο πρόκειται να αντιγραφεί με την μέθοδο της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης (PCR). Για τον σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται τα παρακάτω μονόκλωνα τμήμα DNA (εκκινητές), οι οποίοι έχουν ρόλο αντίστοιχο με αυτό του πρωταρχικού τμήματος της αντιγραφής. Εκκινητής 1: 5 ATAGAC 3 Εκκινητής 2: 5 ACTTAC 3

14 Ποιος από τους δύο εκκινητές είναι ο κατάλληλος για την αντιγραφή του συγκεκριμένου τμήματος;. Εκκινητής 1: 5 ATAGAC 3 8. Δίνεται το παρακάτω δίκλωνο τμήμα DNA το οποίο αντιγράφεται in vitro. 5'TAAGTATACTAAACGAATTCATATTAT3' 3'ATTCATATGATTTGCTTAAGTATAATA5' Κατά τη διάρκεια της αντιγραφής οι DNA πολυμεράσες ενσωματώνουν κατά λάθος στη θέση 12 της νεοσυνθετόμενης αλυσίδας, απέναντι από το νουκλεοτίδιο Α (αδενίνη) το νουκλεοτίδιο C (κυτοσίνη), αντί του νουκλεοτιδίου Τ (θυμίνη). Το λάθος αυτό παραμένει και μετά το τέλος της αντιγραφής. α. Να γράψετε τα δίκλωνα τμήματα DNA που θα προκύψουν μετά το τέλος της αντιγραφής και να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. β. Πόσα τμήματα DNA θα προκύψουν, αν μετά το τέλος της αντιγραφής προσθέσουμε στο μίγμα το ένζυμο EcoRI. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. 5'TAAGTATACTAAACGAATTCATATTAT3' 3'ATTCATATGATTTGCCTAAGTATAATA5' 5'TAAGTATACTAAACGAATTCATATTAT3' 3'ATTCATATGATTTGCTTAAGTATAATA5' 3 κομμάτια 9. Από ανθρώπινο κύτταρο απομονώθηκε ένα μόριο μιτοχονδριακού DNA, το οποίο φέρει 4 θέσεις αναγνώρισης από την ενδονουκλεάση EcoRI. Το μόριο υποβάλλεται in vitro σε 2 κύκλους αντιγραφής. α. Πόσα μόρια μιτοχονδριακού DNA υπάρχουν μετά τους 2 κύκλους αντιγραφής; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. Στα αντίγραφα του μιτοχονδριακού DNA προστίθεται EcoRI. Ταυτόχρονα από βακτήρια απομονώθηκαν 100 αντίγραφα ενός πλασμιδίου, κατάλληλου για την τεχνική της κλωνοποίησης, που φέρει ένα γονίδιο ανθεκτικότητας στο αντιβιοτικό στρεπτομυκίνη και μία θέση αναγνώρισης από την EcoRI, εκτός της αλληλουχίας του γονιδίου ανθεκτικότητας. Στα πλασμίδια προστίθεται EcoRI και στη συνέχεια αυτά αναμιγνύονται με τα θραύσματα από το μιτοχονδριακό DNA και DNA δεσμάση. Κάθε θραύσμα μιτοχονδριακού DNA ενσωματώνεται σε πλασμίδιο. β. Πόσα συνολικά ανασυνδυασμένα και πόσα μη ανασυνδυασμένα πλασμίδια δημιουργούνται; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. Όλα τα πλασμίδια που προκύπτουν μεταφέρονται σε αποικία βακτηρίων με κατάλληλο θρεπτικό υλικό και επωάζονται σε κατάλληλη θερμοκρασία για 72 ώρες παρουσία του αντιβιοτικού στρεπτομυκίνη. Κάθε πλασμίδιο εισέρχεται σε ένα βακτήριο. γ. Πόσοι διαφορετικοί βακτηριακοί κλώνοι υπάρχουν στην καλλιέργεια μετά την επώαση; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Η ανάλυση βάσεων σε ένα από τα θραύσματα του μιτοχονδριακού DNA έδειξε ότι περιέχεται η αλληλουχία βάσεων: α) AATTCTAAACATATTTAAAATGTTATATGATAAAGTGCATTTATATATAAATACAG β) GATTTGTATAAATTTTACAATATACTATTTCACGTAAATATATATTTATGTCTTAA Υποκινητής 1 Υποκινητής 2 Η αλληλουχία περιέχει ένα ακέραιο συνεχές γονίδιο που κωδικοποιεί πεπτίδιο, τμήμα ενός άλλου γονιδίου, που επίσης κωδικοποιεί πεπτίδιο, καθώς και τους υποκινητές τους (οι οποίοι υποδεικνύονται με έντονα πλάγια γράμματα υπογραμμισμένα). δ. Να εξηγήσετε ποιος είναι ο υποκινητής (1 ή 2) του ακέραιου γονιδίου και να γράψετε την αλληλουχία των αμινοξέων του πεπτιδίου που κωδικοποιεί το εν λόγω γονίδιο. Δίνεται ο γενετικός κώδικας. ε. Να γράψετε την αλληλουχία των πρώτων τεσσάρων αμινοξέων του πεπτιδίου που κωδικοποιεί το μη ακέραιο γονίδιο, χωρίς να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Δίνεται ο γενετικός κώδικας.

15 στ. Η ανάλυση του μιτοχονδριακού DNA ενός άνδρα και μιας γυναίκας έδειξε ότι έχουν πανομοιότυπη αλληλουχία βάσεων. Να γράψετε τρεις πιθανές συγγενικές σχέσεις που μπορεί να έχουν τα άτομα αυτά και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. α. 4 μόρια β. 16 ανασυνδυασμένα-84 μη ανασυνδυασμένα γ. 5 διαφορετικοί κλώνοι δ και ε. α) 5 AATTCTAAACATATTTAAAATGTTATATGATAAAGTGCATTTATATATAAATACAG3 β) 3 GATTTGTATAAATTTTACAATATACTATTTCACGTAAATATATATTTATGTCTTAA5 Υποκινητής 1 Υποκινητής 2 Υποκινητής 2: ολόκληρο γονίδιο. NH2-met-his-phe-ile-ile-COOH Υποκινητής 1: μερικό γονίδιο. NH2-met-phe-arg-ile-COOH Στ. αδέλφια πρώτα ή δεύτερα ξαδέλφια από τις μητέρες τους. 10. Δίνεται το παρακάτω γενεαλογικό δένδρο που αναπαριστά την κληρονόμηση μιας ασθένειας στα μέλη μιας οικογένειας Η ΒαmΗI είναι μία περιοριστική ενδονουκλεάση που κόβει μόνο το μεταλλαγμένο γονίδιο σε 1 σημείο δημιουργώντας 2 τμήματα DNA μήκους 1300 και 700 ζ. β. Η μετάλλαξη του φυσιολογικού αλληλομόρφου είναι αντικατάσταση μιας βάσης. Απομονώσαμε τα γονίδια που σχετίζονται με την εν λόγω ασθένεια από σωματικά κύτταρα των παραπάνω ατόμων (πριν την αντιγραφή του DNA) και τα υποβάλλαμε στη δράση της BamHI. Τα αποτελέσματα για τα 5 παραπάνω άτομα ήταν τα παρακάτω: ΑΤΟΜΑ Τμήματα DNA Μήκη τμημάτων ζ.β ζ.β. 1300ζ.β ζ.β ζ.β ζ.β. 2000ζ. β ζ. β. 700ζ.β. Να βρείτε τον τύπο κληρονομικότητας και να γράψετε όλους τους πιθανούς γονοτύπους των μελών της οικογένειας, αιτιολογώντας την απάντηση σας.. Φυλοσύνδετο υπολειπόμενο. 1: Χ Α Υ 2: Χ Α Χ α 3: Χ Α Υ 4: Χ Α Χ Α 5: Χ α Χ α Το γονίδιο που θέλουμε να κλωνοποιήσουμε έχει εσωτερική θέση αναγνώρισης από την EcoRI. Παρατηρούμε όμως ότι δεξιά και αριστερά από το γονίδιο μας υπάρχουν δύο θέσεις Dral. Το πλασμίδιο που έχουμε στη διάθεση μας δεν έχει μοναδική θέση αναγνώρισης DraI αλλά μιας άλλης περιοριστικής ενδονουκλεάσης, της EcoRV. Μπορεί να γίνει κλωνοποίηση; Σχεδιάστε το σημείο ανασυνδυασμού στο πλασμίδιο που θα προκύψει.

16 EcoRV: 5 GATATC3 Dral: 5 TTTAAA3 3 CTATAG5 3 AAATTT5. ΚΕΦ 5 ο Σελ Επιτυχία πειραμάτων Mendel (+ Πλεονεκτήματα μοσχομπίζελου) Σελ Ορισμοί (υπολοιπόμενο, επικρατές, αλληλόμορφο, ομόζυγο, ετερόζυγο, φαινότυπος, γονότυπος) Σελ. 80. Θνησιγόνα Σελ. 81. Πολλαπλά Σελ. 81. Μονογονιδιακοί χαρακτήρες Σελ. 81. Ορισμός γενεαλογικού Σελ. 84. Τι είναι φορέας και πότε αυξάνεται η πιθανότητα ένα άτομο να είναι φορέας Σελ 84. Αιμορροφιλία Α και Β (+ σελ 141-κεφ. 9 ο ) Σελ Πρότυπο φυλοσύνδετης υπολοιπόμενης ασθένειας Ερωτήσεις κρίσεως 1. Πότε εκφράζεται ένα υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο στο φαινότυπο ενός ατόμου; Εάν το γονίδιο είναι αυτοσωμικό τότε εκφράζεται στο φαινότυπο ομόζυγων, για το υπολειπόμενο γονίδιο, ατόμων (αα). Εάν το γονίδιο είναι φυλοσύνδετο τότε εκφράζεται στα αρσενικά άτομα (Χ α Υ), στα ομόζυγα, ως προς το υπολειπόμενο γονίδιο, θηλυκά άτομα (Χ α Χ α ) ή στα θηλυκά με σύνδρομο Turner (άτομο Χ α Ο). Στην περίπτωση της έλλειψης ή της μετατόπισης του επικρατούς γονιδίου. Στα απλοειδή άτομα. Στην περίπτωση που λόγω μετάλλαξης σε ετερόζυγο άτομο, το επικρατές αυτοσωμικό ή φυλοσύνδετο γονίδιο γίνει υπολειπόμενο. 2. Ποιες είναι οι προϋποθέσεις που απαιτούνται για να ισχύουν οι νόμοι του Mendel; Να μελετώνται χαρακτηριστικά που εμφανίζονται σε διπλοειδής οργανισμούς, έχουν διαφοροποιημένα φύλα και αναπαράγονται με γονιμοποίηση. Οι χαρακτήρες που μελετώνται να είναι μονογονιδιακοί δηλαδή να ελέγχονται από ένα ζευγάρι γονιδίων. Τα γονίδια που ελέγχουν τους διαφορετικούς χαρακτήρες, στην περίπτωση που μελετώνται περισσότερες από μία ιδιότητες, να βρίσκονται σε διαφορετικά χρωμοσώματα.

17 Τα γονίδια να βρίσκονται στο πυρηνικό και όχι στο μιτοχονδριακό DNA. 3. Σε ποιες περιπτώσεις γνωρίζοντας το φαινότυπο γνωρίζουμε και τον γονότυπο του ατόμου; Στα ατελώς επικρατή. Στα συνεπικρατή. Στην περίπτωση αυτοσωμικού υπολειπόμενου γονιδίου όταν το άτομο είναι ομόζυγο ως προς το γονίδιο αυτό. Σε περίπτωση φυλοσύνδετου γονιδίου, αυτοσωμικού ή επικρατές, σε αρσενικά άτομα. Σε περίπτωση φυλοσύνδετου υπολειπόμενου γονιδίου σε ομόζυγα θηλυκά άτομα ή στην περίπτωση φυλοσύνδετου γονιδίου, επικρατές ή υπολειπόμενου σε θηλυκά άτομα με σύνδρομο Turner. 4. Πόσα από τα χρωμοσώματα του σπερματοζωαρίου ενός άνδρα είναι πατρικής και πόσα μητρικής προέλευσης δεδομένου ότι, η γονιμοποίηση ωαρίου από το συγκεκριμένο σπερματοζωάριο έχει σαν αποτέλεσμα τη γέννηση αρσενικού απογόνου; Τα σπερματοζωάρια, ως γαμέτες, θα έχουν το μισό αριθμό χρωμοσωμάτων από τα σωματικά κύτταρα δηλαδή θα έχουν 23 χρωμοσώματα. Το γενετικό υλικό ενός σπερματοζωαρίου προκύπτει με τη διαδικασία της μείωσης κατά την οποία τα χρωμοσώματα πατρικής και μητρικής προέλευσης συνδυάζονται με τυχαίο τρόπο. Κατά συνέπεια σε ένα γαμέτη θεωρητικά θα μπορούσε όλα τα χρωμοσώματα να είναι είτε πατρικής είτε μητρικής προέλευσης. Το συγκεκριμένο όμως σπερματοζωάριο επειδή έδωσε αρσενικό απόγονο θα έχει ένα τουλάχιστον χρωμόσωμα πατρικής προέλευσης (Υ) και το πολύ 22 χρωμοσώματα μητρικής προέλευσης. 5. Να εξηγήσετε σε ποιες περιπτώσεις παρατηρείται παντελής έλλειψη της κύριας ανθρώπινης αιμοσφαιρίνης HbA στον ανθρώπινο οργανισμό. Παντελής έλλειψη της HbA παρατηρείται στις ακόλουθες περιπτώσεις: 1. β-θαλασσαιμία: Η ασθένεια χαρακτηρίζεται από μεγάλη ετερογένεια, δηλαδή προκαλείται από πολλά διαφορετικά είδη γονιδιακών μεταλλάξεων, όπως αντικαταστάσεις, προσθήκες, ελλείψεις βάσεων. Τα συμπτώματα της ασθένειας διαφέρουν ως προς τη βαρύτητα μεταξύ των πασχόντων ατόμων και σχετίζονται με το είδος της μετάλλαξης που τα προκαλεί. Τα συμπτώματα είναι δυνατό να κυμαίνονται από σοβαρή αναιμία, κατά την οποία παρατηρείται παντελής έλλειψη πολυπεπτιδικής αλυσίδας β και συνεπώς HbA, έως λιγότερο σοβαρή αναιμία, που χαρακτηρίζε ται από ελάττωση της σύνθεσης της β αλυσίδας και σύνθεση της HbA σε πολύ μικρή ποσότητα. 2. Η δρεπανοκυτταρική αναιμία οφείλεται σε γονιδιακή μετάλλαξη αντικατάστασης βάσης στο γονίδιο της β πολυπεπτιδική αλυσίδας της HbA. Οι ασθενείς με δρεπανοκυτταρική αναιμία είναι ομόζυγοι για το μεταλλαγμένο γονίδιο βsκαι στο αίμα τους παράγουν αποκλειστικά HbS και καθόλου HbA. 3. Κατά την εμβρυική ζωή παράγεται HbF, ενώ δεν έχει ακόμη ξεκινήσει η παραγωγή της HbA.Πρόκειται για την εμβρυική αιμοσφαιρίνη. Αποτελείται από δύο πολυπεπτιδικές αλυσίδες α και δύο γ (σύσταση α2γ2). 6. Να αναφέρετε τρεις περιπτώσεις μελέτης της κληρονομικότητας του ανθρώπου για τις οποίες δεν ισχύει ο 2ος νόμος του Mendel. 1. όταν τα γονίδια που ελέγχουν τις ιδιότητες που μελετούμε εδράζονται στο ίδιο ζεύγος ομολόγων χρωμοσωμάτων, δηλαδή είναι συνδεδεμένα. 2. Στην περίπτωση που μελετώνται χαρακτήρες που δεν είναι μονογονιδιακοί, όπως είναι η α-θαλασσαιμία ή το ύψος. 3. Στην κληρονομικότητα των μιτοχονδριακών γονιδίων, δεδομένου ότι η προέλευσή τους είναι πάντοτε μητρική.

18 Ασκήσεις 1. Γυναίκα με κανονική όραση παντρεύεται άνδρα δαλτωνικό. α. Ποια η πιθανότητα το παιδί που θα γεννηθεί να είναι δαλτωνικό; β. Ποια η πιθανότητα τα επόμενα 2 παιδιά τους να είναι δαλτωνικά; γ. Ποια η πιθανότητα τα επόμενα 2 παιδιά τους να είναι αγόρια και δαλτωνικά; δ. Εάν στην πρώτη κύηση γεννηθούν δίδυμα ποια η πιθανότητα να είναι δαλτωνικά; 1 ος τρόπος (σύμφωνα με πανελλήνιες) Όπως είναι γνωστό από το βιβλίο ο δαλτωνισμός οφείλεται σε υπολειπόμενο φυλοσύνδετο γονίδιο. Έστω Χ Δ =κανονική όραση, Χ δ =δαλτωνισμός, όπου Χ Δ >Χ δ Η γυναίκα μπορεί να έχει γονότυπο Χ Δ Χ Δ ή Χ Δ Χ δ, ενώ ο άνδρας θα είναι Χ δ Υ. Μόνο όμως εάν η γυναίκα είναι φορέας (Χ Δ Χ δ ) είναι δυνατόν να γεννηθούν απόγονοι με δαλτωνισμό. Με βάση τον 1 ο νόμο του Mendel ή νόμο του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων θα ισχύει: P: Χ Δ Χ δ Χ Χ δ Υ Γαμέτες: Χ Δ, Χ δ Χ δ, Υ F 1 : Χ Δ Χ δ, Χ Δ Υ, Χ δ Χ δ, Χ δ Υ θηλυκό αρσενικό θηλυκό αρσενικό φυσιολογικό φυσιολογικό δαλτωνικό δαλτωνικό Άρα εάν η γυναίκα είναι ετερόζυγη τότε: α. P= 1/2 (παιδί δαλτωνικό) β. P= 1/2 (1 ο παιδί δαλτωνικό) 1/2 (2 ο παιδί δαλτωνικό) = 1/4 (2 παιδιά δαλτωνικά) γ. P= 1/4 (1 ο αγόρι δαλτωνικό) 1/4 (2 ο αγόρι δαλτωνικό) =1/16 (2 αγόρια δαλτωνικά) δ. Διακρίνουμε 2 περιπτώσεις: i. Τα δίδυμα να είναι μονοζυγωτικά (προέρχονται από το ίδιο ωάριο). P= 1/2 (παιδιά δαλτωνικά), ( Είναι σαν 1 κύηση) ii. Τα δίδυμα να είναι διζυγωτικά (προέρχονται από διαφορετικό ωάριο). P=1/2 (1 ο παιδί δαλτωνικό) 1/2 (2 ο παιδί δαλτωνικό)= 1/4 (Θεωρούνται σαν 2 διαφορετικές κυήσεις) 2. Μια Drosophila με άσπρα μάτια και κανονικά φτερά διασταυρώνεται με άλλη που έχει κόκκινα μάτια και ατροφικά φτερά. Στην F 1 γενιά όλοι οι απόγονοι έχουν κανονικά φτερά, αλλά όλα τα θηλυκά έχουν κόκκινα και όλα τα αρσενικά άσπρα μάτια. Ποιος ο γονότυπος των γονιών και ποια η φαινοτυπική αναλογία στην F 2 γενιά; (τα γονίδια βρίσκονται σε διαφορετικά ομόλογα χρωμοσώματα) Για το χρώμα των ματιών: Η διαφορετική φαινοτυπική αναλογία μεταξύ αρσενικών και θηλυκών της F 1 γενιάς δείχνει ότι ο συγκεκριμένος χαρακτήρας ελέγχεται από ζεύγος φυλοσύνδετων γονιδίων. Τα θηλυκά άτομα (ΧΧ), τα οποία όλα έχουν κόκκινα μάτια, παίρνουν το ένα Χ από τον πατέρα τους (ΧΥ) που και κατά συνέπεια και αυτός θα έχει κόκκινα μάτια, Τα αρσενικά (ΧΥ), τα οποία όλα έχουν άσπρα μάτια, παίρνουν το Χ από τη μητέρα τους η οποία και αυτή, με βάση τα δεδομένα της άσκησης θα έχει άσπρα μάτια. Από τα προηγούμενα συμπεραίνεται ότι το κόκκινο επικρατεί έναντι του άσπρου. Έστω Χ Λ =κόκκινα μάτια, Χ λ =λευκά μάτια, όπου Χ Λ >Χ λ Για το σχήμα των φτερών: Από τη διασταύρωση ατόμων με κανονικά φτερά και ατόμων με ατροφικά φτερά όλα τα άτομα της F 1 γενιάς έχουν κανονικά φτερά. Αν και θα μπορούσε να ήταν φυλοσύνδετο επειδή τα γονίδια βρίσκονται σε διαφορετικά ομόλογα χρωμοσώματ αυτό σημαίνει ότι ο χαρακτήρας φτερά ελέγχεται από ζεύγος αυτοσωμικών γονιδίων με το επικρατές γονίδιο να ελέγχει τα κανονικά φτερά και το υπολειπόμενο γονίδιο να ελέγχει τα ατροφικά φτερά. Επίσης το άτομο της P γενιάς με κανονικά φτερά είναι αμιγές. Έστω Κ=κανονικά φτερά, κ=ατροφικά φτερά, όπου Κ>κ Οι γονότυποι των γονέων θα είναι: : ΚΚΧ λ Χ λ, κκχ Λ Υ Με βάση το 1 ο (νόμος διαχωρισμού των αλληλόμορφων) και 2 ο νόμο του Mendel (νόμο της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων) θα ισχύει: P: ΚΚΧ λ Χ λ Χ κκχ Λ Υ Γαμέτες: ΚΧ λ κχ Λ, κυ

19 F 1 : ΚκΧ Λ Χ λ, ΚκΧ λ Υ 100% θηλυκά με κανονικά φτερά 100% αρσενικά με κανονικά φτερά και κόκκινα μάτια και λευκά μάτια F 1 Χ F 1 : ΚκΧ Λ Χ λ Χ ΚκΧ λ Υ Γαμέτες: ΚΧ Λ, ΚΧ λ, κχ Λ, κχ λ ΚΧ λ, ΚΥ, κχ λ, κυ F 2 : ΚΧ λ ΚΥ κχ λ κυ ΚΧ Λ ΚΚΧ Λ Χ λ ΚΚΧ Λ Υ ΚκΧ Λ Χ λ ΚκΧ Λ Υ ΚΧ λ ΚΚΧ λ Χ λ ΚΚΧ λ Υ ΚκΧ λ Χ λ ΚκΧ λ Υ κχ Λ ΚκΧ Λ Χ λ ΚκΧ Λ Υ κκχ Λ Χ λ κκχ Λ Υ κχ λ ΚκΧ λ Χ λ ΚΚΧ λ Υ κκχ λ Χ λ κκχ λ Υ Φ.Α.: 3 άτομα με κόκκινα μάτια και κανονικά φτερά. 3 άτομα με άσπρα μάτια και κανονικά φτερά. 1 άτομα με κόκκινα μάτια και ατροφικά φτερά. 1 άτομα με άσπρα μάτια και ατροφικά φτερά. 3 άτομα με κόκκινα μάτια και κανονικά φτερά. 3 άτομα με άσπρα μάτια και κανονικά φτερά. 1 άτομα με κόκκινα μάτια και ατροφικά φτερά. 1 άτομα με άσπρα μάτια και ατροφικά φτερά. 3. Από τη διασταύρωση ατόμων Drosophila με ανεστραμμένα φτερά και γκρι χρώμα σώματος γεννήθηκαν: 150 θηλυκά με ανεστραμμένα φτερά και γκρι χρώμα σώματος. 76 θηλυκά με κανονικά φτερά και γκρι χρώμα σώματος. 75 αρσενικά με ανεστραμμένα φτερά και γκρι χρώμα σώματος. 37 αρσενικά με κανονικά φτερά και γκρι χρώμα σώματος. α. Να βρεθούν οι γονότυποι των γονέων και να γίνει η διασταύρωση. β. Αν αρσενικά άτομα της F 1 γενιάς με κανονικά φτερά και γκρι χρώμα διασταυρωθούν με θηλυκά με ανεστραμμένα φτερά και γκρι χρώμα της ίδιας γενιάς, ποια είναι η πιθανότητα να γεννηθούν άτομα που θα πεθάνουν αμέσως; α. Για το σχήμα των φτερών Στα θηλυκά άτομα: 150 με ανεστραμμένα φτερά : 76 με κανονικά φτερά 2 με ανεστραμμένα φτερά : 1 με κανονικά φτερά. Στα αρσενικά άτομα: 75 με ανεστραμμένα φτερά : 37 με κανονικά φτερά 2 με ανεστραμμένα φτερά : 1 με κανονικά φτερά. Διαπιστώνεται ότι και στα 2 φύλα εμφανίζεται η μη αναμενόμενη φαινοτυπική αναλογία 2:1 η οποία μπορεί να ερμηνευτεί με την ύπαρξη θνησιγόνου αυτοσωμικού γονιδίου. Έστω Κ=κανονικό, Κ =θνησιγόνο γονίδιο, ΚΚ =ανεστραμμένα φτερά Για το χρώμα του σώματος 226 θηλυκά με γκρι χρώμα σώματος : 112 αρσενικά με γκρι χρώμα σώματος 2 θηλυκά με γκρι χρώμα σώματος : 1 αρσενικό με γκρι χρώμα σώματος Η διαφορετική αναλογία μεταξύ θηλυκών και αρσενικών ατόμων σημαίνει ότι υπάρχει και άλλο θνησιγόνο γονίδιο το οποίο είναι φυλοσύνδετο, μεταβιβάζεται από τα ετερόζυγα θηλυκά της πατρικής γενιάς και προκαλεί το θάνατο των μισών αρσενικών απογόνων. Έστω Χ Γ =γκρι χρώμα σώματος, Χ γ =θνησιγόνο, όπου Χ Γ >Χ γ Με βάση το 1 ο (νόμος διαχωρισμού των αλληλόμορφων) και 2 ο νόμο του Mendel (νόμο της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων) θα ισχύει: P: ΚΚ Χ Γ Χ γ Χ ΚΚ Χ Γ Υ Γαμέτες: ΚΧ Γ, ΚΧ γ, Κ Χ Γ, Κ Χ γ ΚΧ Γ, ΚΥ, Κ Χ Γ, Κ Υ

20 F 1 : ΚΧ Γ ΚΥ Κ Χ Γ Κ Υ ΚΧ Γ ΚΚΧ Γ Χ Γ ΚΚΧ Γ Υ ΚΚ Χ Γ Χ Γ ΚΚ Χ Γ Υ ΚΧ γ ΚΚΧ Γ Χ γ ΚΚΧ γ Υ νεκρό ΚΚ Χ Γ Χ γ ΚΚ Χ γ Υ νεκρό Κ Χ Γ ΚΚ Χ Γ Χ Γ ΚΚ Χ Γ Υ Κ Κ Χ Γ Χ Γ νεκρό Κ Κ Χ Γ Υ νεκρό Κ Χ γ ΚΚ Χ Γ Χ γ ΚΚ Χ γ Υ νεκρό Κ Κ Χ Γ Χ γ νεκρό Κ Κ Χ γ Υ νεκρό Φ.Α.: 4 θηλυκά άτομα με ανεστραμμένα φτερά και γκρι χρώμα (2 ΚΚ Χ Γ Χ Γ και 2 ΚΚ Χ Γ Χ γ ). 2 θηλυκά άτομα με κανονικά φτερά και γκρι χρώμα (1 ΚΚΧ Γ Χ Γ και 1 ΚΚΧ Γ Χ γ ). 2 αρσενικά άτομα με ανεστραμμένα φτερά και γκρι χρώμα (ΚΚ Χ Γ Υ). 1 αρσενικό άτομα με κανονικά φτερά και γκρι χρώμα (ΚΚΧ Γ Υ). β. Το αρσενικό άτομο έχει γονότυπο ΚΚΧ Γ Υ, ενώ το θηλυκό μπορεί να είναι ΚΚ Χ Γ Χ Γ ή ΚΚ Χ Γ Χ γ. Κατά συνέπεια θα ισχύουν 2 περιπτώσεις: 1η περίπτωση: ΚΚΧ Γ Υ X ΚΚ Χ Γ Χ Γ 2η περίπτωση: ΚΚΧ Γ Υ X ΚΚ Χ Γ Χ γ Όμως μόνο από τη 2 η διασταύρωση είναι δυνατόν να γεννηθούν άτομα που θα πεθάνουν αμέσως. Με βάση το 1 ο (νόμος διαχωρισμού των αλληλόμορφων) και 2 ο νόμο του Mendel (νόμο της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων) θα ισχύει: P: ΚΚ Χ Γ Χ γ Χ ΚΚΧ Γ Υ Γαμέτες: ΚΧ Γ, ΚΧ γ, Κ Χ Γ, Κ Χ γ ΚΧ Γ, ΚΥ F 1 : P=2/8=1/4. ΚΧ Γ ΚΥ ΚΧ Γ ΚΚΧ Γ Χ Γ ΚΚΧ Γ Υ ΚΧ γ ΚΚΧ Γ Χ γ ΚΚΧ γ Υ νεκρό Κ Χ Γ ΚΚ Χ Γ Χ Γ ΚΚ Χ Γ Υ Κ Χ γ ΚΚ Χ Γ Χ γ ΚΚ Χ γ Υ νεκρό 4. Στα κουνέλια εμφανίζεται η ανωμαλία «Pelger» που προκαλεί την μη φυσιολογική λειτουργία των λευκοκυττάρων. Από την διασταύρωση ατόμων που φέρουν την ανωμαλία «Pelger» γεννιούνται 11 κανονικά και 23 άτομα με «Pelger». Να εξηγηθεί το αποτέλεσμα και να δείξετε την διασταύρωση. Κανονικά : Pelger 1 : 2, άρα θνησιγόνο αυτοσωμικό γονίδιο Έστω Α=φυσιολογικό και Α =θνησιγόνο ΑΑ Χ ΑΑ γαμέτες Α, Α Α, Α F 1 ΑΑ, ΑΑ, ΑΑ, Α Α φυσιολογικό Pelger πεθαίνει (1) (2) (1) 5. Το φτέρωμα στις κοινές πάπιες μπορεί να είναι ανοιχτό λαδί, λαδί και σκούρο λαδί. Η διασταύρωση ατόμων με ανοιχτό λαδί με άτομα με σκούρο λαδί δίνει απογόνους με αναλογία 1 ανοιχτό λαδί: 1 λαδί. Σε άλλη περίπτωση διασταύρωση ατόμων με ανοιχτό λαδί με άτομα με λαδί δίνει απογόνους με αναλογία 2 ανοιχτό λαδί: 1 λαδί : 1 σκούρο λαδί. Να εξηγήσετε τα αποτελέσματα και να δείξετε τις διασταυρώσεις. Πολλαπλά αλληλόμορφα γονίδια. Όχι ενδιάμεση κληρονομικότητα γιατί αν:

21 α. Το ανοιχτό λαδί και το σκούρο λαδί είναι ομόζυγα τότε θα έπρεπε οι απόγονοι να είναι ενδιάμεσου τύπου β. Αν ο ένας γονιός είναι ομόζυγος και ο άλλος ετερόζυγος τότε η αναλογία στους απογόνους θα έπρεπε να είναι 1 ανοιχτό λαδί : 1 σκούρο λαδί (δηλαδή όπως οι γονείς) και όχι 1 ανοιχτό λαδί : 1 λαδί. Άρα τα γονίδια είναι πολλαπλά αλληλόμορφα και ισχύει Λ 1 >Λ 2 >Λ 3 όπου Λ 1 =ανοιχτό λαδί, Λ 2 = λαδί, Λ 3 =σκούρο λαδί 1 η διασταύρωση: Λ 1 Λ 2 Χ Λ 3 Λ 3 γαμέτες Λ 1, Λ 2 Λ 3 F 1 Λ 1 Λ 3 Λ 2 Λ 3 ανοιχτό λαδί λαδί 2 η διασταύρωση: Λ 1 Λ 3 Χ Λ 2 Λ 3 γαμέτες Λ 1, Λ 3 Λ 2, Λ 3 F 1 Λ 1 Λ 2, Λ 1 Λ 3, Λ 2 Λ 3, Λ 3 Λ 3 ανοιχτό λαδί λαδί σκούρο λαδί (2) (1) (1) 6. Στα βοοειδή της ράτσας Shorthorn από τη διασταύρωση ταύρου με κόκκινο χρώμα και κέρατα με αγελάδα με λευκό χρώμα χωρίς κέρατα όλοι οι απόγονοι έχουν κόκκινο-λευκό χρώμα και δε φέρουν κέρατα. Να βρεθούν οι γονότυποι των ατόμων της πατρικής (P) γενιάς καθώς και η φαινοτυπική και γονοτυπική αναλογία της F 2 γενιάς. (Τα γονίδια για τους δύο χαρακτήρες βρίσκονται σε διαφορετικά ομόλογα χρωμοσώματα) Για το χρώμα εμφανίζονται 3 φαινότυποι, άρα ο τύπος της κληρονομικότητας είναι ενδιάμεσος (συνεπικρατής). Έστω Κ=κόκκινο, Λ=λευκό, όπου Κ=Λ. Επειδή όλα τα άτομα της F 1 γενιάς δεν έχουν κέρατα συμπεραίνουμε ότι η απουσία κεράτων επικρατεί της παρουσίας κεράτων. 1 η περίπτωση: Έστω το γονίδιο αυτοσωμικό. Έστω Α=απουσία κεράτων, α=παρουσία κεράτων, όπου Α>α. P: αακκ Χ ΑΑΛΛ γαμέτες: ακ ΑΛ F 1 : ΑαΚΛ Χ ΑαΚΛ Φ.Α: 6 λευκό-κόκκινο και απουσία κεράτων 3 λευκά και απουσία κεράτων 3 κόκκινα και απουσία κεράτων 2 λευκό-κόκκινο και παρουσία κεράτων 1 λευκό και παρουσία κεράτων 1 κόκκινο και παρουσία κεράτων Γ.Α: 4ΑαΚΛ, 2ΑαΚΚ, 2ΑαΛΛ, 2ΑΑΚΛ, 2ααΚΛ, 1ΑΑΚΚ, 1ΑΑΛΛ, 1ααΚΚ, 1ααΛΛ 2 η περίπτωση: Έστω το γονίδιο φυλοσύνδετο. Χ Α =απουσία κεράτων, Χ α =παρουσία κεράτων P: Χ α ΥΚΚ Χ Χ Α Χ Α ΛΛ γαμέτες: Χ α Κ, ΥΚ Χ Α Λ F 1 : Χ Α Χ α ΚΛ Χ Χ Α ΥΚΛ Φ.Α: : 4 κόκκινα-λευκά και απουσία κεράτων 2 κόκκινα και απουσία κεράτων 2 λευκά και απουσία κεράτων : 2 κόκκινα-λευκά και απουσία κεράτων 2 κόκκινα-λευκά και παρουσία κεράτων 1 κόκκινα και απουσία κεράτων 1 κόκκινα και παρουσία κεράτων 1 λευκά και απουσία κεράτων 1 λευκά και παρουσία κεράτων

22 Γ.Α: : 1ΚΚΧ Α Χ Α, 1ΚΚΧ Α Χ α, 2ΚΛΧ Α Χ Α, 2ΚΛΧ Α Χ α, 1ΛΛΧ Α Χ Α, 1ΛΛΧ Α Χ α :1ΚΚΧ Α Υ, 1ΚΚΧ α Υ, 2ΚΛΧ Α Υ, 2ΚΛΧ α Υ, 1ΛΛΧ Α Υ, 1ΛΛΧ α Υ 7. Από την διασταύρωση θηλυκού ατόμου Drosophila με κόκκινα μάτια και κανονικές τρίχες σώματος με αρσενικό άτομο με καφέ μάτια και διχαλωτές τρίχες σώματος στην F 2 γενιά προέκυψαν τα ακόλουθα άτομα: 40 αρσενικά με κόκκινα μάτια και κανονικές τρίχες. 83 θηλυκά με κόκκινα μάτια και κανονικές τρίχες. 42 αρσενικά με κόκκινα μάτια και διχαλωτές τρίχες. 15 αρσενικά με καφέ μάτια και κανονικές τρίχες. 29 θηλυκά με καφέ μάτια και κανονικές τρίχες. 13 αρσενικά με καφέ μάτια και διχαλωτές τρίχες. Να βρεθούν οι γονότυποι των ατόμων και η φαινοτυπική και γονοτυπική αναλογία της F 2 γενιάς. Για το χρώμα των ματιών: Στα αρσενικά, 82 κόκκινα : 28 καφέ 3 : 1 Στα θηλυκά, 83 κόκκινα : 29 καφέ 3 : 1, Άρα κόκκινα>καφέ, έστω Κ=κόκκινο, κ=καφέ, όπου Κ>κ Τα άτομα που διασταυρώνονται είναι ετερόζυγα, δηλαδή Κκ Χ Κκ Για τις τρίχες του σώματος: Στα αρσενικά, 55 κανονικές : 55 διχαλωτές= 1 : 1 Στα θηλυκά: όλες κανονικές, Άρα το γονίδιο είναι φυλοσύνδετο, έστω Χ Δ =κανονικές, Χ δ =διχαλωτές, όπου Χ Δ >Χ δ Τα άτομα που διασταυρώνονται είναι Χ Δ Χ δ Χ Χ Δ Υ, οπότε P: ΚΚΧ Δ Χ Δ Χ κκχ δ Υ γαμέτες: ΚΧ Δ κχ δ, κυ F 1 : ΚκΧ Δ Χ δ, ΚκΧ Δ Υ γαμέτες: ΚΧ Δ, ΚΧ δ, κχ Δ, κχ δ ΚΧ Δ, ΚΥ, κχ Δ, κυ F 2 : ΚΧ Δ ΚΥ κχ Δ κυ ΚΧ Δ ΚΚΧ Δ Χ Δ ΚΚΧ Δ Υ ΚκΧ Δ Χ Δ ΚκΧ Δ Υ ΚΧ δ ΚΚΧ Δ Χ δ ΚΚΧ δ Υ ΚκΧ Δ Χ δ ΚκΧ δ Υ κχ Δ ΚκΧ Δ Χ Δ ΚκΧ Δ Υ κκχ Δ Χ Δ κκχ Δ Υ κχ δ ΚκΧ Δ Χ δ ΚκΧ δ Υ κκχ Δ Χ δ κκχ δ Υ Γ.Α: 2 ΚκΧ Δ Χ δ : 2 ΚκΧ Δ Χ Δ : 1 ΚΚΧ Δ Χ Δ : 1 ΚΚΧ Δ Χ δ : 1 κκχ Δ Χ Δ : 1 κκχ Δ Χ δ : 2 ΚκΧ Δ Υ : 2 ΚκΧ δ Υ : 1 ΚΚΧ Δ Υ : 1 ΚΚΧ δ Υ : 1 κκχ Δ Υ : 1 κκχ δ Υ Φ.Α: 6 κόκκινα και κανονικά 2 καφέ και κανονικά 3 κόκκινα και κανονικά 3 κόκκινα και διχαλωτά 1 καφέ και κανονικό 1 καφέ και διχαλωτό 8. Η Ιωάννα έχει βραχυδαχτυλία όπως επίσης και τα 2 μεγαλύτερα αδέλφια της που είναι ομοζυγωτικοί δίδυμοι. Οι άλλες δύο μικρότερες αδελφές της έχουν κανονικά δάχτυλα. Η μητέρα της Ιωάννας έχει κανονικό δάχτυλα και ο πατέρας της βραχυδαχτυλία. Η γιαγιά της από τον πατέρα της έχει βραχυδαχτυλία και ο παππούς της που δεν ζει είχε κανονικά δάχτυλα. Και οι δύο γονείς της μητέρας της είχαν κανονικά δάχτυλα. Η Ιωάννα παντρεύτηκε τον Γιάννη και έκαναν 2 γιούς με κανονικά δάχτυλα και μια κόρη με βραχυδαχτυλία. α. Να σχηματίσετε το γενεαλογικό δένδρο και να δείξετε τον τύπο κληρονομικότητας της συγκεκριμένης ασθένειας (Να μην εξεταστεί η περίπτωση του αυτοσωμικού υπολοιπόμενου). β. Ποια είναι η πιθανότητα η Ιωάννα και ο Γιάννης να κάνουν και 2 η κόρη με βραχυδαχτυλία;

23 α. Αυτοσωμικό επικρατές β. Έστω Β=βραχυδαχτυλία, β=φυσιολογικό, όπου Β>β Γιάννης: ββ, Ιωάννα: Ββ P= 1/2 1/2 =1/4 9. Το παρακάτω γενεαλογικό δένδρο απεικονίζει μια σπάνια ανθρώπινη ασθένεια. α. Να προσδιορίστε τον πιο πιθανό τύπο κληρονομικότητας. β. Να γράψετε τους γονότυπους των ατόμων. γ. Ποια η πιθανότητα τα άτομα III3 και III4 να αποκτήσουν κόρη με την ασθένεια; δ. Ποια η πιθανότητα τα άτομα III3 και III4 να αποκτήσουν πρώτα 2 γιους χωρίς την ασθένεια και στη συνέχεια μία κόρη με την ασθένεια; ε. Ποια η πιθανότητα τα άτομα II1 και II2 να αποκτήσουν παιδί με την ασθένεια; α. - Είναι υπολειπόμενο το γονίδιο που ελέγχει την ασθένεια αφού από άτομα υγιή (Ι1 και Ι2) γεννιούνται άτομα με ασθένεια (ΙΙ3). - Δεν είναι φυλοσύνδετο υπολειπόμενο, αφού πατέρας υγιής (Ι1) αποκτά κόρη με την ασθένεια (ΙΙ3). Άρα είναι αυτοσωμικό υπολειπόμενο. β. Έστω Α=φυσιολογικό, α=ασθένεια, όπου Α>α Ι1 και Ι2: Αα ΙΙ3 και IV2: αα ΙΙ1, ΙΙ2, ΙΙ4, ΙΙ5: ΑΑ ή Αα ΙΙΙ1, ΙΙΙ2, ΙΙΙ5: ΑΑ ή Αα ΙΙΙ3, ΙΙΙ4: Αα ΙV1, ΙV3, ΙV4: ΑΑ ή Αα γ. P=1/2 1/4 =1/8 δ. Για τον κάθε γιο η πιθανότητα είναι P=3/4 1/2 =3/8

24 Για την κόρη η πιθανότητα είναι P=1/4 1/2 =1/8 Η σειρά είναι γιος-γιος-κόρη=3/8 3/8 1/8=9/512 ε. 1 ος τρόπος (σύμφωνα με πανελλήνιες) Για να αποκτήσουν τα άτομα II1 και II2 παιδί με ασθένεια θα πρέπει να είναι ετερόζυγα. P=1/4 10. Σε τι τύπο κληρονομικότητα μπορεί να οφείλεται το παρακάτω γενεαλογικό δένδρο; (Να μην εξεταστεί η περίπτωση των αυτοσωμικών) - Δεν είναι φυλοσύνδετο υπολειπόμενο, αφού άνδρας που δεν πάσχει (Ι1) αποκτά κόρη με την ασθένεια (ΙΙ2). - Δεν είναι φυλοσύνδετο επικρατές, αφού άνδρας που πάσχει (ΙΙ5) αποκτά κόρη που δεν πάσχει (ΙΙΙ7). Άρα μπορεί να είναι αυτοσωμικό επικρατές ή αυτοσωμικό υπολειπόμενο. Παρατηρούμε όμως ότι από μητέρα ασθενή, όλα της τα παιδιά είναι ασθενή, ενώ όταν ο πατέρας είναι ασθενής, όλα τα παιδιά είναι υγιή. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί με ασθένεια που οφείλεται στο μιτοχονδριακό DNA. 11. Από τη διασταύρωση δύο ατόμων ενός είδους εντόμων γεννήθηκαν αρσενικά και θηλυκά άτομα. Οι μισοί θηλυκοί απόγονοι είχαν μαύρο χρώμα σώματος, ενώ οι άλλοι μισοί ασπρόμαυρο χρώμα. Οι μισοί αρσενικοί απόγονοι είχαν μαύρο χρώμα σώματος, ενώ οι άλλοι μισοί είχαν άσπρο χρώμα. Να εξηγήσετε τον τρόπο κληρονόμησης του χαρακτηριστικού αυτού. Να γράψετε τους γονότυπους των γονέων και να κάνετε τη διασταύρωση. Στα έντομα αυτά το φύλο καθορίζεται όπως και στον άνθρωπο Το χρώμα των οφθαλμών στη μύγα του ξυδιού (Drosophila melanogaster) εμφανίζει παραλλακτικότητα. Έχουν βρεθεί έντομα με τα παρακάτω χρώματα: κόκκινο, μελί, κοραλί ή λευκό. Να εξηγηθούν τα αποτελέσματα των διασταυρώσεων που ακολουθούν: Ρ : 1.: [κόκκινο] χ [λευκό] 2.: [κόκκινο] χ [κοραλί] F 1 : : 38 [κόκκινο]: 35 [κοραλί] : 26 [κόκκινο]: 22 [μελί] : 32 [κόκκινο]: 37 [κοραλί] : 21 [κόκκινο]: 23 [μελί].

25 13. Από τη διασταύρωση δύο μοσχομπίζελων προέκυψαν 116 φυτά με λεία και κίτρινα σπέρματα, 112 φυτά με λεία και πράσινα σπέρματα, 119 φυτά με ρυτιδωμένα και κίτρινα σπέρματα και 114 φυτά με ρυτιδωμένα και πράσινα σπέρματα. Να βρείτε τους γονότυπους των γονέων Γυναίκα με ομάδα αίματος Α παντρεύεται άνδρα με ομάδα αίματος Β και γεννούν δύο παιδιά εκ των οποίων το πρώτο, που είναι κορίτσι, έχει ομάδα αίματος Α και το δεύτερο ομάδα αίματος 0. Το δεύτερο παιδί πάσχει από κληρονομική μεταβολική νόσο. Οι δύο γονείς είναι υγιείς και η μητέρα μόνον είναι φορέας του υπολειπόμενου γονιδίου που ελέγχει τη νόσο αυτή. Για τα γονίδια που ελέγχουν τους παραπάνω χαρακτήρες ισχύει ο δεύτερος νόμος του Mendel. Να βρείτε τους γονότυπους των γονέων και των παιδιών τους ως προς τους δύο χαρακτήρες, κάνοντας τις κατάλληλες διασταυρώσεις και να δικαιολογήσετε το φύλο του δεύτερου παιδιού Στη μέλισσα (Apis mellifera), ένα αυτοσωμικό γονίδιο ελέγχει το σχηματισμό του ματιού των εντόμων. Το επικρατές αλληλόμορφο Φ δίνει φυσιολογικά μάτια ενώ το υπολειπόμενο φ σε ομόζυγη κατάσταση μη φυσιολογικά μάτια με χαρακτηριστικά αδρή επιφάνεια. Το αυτοσωμικό επικρατές αλληλόμορφο Κ οδηγεί σε σχηματισμό φυσιολογικών φτερών, ενώ το κ προκαλεί σε ομόζυγη κατάσταση το σχηματισμό ατροφικών φτερών. Από μία διασταύρωση μεταξύ εντόμων που ήταν ετερόζυγα ως προς καθένα από τα δύο παραπάνω ζεύγη αλληλόμορφων, προέκυψαν 203 άτομα. Από αυτά τα 152 ήταν φυσιολογικά, ενώ τα 51 είχαν αδρά μάτια και ατροφικά φτερά. Να βρείτε αν οι δύο γονιδιακοί τόποι στους οποίους αναφέρεται η άσκηση, εδράζονται στο ίδιο ή σε διαφορετικά ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Κανένα από τα δύο γονίδια δεν είναι θνησιγόνο Η βιοσύνθεση του ενζύμου Α στον άνθρωπο ελέγχεται από επικρατές φυλοσύνδετο γονίδιο. Από γονιδιακή μετάλλαξη προέκυψε υπολοιπόμενο αλληλόμορφο το οποίο ευθύνεται για έλλειψη του ενζύμου. Το Β είναι ένζυμο απαραίτητο για την λειτουργία των μιτοχονδρίων. Από μετάλλαξη στο γονίδιο που ελέγχει την σύνθεση του προκύπτει πρόωρη τριπλέτα λήξης. Τα άτομα στα οποία εκφράζεται το γονίδιο εμφανίζουν έλλειψη του ενζύμου. Γυναίκα με έλλειψη και των δύο προαναφερθέντων ενζύμων παντρεύεται άνδρα φυσιολογικό. Ποιοι οι πιθανοί φαινότυποι των απογόνων τους; Δίνεται ότι η συχνότητα έλλειψης του ενζύμου Β δεν είναι μεγαλύτερη σε κάποιο από τα δύο φύλα του γενικού πληθυσμού. Επίσης υποθέτουμε ότι τα άτομα με έλλειψη του ενζύμου Β επιβιώνουν και αναπαράγονται κανονικά..

26 17. Η θέση του άνθους στο μοσχομπίζελο είναι ένας από τους χαρακτήρες που μελέτησε ο Mendel. Η θέση του άνθους λοιπόν μπορεί να είναι αξονική ή ακραία, το

27 ύψος του φυτού επίσης, μπορεί να είναι ψηλό ή κοντό και το σχήμα των σπόρων, μπορεί να είναι λείο ή ρυτιδωμένο. Τα αντίστοιχα ζεύγη των αλληλόμορφων γονιδίων που ελέγχουν τους παραπάνω χαρακτήρες εδράζονται σε διαφορετικά ζεύγη ομολόγων αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων. Αν ένα ετερόζυγο φυτό και για τους τρεις χαρακτήρες αυτογονιμοποιηθεί, ποιο ποσοστό των απογόνων θα είναι: α. Ετερόζυγοι και για τους τρεις χαρακτήρες; β. Ομόζυγοι και για τα τρία υπολειπόμενα αλληλόμορφα γονίδια; γ. Ομόζυγοι και για τα τρία αλληλόμορφα γονίδια;. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Ο καλύτερος τρόπος είναι με 3 μονουβριδισμούς και πολλαπλασιασμό των επιμέρους φαινοτύπων. 18. Από μία διασταύρωση ατόμων Drosophilla προέκυψαν στην F 1 γενιά οι εξής απόγονοι: Θηλυκά άτομα: 105 με πτέρυγες κανονικού σχήματος - κανονικού μεγέθους 102 με πτέρυγες ζαρωμένες - κανονικού μεγέθους Αρσενικά άτομα: 104 με πτέρυγες κανονικού σχήματος - μικρού μεγέθους 106 με πτέρυγες ζαρωμένες - μικρού μεγέθους Επίσης είναι γνωστό ότι το γονίδιο που ελέγχει το κανονικό σχήμα πτερύγων είναι επικρατές του γονιδίου για τις ζαρωμένες πτέρυγες και ότι XX είναι τα θηλυκά και ΧΥ τα αρσενικά άτομα της δροσόφιλλας. Να βρείτε τους γονότυπους των γονέων και να επιτελέσετε τη διασταύρωση.. Επειδή για το σχήμα η αναλογία που προκύπτει είναι και για τα θηλυκά και για τα αρσενικά 1:1 και η οποία (αναλογία) εμφανίζεται και στην περίπτωση αυτοσωμικού και στην περίπτωση φυλοσύνδετου γονιδίου, θα πάρουμε 2 περιπτώσεις: 1 η περίπτωση: Το γονίδιο για το σχήμα να είναι αυτοσωμικό

28 2 η περίπτωση: Το γονίδιο για το σχήμα να είναι φυλοσύνδετο. Χ Κ Χ κ x Χ κ Υ Συνολικά: Χ Κα Χ κα x Χ κα Υ ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΗ: Εάν στην εκφώνηση έλεγε ότι θηλυκό με ζαρωμένες πτέρυγες διασταυρώνετε με αρσενικό με κανονικές πτέρυγες τότε δεν θα ίσχυε η περίπτωση του φυλοσύνδετου όπως επίσης και η 2 η περίπτωση του αυτοσωμικού. ΚΕΦ 6 ο Σελ Δρεπανοκυτταρική Σελ. 96. Παράγοντες μεταλλάξεων Σελ. 97. Α-θαλασσαιμία Σελ. 98. Διαταραχές μεταβολισμού + εικ. 6.4 Σελ 102. Συνεισφορά διάγνωσης Σελ Προγεννητικός έλεγχος Σελ Καρκίνος Ερωτήσεις κρίσεως 1. Σε ποιες ασθένειες εμφανίζεται έλλειψη γονιδίων; Έλλειψη γονιδίων εμφανίζεται στην α-θαλασσαιμία, στο σύνδρομο Turner, στο ρετινοβλάστωμα και στο σύνδρομο φωνής της γάτας (cri du chat).

29 2. Ποιες ασθένειες γνωρίζετε που οφείλονται σε μεταλλάξεις και παρουσιάζουν ετερογένεια; β-θαλασσαιμία: Οφείλεται σε περισσότερες από 300 γονιδιακές μεταλλάξεις στο γονίδιο της β-αλυσίδας. α-θαλασσαιμία: Οφείλεται σε έλλειψη ενός ή περισσοτέρων γονιδίων της α-αλυσίδας. Τα γονίδια για την α-αλυσίδα είναι 4 και όσα περισσότερα λείπουν τόσο πιο βαριάς μορφής είναι η α-θαλασσαιμία. Δρεπανοκυτταρική αναιμία: Τα ετερόζυγα άτομα εμφανίζουν συμπτώματα σε μεγάλα υψόμετρα (άνω των μέτρων) Αλφισμός: Κάποια άτομα εμφανίζουν παντελή έλλειψη ενεργότητας του ενζύμου, ενώ κάποια άλλα εμφανίζουν μειωμένη ενεργότητα. 3. Δύο έμβρυα, το ένα πάσχει από β-θαλασσαιμία και το άλλο από α-θαλασσαιμία. Ποιο πιστεύετε ότι θα εμφανίσει πρώτο τα συμπτώματα της ασθένειας; Να εξηγήσετε Τα έμβρυα όπως είναι γνωστό έχουν κυρίως την αιμοσφαιρίνη F (HbF) η οποία αποτελείται από 2 α και 2 γ πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Το έμβρυο στο οποίο έχει συμβεί μετάλλαξη στο γονίδιο της β αλυσίδας θα εμφανίσει αργότερα τα συμπτώματα της ασθένειας μιας και η εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη δεν περιέχει καθόλου τη β πολυπεπτιδική αλυσίδα. Αντίθετα το έμβρυο που πάσχει από α-θαλασσαιμία θα εμφανίσει νωρίτερα τα συμπτώματα, μιας και η α αλυσίδα είναι συστατικό όλων των τύπων αιμοσφαιρίνης. 4. Ποιες πρωτεΐνες χαρακτηριστικές των ερυθροκυττάρων γνωρίζετε; Τα αντιγόνα τύπου Α και Β και τις αιμοσφαιρίνες. 5. Ένα χρωμόσωμα σε ένα σωματικό κύτταρο παθαίνει αναστροφή σε ένα του άκρο στο 1/3 του συνολικού μήκους του. Πόσα γονίδια θα επηρεαστούν από αυτή τη μετάλλαξη; Να αιτιολογήσετε την απάντηση. Στη συγκεκριμένη περίπτωση θα συμβεί θραύση σε ένα σημείο του χρωμοσώματος και επανένωση του τμήματος ύστερα από την αναστροφή. Με την αναστροφή δε γίνεται ποσοτική μεταβολή του γενετικού υλικού παρά μόνο δομική μεταβολή. Εάν το σπάσιμο γίνει σε μη κωδικοποιούσα περιοχή τότε κανένα από τα γονίδια του χρωμοσώματος δε θα επηρεαστεί, ενώ εάν συμβεί μέσα σε ένα γονίδιο τότε μόνο το συγκεκριμένο γονίδιο θα επηρεαστεί χωρίς όμως να μεταβληθεί η λειτουργία τον υπόλοιπων γονιδίων του χρωμοσώματος. 6. Με ποιους τρόπους είναι δυνατή η διάγνωση της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας σε ένα έμβρυο και σε ένα ενήλικο άτομο; Στο έμβρυο: Μοριακή μέθοδος. Στο ενήλικο άτομο: Μοριακή μέθοδος. Βιοχημική μέθοδος. Δοκιμασία δρεπάνωσης. Ασκήσεις 1. Το παρακάτω διάγραμμα αντιπροσωπεύει 2 μη ομόλογα χρωμοσώματα. (το σύμβολο αντιστοιχεί στο κεντρομερίδιο) Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π α. Ποιοι τύποι χρωμοσωμικών μεταλλάξεων απαιτούνται για να προκύψουν τα ακόλουθα χρωμοσώματα;

30 i. Α Β Γ Δ Ε Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ζ Η ii. Α Β Γ Δ Ξ Ο Π Κ Λ Μ Ν Ε Ζ Η β. Ποια είδη γαμετών μπορούν να δώσουν άτομα με τις παραπάνω μεταλλάξεις (θεωρείστε ότι ο διαχωρισμός των χρωμοσωμάτων για το σχηματισμό του γαμέτη γίνεται φυσιολογικά); γ. Εάν άτομα με τις παραπάνω μεταλλάξεις παντρευτούν με φυσιολογικά άτομα, πόσα ζυγωτά αναμένεται να έχουν κανονική ποσότητα γενετικού υλικού και πόσα είναι πιθανό να παρουσιάσουν πρόβλημα (θεωρείστε ότι γίνεται φυσιολογικά ο διαχωρισμός των χρωμοσωμάτων για το σχηματισμό των γαμετών που θα δώσουν το ζυγωτό); α. i. Μετατόπιση. ii. Αμοιβαία μετατόπιση. β. Για το άτομο με την μετατόπιση: Το ζεύγος των χρωμοσωμάτων θα είναι: Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Α Β Γ Δ Ε Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π 4 είναι οι πιθανοί γαμέτες: 1 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ζ Η 2 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π 3 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ε Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Ζ Η 4 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ε Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Από τους γαμέτες αυτούς ο 2 ος είναι φυσιολογικός, ο 3 ος έχει κανονική ποσότητα γενετικού υλικού αλλά εμφανίζει διαφορετική δομή από την φυσιολογική ενώ ο 4 ος γαμέτης εμφανίζει έλλειψη. Κατά συνέπεια οι 2 από τους 4 γαμέτες μπορούν, όταν διασταυρωθούν με φυσιολογικούς, να δώσουν ζυγωτά με κανονική ποσότητα γενετικού υλικού (ποσοστό 50%), ενώ ο 1 από τους 4 γαμέτες επειδή εμφανίζει έλλειψη είναι πιθανόν, όταν διασταυρωθεί με φυσιολογικό γαμέτη να δημιουργήσει ζυγωτό με πρόβλημα (ποσοστό 25%). Για το άτομο με την αμοιβαία μετατόπιση: Το ζεύγος των χρωμοσωμάτων θα είναι: Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Α Β Γ Δ Ξ Ο Π Κ Λ Μ Ν Ε Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π 4 είναι οι πιθανοί γαμέτες: 1 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ε Ζ Η

31 2 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ε Ζ Η Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π 3 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ξ Ο Π Κ Λ Μ Ν Ε Ζ Η 4 ο γαμέτης: Α Β Γ Δ Ξ Ο Π Κ Λ Μ Ν Ξ Ο Π Από τους γαμέτες αυτούς ο 2 ος είναι φυσιολογικός, ο 3 ος έχει κανονική ποσότητα γενετικού υλικού αλλά εμφανίζει διαφορετική δομή από την φυσιολογική ενώ ο 1 ος και ο 4 ος γαμέτης εμφανίζουν έλλειψη. Κατά συνέπεια οι 2 από τους 4 γαμέτες μπορούν, όταν διασταυρωθούν με φυσιολογικούς, να δώσουν ζυγωτά με κανονική ποσότητα γενετικού υλικού (ποσοστό 50%), ενώ οι 2 από τους 4 γαμέτες επειδή εμφανίζουν έλλειψη είναι πιθανόν, όταν διασταυρωθούν με φυσιολογικό γαμέτη να δημιουργήσουν ζυγωτό με πρόβλημα (ποσοστό 50%). 2. Δίνεται η παρακάτω αλληλουχία αμινοξέων που προκύπτει από ένα τμήμα μιας πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας: met-leu-ile-ala-tyr-gly-cys. Ποιος είναι ο τύπος μετάλλαξης που οδηγεί στην αλληλουχία αμινοξέων: met-leu-ileala, της τροποποιημένης πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας; (Να θεωρήσετε ότι η γονιδιακή μετάλλαξη αφορά μόνο ένα νουκλεοτίδιο της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας) Το κωδικόνιο (UΑU ή UΑC) που κωδικοποιεί το 5 ο αμινοξύ (tyr) μετατρέπεται σε κωδικόνιο λήξης. Αυτό μπορεί να συμβεί με τους εξής τρόπους: Αντικατάσταση βάσης. α. Στο κωδικόνιο UΑU αντικατάσταση της 2 ης U (Τ στην κωδική) από την G. β. Στο κωδικόνιο UΑU αντικατάσταση της 2 ης U (Τ στην κωδική) από την Α. γ. Στο κωδικόνιο UΑC αντικατάσταση της C (C στην κωδική) από την G. δ. Στο κωδικόνιο UΑC αντικατάσταση της C (C στην κωδική) από την Α. Προσθήκη βάσης. α. Στο κωδικόνιο UΑU προσθήκη G(G στην κωδική) μεταξύ Α(Α στην κωδική) και U(Τ στην κωδική). β. Στο κωδικόνιο UΑU προσθήκη G(G στην κωδική) μεταξύ U(Τ στην κωδική) και Α(Α στην κωδική). γ. Στο κωδικόνιο UΑU προσθήκη Α(Α στην κωδική) μεταξύ Α(Α στην κωδική) και U(Τ στην κωδική). δ. Στο κωδικόνιο UΑU προσθήκη Α(Α στην κωδική) μεταξύ U(Τ στην κωδική) και Α(Α στην κωδική). ε. Στο κωδικόνιο UΑC προσθήκη G(G στην κωδική) μεταξύ Α(Α στην κωδική) και C(C στην κωδική). στ. Στο κωδικόνιο UΑC προσθήκη G(G στην κωδική) μεταξύ U(Τ στην κωδική) και Α(Α στην κωδική). ζ. Στο κωδικόνιο UΑC προσθήκη Α(Α στην κωδική) μεταξύ Α(Α στην κωδική) και C(C στην κωδική). η. Στο κωδικόνιο UΑC προσθήκη Α(Α στην κωδική) μεταξύ U(Τ στην κωδική) και Α(Α στην κωδική). Έλλειψη βάσης. α. Στο κωδικόνιο UΑU έλλειψη της 2 ης U(Τ στην κωδική). Επειδή τα κωδικόνια που κωδικοποιούν την gly, που είναι το επόμενο αμινοξύ, αρχίζουν με την βάση G δημιουργείται κωδικόνιο λήξης (UΑG). β. Στο κωδικόνιο UΑC έλλειψη της C(C στην κωδική). Επειδή τα κωδικόνια που κωδικοποιούν την gly που είναι το επόμενο αμινοξύ αρχίζουν με την βάση G δημιουργείται κωδικόνιο λήξης (UΑG).

32 3. Το παρακάτω γενεαλογικό δένδρο δείχνει την κληρονόμηση της αιμορροφιλίας σε μια οικογένεια. Να γράψετε τους γονότυπους των ατόμων και να αιτιολογήσετε την άποψή σας. Η αιμορροφιλία οφείλεται σε υπολειπόμενο φυλοσύνδετο γονίδιο. Έστω Χ Α =φυσιολογικό, Χ α =αιμορροφιλία, όπου Χ Α >Χ α Οι γονότυποι των ατόμων είναι οι εξής: Ι1: Χ Α Χ α, Ι2: Χ α Υ ΙΙ1: Χ Α Υ, ΙΙ2: Χ α Χ α, ΙΙ3: Χ Α Υ ΙΙΙ1: Χ α Υ, ΙΙΙ2: Χ Α Υ, ΙΙΙ3: Χ Α Χ α, ΙΙΙ4: Χ Α Χ α Το άτομο ΙΙΙ2 κανονικά δεν μπορεί να είναι Χ Α Υ αφού η μητέρα του είναι Χ α Χ α. Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να εξηγηθεί: α. Με την εμφάνιση χρωμοσωμικής μετάλλαξης. Πιθανή διασταύρωση γαμετών: ΙΙ2: Ο Χ ΙΙ3: Χ Α Υ ΙΙ2: Χ α Χ ΙΙ3: Χ Α Υ Γαμέτης Χ Α Υ: Ο γαμέτης Χ Α Υ στο αρσενικό άτομο προκύπτει από το μη διαχωρισμό των ομόλογων Χ και Υ χρωμοσωμάτων κατά την πρώτη μειωτική διαίρεση. Γαμέτης Ο: Μπορεί να προκύψει από τον μη διαχωρισμό των ομόλογων χρωμοσωμάτων Χ κατά την 1 η μειωτική διαίρεση, είτε από τον μη διαχωρισμό των αδελφών χρωματίδων του Χ κατά την 2 η μειωτική διαίρεση. Γαμέτης Χ α : φυσιολογική μειωτική διαίρεση β. Με την εμφάνιση γονιδιακής μετάλλαξης. i. Ο γαμέτης Χ α του ατόμου ΙΙ2 να μεταλλαχθεί (λόγω αντικατάστασης ή έλλειψης ή προσθήκης βάσης) σε Χ Α, οπότε η ένωσή του με γαμέτη Υ να δώσει άτομο με γονότυπο Χ Α Υ. ii. Ο γαμέτης Χ α του ατόμου ΙΙ2 να ενωθεί με τον γαμέτη Υ (δημιουργία ζυγωτού) και πριν αυτό αρχίσει να διαιρείται να γίνει μετάλλαξη και το Χ α να μετατραπεί σε Χ Α. 4. Η ασθένεια Wilson s, η οποία προκαλεί συσσώρευση χαλκού στους ιστούς, οφείλεται σε υπολειπόμενο αυτοσωμικό γονίδιο του χρωμοσώματος 13. Φυσιολογικός άνδρας παντρεύεται γυναίκα που δεν πάσχει από την ασθένεια Wilson s εμφανίζει όμως τρισωμία 13. Η μητέρα του άνδρα και ο πατέρας της γυναίκας έπασχαν από τη συγκεκριμένη ασθένεια. Να βρείτε την αριθμητική αναλογία των γαμετών καθώς επίσης και τους γονότυπους και φαινότυπους των απογόνων. Έστω Α=φυσιολογικό, α=ασθένεια όπου Α>α Ο γονότυπος του άνδρα είναι Αα ενώ, ο γονότυπος της γυναίκας είναι ΑΑα ή Ααα 1 η περίπτωση: P: Αα Χ ΑΑα Γαμέτες: Α, α Α, Α, α, ΑΑ, Αα, Αα F 1 : 1/2 1/2 2/6 1/6 1/6 2/6 2/6 Α 1/6 α 1/6 ΑΑ 2/6 Αα 1/2 Α 2/12 ΑΑ 1/12 Αα 1/12 ΑΑΑ 2/12 ΑΑα 1/2 α 2/12 Αα 1/12 αα 1/12 ΑΑα 2/12 Ααα

33 Γ.Α. 2/12 ΑΑ, 3/12 Αα, 1/12 αα, 1/12 ΑΑΑ, 3/12 ΑΑα, 2/12 Ααα Φ.Α. 6/12 άτομα με τρισωμία 13 και φυσιολογικά 5/12 άτομα χωρίς τρισωμία 13 και φυσιολογικά 1/12 άτομα χωρίς τρισωμία 13 αλλά με την ασθένεια 2 η περίπτωση: P: Αα Χ Ααα Γαμέτες: Α, α α, α, Α, αα, Αα, Αα F 1 : 1/2 1/2 2/6 1/6 1/6 2/6 2/6 α 1/6 Α 1/6 αα 2/6 Αα 1/2 Α 2/12 Αα 1/12 ΑΑ 1/12 Ααα 2/12 ΑΑα 1/2 α 2/12 αα 1/12 Αα 1/12 ααα 2/12 Ααα Γ.Α. 1/12 ΑΑ, 3/12 Αα, 2/12 αα, 2/12 ΑΑα, 3/12 Ααα, 1/12 ααα Φ.Α. 5/12 άτομα με τρισωμία 13 και φυσιολογικά 1/12 άτομα με τρισωμία 13 και με την ασθένεια 4/12 άτομα χωρίς τρισωμία 13 και φυσιολογικά 2/12 άτομα χωρίς τρισωμία 13 με την ασθένεια 5. Σε ένα είδος άγριων πτηνών το πτέρωμα είναι συνήθως μενεξεδί, αλλά σπανίως απαντούν και άτομα με μπλε ή κόκκινο πτέρωμα. Μελετήθηκε το μεταβολικό μονοπάτι που οδηγεί στο χρωματισμό του πτερώματος αυτών των πτηνών και βρέθηκε ότι είναι το παρακάτω: Βρέθηκε επίσης ότι τα ένζυμα Α και Β κωδικοποιούνται από δύο διαφορετικά γονίδια τα Α και Β αντίστοιχα, που εδράζονται σε διαφορετικά ζεύγη ομόλογων αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων. α. Μπορείτε να εξηγήσετε την ύπαρξη των σπάνιων πτηνών με κόκκινο και μπλε χρώμα πτερώματος; β. Διασταυρώθηκε ένα κόκκινο με ένα μπλε πτηνό και ανάμεσα στους απογόνους τους βρέθηκαν λευκοί και μενεξεδί νεοσσοί. Δώσε μία ερμηνεία..

34 6. Στην κατάσταση «α-θαλασσαιμία 1» ή αλλιώς στίγμα της α-θαλασσαιμίας, 2 από τα 4 γονίδια της α-σφαιρίνης έχουν απενεργοποιηθεί. Άνδρας φορέας της β- θαλασσαιμίας παντρεύεται γυναίκα η οποία είναι επίσης φορέας της β-θαλασσαιμίας. Στα 2 άτομα έχουν απενεργοποιηθεί τα γονίδια της α-σφαιρίνης του ενός χρωμοσώματος. α. Ποια η πιθανότητα να παιδί που θα γεννηθεί να πεθάνει αμέσως; β. Ποια η πιθανότητα το παιδί που θα γεννηθεί να είναι αγόρι, φορέας της β- θαλασσαιμίας και με το στίγμα της α-θαλασσαιμίας; Η σύνθεση της α-αλυσίδας ελέγχεται από 4 γονίδια, δηλαδή υπάρχουν 2 γονίδια α σε κάθε ομόλογο χρωμόσωμα. Εάν συμβολίσουμε με (-) το απενεργοποιημένο γονίδιο, τότε ο γονότυπος των ατόμων για το στίγμα της α-θαλασσαιμίας θα είναι αα/- - ( τα 2 ενεργοποιημένα α είναι στο ένα χρωμόσωμα και τα 2 απενεργοποιημένα είναι στο άλλο χρωμόσωμα. Θα ισχύει: P: Ββαα/- - Χ Ββαα/- - Γαμέτες: Βαα, Β- -, βαα, β- - Βαα, Β- -, βαα, β- - Βαα Β- - βαα β- - α. P=1/4 β. P=1/2 1/4=1/8 Βαα ΒΒαααα ΒΒαα- - Ββαααα Ββαα- - Β- - ΒΒαα- - ΒΒ νεκρό Ββαα- - Ββ νεκρό βαα Ββαααα Ββαα- - ββαααα ββαα- - β- - Ββαα- - Ββ νεκρό ββαα- - ββ νεκρό 7. Στον απλοειδή μύκητα Neurospora crassa, υπάρχουν στελέχη με κόκκινο χρώμα, στελέχη με πορτοκαλί χρώμα και στελέχη με κίτρινο χρώμα. Έχει βρεθεί ότι το μεταβολικό μονοπάτι που διαθέτει ο μύκητας και ευθύνεται για τον χρωματισμό του είναι:

35 α. Πώς προκύπτουν τα στελέχη με πορτοκαλί χρώμα; β. Πώς προκύπτουν τα στελέχη με κίτρινο χρώμα; γ. Σε ένα στέλεχος του μύκητα βρέθηκαν να έχουν υποστεί μετάλλαξη τα γονίδια Γ και Β που κωδικοποιούν για τα ένζυμα Γ και Β αντίστοιχα. Ποιο είναι το χρώμα αυτού του στελέχους;. γ. 1 η περίπτωση. σιωπηλή ή ουδέτερη για το Β και Γ: χρώμα κόκκινο 2η περίπτωση. σιωπηλή ή ουδέτερη για το Β και επιβλαβής για το Γ: χρώμα πορτοκαλί 3η περίπτωση. σιωπηλή ή ουδέτερη για το Γ και επιβλαβής για το Β: χρώμα κίτρινο 4 η περίπτωση. επιβλαβής για το Β και Γ: χρώμα κίτρινο 8. Έχει βρεθεί ότι σε μία οικογένεια, μία αυτοσωμική υπολειπόμενη γενετική νόσος που οδηγεί σε εμφύσημα οφείλεται στη σημειακή αντικατάσταση ενός ζεύγους νουκλεοτιδίων εντός του γονιδίου που ελέγχει τη σύνθεση της α 1 -αντιθρυψίνης. Το φυσιολογικό γονίδιο της α 1 -αντιθρυψίνης διαθέτει μία θέση αναγνώρισης από την περιοριστική ενδονουκλεάση Xmal. Η μετάλλαξη καταργεί αυτή τη θέση αναγνώρισης στο γονίδιο. Η Ερατώ είναι μέλος αυτής της οικογένειας και πρόκειται να παντρευτεί τον Περικλή που είναι ετερόζυγος για την νόσο αυτή, αλλά φέρει διαφορετική μετάλλαξη στο ίδιο γονίδιο. 1. Με ποιο τρόπο θα ελέγχατε αν η Ερατώ είναι φορέας της μετάλλαξης της οικογένειάς της; 2. Πως χαρακτηρίζονται τα γονίδια που σχετίζονται με την σύνθεση της α 1 - αντιθρυψίνης; Εάν η Ερατώ ήταν ετερόζυγη για τη μετάλλαξη, ποια είναι η πιθανότητα το πρώτο της παιδί με τον Περικλή να νοσήσει από εμφύσημα; 3. Εάν η Ερατώ ήταν ήδη έγκυος, υπάρχει διαφοροποίηση της παραπάνω πιθανότητας; Να εξηγήσετε την απάντησή σας περιγράφοντας συνοπτικά και την διαδικασία που θα ακολουθήσετε χρησιμοποιώντας την συγκεκριμένη περιοριστική ενδονουκλεάση για τον διαγνωστικό έλεγχο.. 1. Απομόνωση DNA από λευκοκύτταρα, ενίσχυση του γονιδίου της α 1 αντιθρυψίνης με PCR και επίδραση σε αυτό της Xmal. Εάν ερατώ φορέας-τρία τμήματα. Εάν ερατώ φυσιολογική-2 τμήματα μικρότερα από το φυσιολογικό. Εάν ερατώ άρρωστη-ένα τμήμα ίσου μεγέθους με το γονίδιο. 2. Πολλαπλά. 1/4. 3. Με αμνιοπαρακέντηση ή λήψη χοριακών λαχνών παίρνουμε DNA, ενίσχυση του γονιδίου της α 1 αντιθρυψίνης με PCR και επίδραση σε αυτό της Xmal. Εάν το έμβρυο δεν φέρει το υπολοιπόμενο γονίδιο της μητέρας τότε πιθανότητα 0 να πάθει εμφύσημα. Εάν το φέρει τότε πιθανότητα 1/2 (το γονίδιο του πατέρα δεν θα κόβεται με την Xmal.)

36 9. Δίνεται το παρακάτω τμήμα γονιδίου το οποίο δεν διαθέτει εσώνια (Υ=υποκινητής): Α Β Αλυσίδα α: Υ 5 ATG CCA GGT CCC AAA TGA3 Αλυσίδα β: Y 3 TAC GGT CCA GGG TTT ACT5 Γ Δ 1. Τα βέλη Α και Β δείχνουν τις δύο διαφορετικές κατευθύνσεις τις αλυσίδας α, ενώ τα βέλη Γ και Δ δείχνουν τις δύο διαφορετικές κατευθύνσεις τις αλυσίδας β. Ποια από τα βέλη Α, Β, Γ, Δ υποδηλώνει την κατεύθυνση της αντίστροφης μεταγραφής και ποιο την κατεύθυνση δημιουργίας με τις DNA πολυμεράσες, της αλυσίδας DNA που είναι συμπληρωματική της cdna αλυσίδας; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Μονάδες 7 2. Κατά την διάρκεια της φάσης G1 του κυτταρικού κύκλου (φάση πριν την αντιγραφή) συμβαίνει αυθόρμητη απαμίνωση της κυτοσίνης, που βρίσκεται στο δεύτερο κωδικόνιο ως πρώτο νουκλεοτίδιο, με συνέπεια την μετατροπή της σε ουρακίλη. Η DNA πολυμεράση, κατά την αντιγραφή, τοποθετεί απέναντι από την ουρακίλη, αδενίνη και στην συνέχεια ακολουθεί η επιδιόρθωση του γονιδίου. Το γονίδιο, για μικρό χρονικό διάστημα και πριν την δημιουργία των θυγατρικών κυττάρων, εκφράζεται. Σε ένα άλλο κύτταρο στο ίδιο γονίδιο συμβαίνει το ίδιο φαινόμενο (απαμίνωση) στην πρώτη κυτοσίνη της μη κωδικής αλυσίδας. Η DNA πολυμεράση, κατά την αντιγραφή, τοποθετεί απέναντι από την ουρακίλη, αδενίνη και στην συνέχεια ακολουθεί η επιδιόρθωση του γονιδίου. Το γονίδιο δεν εκφράζεται μέχρι την δημιουργία των θυγατρικών. Ποιο/α κύτταρο/α, μετά την ολοκλήρωση της αντιγραφής, αναμένεται να δημιουργήσουν μεταλλαγμένο mrna; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.. 1. cdna: κατεύθυνση Δ συμπληρωματική της cdna: κατεύθυνση Α 2. Πριν την δημιουργία των θυγατρικών: Το 1 ο δημιουργεί μεταλλαγμένο mrna, το 2 ο όχι. Μετά την δημιουργία των θυγατρικών: Για το 1 ο κύτταρο: Το θυγατρικό που έχει ως μητρική αλυσίδα την κωδική αλυσίδα θα έχει πρόβλημα, το άλλο όχι. Για το 1 ο κύτταρο: Το θυγατρικό που έχει ως μητρική αλυσίδα την κωδική αλυσίδα δεν θα έχει πρόβλημα, το άλλο ναι. ΚΕΦ 7 ο Σελ 112. Ορισμός χρόνου διπλασιασμού Σελ 112. Θρεπτικά συστατικά Σελ Θρεπτικά υλικά, μικρή καλλιέργεια Σελ Κλειστή καλλιέργεια Ερωτήσεις κρίσεως 1. Ποιες οργανικές ενώσεις γνωρίζετε που μπορούν οι μικροοργανισμοί να χρησιμοποιήσουν ως πηγή άνθρακα; Ως πηγή άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί η γλυκόζη, η λακτόζη και η μελάσα. 2. Ποιες διαδικασίες ή τεχνικές συμβάλλουν στην ταυτοποίηση ενός μικροοργανισμού;

37 Η ταυτοποίηση ενός μικροοργανισμού μπορεί να γίνει με την μέθοδο PCR, με τα μονοκλωνικά αντισώματα και με την καλλιέργεια του μικροοργανισμού. 3. Ποια «υλικά» της βιοτεχνολογίας μπορούν να διατηρηθούν στους -80 o C και για ποιο λόγο; Οι καλλιέργειες μικρής κλίμακας μπορεί να διατηρηθούν σε αδρανή μορφή στους -80 o C για μεγάλο χρονικό διάστημα. Οι μικροοργανισμοί αυτών των καλλιεργειών χρησιμοποιούνται στη συνέχεια στη βιομηχανική καλλιέργεια. Τα υβριδώματα που είναι σύντηξη καρκινικών κυττάρων με Β-λεμφοκύτταρα διατηρούνται στους -80 o C και μπορεί να χρησιμοποιηθούν οποιαδήποτε στιγμή για την παραγωγή συγκεκριμένου μονοκλωνικού αντισώματος σε μεγάλες ποσότητες. 4. Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ κλειστής και συνεχής καλλιέργειας; Κλειστή καλλιέργεια Συνεχή καλλιέργεια Περιλαμβάνει 4 φάσεις ανάπτυξης: Περιλαμβάνει 2 φάσεις ανάπτυξης: λανθάνουσα, εκθετική, στατική και φάση θανάτου λανθάνουσα, εκθετική. Όταν η καλλιέργεια μολυνθεί από άλλους μικροοργανισμούς ή μειωθεί για διάφορους λόγους η απόδοσή της, τότε σταματάει με ανθρώπινη παρέμβαση Δεν ανανεώνεται η ποσότητα θρεπτικού Ανανεώνεται η ποσότητα θρεπτικού υλικού υλικού Δεν απομακρύνονται, όσο διαρκεί η καλλιέργεια, κύτταρα και κυτταρικά προϊόντα Ασκήσεις Απομακρύνονται, όσο διαρκεί η καλλιέργεια, κύτταρα και κυτταρικά προϊόντα 1. Χρόνος (ώρες) Αριθμός μικροοργανισμών Ουσία Α (mg/ml) Ουσία Β (mg/ml) 1 x x x x x x x x x α. Να υπολογίσετε τον χρόνο διπλασιασμού του μικροοργανισμού. β. Ποιον τύπο ζύμωσης θα επιλέγατε για την ανάπτυξη του στην περίπτωση που ήταν επιθυμητή η απομόνωση αποκλειστικά: i. της ουσίας Α. ii. της ουσίας Β. Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. α. 30 λεπτά βi. Συνεχής βii. Κλειστή

38 2. Στο παρακάτω διάγραμμα φαίνεται η παραγωγή 2 προϊόντων Α και Β κατά τη διάρκεια μιας καλλιέργειας. Να χαρακτηρίσετε την καλλιέργεια και να εξηγήσετε σε ποιο στάδιο της καλλιέργειας λαμβάνονται τα προϊόντα Α και Β. log 10 αριθμού μικροοργανισμών Β Α χρόνος Κλειστή καλλιέργεια κατά την οποία το Α λαμβάνεται κατά την εκθετική φάση και το Β κατά την στατική φάση. 3. Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει την μεταβολή του αριθμού των βακτηρίων μιας καλλιέργειας E. coli, το θρεπτικό υλικό της οποίας περιέχει γλυκόζη και λακτόζη, σε σχέση με το χρόνο. Να ερμηνεύσετε την καμπύλη. log 10 αριθμού μικροοργανισμών 0 t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 t 6 χρόνος Όπως είναι γνωστό η E. Coli χρησιμοποιεί ως πηγή άνθρακα τη γλυκόζη, ενώ σε περίπτωση απουσίας της γλυκόζης στο περιβάλλον τότε είναι σε θέση να χρησιμοποιήσει και τη λακτόζη. Οπότε: 0-t 1 : λανθάνουσα φάση για τη γλυκόζη. t 1 -t 2 : εκθετική φάση για τη γλυκόζη. t 2 -t 3 : στατική φάση για τη γλυκόζη και λανθάνουσα φάση για τη λακτόζη. t 3 -t 4 : εκθετική φάση για τη λακτόζη. t 4 -t 5 : στατική φάση για τη λακτόζη. t 5 -t 6 : φάση θανάτου της καλλιέργειας. 4. Σύμφωνα με τη παρακάτω γραφική παράσταση της μεταβολής της συγκέντρωσης του 0 2, να γίνει η αντιστοίχιση των καμπυλών α, β, γ με τους μικροοργανισμούς: Mycobacterium, Clostridium και Saccharomyces (χρησιμοποιούνται στην αρτοβιομηχανία). Μπορούν να καλλιεργηθούν ταυτόχρονα αυτοί οι μικροοργανισμοί;

39 ΚΕΦ 8 ο Σελ Έγκαιρη διάγνωση, πρόληψη και θεραπεία Σελ. 123 Υβριδώματα και παραγωγή από αυτά μονοκλωνικών αντισωμάτων Σελ Μονοκλωνικά ως θεραπευτικά Σελ Τι είναι γονιδιακή θεραπεία και προϋποθέσεις εφαρμογής της Σελ In vivo γονιδιακή θεραπεία Σελ Χαρτογράφηση + πρόγραμμα ανθρωπίνου γονιδιώματος Ερωτήσεις κρίσεως 1. Ποιες ασθένειες σχετίζονται με τον μεταβολισμό του ανθρώπινου οργανισμού; Οι ασθένειες που σχετίζονται με τον μεταβολισμό του ανθρώπινου οργανισμού είναι η φαινυλκετονουρία, αλφισμός, η έλλειψη του ενζύμου απαμινάση της αδενοσίνης (ένζυμο που σχετίζεται με τον μεταβολισμό των πουρινών στα κύτταρα του μυελού των οστών), εμφύσημα που οφείλεται στην έλλειψη της α1-αντιθρυψίνης (πρωτεΐνη που παράγεται από το κύριο όργανο μεταβολισμού που είναι το ήπαρ), διαβήτης (σχετίζεται με τον μεταβολισμό των υδατανθράκων και κυρίως της γλυκόζης) και οικογενής υπερχοληστερολαιμία (σχετίζεται με το μεταβολισμό των λιπιδίων). 2. Με ποιους τρόπους μπορεί να συμβάλλει η Γενετική στη θεραπεία του καρκίνου; Με παραγωγή κατάλληλων μονοκλωνικών αντισωμάτων.