Βιολογία προσανατολισμού-γ Λυκείου- Χ.Κ.Φιρφιρής -Φροντιστήρια Προοπτική

Transcript

1 t-rna που να αντιστοιχούν σε αυτά. ( ) Η μετακίνηση των ριβοσωμάτων στο mrna γίνεται προς το 3 άκρο του mrna. ( ) Πολλά μόρια mrna μπορούν να μεταγράφονται από ένα μόνο γονίδιο. ( ) Πολλά ριβοσώματα μπορούν να μεταφράζουν ταυτόχρονα ένα mrna, σε διαφορετικό μήκος του μορίου του.( ) Δεν μπορεί να συνδεθεί παραπάνω από ένα ριβόσωμα σε ένα συγκεκριμένο μόριο mrna Ένα κύτταρο μπορεί να παράγει πρωτεΐνη από δύο αντίγραφα του ίδιου γονιδίου. ( ) Στα προκαρυωτικά κύτταρα η έναρξη της σύνθεσης ενός δευτέρου μορίου πρωτεΐνης μπορεί να αρχίσει πριν ολοκληρωθεί η σύνθεση του πρώτου μορίου της πρωτεΐνης. ( ) Γ. Ερωτήσεις συμπλήρωσης κενών Να συμπληρώσετε τα κενά των παρακάτω προτάσεων με τους σωστούς ορούς Κάθε μόριο trna έχει μία ειδική τριπλέτα βάσεων το με την οποία προσδένεται με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας με το αντίστοιχο του mrna To σύμπλοκο που δημιουργείται μετά την πρόσδεση της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος και του trna που μεταφέρει την μεθειονίνη με το mrna ονομάζεται σύμπλοκο της πρωτεϊνοσύνθεσης Το σύμπλεγμα των ριβοσωμάτων με το mrna ονομάζεται Δ. Ερωτήσεις ανάπτυξης Να αναφέρετε τις ειδικές θέσεις που έχει κάθε μόριο trna και να εξηγήσετε το ρόλο των trna στην πρωτεϊνοσύνθεση. Ποιες ειδικές θέσεις σύνδεσης του trna γνωρίζετε, στις οποίες το trna συνδέεται με άλλα μόρια; Τι είναι το πολύσωμα; Γιατί η πρωτεϊνοσύνθεση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς είναι μια «οικονομική διαδικασία»; Η έναρξη της μετάφρασης γίνεται πάντοτε με την ίδια τριάδα βάσεων. Θα πρέπει λοιπόν όλες οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες να έχουν ως πρώτο το ίδιο αμινοξύ. Να εξηγήσετε γιατί δε συμβαίνει αυτό Σε ποιες λειτουργίες του κυττάρου εμφανίζεται η συμπληρωματικότητα των βάσεων; Πώς εξασφαλίζεται η πιστότητα της αντιγραφής, της μεταγραφής και της μετάφρασης της γενετικής πληροφορίας; Ένας επιστήμονας, που ερευνούσε τη δομή μιας πρωτεΐνης, ανακάλυψε ότι τα αμινοξέα που την αποτελούσαν ήταν πολύ λιγότερα από τις τριπλέτες του γονιδίου, που την κωδικοποιούσε. Είναι σωστή η ανακάλυψή του αυτή ή όχι και γιατί; Δ. Ασκήσεις-Ερωτήσεις-Προβλήματα Δίνεται το παρακάτω υποθετικό μόριο mrna 5 GAGAUGCCGUAUGCUCUUUAAGCGCAU-3 α. Να γράψετε με την σειρά που συμμετέχουν στην μετάφραση τα είδη t-rna (αντικωδικόνιο και αμινοξύ που μεταφέρουν). β. Να γράψετε την αλληλουχία του πεπτιδίου που προκύπτει από την μετάφραση του παραπάνω τμήματος mrna. Δίνονται : CCG-προλίνη UAU-τυροσίνη GCU-αλανίνη CUU-λευκίνη HCOOH - μεθειονίνη - βαλίνη - τρυπτοφάνη - μεθειονίνη - NH 2 α. Γράψτε το τμήμα ενός τουλάχιστον mrna που αντιστοιχεί στο παραπάνω ολιγοπεπτίδιο. β. Ποιο πεπτίδιο θα παραμείνει αν αφαιρεθεί μόνο η μεθειονίνη κατά την μεταμεταφραστική επεξεργασία; Δίνονται : μεθειονίνη-aug, βαλίνη- GUU, τρυπτοφάνη- UGG Το μόριο της αιμοσφαιρίνης Α του ανθρώπου αποτελείται από 4 πολυπεπτιδικές αλυσίδες. Οι δύο α αλυσίδες, που είναι όμοιες, περιλαμβάνουν 141 αμινοξέα η κάθε μία, ενώ οι β (που είναι επίσης όμοιες) 146 αμινοξέα. α. Πόσα είδη mrna είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση των τεσσάρων αλυσίδων; β. Από πόσες βάσεις (κατά προσέγγιση) αποτελείται η αλληλουχία του mrna που αντιστοιχεί στις παραπάνω αλυσίδες; Ένα ώριμο μόριο mrna αποτελείται από 96 νουκλεοτίδια. α. Να υπολογίσετε (κατά προσέγγιση ) τον αριθμό των αμινοξέων της πεπτιδικής αλυσίδας, που κωδικοποιεί αυτό το mrna. β. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας Σε ένα ώριμο mrna η περιοχή του που καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα περιλαμβάνει φωσφοδιεστερικούς δεσμούς. α. Από πόσα κωδικόνια αποτελείται η παραπάνω περιοχή του mrna; β. Πόσα αμινοξέα θα έχει η πολυπεπτιδική αλυσίδα που θα προκύψει από την μετάφραση του mrna; Θεωρούμε ότι δεν απομακρύνθηκαν αμινοξέα από το άμινο άκρο μετά την μεταφράση Το τμήμα ενός DNA βακτηριακού κυττάρου, που καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων σε μια 60

2 πολυπεπτιδική αλυσίδα αποτελείται από νουκλεοτίδια. α. Πόσα κωδικόνια θα έχει το mrna που θα καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων στην πολυπεπτιδική αλυσίδα; β. Πόσα αντικωδικόνια αντιστοιχούν στα κωδικόνια του mrna; γ. Από πόσα αμινοξέα θα αποτελείται η πολυπεπτιδική αλυσίδα; Το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την βιοσύνθεση της β-πολυπεπτιδικής αλυσίδας της αιμοσφαιρίνης κατά την μεταγραφή του παράγει ένα μόριο mrna με 1500 νουκλεοτίδια. Όμως το mrna που τελικά μεταφράζεται στα ριβοσώματα έχει 700 νουκλεοτίδια ενώ η β-πολυπεπτιδική αλυσίδα έχει 146 αμινοξέα. Α. Που οφείλεται η διαφορά στον αριθμό των νουκλεοτιδίων μεταξύ του mrna του πυρήνα και του mrna που μεταφράζεται στα ριβοσώματα ; Β. Που οφείλεται η διαφορά ανάμεσα στον αριθμό των νουκλεοτιδίων και των αριθμό των αμινοξέων της β-πολυπεπτιδικής αλυσίδας με δεδομένο ότι 3 νουκλεοτίδια αντιστοιχούν σε ένα αμινοξύ Η αλληλουχία αμινοξέων μιας πρωτεΐνης από βακτηριακό κύτταρο και ενός ευκαρυωτικού κυττάρου που επιτελούν την ίδια λειτουργία έχουν ομοιότητα κατά 60%,ενώ οι αντίστοιχες αλληλουχίες βάσεων των γονιδιων τους μόνο κατά 45%. Αιτιολογήστε το παραπάνω βιοχημικό δεδομένο. 61

3 2.6.Ασκήσεις στη γονιδιακή έκφραση Να σχεδιάσετε τον υποκινητή και την κατεύθυνση της μεταγραφής, στα γονίδια που σας δίνονται.να προσδιορίσετε σε κάθε γονίδιο την κωδική και μη κωδική αλυσίδα. 5' 3' 3' 5' ATG ATG Γονίδιο-1 Γονίδιο-3 Γονίδιο-5 3' GTA AAT 5' 5' 3' GAT Γονίδιο-7 GTA TAA TAG AGT AAT ATG ATG Γονίδιο-2 Γονίδιο-4 Γονίδιο-6 GTA GTA TGA Γονίδιο-8 TAA Έστω ένα τμήμα μεταγραφόμενου κλώνου DNA με την ακόλουθη αλληλουχία βάσεων: 5 - ΤCΑ CGG AAT TTC TAG CAT -3. Να βρεθούν : α. Η κωδική αλυσίδα του γονιδίου β.με δεδομένο ότι δε μεσολαβεί στάδιο ωρίμανσης, να γράψετε το m-rna που θα προκύψει από τη μεταγραφή του παραπάνω τμήματος DNA, σημειώνοντας ταυτόχρονα τη θέση του 5 και 3 άκρου του m-rna. γ. Το πεπτίδιο που θα προκύψει από την μετάφραση του mrna. δ. Να γραφούν τα αντικωδικόνια των t-rna με τη σειρά που συμμετέχουν στη μετάφραση του παραπάνω m-rna. ( να χρησιμοποιηθεί ο γενετικός κώδικας) Υπόδειξη : α. Η κωδική αλυσίδα του γονιδίου προκύπτει με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας, απέναντι από την Τ της μη κωδικής τοποθετείται η Α της κωδικής, ομοίως απέναντι από την Α η Τ από την C η G, από την G η C. Οι 2 αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες,απέναντι από το 3 άκρο της μη κωδικής τοποθετείται το 5 άκρο της κωδικής και αντίστροφα. β. Το mrna προκύπτει από την κωδική αλυσίδα : Το mrna είναι ίδιο με την κωδική αλυσίδα,με την μόνη διαφορά ότι έχει ουρακίλη U αντί θυμίνης Τ της κωδικής. 3' 5' 5' 3' 5' 3' 3' 5' γ. Το πεπτίδιο προκύπτει από το mrna με την διαδικασία της μετάφρασης.η μετάφραση ξεκινά από το κωδικόνιο έναρξης AUG,που αντιστοιχεί στο αμινοξύ μεθειονίνη.το πρώτο αμινοξύ του πεπτιδίου βρίσκεται στο ΝΗ 2 άκρο.στην συνέχεια διαβάζοντας το mrna με βάση τον γενετικό κώδικα,δηλαδή ανά τρία νουκλεοτίδια χωρίς κενά και επικαλύψεις βρίσκετε την σειρά των αμινοξέων στο πεπτίδιο.το κωδικόνιο λήξης δεν αντιστοιχεί σε αμινοξύ ( UAA,UAG,UGA ) αλλά δίνει το σήμα για τερματισμό της διαδικασίας.το τελευταίο αμινοξύ του πεπτιδίου βρίσκεται στο COOH άκρο. δ. Κάθε αντικωδικόνιο είναι συμπληρωματικά των κωδικονίων του mrna. Το 1 ο trna αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης. Διαβάζοντας το mrna στην κατεύθυνση 5-3 από το κωδικόνιο έναρξης, με βάση των κώδικα τριπλέτας (χωρίς κενά και επικαλύψεις) βρίσκουμε τα κωδικόνια. Προσοχή : Στο κωδικόνιο λήξης δεν αντιστοιχεί αντικωδικόνιο Δίνεται τυχαίο τμήμα ενός μορίου mrna: - AUU - UCA - CCU - CUU - CGA - CAA - α. Δεδομένου ότι το mrna αυτό δεν υπέστη διαδικασία ωρίμανσης, να γράψετε στο τετράδιό σας το δίκλωνο μόριο του DNA απ' το οποίο προήλθε. β. Πόσα αμινοξέα κωδικοποιεί το τμήμα αυτό; γ. Στο αρχικό DNA ποιο ζευγάρι βάσεων συμμετέχει σε ποσοστό μεγαλύτερο του 50%; Υπόδειξη : Στο τμήμα δεν υπάρχουν άκρα. Επομένως θα πρέπει να πάρετε 2 περιπτώσεις. Αφού τοποθετήσετε τα άκρα σε κάθε περίπτωση ακολουθείτε την διαδικασία που περιγράφηκε στην άσκηση Το συγκεκριμένο πρόβλημα αφορά μόνο ένα τμήμα του mrna και όχι ολόκληρο το μόριο.το κωδικόνιο έναρξης και λήξης που υπάρχουν σε οποιοδήποτε μόριο mrna, δεν βρίσκονται στο τμήμα που μας δόθηκε Δίνεται τμήμα διπλής έλικας του DNA : α. Ποια από τις δύο αλυσίδες έχει προσανατολισμό 3 5 και ποια 5 3 ; Ποια από τις δύο αλυσίδες είναι η μεταγραφόμενη και γιατί; β. Ποιο είναι το mrna που θα προκύψει από τη μεταγραφόμενη αλυσίδα; γ. Το mrna που προκύπτει από τη συγκεκριμένη μεταγραφόμενη αλυσίδα δεν υφίσταται διαδικασία ωρίμανσης. Να γράψετε στο τετράδιό σας τα trna που θα πάρουν μέρος στη μετάφραση. 62

4 Υπόδειξη α. Η κωδική αλυσίδα που φέρει την πληροφορία για την σειρά των αμινοξέων,θα πρέπει διαβάζοντάς την στην κατεύθυνση 5 3 να βρείτε το κωδικόνιο έναρξης ΑΤG και ένα από τα κωδικόνια λήξης TAA ή TAG ή TGA Δίδεται το παρακάτω τμήμα μορίου προκαρυωτικού DNA, στο οποίο κωδικοποιείται η γενετική πληροφορία για τη σύνθεση μικρής αλυσίδας αμινοξέων: α. Σε ποια από τις αλυσίδες, (Ι) ή (ΙΙ), βρίσκεται η γενετική πληροφορία και γιατί; β. Να γράψετε το μόριο του m-rna το οποίο σχηματίζεται κατά τη μεταγραφή του παραπάνω DNA και να ορίσετε το 3 και το 5 άκρο του μορίου αυτού γ. Πόσα αμινοξέα έχει η αλυσίδα που σχηματίζεται και γιατί; δ. Να γράψετε τα αντικωδικόνια των t-rna που συμμετέχουν στη μετάφραση του παραπάνω μορίου m-rna. Υπόδειξη : Η γενετική πληροφορία βρίσκεται στην κωδική αλυσίδα του γονιδίου. Η πληροφορία που βρίσκεται στην κωδική αλυσίδα μέσω του mrna μεταφέρεται στα ριβοσώματα όπου γίνεται η σύνθεση των πρωτεΐνων.όταν δεν σας δίνουν τα άκρα θα πρέπει να πάρετε 2 περιπτώσεις. Η περίπτωση που είναι δεκτή,είναι αυτή που προκύπτει κωδική αλυσίδα,δηλαδή μία αλυσίδα που όταν την διαβάζετε στην κατεύθυνση 5 3 έχει κωδικόνιο έναρξης ΑΤG και ένα από τα κωδικόνια λήξης TAA ή TAG ή TGA Δίνεται το παρακάτω τμήμα μορίου βακτηριακού mrna. 5...Α G A U G A A A G C C A C G G A G C C C U G A G C A A... 3 Από τη μετάφραση αυτού του mrna προκύπτει μία πεπτιδική αλυσίδα. α. Ποιος είναι ο αριθμός των αμινοξέων που αποτελούν αυτή την πεπτιδική αλυσίδα; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Να περιγράψετε το στάδιο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης. γ. Να περιγράψετε το δεσμό με τον οποίο ενώνονται μεταξύ τους δύο διαδοχικά νουκλεοτίδια σε ένα μόριο mrna Δίνεται το παρακάτω ολιγοπεπτίδιο έξι αμινοξέων το οποίο δεν έχει υποστεί καμία τροποποίηση μετά τη σύνθεσή του Η 2 Ν Μεθειονίνη Γλυκίνη Λυσίνη Τρυπτοφάνη Βαλίνη Αλανίνη COOH α. Με τη βοήθεια του τμήματος του γενετικού κώδικα που παρατίθεται, γράψτε την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων και τον προσανατολισμό του τμήματος mrna που κωδικοποιεί το παραπάνω ολιγοπεπτίδιο. Δικαιολογήστε την απάντησή σας. β. Γράψτε με τον κατάλληλο προσανατολισμό την αλληλουχία νουκλεοτιδίων στο δίκλωνο μόριο DNA που κωδικοποιεί το παραπάνω ολιγοπεπτίδιο. Ποια είναι η κωδική και ποια η μη κωδική αλυσίδα; γ. Εάν η τριπλέτα 5 -UGG-3 στο mrna αντικατασταθεί από την τριπλέτα 5 -UGA-3, γράψτε την αλληλουχία των αμινοξέων στο νέο ολιγοπεπτίδιο που θα συντεθεί. Δίνονται οι παρακάτω αντιστοιχίσεις κωδικονίων και αμινοξέων από το γενετικό κώδικα: GUC-Βαλίνη UGG-Τρυπτοφάνη GGU-Γλυκίνη AUG-Μεθειονίνη AAA-Λυσίνη GCC-Αλανίνη Δίνονται τα παρακάτω αμινοξέα και, δίπλα τους, τριπλέτες του γενετικού κώδικα που κωδικοποιούν τα αμινοξέα αυτά: τυροσίνη (tyr) UAU φαινυλαλανίνη (phe) UUU προλίνη (pro) CCC α. Αξιοποιώντας τις παραπάνω πληροφορίες να δώσετε το mrna που κωδικοποιεί το ακόλουθο τμήμα πολυπεπτιδικής αλυσίδας:... - phe phe pro tyr tyr pro -... β. Να γράψετε την κωδική αλυσίδα του DNA και τη συμπληρωματική της, προσδιορίζοντας το 3 και 5 άκρο καθεμιάς απ αυτές. γ. Πόσοι είναι οι δεσμοί υδρογόνου που σταθεροποιούν τις δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες στο παραπάνω μόριο του DNA; Η αλληλουχία των βάσεων ενός βακτηριακού mrna είναι: A U G A A A U U U C C C G G G G A U U G A U A A α. Να γράψετε στο τετράδιό σας την αλληλουχία των βάσεων του δίκλωνου μορίου DNA από το οποίο προήλθε. β. Πόσα αμινοξέα συγκροτούν την ολιγοπεπτιδική αλυσίδα που θα προκύψει από την μετάφραση του 63

5 παραπάνω μορίου mrna; Να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. γ. Να γράψετε στο τετράδιό σας το μόριο του mrna επισημαίνοντας το 5 και το 3 άκρο της αλυσίδας του. δ.στο μόριο του mrna που σας δόθηκε υπάρχει μία τριπλέτα η οποία, σύμφωνα με το γενετικό κώδικα, απαντάται σε κάθε μόριο mrna. Ποια είναι αυτή, πώς ονομάζεται και ποιο αμινοξύ κωδικοποιεί; Δίνονται πέντε αμινοξέα και δίπλα τους, τριπλέτες του γενετικού κώδικα που κωδικοποιούν τα αμινοξέα αυτά: τυροσίνη (tyr) UAU φαινυλαλανίνη (phe) UUU προλίνη (pro) CCC μεθειονίνη (met) AUG γλυκίνη (gly) GGG Τα πέντε παραπάνω αμινοξέα συγκροτούν ολιγοπεπτίδιο κάποιου βακτηριακού κυττάρου. α. Να γράψετε στο τετράδιό σας ποιο είναι το πρώτο (αρχικό) και ποιο το τέταρτο αμινοξύ του ολιγοπεπτιδίου. β. Να γράψετε μία αλληλουχία νουκλεοτιδίων του mrna που κωδικοποιεί το παραπάνω ολιγοπεπτίδιο. γ. Να γράψετε την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων της κωδικής αλυσίδας του DNA και να σημειώσετε το 5 και το 3 άκρο της. δ.πόσα άτομα φωσφόρου υπάρχουν στη διπλή έλικα του DNA που κωδικοποιεί αυτό το ολιγοπεπτίδιο; Δικαιολογείστε την απάντησή σας Δίνεται το παρακάτω τμήμα mrna που προκύπτει από τη μεταγραφή ενός γονιδίου βακτηριακού κυττάρου:... 5 AUG CCU CAU CGU UCU ACU UUU UAA 3... α. Να γράψετε στο τετράδιό σας τη μη κωδική αλυσίδα από την οποία προήλθε το παραπάνω mrna και να ορίσετε τον προσανατολισμό της. β. Αντικαθιστούμε μία τριπλέτα του παραπάνω mrna με την τριπλέτα... 5 UGA 3... και το πεπτίδιο που κωδικοποιείται δεν υφίσταται την παραμικρή αλλαγή. Ποια είναι η τριπλέτα αυτή; (Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. γ. Η τριπλέτα... 5 UCU 3... του παραπάνω mrna κωδικοποιεί το αμινοξύ σερίνη. Αν αντικαταστήσουμε αυτή την τριπλέτα με την τριπλέτα... 5 UCC 3..., δεν προκύπτει η παραμικρή αλλαγή στο πεπτίδιο. Πώς ερμηνεύεται το γεγονός αυτό με βάση τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα; Δίνεται το παρακάτω τμήμα μορίου βακτηριακού DNA που κωδικοποιεί ένα πεπτίδιο με έξι αμινοξέα: α. Ποια από τις δύο αλυσίδες είναι η κωδική και ποια η μη κωδική; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Να γράψετε την αλληλουχία του mrna που προκύπτει από τη μεταγραφή του παραπάνω τμήματος DNA. γ. Να γράψετε την αλληλουχία των αμινοξέων του πεπτιδίου που προκύπτει από τη μετάφραση του παραπάνω mrna. δ. Να γράψετε τα αντικωδικόνια των trna με τη σειρά που θα πάρουν μέρος στη μετάφραση του παραπάνω mrna. Δίνονται οι παρακάτω αντιστοιχίσεις κωδικονίων και αμινοξέων από το γενετικό κώδικα: AUG Μεθειονίνη ACC Θρεονίνη AAA Λυσίνη CCU Προλίνη CAC Ιστιδίνη GCC Αλανίνη Δίνεται το παρακάτω τμήμα βακτηριακού DNA που κωδικοποιεί τα πέντε (5) πρώτα αμινοξέα μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Η κατεύθυνση στην οποία κινείται η RNA πολυμεράση κατά τη μεταγραφή υποδεικνύεται από το βέλος. α. Ποια από τις δύο αλυσίδες του παραπάνω DNA είναι η κωδική και ποια είναι η μη κωδική; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. β. Να γράψετε την αλληλουχία του mrna, που προκύπτει από τη μεταγραφή του παραπάνω DNA. γ. Να γράψετε και να αιτιολογήσετε το αντικωδικόνιο του trna, που μεταφέρει το 2 ο αμινοξύ της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. δ. Τι είναι το σύμπλοκο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης και ποια είναι η μετέπειτα πορεία του trna, που συμμετέχει σε αυτό; Δίδεται το παρακάτω τμήμα DNA, το οποίο είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση του πεπτιδίου: ισολευκίνη τυροσίνη ισολευκίνη τυροσίνη - ισολευκίνη και η διεύθυνση της μεταγραφής. 64

6 Να μεταφέρετε το παραπάνω σχήμα στο τετράδιό σας και να σημειώσετε επάνω σ αυτό τα κωδικόνια του DNA, που κωδικοποιούν το τμήμα του πεπτιδίου αυτού και να δικαιολογήσετε την απάντησή σας. ( Δίνεται : ισολευκίνη-aua, τυροσίνη-uau ) Α. Να βρεθούν οι αλληλουχίες των εσωνίων στο παρακάτω ασυνεχές γονίδιο. 5'-GGATGGTGGGAGAGAAGCCCCAAGGGTCCTCATGATTTTT-3' 3'-CCTACCACCCTCTCTTCGGGGTTCCCAGGAGTACTAAAAA-5' Σας δίνεται ότι το γονίδιο είναι υπεύθυνο για τη βιοσύνθεση του πεπτιδίου : ΝΗ 2 -met-val-gly-glu-ala-pro-ser-tyr-cooh Αντιστοιχίσεις αμινοξέων-κωδικονίων : met: AUG, val :GUG, gly : GGA, glu : GAG, ala : GCC, pro : CCA, ser : UCC, tyr : UCA Β. Να βρεθούν οι αλληλουχίες των εσωνίων στο παρακάτω ασυνεχές γονίδιο. 3'-TTTTTTACCTGTAGTGGGGGTTACACCCCCGATACTCCCCC-5' 5'-AAAAAATGGACATCACCCCCAATGTGGGGGCTATGAGGGGG-3' Σας δίνεται ότι το γονίδιο είναι υπεύθυνο για το πεπτίδιο : ΝΗ 2 -met-asp-ile-cys-leu-cooh Αντιστοιχίσεις αμινοξέων-κωδικονίων : met: AUG, αsp :GAC, ile : ATC, cys : TGT, leu : CUA Γ. Να βρεθούν οι αλληλουχίες των εσωνίων στο παρακάτω ασυνεχές γονίδιο. 3'-TAGTCATTATACACCTAACAAACACGAACCACAGTAA-5' 5'-ATCAGTAATATGTGGATTGTTTGTGCTTGGTGTCATT-3' Σας δίνεται ότι το γονίδιο είναι υπεύθυνο για το πεπτίδιο : ΝΗ 2 -met-thr-lys-asn-asn-tyr-tyr-cooh Αντιστοιχίσεις αμινοξέων-κωδικονίων : met: AUG thr : ACA lys : AAG asn : AAC,AAT tyr: TAT,TAC Δ. Να βρεθούν οι αλληλουχίες των εσωνίων στο παρακάτω ασυνεχές γονίδιο. 5'-AACTAGTCATCTAATGGTGGGGGCATCCTCTC-3' 3'-TTGATCAGTAGATTACCACCCCCGTAGGAGAG-5' Σας δίνεται ότι το γονίδιο είναι υπεύθυνο για το πεπτίδιο : ΝΗ 2 -met-his-his-asp-asp-cooh Αντιστοιχίσεις αμινοξέων- κωδικονίων : met:aug his: CAC asp: CAT GAT GAC Υπόδειξη για την επίλυση των θεμάτων Α,Β,Γ και Δ Στις παραπάνω περιπτώσεις τα εσώνια διαθέτουν βάσεις που ο αριθμός τους δεν είναι πολλαπλάσιο του 3 ( 2,4,5,7,8) Στην περίπτωση αυτή είναι πιο δύσκολη η εύρεση τους. Βήμα 1 ο : Βρίσκουμε την κωδική αλυσίδα του γονιδίου : Προσοχή βρίσκουμε το κωδικόνιο έναρξης ATG διαβάζοντας τις αλυσίδες από το 5 προς το 3 άκρο. Το κωδικόνιο λήξης ( ΤΑΑ, TAG και TGA) δεν βρίσκεται στις συγκεκριμένες περιπτώσεις διαβάζοντας από το κωδικόνιο έναρξης με βήμα τριπλέτας. Προσπαθούμε να βρούμε το κωδικόνιο λήξης. Βήμα 2 ο : Γράφουμε το πρόδρομο mrna. Το πρόδρομο mrna είναι πανομοιότυπο της κωδικής με μόνη διαφορά ότι για Τ της κωδικής γράφουμε U στο πρόδρομο mrna.προσοχή δεν ξεχνάμε να γράφουμε τις 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές. Βήμα 3 ο : Γράφουμε το ώριμο mrna.ξεκινάμε γράφοντας πρώτα την 5 και 3 αμετάφραστη περιοχή με τα κωδικόνια έναρξης και λήξης αντίστοιχα 5'-αμετάφραστηAUG UΑG UGAαμετάφραστη-3' UΑA Ανάμεσα τοποθετούμε τα κωδικόνια των αμινοξέων που μας δίνει το θέμα. 5'-αμετάφραστηAUG NH 2 -αμινοξύ 1 -αμινοξύ 2 -αμινοξύ 3 -COOH UΑG UGAαμετάφραστη-3' UΑA Βήμα 4 ο : Συγκρίνουμε το πρόδρομο με το ώριμο mrna και βρίσκουμε τις διαφορές τους που είναι τα εσώνια. 65

7 Σας δίνονται τα παρακάτω γονίδια καθώς και τα ώριμα mrnas που προκύπτουν από τη μεταγραφή και ωρίμανση. Να βρείτε σε κάθε περίπτωση το δίκλωνο τμήμα DNA που αποτελεί τον υποκινητή, τα εσώνια καθώς και το τμήμα του DNA που περιέχει το γονίδιο ( οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής του γονιδίου υπάρχουν στην 3 αμετάφραστη περιοχή του mrna ). 5'-...ATATAGGAGATGTTTTTATCCGGTTGTAGCATGAAAAATTTTGGCG...-3' 3'-...TATATCCTCTACAAAAATAGCCCAACATCGTACTTTTTAAAACCGC-...-5' Ώριμο mrna ΓΟΝΙΔΙΟ-Ι 5'-GGAGAUGUAUCCGGUUGUAGCAUGAAAAAUUUU-3' ΓΟΝΙΔΙΟ-ΙI 5'-...GGCCCTAACCGCGCTGGGCGCCTAACATAATAGCCG-...-3' 3'-...CCGGGATTGGCGCGACCCGCGGATTGTATTATCGGC...-5' Ώριμο mrna 5'-UAUUAUGUUACGCCCAGGUUAGGGCC-3' ΓΟΝΙΔΙΟ-ΙII 3'-...CGCGACCGGTGATACACGGTTGCCCGCCGTAAATCAC-...-5' 5'-...GCGCTGGCCACTATGTGCCAACGGGCGGCATTTAGTG-...-3' Ώριμο mrna 5'-AAAUGGCCCGUUGGUAGUGGCCA-3' ΓΟΝΙΔΙΟ-ΙV 3'-...TTTTCCTCTACCTCGGGGGGGCGGCACATCTTTAAA '-...AAAAGGAGATGGAGCCCCCCCGCCGTGTAGAAATTT...-3' Ώριμο mrna 5'-GAGAUGGAGGCCGUGUAGAAAUUU-3' Δίνεται το παρακάτω υποθετικό ευκαρυωτικό γονίδιο που περιέχει ένα εσώνιο. Κωδική : 5'- GGG-ATG-AAA-GGA-AGG-CCA-ACA-CAT-TAA-TTT-3' Mη κωδική : 3'-CCC-TAC-TTT-CCT-TCC-GGT-TGT-GTA-ATT-AAA-5' Να βρεθεί το πρόδρομο mrna, το ώριμο mrna και το πεπτίδιο που θα προκύψει. Απάντηση : Το πρόδρομο mrna έχει την ίδια αλληλουχία βάσεων με την κωδική,περιλαμβάνοντας και το εσώνιο. Πρόδρομο : 5'- GGG-AUG-AAA-GGA-AGG-CCA-ACA-CAU-UAA-UUU-3' mrna Το ώριμο mrna προκύπτει απομακρύνοντας το εσώνιο. Ώριμο : 5'- GGG-AUG-AAA-CCA-ACA-CAU-UAA-UUU-3' mrna Εσώνιο: 5'-GGA-AGG-3' Το πεπτίδιο προκύπτει πάντα από την μετάφραση του ώριμου mrna. NH 2 μεθειονίνη-λυσίνη-προλίνη-θρεονίνη-ιστιδίνη- COOH Δίνεται το παρακάτω τμήμα DNA, ευκαρυωτικού κυττάρου που είναι υπεύθυνο για την βιοσύνθεση του πεπτιδίου : ΝΗ 2 - μεθειονίνη-ασπαραγίνη-λυσίνη-γλουταμίνηαργινίνη-cooh 5-GAAAAAATGAATCCCAAACAATGTTGCÁGATGATTT-3 3-CTTTTTTACTTAGGGTTTGTTACAACGTCTACTAAA-5 (I) (II) α. Σε ποια από τις 2 αλυσίδες βρίσκεται η γενετική πληροφορία ; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. β. Να γράψετε την αλληλουχία του πρόδρομου,ώριμου mrna καθώς και των εσωνίων. γ. Να γράψετε τα μόρια trna με τη σειρά που λαμβάνουν μέρος στην μετάφραση. Απάντηση : α. Το mrna που προκύπτει από την μεταγραφή του παραπάνω τμήματος θα είναι συμπληρωματικό με την μη κωδική,αφού η RNA-πολυμεράση τοποθετεί τα νουκλεοτίδια με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας. Επειδή η μη κωδική είναι συμπληρωματική με την κωδική, συνεπάγεται ότι το mrna είναι πιστό αντίγραφο της κωδικής, με μόνη διαφορά ότι αντί για Τ (θυμίνη) έχει U (ουρακίλη). Το mrna μεταφέρει την γενετική πληροφορία στα ριβοσώ-ματα,επομένως η γενετική πληροφορία υπάρχει στην κωδική αλυσίδα του γονιδίου. Η κωδική αλυσίδα θα πρέπει διαβάζοντας την στην κατεύθυνση 5 3 να βρίσκουμε το κωδικόνιο έναρξης (ΑΤG) και ένα από τα κωδικόνια λήξης (ΤΑΑ,ΤΑG,TGA) Η κωδική αλυσίδα είναι η (Ι). β. Το πρόδρομο mrna που προκύπτει από την μεταγραφή του παραπάνω τμήματος είναι : 5-GAAAAAAUGAAUCCCAAACAAUGUUGCAGAUGAUUU-3 Το ώριμο mrna που προκύπτει είναι : 5-GAAAAAAUGAAUAAACAAAGAUGAUUU-3 Ενώ τα εσώνια είναι : 5 -CCC UGUUGC-3 (mrna) 5 -CCC-3 5 -TGTTGC-3 3 -GGG-5 3 -ACAACG-5 (DNA) γ. Ένα μόριο trna έχει 2 χαρακτηριστικές θέσεις. Μία θέση σύνδεσης με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ και μία τριάδα βάσεων το αντικωδικόνιο που είναι συμπληρωματικό του κωδικονίου. 1 ο trna : μεταφέρει το αμινοξύ μεθειονίνη,με αντικωδικόνιο (3) UAC-(5 ) 2 o trna:μεταφέρει το αμινοξύ ασπαραγίνη με αντικωδικόνιο (3)-UUA-(5) 66

8 3 ο trna : μεταφέρει το αμινοξύ λυσίνη,με αντικωδικόνιο (3) UUU-(5 ) 4 o trna:μεταφέρει το αμινοξύ γλουταμίνη με αντικωδικόνιο (3)-GUU-(5) 5 o trna:μεταφέρει το αμινοξύ αργινίνη με αντικωδικόνιο (3)-UCU-(5) Δίνεται το πεπτίδιο H 2 N Μεθειονίνη Αλανίνη Τυροσίνη Προλίνη Σερίνη COOH, που κωδικοποιείται από το παρακάτω τμήμα μορίου DNA ευκαρυωτικού κυττάρου: Να γράψετε την αλληλουχία του πρόδρομου mrna, την αλληλουχία του ώριμου mrna που προκύπτει μετά τη μεταγραφή του παραπάνω τμήματος DNA και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας Να γράψετε την αλληλουχία του εσωνίου που βρίσκεται στο παραπάνω τμήμα του μορίου DNA.Να περιγράψετε τη διαδικασία ωρίμανσης του πρόδρομου mrna. Δίνονται οι παρακάτω αντιστοιχίσεις αμινοξέων και κωδικονίων από το γενετικό κώδικα: Αλανίνη GCC Μεθειονίνη AUG Προλίνη CCC Σερίνη AGC Τυροσίνη UAU Δίνεται το παρακάτω υποθετικό τμήμα DNA όπου είναι υπεύθυνο για την βιοσύνθεση του ολιγονουκλεοτιδίου ΝΗ 2 -Met-Trp-Cys-Tyr-COOH GAATTCATGTGGCCCTGCCAGTATTGAGAATTC CTTAAGTACACCGGGACGGTCATAACTCTTAAG Nα βρείτε την κωδική αλυσίδα, την μη κωδική, καθώς να ορίσετε τα 3 και 5 άκρα της κάθε αλυσίδας. Τι συμπεράσματα μπορούμε να βγάλουμε για το γονίδιο ; ( είναι συνεχές ή ασυνεχές ), να αιτιολογήσετε στην 2 η περίπτωση την απάντησή σας βρίσκοντας και τα εσώνια. Δίνονται : Met : AUG, Trp: UGG, Cys:UGC, Tyr:UAU Δίνεται το παρακάτω ώριμο mrna 5-GGGGAGAUGGAAAGAGCCCCACCCCAAUAAUUUUUUUUU-3 που προέκυψε από ένα ασυνεχές γονίδιο. Με δεδομένο ότι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου είναι : 5-GGGGAGAΤGGAAAGATTTGCCTATCCACCCCAAΤAAΤΤΤΤΤΤΤΤΤ-3 Να βρεθούν : α. Η μη κωδική αλυσίδα του γονιδίου β. Το πρόδρομο mrna γ. Τα εσώνια Δίνεται το παρακάτω υποθετικό γονίδιο : AGG-AAA-ATG-GGG-TAC-GAT-TTT-TAA-AAA-TTT TCC- TTT- TAC-CCC-ATG-CTA-AAA-ATT-TTT-AAA α.nα τοποθετήσετε τα άκρα στις 2 αλυσίδες, καθώς και να χαρακτηρίσετε αυτές ως κωδική και μη κωδική. β.να γραφεί η αλληλουχία βάσεων του πρόδρομου mrna του «ώριμου» και των εσωνίων εάν γνωρίζουμε ότι το συγκεκριμένο γονίδιο είναι υπεύθυνο : β 1. Για ένα μη τροποποιήμενο τετραπεπτίδιο που δεν περιέχει τυροσίνη β 2. Για ένα μη τροποποιήμενο τριπεπτίδιο που δεν περιέχει γλυκίνη και τυροσίνη Σας δίνεται ένα ευκαρυωτικό γονίδιο που περιέχει δύο εσώνια και τρία εξώνια. Τα εξώνια μπορούν να συρραφούν με διαφορετικούς τρόπους έτσι ώστε από το ίδιο γονίδιο να προκύπτουν διαφορετικά πεπτίδια. Ευκαρυωτικό γονίδιο : 5'-GAGATGCTTATCCCCCATGCCCTGGGTGAAAAACCTAGTTT-3' 3'-CACTACGAATAGGGGGTACGGGACCCACTTTTTGGATCAAA-5' Δύο από τα πεπτίδια που προκύπτουν από το συγκεκριμένο γονίδιο είναι : Πεπτίδιο-1 : 2 HN-met-leu-ile-met-pro-trp-val-thr-COOH Πεπτίδιο-2 : 2 HN-met-pro-trp-val-glu-met-leu-ile-thr-COOH α. Να γράψετε την αλληλουχία του πρόδρομου mrna β. Να γράψετε τα κομμάτια ( εξώνια, εσώνια) που προκύπτουν κατά την αποκοπή των εσωνίων από το πρόδρομο mrna από τα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια (snrna+πρωτεΐνες) γ. Στη συνέχεια τα σωματίδια(snrna +πρωτεΐνες) που πραγματο-ποιούν την ωρίμανση συρράπτουν τα εξώνια κατά τέτοιο τρόπο ώστε να προκύπτουν δύο διαφορετικά mrna,από την μετάφραση των οποίων προκύπτουν τα δύο πεπτίδια ( πεπτίδιο-1 και πεπτίδιο-2). Να γραφεί σε κάθε περίπτωση η αλληλουχία των ώριμων mrna. δ. Να βρείτε πως πρέπει να συρραφούν τα εξώνια,γράφοντας την αλληλουχία του ώριμου mrna, ώστε το γονίδιο να παράγει ένα τετραπεπτίδιο. Να γραφεί η αλληλουχία του τετραπεπτιδίου. 67

9 ε.ομοίως με το ερώτημα δ. να βρείτε πως μπορεί το γονίδιο να παράγει πενταπεπτίδιο ( Να αναγραφεί η αλληλουχία αμινοξέων του.) 2.7.Ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες. Α. Ένα κύτταρο μπορεί να εκφράσει ταυτόχρονα όλα τα γονίδια του. Β. Ένα κύτταρο αν εκφράσει ταυτόχρονα όλα τα γονίδια του, θα εξαντληθεί ενεργειακά και θα καταστραφεί. Γ. Ένα προκαρυωτικό κύτταρο εκφράζει μόνο τα γονίδια που το βοηθούν να προσαρμοστεί στις συνθήκες του περιβάλλοντος του σε μία δεδομένη χρονική στιγμή, η έκφραση των υπολοίπων γονίδιων την ίδια χρονική στιγμή μπλοκάρεται. Δ.Υπάρχουν γονίδια στα βακτήρια που σε κάθε χρονική στιγμή εκφράζονται, ενώ άλλα γονίδια που σε κάθε περίπτωση μπλοκάρεται η έκφραση τους. Ε.Κάθε ομάδα γονιδίων στα προκαρυωτικά κύτταρα, σε κάποια χρονική στιγμή εκφράζεται, ενώ σε κάποια άλλη χρονική στιγμή μπλοκάρεται η έκφραση τους. ΣΤ. Η ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων στα βακτήρια πραγματοποιείται κατά ομάδες γονιδίων (οπερόνια) Ζ. Η έκφραση κάθε γονιδίου στο βακτήριο πραγματοποιείται ξεχωριστά Η.Η έκφραση μίας ομάδας γονιδίων στα προκαρυωτικά κύτταρα ρυθμίζεται μόνο στο επίπεδο της μεταγραφής. Θ. Η έκφραση μίας ομάδας γονιδίων στα προκαρυωτικά κύτταρα ρυθμίζεται στο επίπεδο της μεταγραφής και της μετάφρασης Ι. Σε ένα οπερόνιο που αποτελείται από 3 γονίδια, πραγματοποιείται είτε ταυτόχρονα η μεταγραφή ολων των γονιδίων, είτε μπλοκάρεται ταυτόχρονα η μεταγραφή των τριών γονιδίων. ΙΑ. Σε ένα οπερόνιο που αποτελείται από 3 γονίδια, μπορεί ένα γονίδιο του οπερονίου να μεταγράφεται και στα άλλα δύο η μεταγραφή να μπλοκάρεται Σε ένα υποθετικό βακτήριο υπάρχουν τέσσερα (4) οπερόνια. Οπερόνιο της θρυπτοφάνης : 5 γονίδια που παράγουν ένζυμα υπεύθυνα για την παραγωγή θρυπτοφάνης, όταν η θρυπτοφάνη λείπει από το περιβάλλον του βακτηρίου. Οπερόνιο της λακτόζης: 3 γονίδια που παράγουν ένζυμα υπεύθυνα για την διάσπαση της λακτόζης, όταν η λακτόζη βρίσκεται στο περιβάλλον του βακτηρίου. Η διάσπαση της λακτόζης αποτελεί πηγή ενέργειας ( τροφή) για το βακτήριο. Οπερονιο της αραβινόζης: 3 γονίδια που παράγουν ένζυμα υπεύθυνα για την διάσπαση της αραβινόζης, όταν η αραβινόζη βρίσκεται στο περιβάλλον του βακτηρίου. Η διάσπαση της αραβινόζης αποτελεί πηγή ενέργειας ( τροφή) για το βακτήριο. Οπερόνιο της καφεΐνης : Γονίδια που παράγουν ένζυμα υπεύθυνα για την διάσπαση της καφεΐνης, όταν η καφεΐνη βρίσκεται στο περιβάλλον του βακτηρίου. Η διάσπαση της καφεΐνης αποτελεί πηγή ενέργειας ( τροφή) για το βακτήριο. Το βακτήριο τη χρονική στιγμή t 1 βρίσκεται σε περιβάλλον όπου υπάρχει θρυπτοφάνη και λακτόζη, ενώ απουσιάζει η αραβινόζη και η καφεΐνη. Τη χρονική στιγμή t 2 : Απουσιάζει η θρυπτοφάνη και η λακτόζη, ενώ υπάρχει η αραβινόζη και η καφεΐνη. Τη χρονική στιγμή t 3 : Υπάρχει η θρυπτοφάνη η λακτόζη και η αραβινόζη, ενώ απουσιάζει καφεΐνη. Τη χρονική στιγμή t 4 : Υπάρχει η θρυπτοφάνη η λακτόζη και η καφεΐνη, ενώ απουσιάζει η αραβινόζη. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα να σημειώσετε με (+) τα οπερόνια που μεταγράφει το βακτήριο, ενώ με (-) τα οπερόνια που η μεταγραφή τους μπλοκάρεται από το κύτταρο σε κάθε χρονική στιγμή. (t 1 ) (t 2 ) (t 3 ) (t 4 ) Οπερόνιο Θρυπτοφάνης Οπερόνιο Λακτόζης Οπερόνιο Αραβινόζης Οπερόνιο Καφεΐνης Η λακτόζη.: α. Είναι μονοσακχαρίτης β. Είναι δισακχαρίτης που αποτελείται από δύο μόρια γλυκόζης γ. Είναι δισακχαρίτης που αποτελείται από δύο μόρια γαλακτόζης δ. Είναι δισακχαρίτης που αποτελείται από ένα μόριο γλυκόζης και ένα μόριο γαλακτόζης 68

10 2.7.4.Με βάση την παρακάτω εικόνα να απαντήσετε στις ερωτήσεις που ακολουθούν mrna-i mrna-i i p o z y a εικόνα-α i p o z y a lac mrna Ένζυμα υπεύθυνα για την διάσπαση της λακτόζης εικόνα-β Α. Με το γράμμα i συμβολίζουμε..: α. Το ρυθμιστικό γονίδιο β. Τον υποκινητή γ. Το χειριστή δ. Τα δομικά γονίδια Β.Με το γράμμα o συμβολίζουμε..: α. Το ρυθμιστικό γονίδιο β. Τον υποκινητή γ. Το χειριστή δ. Τα δομικά γονίδια Γ. Με το γράμμα p συμβολίζουμε..: α. Το ρυθμιστικό γονίδιο β. Τον υποκινητή γ. Το χειριστή δ. Τα δομικά γονίδια Δ. Με τα γράμματα z,y,a συμβολίζουμε..: α. Το ρυθμιστικό γονίδιο β. Τον υποκινητή γ. Το χειριστή δ. Τα δομικά γονίδια Ε.Με το μαύρο κύκλο συμβολίζουμε.: α. Τον καταστολέα β. Τη λακτόζη ΣΤ. Με το τρίγωνο συμβολίζουμε.. : α. Τον καταστολέα β. Τη λακτόζη Β. Ποια εικόνα «δείχνει» τη λειτουργία του οπερονίου παρουσία λακτόζης: α. Εικόνα-Α β. Εικόνα-Β Γ. Ο καταστολέας συνδέεται παρουσία λακτόζης.: α. στο χειριστή β. στη λακτόζη Δ. Τα ένζυμα των δομικών γονιδίων παράγονται..: α. απουσία λακτόζης β. παρουσία λακτόζης. Ε. Ο καταστολέας συνδέεται στο χειριστή.: α. παρουσία λακτόζης β. απουσία λακτόζης. ΣΤ.Ο καταστολέας παράγεται.: α.μόνο απουσία λακτόζης β. μόνο παρουσία λακτόζης γ. και παρουσία και απουσία λακτόζης Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές ή λανθασμένες Α. Στα ευκαρυωτικά κύτταρα (στους πολυκύτταρους οργανισμούς) η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης αποσκοπεί στη «συνεργασία» των κυττάρων μεταξύ τους και στη κυτταρική διαφοροποίηση. Β.Όλα τα σωματικά κύτταρα του ανθρώπου προέρχονται από διαιρέσεις ενός κυττάρου του ζυγωτού. Γ.Το κάθε ανθρώπινο κύτταρο ανάλογα με τη λειτουργία και τη δομή του έχει και διαφορετικά γονίδια. Δ.Όλα τα ανθρώπινα κύτταρα επειδή προέρχονται από το ζυγωτό έχουν τα ίδια γονίδια,σε κάθε είδος ανθρωπίνου κυττάρου όμως υπάρχουν γονίδια που σε όλη τη διάρκεια της ζωής του είναι ανενεργά(δεν εκφράζονται ποτέ). Ε.Η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης στα ευκαρυωτικά γονίδια πραγματοποιείται μόνο στο επίπεδο της μεταγραφής. ΣΤ. Η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης στα ευκαρυωτικά γονίδια πραγμα-τοποιείται σε όλα τα επίπεδα της γονιδιακής έκφρασης Ζ. Στα ευκαρυωτικά γονίδια η ρύθμιση της έκφρασης τους πραγματοποιείται κατά ομάδες. Η. Η ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης στα ευκαρυωτικά κύτταρα πραγματοποιειται σε κάθε γονίδιο ξεχωριστά Με βάση την παραπάνω εικόνα να απαντήσετε στις ερωτήσεις που ακολουθούν. Α. Ποια εικόνα «δείχνει» τη λειτουργία του οπερονίου απουσία λακτόζης: α. Εικόνα-Α β. Εικόνα-Β 69

11 β. εκφράζονται μόνο όταν το κύτταρο «ειδοποιηθεί» από γειτονικά κύτταρα ή όταν «διεγερθεί» από τις συνθηκές του περιβάλλοντός του. Δ.Υπάρχουν στο ευκαρυωτικό κύτταρο γονίδια που δεν πρόκειται να μεταγραφούν ποτέ : α. Ναι β. Όχι Στην εικόνα «δείχνεται» η έκφραση ενός ευκαρυωτικού γονιδίου Α.Το mrna από τη στιγμή που σχηματίζεται.: α. έχει απεριόριστο χρόνο ζωής β. αποικοδομείται μετά από κάποιο χρονικό διάστημα Β.Ένα πολυπεπτίδιο από τη στιγμή που δημιουργείται. : α. άμεσα δρα ως πρωτεΐνη β. αν δεν τροποιηθεί χημικά, είναι ανενεργό και αποικοδομείται από το κύτταρο Να αντιστοιχίσετε τους όρους της στήλης-ι με τους όρους της στήλης-ιι Στήλη-Ι (μηχανισμοί ρύθμισης της έκφρασης του γονιδίου.) 1.Σύνδεση mrna στα ριβοσώματα 2.Χημική τροποποίηση πολυπεπτιδίου 3.Σύνδεση μεταγραφικών παραγόντων στον υποκινητή 4.Άνοιγμα των πόρων της πυρηνικής μεμβράνης Στήλη-ΙΙ (στάδια γονιδιακής έκφρασης) Α.Μεταγραφή Β.Μετάφραση Γ.Μετά τη μεταγραφή Δ.Μετά τη μετάφραση Α.Στο ευκαρυωτικό κύτταρο υπάρχουν μεταγραφικοί παράγοντες.. : α. Για όλα τα γονίδια του κυττάρου β. Μόνο για τα γονίδια που εκφράζονται στη διάρκεια της ζωής του κυττάρου Β.Οι μεταγραφικοί παράγοντες είναι απαραίτητοι στη διαδικασία της.: α. μεταγραφής β. ωρίμανσης γ. μετάφρασης Γ.Τα γονίδια που εκφράζονται σε ένα κύτταρο.: α.εκφράζονται διαρκώς σε όλη τη διάρκεια της ζωής του κυττάρου Α. Ένα κύτταρο πως μπλοκάρει την έκφραση ενός γονιδίου αμέσως μετά την ωρίμανση του mrna; α. Μπλοκάρει τη σύνδεση των μεταγραφικών παραγόντων στον υποκινητή. β. Μπλοκάρει το άνοιγμα των πόρων της μεμβράνης γ. Μπλοκάρει τη σύνδεση του mrna στα ριβοσώματα δ. Μπλοκάρει τη χημικ η τροποποίηση του πεπτιδίου Β. Ένα κύτταρο πως μπλοκάρει την έκφραση ενός γονιδίου αμέσως μετά την μετάφραση του mrna; α. Μπλοκάρει τη σύνδεση των μεταγραφικών παραγόντων στον υποκινητή. β. Μπλοκάρει το άνοιγμα των πόρων της μεμβράνης γ. Μπλοκάρει τη σύνδεση του mrna στα ριβοσώματα δ. Μπλοκάρει τη χημική τροποποίηση του πεπτιδίου 70

12 ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ Α. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Η γονιδιακή ρύθμιση εισαγωγή Στα βακτήρια η γονιδιακή ρύθμιση αποσκοπεί α. στην προσαρμογή του οργανισμού στις εναλλαγές του περιβάλλοντος. β. στην κυτταρική διαφοροποίηση γ. στην τελειοποίηση των συστημάτων ελέγχου δ. στην καλύτερη ανάπτυξη των πολυκύτταρων οργανισμών Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς η γονιδιακή ρύθμιση αποσκοπεί : α. Να εξασφαλίζονται οι βασικές λειτουργίες του οργανισμού, η αύξηση και η διαίρεση. β. Στην σωστή εξειδικευμένη λειτουργία κάθε κυτταρικού τύπου την κατάλληλη στιγμή. γ. Στο σωστό έλεγχο της ανάπτυξης του πολυκύτταρου οργανισμού. δ. Στο β. και γ Ένα ηπατικό και ένα παγκρεατικό κύτταρο στον ίδιο οργανισμό περιέχουν : α. τον ίδιο αριθμό χρωμοσωμάτων και διαφορετικά γονίδια β. ίδια γονίδια και ίδιες πρωτεΐνες γ. ίδια γονίδια και διαφορετικούς υποκινητές δ. ίδια γονίδια και διαφορετικούς μεταγραφικούς παράγοντες. Γονιδιακή ρύθμιση στους προκαρυωτικούς οργανισμούς Η λακτόζη : α. προκύπτει από την διάσπαση της γλυκόζης. β. προκύπτει από την διάσπαση της γαλακτόζης. γ. διασπάται προς γλυκόζη και γαλακτόζη δ. διασπάται προς δύο μόρια γλυκόζης Ποιο από τα παρακάτω στοιχεία του δεν αποτελεί τμήμα DNA : α. Ο υποκινητής β. Ο καταστολέας γ. Ο χειριστής δ. Το ρυθμιστικό γονίδιο Ο καταστολέας του οπερονίου της λακτόζης είναι α.μια αλληλουχία δεοξυριβονουκλεοτιδίων β. μια αλληλουχία αμινοξέων γ. το mrna που προέρχεται από τη μεταγραφή του ρυθμιστικού γονιδίου δ. ο δισακχαρίτης λακτόζη Ο καταστολέας παράγεται : α. από το ρυθμιστικό γονίδιο β. από το δομικό γονίδιο γ. από τον υποκινητή δ. από τον χειριστή Ο καταστολέας απουσία λακτόζης συνδέεται : α. με το χειριστή β. με τον επαγωγέα γ. με τον υποκινητή δ. με την RNA πολυμεράση Ο καταστολέας παρουσία λακτόζης συνδέεται α. με το χειριστή β. με τη λακτόζη γ. με τα δομικά γονίδια δ. με τον υποκινητή Ο επαγωγέας του οπερονίου της λακτόζης είναι : α. Η λακτόζη β. Η RNA-πολυμεράση γ. 3 ένζυμα δ. Το ρυθμιστικό γονίδιο Για να γίνει η μεταγραφή του οπερονίου της λακτόζης πρέπει να α. συνδεθεί ο επαγωγέας με την πρωτεΐνη καταστολέα β. διεγερθεί η ενζυμική αντίδραση της RNA πολυμεράσης στον υποκινητή γ. εισέλθει η λακτόζη στο κύτταρο της E. coli δ. συνδεθεί με τον καταστολέα στο ρυθμιστικό γονίδιο Στην E. coli, το mrna, που προκύπτει κατά τη μεταγραφή του οπερονίου της λακτόζης, α. μεταφράζεται σε τρία ένζυμα απαραίτητα για τη διαδικασία αποικοδόμησης της β. μεταφράζεται σε πρωτεΐνη καταστολέα της λακτόζης γ. ενεργοποιείται από τον επαγωγέα του οπερονίου της λακτόζης δ. μεταφράζεται σε RNA πολυμεράση του οπερονίου της λακτόζης Κατά την πλήρη μεταγραφή και μετάφραση του οπερονίου της λακτόζης (δομικά γονίδια και ρυθμιστικό γονίδιο) παράγονται : α. 2 μόρια mrna και 3 πολυπεπτιδικές αλυσίδες β. 3 μόρια mrna και 3 πολυπεπτιδικές αλυσίδες γ. 2 μόρια mrna και 2 πολυπεπτιδικές αλυσίδες δ. 2 μόρια mrna και 4 πολυπεπτιδικές αλυσίδες Στο οπερόνιο της λακτόζης δεν περιλαμβάνεται α. χειριστής β. υποκινητής γ. snrna δ. δομικά γονίδια Μία ομάδα γονίδιων στα προκαρυωτικά κύτταρα που η έκφραση τους βρίσκεται υπό κοινό έλεγχο αποτελούν : α. Τα ρυθμιστικά γονίδια. 71

13 β. Ένα οπερόνιο. γ. Τα επαγωγικά γονίδια δ. Τα κατασταλτικά γονίδια Το οπερόνιο είναι μια ομάδα γονιδίων που, εκτός από τα δομικά γονίδια, περιέχει α. τον υποκινητή και το ρυθμιστικό γονίδιο β. το χειριστή και το ρυθμιστικό γονίδιο γ. το ρυθμιστικό γονίδιο, τον υποκινητή και το χειριστή δ. τον υποκινητή και το χειριστή Ραδιενεργός 32 Ρ και ραδιενεργό 35 S μπορούν να ενσωματωθούν αντίστοιχα σε : α. υποκινητή και καταστολέα β. στον χειριστή και στον υποκινητή γ. στην RNA πολυμεράση και στα δομικά γονίδια δ. στον χειριστή (οπερόνιο της λακτόζης) και στη λακτόζη Γονιδιακή ρύθμιση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς Η γονιδιακή έκφραση στα ευκαρυωτικά κύτταρα ρυθμίζεται : α. Στο επίπεδο πριν την μεταγραφή β. Στο επίπεδο της μετάφρασης γ. Στο επίπεδο μετά την μετάφραση δ. Σε όλα τα παραπάνω επίπεδα Σε ποιο επίπεδο ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης περιλαμβάνονται οι μηχανισμοί με τους οποίους γίνεται η ωρίμανση του πρόδρομου mrna και καθορίζεται η ταχύτητα με την οποία αφήνει το ώριμο mrna τον πυρήνα : α. Στο επίπεδο πριν την μεταγραφή β. Στο επίπεδο μετά την μεταγραφή γ. Στο επίπεδο της μετάφρασης δ. Στο επίπεδο μετά την μετάφραση Σε ποιο επίπεδο ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης περιλαμβάνονται οι μηχανισμοί με τους οποίου καθορίζεται η ικανότητα πρόσδεσης του ώριμο mrna με τα ριβοσώματα : α. Στο επίπεδο πριν την μεταγραφή β. Στο επίπεδο μετά την μεταγραφή γ. Στο επίπεδο της μετάφρασης δ. Στο επίπεδο μετά την μετάφραση Β. Ερωτήσεις τύπου σωστό-λάθος Η γονιδιακή ρύθμιση εισαγωγή Τα κύτταρα που ανήκουν σε ένα βακτηριακό στέλεχος είναι όλα όμοια μεταξύ τους. ( ) Τα κύτταρα ενός ευκαρυωτικού πολυκύτταρου οργανισμού διαφέρουν ως προς την λειτουργία τους και τη δομή τους. ( ) Τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου ευκαρυωτικού οργανισμού προέρχονται από τις μιτωτικές διαιρέσεις ενός γονιμοποιημένου ωαρίου Ο κάθε κυτταρικός τύπος ( πχ μυικά, νευρικά, ηπατικά κύτταρα) έχει και διαφορετικά γονίδια.) Τα κύτταρα του ήπατος περιέχουν τα γονίδια των αιμοσφαιρινών. Γονιδιακή ρύθμιση στους προκαρυωτικούς οργανισμούς Ο καταστολέας κωδικοποιείται από ένα ρυθμιστικό γονίδιο, που βρίσκεται μπροστά από τον υποκινητή Ο καταστολέας παράγεται μόνο απουσία λακτόζης. ( ) Στο οπερόνιο της λακτόζης της E. coli περιλαμβάνονται τα δομικά γονίδια, το ρυθμιστικό γονίδιο, ο υποκινητής και ο χειριστής.( ) Τα δομικά γονίδια μεταγράφονται προς ένα μόριο mrna, που έχει 3 κωδικόνια έναρξης και τρία κωδικόνια λήξης. ( ) Τα γονίδια που παράγουν τα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για την βιοσύνθεση αμινοξέων στα βακτήρια δεν μπορούν να αποτελούν ένα οπερόνιο Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς ένα μόριο mrna μπορεί να έχει περισσότερα από ένα κωδικόνια έναρξης και λήξης. Γονιδιακή ρύθμιση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς υπάρχουν ομάδες γονιδίων που υπόκεινται σε κοινό έλεγχο της έκφρασής τους Κάθε γονίδιο στα ευκαρυωτικά κύτταρα έχει τον δικό του υποκινητή Στα διαφοροποιημένα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού μεταγράφονται διαφορετικά γονίδια Κάθε μόριο mrna στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς έχει ένα και μόνο κωδικόνιο έναρξης και λήξης. ( ) Μετά την μετάφραση το πολυπεπτίδιο δεν μπορεί να τροποποιηθεί χημικά στα ευκαρυωτικά κύτταρα. ( ) Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς η απορρύθμιση των μηχανισμών ρύθμισης της γονιδιακής έκφρασης μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία καρκινικών κυττάρων. ( ) 72

14 Γ. Ερωτήσεις συμπλήρωσης κενών Και με τη βοήθεια της εικόνας που σας δίνεται να συμπληρώσετε τα κενά του παρακάτω κειμένου που περιγράφει την λειτουργία του οπερονίου της λακτόζης. Δομικά γονίδια Δομικά γονίδια Κείμενο : Τα γονίδια που κωδικοποιούν τα τρία ένζυμα που είναι υπεύθυνα για την διάσπαση της λακτόζης αποτελούν το της λακτόζης. Τα γονίδια αυτά ονομάζονται.στο οπερόνιο περιλαμβάνονται και περιοχές DNA που ρυθμίζουν την μεταγραφή των γονιδίων. Οι αλληλουχίες αυτές που βρίσκονται μπροστά από τα δομικά γονίδια είναι κατά σειρά ένα γονίδιο, ο και ο. Όταν από το περιβάλλον του βακτηρίου απουσιάζει η λακτόζη τότε τα γονίδια που αποτελούν το οπερόνιο βρίσκονται υπό. Σε αυτή την περίπτωση μία πρωτεΐνη που παράγεται από το ρυθμιστικό γονίδιο, ο συνδέεται με το παρεμποδίζοντας την RNA-πολυμεράση να μεταγράψει τα γονίδια των τριών ενζύμων.παρουσία λακτόζης, η ίδια η λακτόζη λειτουργεί ως, με αποτέλεσμα τα γονίδια να «εκφράζονται» και να παράγουν τα ένζυμα που τη διασπούν. γονίδιο ενεργοποιείται για να παραγάγει μία πρωτεΐνη. α. Πού αποσκοπεί κυρίως η ρύθμιση αυτή στην περίπτωση των βακτηρίων; β. Τα κύτταρα ενός ευκαρυωτικού πολύπλοκου οργανισμού, όπως τα νευρικά και τα μυϊκά, αν και έχουν το ίδιο γενετικό υλικό, διαφέρουν στη μορφή και τη λειτουργία. Πώς ονομάζεται αυτή η διαδικασία εξειδίκευσης και τι κάνει τα κύτταρα να διαφέρουν τόσο πολύ; γ. Ο μηχανισμός της μεταγραφής είναι ο ίδιος στους προκαρυωτικούς και ευκαρυωτικούς οργανισμούς. Ποια είναι τα ρυθμιστικά στοιχεία της μεταγραφής του DNA, ποιο το ένζυμο που καταλύει τη μεταγραφή και πώς λειτουργεί αυτό κατά τη γονιδιακή ρύθμιση στο επίπεδο της μεταγραφής των ευκαρυωτικών οργανισμών; Να τοποθετήσετε τις παρακάτω προτάσεις στην κατάλληλη σειρά ανάλογα με τη λειτουργία τους: α. Η RNA πολυμεράση αρχίζει τη μεταγραφή των γονιδίων του οπερονίου της λακτόζης. β. Στο εσωτερικό των κυττάρων μιας καλλιέργειας E. coli που έχει ως πηγή άνθρακα γλυκόζη, η πρωτεΐνηκαταστολέας είναι προσδεδεμένη ισχυρά στον χειριστή. γ. Στην καλλιέργεια προστίθεται θρεπτικό υλικό, που έχει ως πηγή άνθρακα, λακτόζη. δ. Το θρεπτικό υλικό αρχίζει να εξαντλείται. ε. Η λακτόζη ενώνεται με τον καταστολέα. Δ. Ερωτήσεις ανάπτυξης Ποια γονίδια οργανώνονται σε οπερόνια; Πώς επιτυγχάνεται η καταστολή στο οπερόνιο της λακτόζης; Να περιγράψετε πώς ρυθμίζεται η γονιδιακή έκφραση στα ευκαρυωτικά κύτταρα Ένας πληθυσμός βακτηρίων Ε. coli αναπτύσσεται σε θρεπτικό υλικό που περιέχει τη λακτόζη ως πηγή άνθρακα. Όταν η λακτόζη εξαντληθεί προσθέτουμε γλυκόζη. Να περιγράψετε τον τρόπο λειτουργίας του οπερονίου της λακτόζης πριν και μετά την προσθήκη της γλυκόζης Ο όρος γονιδιακή έκφραση αναφέρεται συνήθως σε όλη τη διαδικασία με την οποία ένα 73

15 2.8.Επανάληψη στο 2 ο κεφάλαιο Δίνεται το παρακάτω τμήμα DNA προκαρυωτικού κυττάρου. 5 GAATTCTTAATGCAAGATCATAAAGAATTCTAG 3 3 CTTAAGAATTACGTTCTAGTATTTCTTAAGATC 5 Να βρείτε τις πιθανές αλληλουχίες των αμινοξέων της πεπτιδικής αλυσίδας που κωδικοποιείται από το συγκεκριμένο τμήμα Στο παρακάτω τμήμα ενός μορίου DNA δίνεται η διεύθυνση της μεταγραφής. Αν η αλυσίδα (1) αντιγράφεται συνεχώς στο τμήμα που δίνεται, να βρείτε : α. Τα άκρα των αλυσίδων (Α) και (Β) β. Ποια αλυσίδα είναι η κωδική και ποια η μη κωδική ; γ. Εάν το παρακάτω τμήμα DNA είναι υπεύθυνο για την βιοσύνθεση ενός τμήματος του πολυπεπτιδίου, να τοποθετήσετε τα κωδικόνια που αντιστοιχούν στο συγκεκριμένο τμήμα, στην κωδική αλυσίδα. Τμήμα :..- Μεθειονίνη-Αργινίνη-Αλανίνη-Μεθειονίνη-.. ΣΧΗΜΑ : (1) (2) Διεύθυνση μεταγραφής συνεχής αντιγραφή Τμήμα μορίου βακτηριακού DNA έχει τη ακόλουθη αλληλουχία βάσεων: 3 TACTGGAATGGTCGCCCCTGCATT 5 5 ATGACCTTACCAGCGGGGACGTAA 3 α.ποιο θα είναι το μόριο του mrna που θα προκύψει από τη μεταγραφή του DNA; β.πόσοι δεσμοί υδρογόνου συγκρατούν ενωμένες τις δύο αλυσίδες του μορίου; γ.να αναφέρετε τα αντικωδικόνια που αντιστοιχούν στο τμήμα του DNA. δ.πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί συγκρατούν τα νουκλεοτίδια του mrna που προκύπτει; ε.πόσοι πεπτιδικοί δεσμοί αναπτύσσονται μεταξύ των αμινοξέων της ολιγοπεπτιδικής αλυσίδας που συντίθεται και πόσα μόρια νερού παράγονται κατά την σύνθεση αυτής της αλυσίδας; Δίνεται το παρακάτω τμήμα βακτηριακού DNA: 3 -AAT-TAC-AAA-GGG-CGA-ATC-TTT-ACT-GTA TTA-ATG-TTT-CGC-GCT-TAG-AAA-TGA-CAT- 3 α.ποιο είναι το mrna που θα μεταφραστεί; β.να προσδιορίσετε το 3 κ 5 άκρα του mrna. γ.να γράψετε τα αντικωδικόνια των trna. δ.πόσα αμινοξέα κωδικοποιούνται από το συγκεκριμένο τμήμα του DNA; Δίνεται το παρακάτω τμήμα DNA: 1η αλυσίδα...aaaatactcacccactccacataaaa... 2η αλυσίδα...ttttatgagtgggtgaggtgtatttt... Υποκινητής α.ποια είναι η κωδική και ποια η μη κωδική αλυσίδα του γονιδίου; β.ποιο είναι το mrna που θα προκύψει; γ.ποια είναι τα αντικωδικόνια που αντιστοιχούν στο mrna; δ.πόσοι δεσμοί συγκρατούν τα νουκλεοτίδια του γονιδίου; ε.να προσδιορίσετε τα 3 και 5 άκρα σε κάθε περίπτωση Το παρακάτω δίκλωνο μόριο DNA ATATG TATAC αυτοδιπλασιάζεται σε καλλιέργεια μέσα στην οποία υπάρχουν μόνο ιχνηθετημένα νουκλεοτίδια που συμβολίζονται με Α* Τ* C* G* αντί των κανονικών νουκλεοτιδίων. Να γραφούν τα μόρια που θα προκύψουν μετά τον πρώτο και δεύτερο διπλασιασμό. Δικαιολογήστε την απάντηση σας Μια από τις 2 αλυσίδες του DNA που έχει τη σύνθεση βάσεων (Α): 21% (G) : 29% (C) : 29 % (T) : 21% διπλασιάζεται για να δώσει τη συμπληρωματική της αλυσίδα. Η συμπληρωματική αυτή αλυσίδα μεταγράφεται σε RNA. Να δοθεί η σύνθεση των βάσεων, του σχηματιζόμενου RNA. Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας Δίνεται ένας κλώνος DNA με την εξής αλληλουχία βάσεων:...ααcccatacttacgt...tttttttttactccgagtcat Να δοθεί ο ορισμός του γονιδίου και του mrna. Να γράψετε και να αιτιολογήσετε το mrna που προκύπτει από την παραπάνω αλληλουχία Η κωδική αλυσίδα βακτηριακού DNA έχει την παρακάτω αλληλουχία βάσεων: 5' - ATGCGTACG TTTTAA - 3' α. Ποια είναι η αλληλουχία των βάσεων στη συμπληρωματική αλυσίδα; 74

16 β. Ποια είναι η ακολουθία των κωδικονίων στο mrna που θα προκύψει από την μεταγραφόμενη αλυσίδα; γ. Ποια είναι τα αντικωδικόνια που αντιστοιχούν στα κωδικόνια του mrna; Δίνεται το ώριμο mrna 5 -AUGGUGCACCAGAGUCCUGAGGAGAAGUAA-3 Να βρείτε: α. την αλληλουχία βάσεων του δίκλωνου DNA από το οποίο μεταγράφηκε β. τα αντικωδικόνια που αντιστοιχούν στα κωδικόνια του mrna γ. τα ποσοστά των βάσεων της μεταγραφόμενης αλυσίδας του DNA δ. το ποσοστό των βάσεων στο καθένα θυγατρικό μόριο που θα προκύψει από την αντιγραφή του παραπάνω μορίου DNA Η ακολουθία των βάσεων ενός τμήματος μιας πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας ενός μορίου DNA είναι: TTTAAAAAGTACGGCAGCGCGTCCCACATCTTTAAA.. α. Να γράψετε τη συμπληρωματική αλυσίδα του DNA και να υπολογίσετε το σύνολο των δεσμών υδρογόνου που σχηματίζονται. β. Να γράψετε την ακολουθία των βάσεων του mrna που μπορεί να μεταγραφεί από το παραπάνω τμήμα της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας. γ. Ποια θα είναι η σειρά των βάσεων στη θέση του αντικωδικωνίου των trna, που θα συνδεθούν με τα αντίστοιχα κωδικώνια του mrna. δ. Πόσα αμινοξέα κωδικοποιούνται από το mrna που προαναφέρθηκε; ε. Σε ποιες περιοχές του κυττάρου γίνονται όλες οι διαδικασίες, που αναφέρθηκαν παραπάνω; στ. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της κωδικοποίησης ενός αμινοξέος από περισσότερα του ενός κωδικώνια; Δίνεται αλληλουχία DNA ενός βακτηρίου που περιέχει υποκινητή και γονίδιο υπεύθυνο για την σύνθεση πεπτιδίου. Αλυσίδα-Ι: ACTTCΑΑΤGTCGAAGTGGACACATGATTAAGTG Αλυσίδα-ΙΙ : TGAAGTTACAGCTTCACCTGTGTACTAATTCAC Η αλληλουχία GTGAAT CACTTA αποτελεί τον υποκινητή του γονιδίου α. Να βρείτε την κωδική και μη κωδική αλυσίδα καθώς και το 5 και 3 άκρο κάθε αλυσίδας β. Ποια είναι η αλληλουχία του mrna που προκύπτει από την μεταγραφή του γονιδίου ; γ. Όταν κατά τη διάρκεια της μετάφρασης το ριβόσωμα συναντά το κωδικόνιο λήξης του συγκεκριμένου mrna, πόσοι δεσμοί υδρογόνου έχουν σπάσει μεταξύ των κωδικονίων του mrna και των αντικωδικονίων των trna που έλαβαν μέρος στη μετάφραση του παραπάνω mrna ; Τμήμα χρωμοσώματος με αλληλουχία, 5 -ΤΑΤΑΑΤGTCTACTTGAATGGATTAAGTAGG-3 αλυσίδα Ι 3 -ATATTACAGATGAACTTACCTAATTCATCC-5 αλυσίδα ΙΙ περιέχει υποκινητή με αλληλουχία : 5 -ΤΑΤΑ-3 3 -ΑΤΑΤ-5 και γονίδιο που κωδικοποιεί το πεπτίδιο ΝΗ 2 -μεθειονίνη-σερίνη-θρεονίνη-cooh Το χρωμόσωμα κόβεται στο σημείο 1 μεταξύ θυμίνης και γουανίνης στην αλυσίδα Ι ( και αδενίνης και κυτοσίνης στην αλυσίδα ΙΙ ) και στο σημείο 2 μεταξύ γουανίνης-γουανίνης στην αλυσίδα Ι ( κυτοσίνηςκυτοσίνης στην αλυσίδα ΙΙ ) και γίνεται αναστροφή. σημείο -1 σημείο ΤΑΤΑΑΤGTCTACTTGAATGGATTAAGTAGG-3 αλυσίδα Ι 3 -ATATTACAGATGAACTTACCTAATTCATCC-5 αλυσίδα ΙΙ Με την αναστροφή προκύπτει ένα γονίδιο με αλληλουχία που διαφέρει της αρχικής : Νέο γονίδιο : 5 -ΤΑΤΑΑΤGTCTACTTCTACTTAATCCATTCG-3 αλυσίδα Ι 3 -ΑΤΑΤΤΑCAGATGAAGATGAATTAGGTAAGC-5' αλυσίδα ΙΙ Να βρείτε : α. Την κωδική και τη μη κωδική αλυσίδα του αρχικού και του νέου γονιδίου,αιτιολογώντας την απάντηση σας. β. Την αλληλουχία των μορίων mrna που προκύπτουν από την μεταγραφή των 2 γονιδίων, αιτιολογώντας την απάντηση σας γ. Να αναφέρετε την σειρά των t-rna με την σειρά που λαμβάνουν μέρος στην μετάφραση των 2 μορίων mrna. ( Για κάθε trna αναφέρετε το αντικωδικόνιο και το αμινοξύ που μεταφέρει,κάνοντας χρήση του γενετικού κώδικα) Σημείωση : Το γονίδιο δεν περιέχει εσώνια. 75

17 4 ο Κεφάλαιο-Τεχνολογία του ανασυνδυασμένου DNA. 4.1-Κλωνοποίηση του DNA Για να μελετήσουμε ένα μόριο DNA θα πρέπει πρώτα να το τεμαχίσουμε σε μικρότερα κομμάτια, τα ένζυμα που χρησιμοποιούμε για να κομματιάσουμε ένα μόριο DNA ονομάζονται Παράδειγμα. Έχουμε στην διάθεση μας την περιοριστική ενδονουκλεάση EcoRI ( του βακτηρίου Escherichia coli ) που κόβει το DNA στην αλληλουχία 5-GAATTC-3 3-CTTAAG-5 Να βρεθούν τα θραύσματα που θα προκύψουν εάν επιδράσει η EcoRI,στο παρακάτω τμήμα DNA. 5-GAATTCATGGAGGGATCTTCTGAATTC-3 3-CTTAAGTACCTCCCTAGAAGACTTAAG-5 Aπάντηση : Αρχικά βρίσκουμε σε ποιο σημείο(ή σημεία ) του μορίου βρίσκεται η αλληλουχία που αναγνωρίζει η EcoRI. 5-GAATTCATGGAGGGATCTTCTGAATTC-3 3-CTTAAGTACCTCCCTAGAAGACTTAAG-5 ( Προσοχή : Εάν τα άκρα στις 2 αλυσίδες ήταν διαφορετικά,δεν θα μπορούσε η EcoRI να αναγνωρίσει την αλληλουχία.) Στην συνέχεια κόβουμε το μόριο DNA 5-GAATTCATGGAGGGATCTTCTGAATTC-3 3-CTTAAGTACCTCCCTAGAAGACTTAAG-5 1o θραύσμα 5-G-3 3-CTTAAG-5 2 o θραύσμα 5-AATTCATGGAGGGATCTTCTG-3 3-TACCTCCCTAGAAGACTTAA-5 3 o θραύσμα 5-AATTC-3 3-G Εφαρμογή. Δίνεται μία από τις δύο αλυσίδες ενός υποθετικού δίκλωνου μόριου DNA. -. AAATTTCACGAATTCAATTATGTTTGCGTGCCC.- α. Να γράψετε την συμπληρωματική της αλυσίδα καθώς και να τοποθετήσετε τα άκρα τους,έτσι ώστε το συγκεκριμένο δίκλωνο τμήμα DNA να μπορεί να κοπεί από την EcoRI. β. Να γράψετε την αλληλουχία των τμημάτων DNA που προκύπτουν μετά την επίδραση της EcoRI στο συγκεκριμένο τμήμα DNA Παράδειγμα. Κάνοντας χρήση των ενζύμων EcoRI και DNA-δεσμάσης να δημιουργήσετε ένα ανασυνδυασμένο μόριο DNA, με βάση τα παρακάτω μόρια DNA. Μόριο DNA του οργανισμού Α που περιέχει τα γονίδια Ρ και Q 5-PGAATTCQ-3 3-P'CTTAAGQ'-5 Απάντηση : Μόριο DNA του οργανισμού Α που περιέχει τα γονίδια Ρ και Q 5-PGAATTCQ-3 3-P'CTTAAGQ'-5 5-PG 3-P'CTTAA μονόκλωνα άκρα με αζευγάρωτες βάσεις AATTCQ-3 GQ'-5 5-PG 3-P'CTTAA μονόκλωνα άκρα με αζευγάρωτες βάσεις AATTCQ-3 GQ'-5 Μόριο του οργανισ που περιέχει τα γον 5-XGAATTCY- 3-X'CTTAAGY' Μόριο του οργανισμού Β που περιέχει τα γονίδια Χ και Υ 5-XGAATTCY-3 3-X'CTTAAGY'-5 χρήση της EcoRI 5-ΧG 3-Χ'CTTAA μονόκλωνα άκρα με αζευγάρωτες βάσεις 5-ΧG 3-Χ'CTTAA AATTCY-3 GY'-5 μονόκλωνα άκρα με αζευγάρωτες βάσεις AATTCY-3 GY'-5 ένωση των θραυσμάτων με το ένζυμο DNA-δεσμάση 5-PGAATTCY-3 3-P'CTTAA GY'-5 5-ΧGAATTCQ-3 3-Χ'CTTAA GQ'-5 ανασυνδυασμένα μόρια DNA, που περιέχουν γονίδια από 2 διαφορετικούς οργανισμούς Εφαρμογή. Διαθέτετε 2 μόρια DNA, που ανήκουν σε διαφορετικούς οργανισμούς. Έχοντας στη διάθεση σας τα ένζυμα EcoRI και DNAδεσμάση, να περιγράψετε πωςς μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα ανασυνδυασμένο μόριο DNA (που θα περιέχει τμήματα DNA και από τον οργανισμό Ζ και από τον οργανισμό W) 76

18 Για να μελετήσουμε ένα τμήμα DNA θα πρέπει να το διαθέτουμε σε πολλά αντίγραφα δηλαδή να το Παράδειγμα. Σας δίνεται το παρακάτω τμήμα DNA. Τμήμα DNA (1) 5'-GAATTCCACCTTCATGAATTC-3' 3'-CTTAAGGTGGAAGTACTTAAG-5' G AA T C T A T A TC G (2) Πλασμίδιο-Φορέας κλωνοποίησης Ομάδα βακτηρίων που θα χρησιμοποιηθούν για την κλωνοποίηση καθώς και ένα πλασμίδιο φορέα-κλωνοποίησης, μία ομάδα βακτηρίων. Στη διάθεση σας διαθέτετε τα ένζυμα : EcoRI, DNAδεσμάση καθώς και ουσίες που μετατρέπουν τα τοιχώματα του βακτηρίου παροδικά διαπερατά σε μακρομόρια και θρεπτικό υλικό που περιέχει αντιβιοτικό. Να περιγράψετε τη διαδικασία που θα χρησιμοποιήσουμε για να κλωνοποιήσουμε το τμήμα DNA. Δίνεται ότι η θέση (1) στο πλασμίδιο είναι γονίδιο ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικό και η θέση (2) είναι θέση έναρξης της αντιγραφής. Απάντηση : Βήμα 1 ο : Κατασκευή ανασυνδυασμένου πλασμιδίου που θα περιέχει και το τμήμα DNA (Χρήση EcoRI, DNA- δεσμάσης) Βήμα 2 ο : Είσοδος ανασυνδυασμένου πλασμίδιου σε βακτήριο (μετασχηματισμός) με χρήση ουσίας που μετατρέπει τα τοιχώματα του βακτηρίου παροδικά διαπερατά σε μακρομόρια Βήμα 3 ο : Επιλογή του βακτηρίου που έχει στο εσωτερικό του το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο (μετασχηματισμένο) από τα βακτηρία που δεν έχουν το πλασμίδιο με θρεπτικό υλικό που περιέχει αντιβιοτικό. Βήμα 4 ο : Δημιουργία κλώνου βακτηρίου που περιέχει σε πολλά αντίγραφα το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο, άρα και το τμήμα DNA που μας ενδιαφέρει(κλωνοποίηση) Εφαρμογή. Δίνεται η κωδική αλυσίδα ενός γονιδίου. -.. GAATTCATGGAGGGATGGTGCTGAGAATTC-. α. Να γράψετε το δίκλωνο τμήμα DNA,τοποθετώντας τα άκρα και στις δύο αλυσίδες. β. Να γράψετε την αλληλουχία των τμημάτων που προκύπτουν από την επίδραση της ΕcoRI στο συγκεκριμένο τμήμα DNA. γ. Να εξηγήσετε γιατί το τμήμα που περιέχει την γενετική πληροφορία,μετά την επίδραση της ΕcoRI, είναι αυτό που ενσωματώνεται στο πλασμίδιο το οποίο έχει «κοπεί» και αυτό προηγουμένως από την ΕcoRI 77

19 δ.να περιγράψετε χωρίς σχήμα πως μπορούμε να κλωνοποιήσουμε το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο Εφαρμογή. Να σημειώσετε ποιο από τα παρακάτω τμήματα DNA μπορούν να ενσωματωθούν σε ανασυνδυασμένο πλασμίδιο. Βήμα 2 ο : Κλωνοποίηση κάθε θραύσματος,χρησιμοποιώντας ως φορέα κλωνοποίησης πλασμίδια.το πλασμίδιο που χρησιμοποιείται ως φορέας κλωνοποίησης έχει μία φορά την αλληλουχία που αναγνωρίζει η ΕcoRI, καθώς και γονίδιο ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά Εφαρμογή. Να σημειώσετε ποιο πλασμίδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας κλωνοποίησης Εφαρμογή. Να σημειώσετε ποιο πλασμίδιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φορέας κλωνοποίησης Εφαρμογή. Ποιο από τα παρακάτω τμήματα DNA δεν μπορούν να κοπούν με την ΕcoRI ; Το πλασμίδιο,δεν είναι πλέον κυκλικό,έχει 2 φορές μονόκλωνα άκρα με αζευγάρωτες βάσεις. Τα μονόκλωνα άκρα του πλασμίδιου είναι συμπληρωματικά με τα μονόκλωνα άκρα των θραυσμάτων 2,3,4,5. Δημιουργούνται ανασυνδυασμένα πλασμίδια που το κάθε ένα από αυτά περιέχει και ένα θραύσμα Παράδειγμα. Το γονιδίωμα ενός υποθετικού οργανισμού αποτελείται από το παρακάτω μόριο DNA. 5-GAATTCPGAATTCQGAATTCXGAATTCYGAATTC-3 3-CTTAAGPCTTAAGQCTTAAGXCTTAAGYCTTAAG-5 Να περιγράψετε την κατασκευή της γονιδιωματικής βιβλιοθήκης του συγκεκριμένου οργανισμού. Βήμα 1 ο : Κομμάτιασμα του μορίου DNA. Χρησιμοποιούμε την ΕcoRI που κόβει το μόριο DNA στην αλληλουχία : 5-GAATTC-3 3-CTTAAG-5 Προκύπτουν τα παρακάτω θραύσματα : 78

20 Ομοίως δημιουργούνται και άλλα ανασυνδυασμένα πλασμίδια που περιέχουν τα γονίδια Q, X, Y. Είσοδος ανασυνδυασμένων πλασμιδίων σε βακτήρια (μετασχηματισμός) με την χρήση κατάλληλων χημικών ουσιών που καθιστούν τα κυτταρικά τοιχώματα των βακτηρίων διαπερατά στα πλασμίδια. Κάποια βακτήρια δεν προσλαμβάνουν στο εσωτερικό τους ανασυνδυασμένα πλασμίδια. Μεταφορά βακτηρίων σε θρεπτικό υλικό που περιέχει αντιβιοτικό.τα βακτήρια που δεν έχουν πλασμίδιο καταστρέφονται. Τα βακτήρια που έχουν πλασμίδιο πολλαπλασιάζονται.από τον πολλαπλασιασμό ενός αρχικού βακτηρίου προκύπτουν πολλά βακτήρια πανομοιότυπα με το αρχικό (κλώνος βακτηρίων) που έχουν και το τμήμα DNA που θέλουμε να κλωνοποιήσουμε. Το σύνολο των κλώνων των βακτηρίων που περιέχουν όλο το γονιδίωμα του οργανισμού σε πολλά αντίγραφα αποτελούν την γονιδιωματική βιβλιοθήκη του. Α. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής Να επιλέξετε το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση. Εισαγωγή Σε ποιο από τα στάδια της διαδικασίας που οδηγεί στη μεταφορά γενετικού υλικού από το έναν οργανισμό στον άλλο κάνουμε χρήση περιοριστικών ενδονουκλεασών. α. Στην κατασκευή του ανασυνδυασμένου DΝΑ. β. Στη μεταφορά του ανασυνδυασμένου μορίου DΝΑ σε ένα κύτταρο-ξενιστή. γ. Στην επιλογή και απομόνωση των κυττάρωνξενιστών. δ. Στην επιλογή ενός βακτηριακού κλώνου που περιέχει το επιθυμητό τμήμα DΝΑ Σε ποιο από τα στάδια της διαδικασίας που οδηγεί στη μεταφορά γενετικού υλικού από το έναν οργανισμό στον άλλο κάνουμε χρήση ειδικών μορίων ανιχνευτών. α. Στην κατασκευή του ανασυνδυασμένου DΝΑ. β. Στη μεταφορά του ανασυνδυασμένου μορίου DΝΑ σε ένα κύτταρο-ξενιστή. γ. Στην επιλογή και απομόνωση των κυττάρωνξενιστών. δ. Στην επιλογή ενός βακτηριακού κλώνου που περιέχει το επιθυμητό τμήμα DΝΑ. Κλωνοποίηση Η κλωνοποίηση είναι διαδικασία α. παραγωγής αντισωμάτων. β. δημιουργίας πανομοιότυπων μορίων, κυττάρων ή οργανισμών. γ. αύξησης του χρόνου διπλασιασμού των κυττάρων. δ. δημιουργίας της συμπληρωματικής αλυσίδας σε μονόκλωνο μόριο DNA Ο φορέας κλωνοποίησης είναι α. ειδικό ένζυμο που αποκόπτει γονίδια. β. ένα μόριο DNA όπως για παράδειγμα ένα πλασμίδιο. γ. ένας οργανισμός που έχει υποστεί κλωνοποίηση. δ. κρατικός φορέας που ελέγχει τις κλωνοποιήσεις Τι από τα παρακάτω αποτελεί φορέα κλωνοποίησης : α. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες β. Το ένζυμο DNA-δεσμάση γ. Το DNA του φάγου λ δ. Ειδικά μόρια ανιχνευτές Ένας κλώνος βακτηρίων περιλαμβάνει : α. βακτήρια που περιέχουν πλασμίδια β. βακτήρια ανθεκτικά σε αντιβιοτικά γ. βακτήρια με το ίδιο γενετικό υλικό δ. καμία από τις παραπάνω απαντήσεις δεν είναι σωστή. 79