ΒΙΟΛΟΓΙΑ κατεύθυνσης

Transcript

1

2 Κεφάλαιο 1 ο ΒΙΟΛΟΓΙΑ κατεύθυνσης Θέματα μικρής δυσκολίας (κατάλληλα για 2 ο Θέμα Πανελληνίων) 1. Ποιο είναι το συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε ο Griffith με το πείραμα που πραγματοποίησε; Ο Griffith κατέληξε στο συμπέρασμα ότι μερικά αδρά βακτήρια «μετασχηματίστηκαν» σε λεία παθογόνα, ύστερα από αλληλεπίδραση με τα νεκρά λεία βακτήρια. 2. Πώς, με βάση το πείραμα του Griffith, αποδείχθηκε ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό των περισσότερων οργανισμών; 3. Περιγράψτε πειράματα που βοήθησαν να κατανοηθεί ότι το DNA αποτελεί γενετικό υλικό 4. Ποια βιοχημικά δεδομένα συνηγορούν στο ότι το DNA είναι γενετικό υλικό; 5. Περιγράψτε πείραμα με το οποίο επιβεβαιώθηκε οριστικά ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό. 6. Ποια είναι η σχέση μεταξύ της ποσότητας του DNA που βρίσκεται στα κύτταρα ενός οργανισμού και της εξελικτικής βαθμίδας στην οποία βρίσκεται ο οργανισμός; 7. Περιγράψτε πείραμα που βασίστηκε στην ιχνηθέτηση χημικών μορίων και συνετέλεσε στην απόδειξη ότι το DNA αποτελεί γενετικό υλικό. 8. Ποια είναι τα συμπεράσματα από το πείραμα των Hershey και Chase; 9. Αν στο θρεπτικό υλικό καλλιέργειας βακτηρίων προσθέσουμε ραδιενεργό θείο και ραδιενεργό φώσφορο, ποια βιολογικά μακρομόρια θα ιχνηθετηθούν; 10. Πώς δημιουργείται ο 3'-5' φωσφοδιεστερικός δεσμός; 11. Τι εννοούμε όταν λέμε ότι ο προσανατολισμός κάθε πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας είναι 5' 3'; Με την επανάληψη in vitro των πειραμάτων του Griffith, από τους Avery, Mac-Cleod και MacCarthy. Τα πειράματα του Griffith. Το πείραμα των Avery, Mac-Cleod και MacCarthy. Τα κλασικά πειράματα των Hershey και Chase Η ποσότητα του DNA σε κάθε οργανισμό είναι σταθερή και δεν μεταβάλλεται απόαλλαγές στο περιβάλλον. Η ποσότητα του DNA είναι επίσης ίδια σε όλα τα είδη κυττάρων ενός οργανισμού. Οι γαμέτες των ανώτερων οργανισμών είναι απλοειδείς. Η ποσότητα του DNA είναι, κατά κανόνα, ανάλογη με την πολυπλοκότητα του οργανισμού. Με τα κλασικά πειράματα των Hershey και Chase. Η ποσότητα του DNA είναι, κατά κανόνα, ανάλογη με την πολυπλοκότητα του οργανισμού. Συνήθως, όσο εξελικτικά ανώτερος είναι ο οργανισμός, τόσο περισσότερο DNA περιέχει σε κάθε κύτταρο του. Τα κλασικά πειράματα των Hershey και Chase. Μόνο το DNA των φάγων εισέρχεται στα βακτηριακά κύτταρα και όχι ολόκληρος ο φάγος. Το DNA είναι ικανό να «δώσει τις απαραίτητες εντολές», για να πολλαπλασιαστούν και να παραχθούν οι νέοι φάγοι. Επομένως, το DNA είναι το γενετικό υλικό των φάγων. Με το ραδιενεργό θείο θα ιχνηθετηθούν οι πρωτεΐνες (υπάρχουν πλευρικές ομάδες R αμινοξέων με S) και με τον ραδιενεργό φωσφόρο το DNA (τα νουκλεοτίδια περιέχουν φωσφορική ομάδα). Επιπλέον, με ραδιενεργό φωσφόρο θα ιχνηθετηθεί το RNA των βακτηρίων. Είναι ο ομοιοπολικός δεσμός που συνδέει μεταξύ τους νουκλεοτίδια της ίδιας πολυ-νουκλεοτιδικής αλυσίδας. Δημιουργείται μεταξύ του υδροξυλίου του 3' άνθρακα της πεντόζης του πρώτου νουκλεοτιδι'ου και της φωσφορικής ομάδας που είναι συνδεδεμένη στον 5' άνθρακα της πεντόζης του επόμενου νουκλεοτιδίου Ανεξάρτητα από τον αριθμό των νουκλεοτιδίων από τα οποία αποτελείται η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, το πρώτο της νουκλεοτίδιο έχει πάντα μια ελεύθερη φωσφορική ομάδα συνδεδεμένη στον 5' άνθρακα της πεντόζης του και το τελευταίο νουκλεοτίδιο αυτής έχει ελεύθερο το υδροξύλιο του 3' άνθρακα της πεντόζης του. -1 -

3 Θέματα μικρής δυσκολίας (κατάλληλα για 2 ο Θέμα Πανελληνίων) 12. Ποιες οι βασικές αρχές του μοντέλου της διπλής έλικας του DNA, που διατύπωσαν οι Watson και Crick; 13. Πώς διατάσσονται οι υδρόφοβες και υδρόφιλες περιοχές ενός μορίου DNA στο χώρο; Οι δύο αλυσίδες σχηματίζουν στον χώρο δεξιόστροφη έλικα. Σταθερός σκελετός (επαναλαμβανόμενα μόρια φωσφορικής ομάδας δεοξυριβόζης ενωμένων με φωσφοδιεστερικό δεσμό), υδρόφιλος στο εξωτερικό του μορίου. Στο εσωτερικό του σταθερού σκελετού βρίσκονται οι υδρόφοβες αζωτούχες βάσεις. Οι αζωτούχες βάσεις των δύο αλυσίδων συνδέονται μεταξύ τους με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας (Α-Τ και G-C) με δεσμούς υδρογόνου (δ. Η). Μεταξύ Α-Τ σχηματίζονται 2 δ.η, ενώ μεταξύ G-C 3 δ.η. Οι δύο αλυσίδες είναι συμπληρωματικές, και αυτό έχει τεράστια σημασία για τον αυτοδιπλασιασμό του DNA. Οι δύο αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες, δηλαδή το 3' άκρο της μιας απέναντι από το 5' άκρο της άλλης... (σελ σχολικού βιβλίου). Οι υδρόφιλες περιοχές (φωσφορική ομάδα/πεντόζη) βρίσκονται εξωτερικά του μορίου. Οι υδρόφοβες (αζωτούχες βάσεις) βρίσκονται εσωτερικά. 14. Ποια ιδιότητα των δύο αλυσίδων του DNA καθορίζει και τον αυτοδιπλασιασμό του; 15. Ποιες είναι συνοπτικά οι λειτουργίες του γενετικού υλικού; 16. Πού βρίσκονται οι πληροφορίες από τις οποίες καθορίζονται όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού; 17. Ποια κύτταρα ονομάζονται απλοειδή και ποια διπλοειδή; Δώστε από ένα συγκεκριμένο παράδειγμα απλοειδούς και διπλοειδούς οργανισμού. 18. Γιατί στο DNA ορισμένων πλασμιδίων εντοπίζονται γονίδια του κύριου μορίου DNA, των βακτηρίων; 19. Είναι δυνατόν με φυσικό τρόπο να επέλθει αλλαγή στη γονιδιακή σύσταση των πλασμιδίων; 20. Ποια η δομή των ινιδίων χρωματίνης των ευκαρυωτικών κυττάρων; Ποιος ο ρόλος των ιστονών στην οργάνωση του γενετικού υλικού; 21. Ποιες πρωτεΐνες συμβάλλουν στην οργάνωση του γενετικού υλικού; Η συμπληρωματικότητα των αζωτούχων βάσεων είναι η ιδιότητα που καθορίζει τον αυτοδιπλασιασμό του. Οι δύο αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι συμπληρωματικές, και αυτό υποδηλώνει ότι η αλληλουχία της μιας καθορίζει την αλληλουχία της άλλης. Κάθε αλυσίδα DNA μπορεί να χρησιμεύει ως καλούπι για τη σύνθεση μιας συμπληρωματικής αλυσίδας, ώστε τελικά να σχηματίζονται δύο δίκλωνα μόρια DNA πανομοιότυπα με το μητρικό μόριο. (σελ. 16, 17 σχολικού βιβλίου). Αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας. Διατήρηση - μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας. 'Εκφραση γενετικών πληροφοριών.., (σελ. 17 σχολικού βιβλίου) Στο DNA ή στο RNA (των RNA ιών) περιέχονται οι πληροφορίες που καθορίζουν όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού, οργανωμένες σε λειτουργικές μονάδες, τα γονίδια. DNA υπάρχει στον πυρήνα, στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες των ευκαρυωτικών κυττάρων, καθώς και στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών. Τα κύτταρα στα οποία το γονιδίωμα υπάρχει σε ένα μόνο αντίγραφο, όπως τα προκαρυωτικά, ονομάζονται απλοειδή. Τα κύτταρα στα οποία το γονιδίωμα υπάρχει σε δύο αντίγραφα, όπως τα σωματικά κύτταρα του ανθρώπου, ονομάζονται διπλοειδή. Απλοειδής οργανισμός είναι το βακτήριο, ενώ διπλοειδής είναι ο άνθρωπος. Τα πλασμίδια έχουν τη δυνατότητα να ανταλλάσσουν γενετικό υλικό με το κύριο μόριο DΝΑ του βακτηρίου. Ναι, γιατί έχουν τη δυνατότητα να ανταλλάσσουν γενετικό υλικό, τόσο μεταξύ τους όσο και με το κύριο μόριο DNA του βακτηρίου, καθώς και να μεταφέρονται από ένα βακτήριο σε άλλο. Το νουκλεόσωμα αποτελείται από DNA μήκους 146 ζευγών βάσεων και από 8 μόρια ιστονών. Το DNA είναι τυλιγμένο γύρω από το οκταμερές των ιστονών. Τα νουκλεοσώματα αναδιπλώνονται, σχηματίζοντας τελικά τα ινίδια χρωματίνης με τη βοήθεια και άλλων πρωτεϊνών. Το νουκλεόσωμα είναι η βασική μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης. Οι ιστόνες και άλλα είδη πρωτεϊνών (οργάνωση ινιδίων χρωματίνης στα ευκαρυωτικά κύτταρα) καθώς και άλλες πρωτείνες που πακετάρουν το DNA των προκαρυωτικών. -2 -

4 Θέματα μικρής δυσκολίας (κατάλληλα για 2 ο Θέμα Πανελληνίων) 22. Ποια είναι η βασική μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης και από τι αποτελείται; 23. Υπάρχουν μόρια DNA που έχουν την ικανότητα να αντιγράφονται, ανεξάρτητα από την αντιγραφή του κύριου DNA ενός κυττάρου. Αναφέρετε πού βρίσκονται αυτά τα μόρια του DNA στα κύτταρα. 24. Αναφέρατε ονομαστικά τις δύο φάσεις του κυτταρικού κύκλου. 25. Πού οφείλεται η ποσοτική μεταβολή του γενετικού υλικού κατά τη μεσόφαση; 26. Υπάρχουν κύτταρα στον άνθρωπο που δεν έχουν ομόλογα χρωμοσώματα; 27. Πόσα χρωμοσώματα αυτοσωμικά και πόσα φυλετικά έχει ο γαμέτης στον άνθρωπο; 28. Γιατί η μελέτη των χρωμοσωμάτων γίνεται όταν αυτά βρίσκονται στο στάδιο της μετάφασης; Είναι το νουκλεόσωμα και αποτελείται από DNA μήκους 146 ζευγών βάσεων και 8 μόρια ιστονών. Πρόκειται για τα μόρια DNA των πλασμιδίων των προκαρυωτικών κυττάρων που βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα αυτών... (σελ. 18 σχολικού βιβλίου). α. μεσόφαση και β. κυτταρική διαίρεση (μίτωση ή μείωση). Κατά το στάδιο της μεσόφασης (στο μέσον αυτής) γίνεται αντιγραφή του DNA, με αποτέλεσμα το κάθε ινίδιο της χρωματίνης να διπλασιάζεται, δηλαδή το κάθε μόριο DNA, αφού αντιγράψει τον εαυτό του, υπάρχει πλέον σε δύο αντίγραφα. Οι γαμέτες καθώς και τα δύο θυγατρικά κύτταρα που προκύπτουν με το τέλος της 1ης μειωτικής διαίρεσης 22 αυτοσωμικά και 1 φυλετικό (Χ ή Υ).. Επειδή εμφανίζουν τον μεγαλύτερο βαθμό συσπείρωσης και είναι ευδιάκριτα ακόμη και με το οπτικό μικροσκόπιο 29. Ποια ονομάζονται ομόλογα χρωμοσώματα; Πόσα ζεύγη ομολόγων έχει ένα ηπατικό κύτταρο του ανθρώπου; 30. Ποια κύτταρα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία ενός καρυότυπου; Σε ποια φάση του κυτταρικού κύκλου θα πρέπει να βρίσκονται τα κύτταρα αυτά; 31. Να περιγράψετε τη διαδικασία σχηματισμού του καρυότυπου. 32. Ποια η χρωμοσωμική σύσταση φυσιολογικών θηλυκών και αρσενικών ατόμων στον άνθρωπο; 33. Ποιος ο ρόλος των φυλετικών χρωμοσωμάτων στους οργανισμούς; Ζευγάρι χρωμοσωμάτων στα σωματικά κύτταρα των διπλοειδών οργανισμών που είναι όμοια σε σχήμα και μέγεθος και περιέχουν γονίδια που ελέγχουν τις ίδιες ιδιότητες. Το ηπατικό κύτταρο έχει 22 ζεύγη ομολόγων αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων και ένα ζεύγος φυλετικών (XX ή ΧΥ). Σωματικά κύτταρα που διαιρούνται με μίτωση, γιατί σε αυτά είναι δυνατή η μελέτη χρωμοσωμάτων στο στάδιο της μετάφασης (βλέπε απάντηση ερώτησης 31). Τα κύτταρα προέρχονται είτε από ιστούς που διαιρούνται φυσιολογικά είτε από κυτταροκαλλιέργειες... μιτογόνος δράση... υποτονικό διάλυμα... χρωματίζονται με ειδικές χρωστικές... ταξινομούνται σε ζεύγη κατά ελαττούμενο μέγεθος (σελ. 20 σχολικού βιβλίου). 44 αυτοσωμικά + XX 44 αυτοσωμικά + ΧΥ Καθορίζουν το φύλο σε πολλούς οργανισμούς, συμπεριλαμβανομένου και του ανθρώπου. Στο Χ φυλετικό χρωμόσωμα βρίσκονται τα φυλοσύνδετα γονίδια. 34. Πώς καθορίζεται το φύλο στον άνθρωπο; Η παρουσία του Υ καθορίζει το αρσενικό άτομο, ενώ η απουσία του το θηλυκό. 35. Ποια είναι η μορφή του DNA των μιτοχονδρίων και των χλωροπλαστών; 36. Γιατί τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες χαρακτηρίζονται ημιαυτόνομα οργανίδια; 37. Γιατί στους ανώτερους οργανισμούς η προέλευση του μιτοχονδριακού DNA είναι μητρική; Μιτοχόνδρια: Είναι κυκλικό μόριο. Κάθε μιτοχόνδριο περιέχει 2-10 αντίγραφα του κυκλικού μορίου DNA. Σε ορισμένα όμως κατώτερα πρωτόζωα είναι γραμμικό. Χλωροπλάστες: Είναι επίσης κυκλικό μόριο DNA, αλλά έχει μεγαλύτερο μέγεθος σε σύγκριση με το DNA των μιτοχονδρίων. Το γενετικό υλικό περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη λειτουργία τους (οξειδωτική φωσφορυλίωση, φωτοσύνθεση) και κωδικοποιεί μικρό αριθμό πρωτεϊνών. Οι περισσότερες όμως πρωτεΐνες που είναι απαραίτητες για τη λειταυργία τους κωδικοποιούνται από γονίδια του DNA του πυρήνα. Το ζυγωτό περιέχει μόνο τα μιτοχόνδρια που προέρχονται από το ωάριο. 38. Ποιο μπορεί να είναι το γενετικό υλικό των ιών Περιέχουν DNA ή RNA. Το DNA μπορεί να είναι δίκλωνο ή μονόκλωνο, γραμμικό ή κυκλικό. Το RNA μπορεί να είναι δίκλωνο ή μονόκλωνο, γραμμικό ή σπάνια κυκλικό. -3 -

5 Θέματα αυξημένης δυσκολίας (κατάλληλα για 3 ο Θέμα Πανελληνίων) 1. Η ύπαρξη προστατευτικού καλύμματος στα βακτήρια αποτελεί φορέα παθογένειας. Να αιτιολογήσετε το παραπάνω με πειραματικά δεδομένα. 2. Στηριζόμενοι στο πείραμα του Griffith, πώς μπορούμε να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι το DNA είναι πολύ σταθερή ένωση; 3. Ποια ήταν τα πρώτα συμπεράσματα που προέκυψαν από την ανάλυση του ποσοστού των βάσεων σε μόρια DNA από διαφορετικούς οργανισμούς; 4. Ποια είδη δεσμών ενώνουν μεταξύ τους νουκλεοτίδια με G και C στο μόριο του DNA; 5. Μία αλυσίδα DNA περιέχει 15% Α, 40% C, 25% Τ. Να βρείτε το ποσοστό των διαφορετικών νουκλεοτιδίων στο δίκλωνο μόριο του DNA. Οι πνευμονιόκοκκοι, βακτήρια με προστατευτικό κάλυμμα, σχηματίζουν λείες αποικίες και είναι παθογόνοι, ενώ αντίθετα οι πνευμονιόκοκκοι χωρίς κάλυμμα σχηματίζουν αδρές αποικίες και δεν είναι παθογόνοι. Τα παραπάνω αποδείχθηκαν μετά από μόλυνση ποντικών στα πειράματα του Griffith. Ο Griffith, χρησιμοποιώντας υψηλή θερμοκρασία, νέκρωσε τα λεία βακτήρια. Το DNA τους όμως παρέμενε λειτουργικό, αφού μεταφερόμενο σε ζωντανά αδρά, τα μετασχημάτισε σε λεία (στο αίμα των νεκρών ποντικών βρέθηκαν ζωντανά λεία βακτήρια που δεν υπήρχαν στο μείγμα με το οποίο έγινε η μόλυνση τους). Ότι ισχύει A=T και G=C σε δίκλωνα μόρια DNA. Η αναλογία βάσεων Α+Τ/G+C διαφέρει από είδος σε είδος και σχετίζεται με το είδος του οργανισμού. Αν τα νουκλεοτίδια με G και C είναι διαδοχικά στην ίδια πολύνουκλεοτιδική αλυσίδα, ενώνονται με 3' - 5' φωσφοδιεστερικό δεσμό. Αν τα νουκλεοτίδια με G και C βρίσκονται απέναντι στη διπλή έλικα του DNA, ενώνονται με τρεις δεσμούς υδρογόνου. G=100-(15=40+25)=20% 1 η αλυσίδα DNA 2 η αλυσίδα DNA Μόρια DNA A 15% T 15% A (15+25):2=20% C 40% G 40% T 20% T 25% A 25% G (40+20):2=30% G 20% C 20% C 30% 6. Ποια είναι η σημασία του αυτοδιπλασιασμού του DNA; Ο αυτοδιπλασιασμός του DNA πραγματοποιείται με τη διαδικασία της αντιγραφής (ημισυντηρητικός τρόπος). Κάθε αλυσίδα DNA χρησιμεύει ως καλούπι για τη σύνθεση μιας συμπληρωματικής αλυσίδας, ώστε να σχηματίζονται δύο δίκλωνα μόρια, πανομοιότυπα με το μητρικό μόριο. Έτσι, διατηρούνται αναλλοίωτες οι γενετικές πληροφορίες και μετα-βιβάζονται από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό. 7. Πώς εξασφαλίζεται η διατήρηση και η μεταβίβαση της Με τον αυτοδιπλασιασμό του DNA (ημισυντηρητικός τρόπος). γενετικής πληροφορίας από κύπαρο σε κύτταρο και από γενιά σε γενιά; 8. Δύο μόρια DNA έχουν 30% G. α. Θα έχουν το ίδιο μήκος; β. Θα έχουν τον ίδιο αριθμό δεσμών υδρογόνου; α. Δεν είναι απαραίτητο να έχουν το ίδιο μήκος, γιατί μπορεί να διαφέ-ρει ο αριθμός των νουκλεοτιδίων στα δύο μόρια, ενώ τα ποσοστά των αζωτούχων βάσεων να παραμένουν ίδια. Επίσης, μπορεί να έχουν τον ίδιο αριθμό νουκλεοτιδίων, αλλά το ένα μόριο να είναι δίκλωνο και το άλλο μονόκλωνο. β. Το ίδιο ισχύει και με τον αριθμό των δεσμών υδρογόνου. 9. Τι είναι τα πλασμίδια και ποια η σημασία τους; Σε πολλά βακτήρια, εκτός από το κύριο κυκλικό μόριο DNA, υπάρχουν και τα πλασμίδια που είναι δίκλωνα κυκλικά μόρια DNA με διάφορα μεγέθη... (σελ. 18 σχολικού βιβλίου). Τα πλασμίδια στις τεχνικές της Γενετικής Μηχανικής αποτελούν φορείς κλωνοποίησης... (σελ. 58 σχολικού βιβλίου). Ειδικά το πλασμίδιο Τι του βακτηρίου Agrobacterium tumefaciens χρησιμοποιείται στη δημιουργία διαγονιδιακών φυτών... (σελ. 131 σχολικού βιβλίου) αριθμός των πλασμιδίων που υπάρχουν σε ένα βακτηριακό κύτταρο συνήθως δεν είναι σταθερός. Να αιτιολογήσετε πού οφείλεται αυτό. Γιατί έχουν τη δυνατότητα να μεταφέρονται από ένα βακτήριο σε άλλο. Με τον τρόπο αυτό μετασχηματίζουν το βακτήριο στο οποίο εισέρχονται και του προσδίδουν καινούριες ιδιότητες. Επειδή αντιγράφονται ανεξάρτητα από το κύριο μόριο DNA του βακτηρίου. -4 -

6 Θέματα αυξημένης δυσκολίας (κατάλληλα για 3 ο Θέμα Πανελληνίων) 11. Ποια είναι τα επίπεδα πακεταρίσματος του DNA στο μεταφασικό χρωμόσωμα; 12. Έστω ότι στην αρχή της μεσόφασης υπάρχει στο κύτταρο ποσότητα DNA ίση με 2Ν. Ποια η ποσότητα του DNA κατά τη μετάφαση της μίτωσης και γιατί; 13. Ποια είναι τα επίπεδα πακεταρίσματος του DNA στα διάφορα στάδια του κυτταρικού κύκλου ενός σωματικού κυττάρου; 14. Σε ποιες φάσεις της ζωής του κυττάρου το γενετικό υλικό γίνεται ορατό: α. με το οπτικό β. με το ηλεκτρονικό μικροσκόπιο; 15. Πόσα χρωμοσώματα, χρωματίδες και κεντρομερίδια έχει το κύτταρο του ανθρώπου κατά τη μετάφαση της μίτωσης; 16. Το κύτταρο της δροσόφιλας έχει στην αρχή της μεσόφασης 8 δίκλωνα μόρια DNA. Πόσα δίκλωνα μόρια DNA υπάρχουν στη μετάφαση μίτωσης και πόσα σε καθένα κύτταρο που θα προκύψει με το τέλος της μίτωσης; 17. Ο καρυότυπος θηλυκής δροσόφιλας περιέχει 16 χρωματίδες. Ποιος είναι ο αριθμός των χρωμοσωμάτων σε σωματικό κύτταρο κατά τη μετάφαση της μίτωσης και πόσα χρωμοσώματα έχει ο γαμέτης της δροσόφιλας; Πόσα από τα χρωμοσώματα του γαμέτη είναι φυλετικά και πόσα αυτοσωμικά; 18. Αν ένας γαμέτης έχει α ποσότητα γενετικού υλικού, ποια η ποσότητα του γενετικού υλικού σε σωματικό κύτταρο του ίδιου οργανισμού; Το DNA συνδέεται με ιστόνες σχηματίζοντας νουκλεοσώματα. Τα νουκλεοσώματα πακετάρονται, σχηματίζοντας ινίδια χρωματίνης με τη συμμετοχή και άλλων πρωτεϊνών... (σελ. 18, 20 σχολ. βιβλίου). Τα ινίδια χρωματίνης συσπειρώνονται, αναδιπλώνονται και σχηματίζουν θηλιές. Οι θηλιές αναδιπλώνονται, σχηματίζοντας χρωμοσώματα με τη μορφή αδελφών χρωματίδων ενωμένων στο κεντρομερίδιο, ορατών μόνο κατά την κυτταρική διαίρεση... (σελ. 19 σχολικού βιβλίου). Μετά την αντιγραφή του DNA στη μεσόφαση, στο κύτταρο η ποσότητα του DNA θα είναι ίση με4ν. Στην αρχή τη μίτωσης άρα και στη μετάφαση, η ποσότητα DNA θα είναι ίση με 4Ν. Στην αρχή της μεσόφασης το DNA είναι με τη μορφή ινιδίων χρωματίνης. Μετά την αντιγραφή του DNA στη μεσόφαση, έχουμε διπλά ινίδια χρωματίνης (το καθένα ινίδιο, με την αντιγραφή, δίνει δύο θυγατρικά που παραμένουν ενωμένα στο κεντρομερίδιο). Στην αρχή της μίτωσης προκύπτουν τα χρωμοσώματα με τη μορφή αδελφών χρωματίδων ενωμένων στο κεντρομερίδιο. Στο τέλος της μίτωσης το κάθε θυγατρικό κύτταρο έχει χρωμοσώματα με τη μορφή μιας χρωματίδας... (σελ. 18, 20 σχολικού βιβλίου). α. Ο υψηλός βαθμός συσπείρωσης του DNA στα χρωμοσώματα στο στάδιο της μετάφασης τα καθιστά ευδιάκριτα και μπορούν εύκολα να παρατηρηθούν με οπτικό μικροσκόπιο. β. Σε όλη τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου και κατά τη μεσόφαση, όπου το γενετικό υλικό παρουσιάζει μικρό βαθμό συσπείρωσης (δίκτυο ινιδίων χρωματίνης). 46 χρωμοσώματα 2 x 46 = 92 χρωματίδες 46 κεντρομερίδια Η αντιγραφή προηγείται, άρα κατά τη μετάφαση της μίτωσης θα υπάρχουν: 2 x 8 = 16 δίκλωνα μόρια DNA. 16:2 = 8 δίκλωνα μόρια DNA σε καθένα κύτταρο που θα προκύψει στο τέλος της μίτωσης. Μετάφαση μίτωσης. Καθένα χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες ενωμένες στο κεντρομερίδιο. Επομένως, θα υπάρχουν 16:2 = 8 χρωμοσώματα (σωματικό κύτταρο). Γαμέτης. 8:2 = 4 χρωμοσώματα (1 φυλετικό και 3 αιποσωμικά). 2α στη μεσόφαση πριν από την αντιγραφή. 4α στη μεσόφαση μετά την αντιγραφή και στην αρχή της μίτωσης. 2α στο τέλος της μίτωσης, το κάθε θυγατρικό κύτταρο. 19. Πόσα είναι τα μόρια DNA στα διάφορα στάδια του κυτταρικού κύκλου ενός ανθρώπινου κυττάρου; 20. Σε τι διαφέρουν μεταξύ τους δύο μη ομόλογα μεταφασικά χρωμοσώματα; 21. Να περιγράψετε μορφολογικά ένα μεταφασικό χρωμόσωμα. Ποια είναι η χημική του σύσταση σε μακρομόρια; -5 - Στην αρχή της μεσόφασης 46 Στην αρχή της μίτωσης 92 Στο τέλος της μίτωσης 92 Τέλος της μίτωσης και δύο νέα θυγατρικά κύτταρα 46 (σε καθέ νέο) Διαφέρουν ως προς το μέγεθος και ως προς τη θέση του κεντρομεριδίου... (σελ. 20 σχολικού βιβλίου). Επίσης, ως προς το είδος των γονιδίων που περιέχουν. Μπορεί το ένα να είναι φυλετικό (το Υ καθορίζει το φύλο) και το άλλο να είναι αυτοσωμικό. Κάθε φυσιολογικό μεταφασικό χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες οι οποίες συγκρατούνται στο κεντρομερι'διο. Εμφανίζει τον μεγαλύτερο βαθμό συσπείρωσης και είναι ευδιάκριτο με οπτικό μικροσκόπιο. Αποτελείται από DNA, ιστόνες και άλλα είδη πρωτεϊνών.

7 Θέματα αυξημένης δυσκολίας (κατάλληλα για 3 ο Θέμα Πανελληνίων) 22. Ποιες ουσίες χρησιμοποιούνται στη διαδικασία δημιουργίας ενός κσρυότυπου; Ουσίες με μιτογόνο δράση. Ουσίες που σταματούν την κυτταρική διαίρεση στη μετάφαση. Ουσίες υποτονικού διαλύματος. Ειδικές χρωστικές ουσίες... (σελ. 20 σχολικού βιβλίου). 23. Ποια η σημασία δημιουργίας του καρυότυπου; Από τον αριθμό και τη μορφή των χρωμοσωμάτων μπορούμε να εντοπίσουμε το είδος του οργανισμού. Παρατηρώντας το τελευταίο ζευγάρι χρωμοσωμάτων (φυλετικά), βρίσκουμε το φύλο του οργανισμού. Βλέποντας τον αριθμό και τη δομή (μετά από χρώση) των χρωμοσωμάτων, μπορούμε να εντοπίσουμε τυχόν χρωμοσωμικές ανωμαλίες (π.χ. μελέτη του καρυότυπου κατά τον προγεννητικό έλεγχο)... (σελ. 98 σχολικού βιβλίου). 24. Να τοποθετήσετε σε σειρά μεγέθους τους παρακάτω σχηματισμούς: Καρυότυπος, Θυμίνη, Γονίδιο, Κωδικόνιο, Εξώνιο, Χρωμόσωμα. 25. Σε τι διαφέρει το γενετικό υλικό των σωματικών κυττάρων από εκείνο των γαμετών; 26. Ποιες ομοιότητες παρουσιάζουν τα μιτοχόνδρια των ευκαρυωτικών κυττάρων και τα προκαρυωτικά κύτταρα; 27. Δύο δίκλωνα μόρια DNA έχουν σπα νουκλεοτίδια το καθένα, το ένα όμως εμφανίζει δύο λιγότερους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς. Πόσοι είναι αυτοί οι δεσμοί στο κάθε μόριο και πώς ερμηνεύετε αυτή τη διαφορά; 28. Μπορεί ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος με C = 51% να αποτελεί γενετικό υλικό κάποιου κυττάρου; 29. Πού συναντάμε κυκλικά μόρια DNA; Πού συναντάμε γραμμικά μόρια DNA; Με σειρά αυξανόμενου μεγέθους: Θυμίνη κωδικόνιο εξώνιο γονίδιο χρωμόσωμα καρυότυπος. Τα σωματικά κύτταρα έχουν διπλάσια ποσότητα γενετικού υλικού σε σχέση με τους γαμέτες, πριν από την αντιγραφή του DNA στη μεσόφαση. Μετά την αντιγραφή, τα σωματικά κύτταρα έχουν τετραπλάσια ποσότητα. Τα σωματικά κύτταρα έχουν δύο αντίγραφα του γονιδιώματος, ενώ οι γαμέτες ένα. Τα σωματικά κύτταρα περιέχουν δύο φυλετικά χρωμοσώματα, ενώ τα γεννητικά ένα (Χ ή Υ). Το γενετικό τους υλικό είναι DNA, δίκλωνο και κυκλικό. Περιέχουν ριβοσώματα, οπότε μπορούν στο εσωτερικό τους να παράγονται πρωτεΐνες. Αν το δίκλωνο μόριο είναι γραμμικό: = φωσφοδιεστερικοί δεσμοί (χημικός μηχανισμός συμπύκνωσης). Αν το δίκλωνο μόριο είναι κυκλικό: τότε οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί είναι σε αριθμό όσα και τα νουκλεοτίδια, 2.600, γιατί σε κάθε αλυσίδα αναπτύσσεται ένας επιπλέον δεσμός, σε σχέση με το γραμμικό, μεταξύ του τελευταίου και πρώτου νουκλεοτιδίου. Το γενετικό υλικό όλων των κυττάρων είναι δίκλωνο DNA. Λόγω συμπληρωματικότητας, και η G θα έπρεπε να είναι σε ποσοστό 51%, πράγμα άτοπο. (Θα μπορούσε αυτό να ισχύει μόνο σε μονόκλωνο DNA ή RNA κάποιου ιού). Κυκλικά μόρια DNA: Στα προκαρυωτικά κύτταρα, στα μιτοχόνδρια, στους χλωροπλάστες, σε ορισμένους ιούς. Γραμμικά μόρια DNA: Στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων, σε μιτοχόνδρια κατώτερων πρωτόζωων, σε ορισμένους ιούς. -6 -