ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. ΘΕΜΑ Α Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις:

Transcript

1 ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Γ ΤΑΞΗ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΚΑΙ ΕΠΑΛ (ΟΜΑΔΑ Β ) ΠΑΡΑΣΚΕΥΗ 25/04/ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΣΥΝΟΛΟ ΣΕΛΙΔΩΝ: ΔΩΔΕΚΑ (12) ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ Α Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις: 1. Εάν το συνολικό ποσοστό βάσεων Α+Τ σε μία αλυσίδα DNA είναι 30%, το ποσοστό G+C στο RNA που προκύπτει από τη μεταγραφή της αλυσίδας αυτής είναι: Α. 20% Β. 30% Γ. 35% Δ. 70% 2. Πρωταρχικό τμήμα μήκους 15 ριβονουκλεοτιδίων περιέχει 5 Α και 3 U. Οι δεσμοί υδρογόνου που σπάζουν κατά την αντικατάσταση του πρωταρχικού τμήματος είναι: Α. 30 Β. 35 Γ. 37 Δ Η ασθένεια της κυστικής ίνωσης κληρονομείται με όμοιο τύπο κληρονομικότητας με τη (ν): Α. Οικογενή υπερχοληστερολαιμία Β. Αιμορροφιλία Α Γ. Β- θαλασσαιμία Δ. Μερική αχρωματοψία στο πράσινο-κόκκινο ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

2 ΑΡΧΗ 2ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ 4. Ex vivo γονιδιακή θεραπεία είναι δυνατό να εφαρμοστεί για την αντιμετώπιση: Α. Της κυστικής ίνωσης Β. Της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας Γ. Του διαβήτη Δ. Της μυϊκής δυστροφίας Duchenne 5. Για την παραγωγή ανθρώπινης ινσουλίνης από βακτήρια με τη μέθοδο της cdna βιβλιοθήκης δεν χρησιμοποιείται: Α. Το γονίδιο της προϊνσουλίνης Β. Η DNA πολυμεράση Γ. Η αντίστροφη μεταγραφάση Δ. Μόριο ανιχνευτής 1-Δ, 2-Γ, 3-Γ, 4-Β, 5-Α ΜΟΝΑΔΕΣ 25 [5 μονάδες για κάθε σωστή επιλογή] ΘΕΜΑ Β Β1. Να εξηγήσετε ποια οφέλη απορρέουν από την κλωνοποίηση των θηλαστικών ζώων. Πολλαπλασιασμός διαγονιδιακών ζώων. Η δημιουργία ενός διαγονιδιακού ζώου που παράγει τον ανθρώπινο παράγοντα πήξης του αίματος, για παράδειγμα, κοστίζει 1-2 εκατομμύρια ευρώ. Με κλωνοποίηση είναι δυνατό να παραχθούν πολλά πανομοιότυπα ζώα και συνεπώς μεγάλες ποσότητες του φαρμάκου. Προστασία ζώων από εξαφάνιση. Στις καταψύξεις πολλών ζωολογικών κήπων διατηρούνται ωάρια και σπερματοζωάρια ή έμβρυα ζώων, που κινδυνεύουν να εξαφανιστούν. Πυρήνες από αυτά τα κύτταρα είναι δυνατό να μεταφερθούν σε απύρηνα ωοκύτταρα του είδους τους και στη συνέχεια να κυοφορηθούν στο ίδιο ή σε συγγενικό είδος ζώου. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 [3 μονάδες για κάθε μία από τις δύο παραγράφους] Β2. Να γράψετε τον ορισμό της ιχνηθέτησης και να περιγράψετε το πείραμα με το οποίο επιβεβαιώθηκε ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό. ΤΕΛΟΣ 2ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

3 ΑΡΧΗ 3ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Ιχνηθέτηση είναι η σήμανση χημικών μορίων με τη χρήση ραδιενεργών ισοτόπων, φθοριζουσών ουσιών κ.τ.λ. Τα πειράματα των Hershey και Chase αποτέλεσαν την οριστική επιβεβαίωση ότι το DNA είναι το γενετικό υλικό των οργανισμών. Οι ερευνητές μελέτησαν τον κύκλο του βακτηριοφάγου Τ 2, ενώ είχαν ιχνηθετήσει τις πρωτεΐνες των φάγων με ραδιενεργό θείο ( 35 S) και το DNA τους με ραδιενεργό ( 32 P). Με τους ραδιενεργούς φάγους μόλυναν τα βακτήρια. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι μόνο το DNA των φάγων εισέρχεται στα βακτηριακά κύτταρα και είναι ικανό να δώσει τις απαραίτητες εντολές για να πολλαπλασιαστούν και να παραχθούν νέοι φάγοι. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 (2+4) [2 μονάδες για τον ορισμό και 4 για την ορθή περιγραφή του πειράματος. Στην περίπτωση που ο υποψήφιος δεν αναφέρει τη φράση «ενσωματώνεται» για τα ραδιενεργά υλικά, μειώνεται κατά 1 μονάδα η βαθμολογία του] Β3. Να εξηγήσετε σε ποιες φάσεις της κλειστής καλλιέργειας ο πληθυσμός των μικροβίων παραμένει σταθερός και σε ποιους λόγους οφείλεται αυτό. Λανθάνουσα φάση: Κατά τη φάση αυτή ο πληθυσμός των μικροοργανισμών που προέρχεται από την αρχική καλλιέργεια παραμένει σχεδόν σταθερός. Αυτό οφείλεται στο ότι οι μικροοργανισμοί χρειάζονται κάποιο χρονικό διάστημα για να προσαρμοστούν στις νέες συνθήκες και να αρχίσουν να αναπτύσσονται. Στατική φάση: Ο πληθυσμός των μικροοργανισμών δεν αυξάνεται, είτε λόγω εξάντλησης κάποιου θρεπτικού συστατικού είτε λόγω συσσώρευσης τοξικών προϊόντων από το μεταβολισμό των μικροοργανισμών. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 [3 μονάδες για κάθε σωστή απάντηση] Β4. 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 ΤΕΛΟΣ 3ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

4 ΑΡΧΗ 4ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ αλυσίδας β και συνεπώς HbA, έως λιγότερο σοβαρή αναιμία, που χαρακτηρίζεται 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 β s και 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 α 2 γ 2). ΜΟΝΑΔΕΣ 7 [3 μονάδες για τη β-θαλασσαιμία, και από 2 μονάδες για κάθε μία από τις άλλες δύο περιπτώσεις. Στο ζήτημα αυτό, είναι πιθανό να αναφέρθηκε η παντελής απουσία γονιδίων για την α αλυσίδα της αιμοσφαιρίνης, κατάσταση που δεν επιτρέπει την εμβρυική ανάπτυξη. Στην περίπτωση που ο υποψήφιος το αναφέρει, δεν βαθμολογείται.] ΘΕΜΑ Γ Γ1. Στο σχήμα απεικονίζεται η μείωση για τη δημιουργία γαμετών (κύτταρα 4,5,6,7) σε φυσιολογική γυναίκα, από την οποία γεννήθηκε άτομο με σύνδρομο Down. Ο γαμέτης 6 γονιμοποιήθηκε με φυσιολογικό σπερματοζωάριο (8) και προέκυψε το ζυγωτό (9) από το οποίο γεννήθηκε το άτομο αυτό. ΤΕΛΟΣ 4ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

5 ΑΡΧΗ 5ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ 46 χρωμοσώματα χρωμοσώματα Ζυγωτό 9 8 i. Να γράψετε ποια είναι τα χαρακτηριστικά των ατόμων με σύνδρομο Down. ii. Να γράψετε τον πιθανό συνολικό αριθμό χρωμοσωμάτων των κυττάρων 2-7. Να εξηγήσετε την απάντησή σας. iii. Δεδομένου ότι στο 21 ο χρωμόσωμα εντοπίζεται το γονίδιο για την υπολειπόμενη ασθένεια της ομοκυστινουρίας, η εν λόγω γυναίκα είναι φορέας και ο σύζυγός της ομόζυγος για το φυσιολογικό αλληλόμορφο, να γράψετε τους πιθανούς γονότυπους του ατόμου με Down για την ομοκυστινουρία. Να μην αιτιολογήσετε την απάντησή σας. i. Τρισωμία 21 ή σύνδρομο Down: Πρόκειται για την πιο κοινή αριθμητική χρωμοσωμική ανωμαλία. Τα άτομα με το σύνδρομο αυτό παρουσιάζουν καθυστέρηση στην ανάπτυξη, χαρακτηριστικές δυσμορφίες στο πρόσωπο και διανοητική καθυστέρηση. Στον καρυότυπό τους εμφανίζεται ένα επιπλέον χρωμόσωμα 21, που προέρχεται από μη διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων ή των χρωματίδων κατά τη μείωση. Με αυτόν τον τρόπο δημιουργείται ωάριο (σπανιότερα σπερματοζωάριο) με 2 χρωμοσώματα 21, η γονιμοποίηση του οποίου με ένα φυσιολογικό γαμέτη δημιουργεί ζυγωτό με τρισωμία 21. ΜΟΝΑΔΕΣ 2 ΤΕΛΟΣ 5ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

6 ΑΡΧΗ 6ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ii. iii. Οι αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της μείωσης, όταν δεν πραγματοποιείται φυσιολογικά ο διαχωρισμός των ομολόγων χρωμοσωμάτων κατά την 1η μειωτική διαίρεση ή των αδελφών χρωματίδων κατά τη 2η μειωτική διαίρεση. Το φαινόμενο ονομάζεται μη-διαχωρισμός και έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία γαμετών με αριθμό χρωμοσωμάτων μεγαλύτερο ή μικρότερο του φυσιολογικού. Η γονιμοποίηση των μη φυσιολογικών γαμετών επιφέρει τη δημιουργία ζυγωτού με λανθασμένη ποσότητα γενετικού υλικού, το οποίο δεν αναπτύσσεται φυσιολογικά. Τα άτομα που προκύπτουν κατά αυτόν τον τρόπο έχουν περίσσεια ή έλλειψη μικρού αριθμού χρωμοσωμάτων και ονομάζονται ανευπλοειδή. Η απουσία ενός μόνο χρωμοσώματος ονομάζεται μονοσωμία ενώ η ύπαρξη ενός επιπλέον χρωμοσώματος τρισωμία. Στην περίπτωση που συνέβη μη διαχωρισμός χρωμοσωμάτων κατά την 1 η μειωτική διαίρεση: Κύτταρο 2: 22 χρωμοσώματα, κύτταρο 3: 24 χρωμοσώματα, κύτταρο 4 και 5: 22 χρωματίδες, συνεπώς 22 χρωμοσώματα, κύτταρο 6 και 7: 24 χρωματίδες, συνεπώς 24 χρωμοσώματα. Στην περίπτωση που συνέβη μη διαχωρισμός χρωματίδων κατά την 2 η μειωτική διαίρεση: Κύτταρο 2 και 3: 23 χρωμοσώματα, κύτταρο 4 και 5: 23 χρωμοσώματα, κύτταρο 6: 24 χρωματίδες, συνεπώς 24 χρωμοσώματα, κύτταρο 7: 22 χρωματίδες, συνεπώς 22 χρωμοσώματα. ΜΟΝΑΔΕΣ 6 [Στην περίπτωση που ο υποψήφιος δεν αναφέρθηκε στη θεωρία αφαιρούνται 2 μονάδες. Επίσης εάν δεν έχει λάβει 2 περιπτώσεις -1 η και 2 η μειωτική- αφαιρούνται 2 μονάδες] Έστω Α το φυσιολογικό αλληλόμορφο και α το υπεύθυνο για την ομοκυστινουρία αλληλόμορφο. Η μητέρα έχει γονότυπο Αα και ο πατέρας αα. Συνεπώς το άτομο με το σύνδρομο Down που προκύπτει από τους γονείς αυτούς είναι δυνατό να έχει γονότυπο ΑΑα αν ο μη διαχωρισμός συνέβη στην 1 η μειωτική διαίρεση, ή πάλι ΑΑα αλλά και Ααα, εάν ο μη διαχωρισμός συνέβη στη δεύτερη μειωτική της μητέρας. ΜΟΝΑΔΕΣ 1 [στην περίπτωση που ο υποψήφιος έχει γράψει τον έναν από τους δύο πιθανούς γονότυπους αφαιρείται 0,5 μονάδα] Γ2. Σε ένα εργαστήριο γενετικής ο αρσενικός λευκός ποντικός Κ διασταυρώθηκε πολλαπλές φορές με τον θηλυκό μαύρο ποντικό Μ. Από τις διασταυρώσεις τους προέκυψαν μόνον μαύροι ποντικοί. Μαύρος θηλυκός ποντικός της θυγατρικής γενιάς διασταυρώθηκε πολλαπλές φορές με λευκό αρσενικό και προέκυψαν μαύροι και λευκοί απόγονοι σε αναλογία 1:1. Να εξηγήσετε με διασταυρώσεις τους πιθανούς γονότυπους των ποντικών Κ και Μ. ΤΕΛΟΣ 6ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

7 ΑΡΧΗ 7ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ Δεδομένου ότι από τις πολλαπλές διασταυρώσεις λευκού με μαύρο ποντικό προκύπτουν απόγονοι μόνον με μαύρο χρώμα συμπεραίνουμε ότι: Το αλληλόμορφο για το μαύρο επικρατεί σε εκείνο για το λευκό, Τα άτομα της πατρικής γενιάς είναι ομόζυγα για το χρώμα τριχώματος. Έστω ότι το γονίδιο είναι αυτοσωμικό. Συμβολίζουμε Β το γονίδιο για το μαύρο και β για το λευκό. Συνεπώς, τα άτομα της πατρικής γενιάς είναι ΒΒ το θηλυκό Μ και ββ το αρσενικό Κ. Οι διασταυρώσεις είναι: 1 η διασταύρωση 2 η διασταύρωση P : ΒΒ ββ P : Ββ ββ Γαμ. Β β Γαμ. Β, β β F : Ββ F : Ββ, ββ Φ.Α: 100% μαύρα Φ.Α: 1 μαύρο:1 λευκό Έστω ότι το γονίδιο είναι φυλοσύνδετο. Συμβολίζουμε Χ Β το γονίδιο για το μαύρο και Χ β για το λευκό. Συνεπώς, τα άτομα της πατρικής γενιάς είναι Χ Β Χ Β το θηλυκό Μ και Χ β Υ το αρσενικό Κ. Οι διασταυρώσεις είναι: 1 η διασταύρωση 2 η διασταύρωση P : Χ Β Χ Β Χ β Υ P : Χ Β Χ β Χ β Υ Γαμ. Χ Β Χ β, Υ Γαμ. Χ Β, Χ β Χ β, Υ F : Χ Β Χ β, Χ Β Υ F : Χ Β Χ β, Χ β Χ β, Χ Β Υ, Χ β Υ Φ.Α: 100% μαύρα Φ.Α: 1 μαύρο:1 λευκό ΜΟΝΑΔΕΣ 10 ΤΕΛΟΣ 7ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

8 ΑΡΧΗ 8ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ [5 μονάδες για κάθε σωστή εξήγηση. Απώλεια 5 μονάδες εάν δεν ληφθεί η μία εκ των δύο περιπτώσεων και 3 μονάδες εάν δεν γίνουν οι αντίστοιχες διασταυρώσεις.] Γ3. Σε καλλιέργεια E.coli προστίθεται θρεπτικό υλικό το οποίο περιέχει ως πηγή άνθρακα λακτόζη και γλυκόζη (χρόνος t 0 ). Μετά την εξάντληση και των δύο πηγών (χρόνος t 2 ) προστέθηκε στην καλλιέργεια μόνον γλυκόζη. Καθ όλη τη διάρκεια της καλλιέργειας προσδιορίστηκε η συγκέντρωση της λακτόζης (καμπύλη α) και της β-γαλακτοσιδάσης (καμπύλη β). Η β-γαλακτοσιδάση είναι ένα από τα τρία ένζυμα που απαιτεί η διάσπαση της λακτόζης. Τα αποτελέσματα φαίνονται στο διάγραμμα: α β t 0 t 1 t 2 t 3 Δεδομένου ότι το βακτήριο σε περιβάλλον γλυκόζης και λακτόζης, διασπά πρώτα τη γλυκόζη να απαντήσετε στα ερωτήματα: i. Σε ποιο ή ποια χρονικά διαστήματα 0-t 1, t 1 -t 2 και t 2 -t 3 το οπερόνιο της λακτόζης βρίσκεται σε καταστολή; Να μην αιτιολογήσετε την απάντησή σας. ii. Πόσα μόρια mrna και πόσες πρωτεΐνες παράγονται από την έκφραση του οπερονίου της λακτόζης κατά το χρονικό διάστημα 0-t 1 και πόσα κατά το χρονικό διάστημα t 1 -t 2 ; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. i. Το οπερόνιο της λακτόζης βρίσκεται σε καταστολή στα χρονικά διαστήματα 0-t 1 και t 2 - t 3, δεδομένου ότι σε αυτά δεν παράγεται το ένζυμο για τη διάσπαση της λακτόζης. ΜΟΝΑΔΕΣ 2 ii. Στο χρονικό διάστημα 0-t 1 το οπερόνιο βρίσκεται σε καταστολή και η πρωτεΐνη καταστολέας προσδένεται ισχυρά στον χειριστή, οπότε δεν μεταγράφονται τα δομικά γονίδια. Στο διάστημα αυτό παράγεται μία πρωτεΐνη, ο καταστολέας, και ένα μόριο ΤΕΛΟΣ 8ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

9 ΑΡΧΗ 9ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ mrna, αυτό που κωδικοποιεί τον καταστολέα. Στο χρονικό διάστημα t 1 -t 2 το οπερόνιο επάγεται. Όταν στο θρεπτικό υλικό υπάρχει μόνο λακτόζη, ο ίδιος ο δισακχαρίτης προσδένεται στον καταστολέα και δεν του επιτρέπει να προσδεθεί στο χειριστή. Τότε η RNA πολυμεράση είναι ελεύθερη να αρχίσει τη μεταγραφή. Η λακτόζη εντέλει λειτουργεί ως επαγωγέας της μεταγραφής του οπερονίου της. Τα τρία δομικά γονίδια μεταγράφονται σε ένα μόριο mrna. Το mrna μεταφράζεται σε τρία ένζυμα, καθώς περιέχει κωδικόνια έναρξης και λήξης για κάθε ένζυμο. Συνεπώς, στο διάστημα t 1 -t 2 από την έκφραση του οπερονίου παράγονται δύο μόρια mrna και 4 πρωτεΐνες. Το ένα mrna προέρχεται από τη μεταγραφή του ρυθμιστικού γονιδίου, το άλλο από τη μεταγραφή των τριών δομικών γονιδίων. Πρωτεΐνες είναι, μία ο καταστολέας και τα τρία ένζυμα για τη διάσπαση της λακτόζης. ΜΟΝΑΔΕΣ 4 [Στην περίπτωση που ο υποψήφιος δεν συμπεριλάβει στην απάντησή του την πρωτεΐνη καταστολέα ή/και το mrna που την κωδικοποιεί αφαιρούνται 2 συνολικά μονάδες, 1 για κάθε ένα.] ΘΕΜΑ Δ 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. i. Πόσα μόρια μιτοχονδριακού DNA υπάρχουν μετά τους 2 κύκλους αντιγραφής; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. Η αντιγραφή είναι γνωστό ότι γίνεται με ημισυντηρητικό τρόπο. Ο μηχανισμός αντιγραφής του DNA ονομάζεται ημισυντηρητικός διότι κατά την αντιγραφή του μορίου ανοίγει η διπλή έλικα και κάθε αλυσίδα λειτουργεί ως καλούπι για τη σύνθεση μίας νέας συμπληρωματικής αλυσίδας. Κατά αυτόν τον τρόπο προκύπτουν δύο θυγατρικά μόρια πανομοιότυπα με το μητρικό, καθένα εκ των οποίων αποτελείται από μία παλιά και μία καινούργια αλυσίδα. Συνεπώς, μετά τους 2 κύκλους αντιγραφής προκύπτουν 4 μόρια DNA. ΜΟΝΑΔΕΣ 4 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 ΤΕΛΟΣ 9ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

10 ΑΡΧΗ 10ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ EcoRI και στη συνέχεια αυτά αναμιγνύονται με τα θραύσματα από το μιτοχονδριακό DNA και DNA δεσμάση. Κάθε θραύσμα μιτοχονδριακού DNA ενσωματώνεται σε πλασμίδιο. ii. Πόσα ανασυνδυασμένα και πόσα μη ανασυνδυασμένα πλασμίδια δημιουργούνται; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. Το κάθε ένα μιτοχονδριακό DNA περιέχει 4 θέσεις αναγνώρισης από την περιοριστική ενδονουκλεάση και είναι κυκλικό μόριο. Συνεπώς, από την επίδραση της περιοριστικής δημιουργούνται 4 θραύσματα από κάθε μιτοχονδριακό DNA, άρα συνολικά 16 (4Χ4) θραύσματα μιτοχονδριακού DNA. Δεδομένου ότι κάθε θραύσμα ενσωματώνεται σε πλασμίδιο, προκύπτουν 16 ανασυνδυασμένα πλασμίδια και =84 μη ανασυνδυασμένα πλασμίδια, τα οποία και ξαναγίνονται κυκλικά δίχως να προσλάβουν μιτοχονδριακό DNA. ΜΟΝΑΔΕΣ 4 [Στην περίπτωση που ο υποψήφιος δεν συμπεριλάβει στην απάντησή του τα μη ανασυνδυασμένα πλασμίδια αφαιρούνται 2 μονάδες] 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. iii. Πόσοι βακτηριακοί κλώνοι υπάρχουν στην καλλιέργεια μετά και την επώαση; Να αιτιολογήσετε την απάντηση σας. Κλώνος ονομάζεται ένα σύνολο από γενετικώς πανομοιότυπα μόρια, κύτταρα ή οργανισμούς. Τα 16 ανασυνδυασμένα πλασμίδια αποτελούν 4 κατηγορίες, καθώς σε κάθε κατηγορία έχει συνδεθεί ένα αντίγραφο θραύσματος του αρχικού μιτοχονδριακού DNA. Ως εκ τούτου, μετά την καλλιέργεια σε θρεπτικό υλικό με στρεπτομυκίνη, προκύπτουν 5 κλώνοι. Οι τέσσερις από αυτούς φέρουν αντίγραφα του μιτοχονδριακού DNA και ένας κλώνος περιέχει μη ανασυνδυασμένο πλασμίδιο. ΜΟΝΑΔΕΣ 4 [Στην περίπτωση που ο υποψήφιος δεν συμπεριλάβει στην απάντησή του τον κλώνο με τα μη ανασυνδυασμένα πλασμίδια αφαιρείται 1 μονάδα] Η ανάλυση βάσεων σε ένα από τα θραύσματα του μιτοχονδριακού DNA έδειξε ότι περιέχεται η αλληλουχία βάσεων: ΤΕΛΟΣ 10ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

11 ΑΡΧΗ 11ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ (α) AATTCTAAACATΑΤ TTAAA ATGTTATATGATAAAGTGCATTTA TATATA AATACAG (β) GATTTGTAΤΑ AATTT TACAATATACTATTTCACGTAAAT ATATAT TTATGTCTCAA Yποκινητής 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 γράμματα). iv. 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. v. Να γράψετε την αλληλουχία των πρώτων τεσσάρων αμινοξέων του πεπτιδίου που κωδικοποιεί το μη ακέραιο γονίδιο, χωρίς να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. vi. Η ανάλυση του μιτοχονδριακού DNA ενός άνδρα και μιας γυναίκας έδειξε ότι έχουν πανομοιότυπη αλληλουχία βάσεων. Να γράψετε δύο πιθανές συγγενικές σχέσεις που μπορεί να έχουν τα άτομα αυτά και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. iv. Κατά την έναρξη της μεταγραφής ενός γονιδίου, η RNA πολυμεράση προσδένεται στον υποκινητή και προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA. Στη συνέχεια τοποθετεί τα ριβονουκλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια της μίας αλυσίδας του DNA σύμφωνα με τον κανόνα συμπληρωματικότητας των βάσεων, όπως και στην αντιγραφή, με τη διαφορά ότι εδώ απέναντι από την αδενίνη τοποθετεί το ριβονουκλεοτίδιο που περιέχει ουρακίλη. Η RNA πολυμεράση συνδέει τα ριβονουκλεοτίδια, που προστίθενται το ένα μετά το άλλο με 3-5 φωσφοδιεστερικό δεσμό. Η μεταγραφή, όπως άλλωστε και η αντιγραφή, έχει προσανατολισμό 5 3. Η σύνθεση του RNA σταματά στο τέλος του γονιδίου, όπου ειδικές αλληλουχίες, που ονομάζονται αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής επιτρέπουν την απελευθέρωση του μορίου RNA. Το μόριο του RNA που συντίθεται από τη μεταγραφή είναι συμπληρωματικό προς τη μία αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη και ονομάζεται μη κωδική. Η συμπληρωματική αλυσίδα του DNA του γονιδίου ονομάζεται κωδική. Το RNA είναι το κινητό αντίγραφο της πληροφορίας ενός γονιδίου. Το ακέραιο γονίδιο μεταγράφεται σε mrna και στη συνέχεια μεταφράζεται σε πεπτίδιο. Το RNA συντίθεται με προσανατολισμό 5 3 και η RNA πολυμεράση μεταγράφει τη μη κωδική αλυσίδα του DNA από το 3 προς το 5 άκρο της. Το μεταφραζόμενο τμήμα στο μόριο του mrna αρχίζει με το κωδικόνιο έναρξης, που είναι 5 AUG 3 και τελειώνει στο κωδικόνιο λήξης που είναι 5 UGA 3 ή 5 UAG 3 ή 5 UAA 3. Για να εντοπίσουμε ποια από τις δύο αλυσίδες ενός γονιδίου ΤΕΛΟΣ 11ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

12 ΑΡΧΗ 12ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ είναι η μη κωδική πρέπει διαβάζοντας την από το 3 προς το 5 άκρο της να εντοπίσουμε την τριπλέτα 3 TAC 5 και μετά βαδίζοντας με βήμα τριπλέτας (δεδομένου ότι το γονίδιο είναι συνεχές) να εντοπίσουμε μία από τις τριπλέτες 3 ACT 5 ή 3 ATC 5 ή 3 ATT 5. Τις προϋποθέσεις αυτές πληροί η πρώτη αλυσίδα, στην οποία τα άκρα της είναι: (α) AATTCTAAACATΑΤ TTAAA ATGTTATATGATAAAGTGCATTTA TATATA AATACAG (β) GATTTGTAΤΑ AATTT TACAATATACTATTTCACGTAAAT ATATAT TTATGTCTCAA Yποκινητής 1 Υποκινητής 2 Άρα ο υποκινητής του ακέραιου γονιδίου είναι ο 2 και η αλληλουχία του είναι: Το πεπτίδιο είναι: 3 ΑΤΑΤΑΤ 5 5 ΤΑΤΑΤΑ 3 H 2 N-met-his-phe-ile-ile-COOH ΜΟΝΑΔΕΣ 7 [Στην περίπτωση που ο υποψήφιος δεν συμπεριλάβει στην απάντησή του τη θεωρία από τη μεταγραφή αφαιρούνται 2 μονάδες. Επίσης, εάν αιτιολογήσει ορθά, αλλά δεν επιτύχει να εντοπίσει τη σωστή κωδική ή μη κωδική αφαιρούνται 2 μονάδες.] v. Το μεταφραζόμενο τμήμα στο mrna που προκύπτει από το μη ακέραιο γονίδιο είναι: 5 AU AUG UUU AGA AUU 3 Συνεπώς, τα 4 πρώτα αμινοξέα που κωδικοποιούνται από αυτό είναι: H 2 N met phe arg- ile- COOH vi. ΜΟΝΑΔΕΣ 2 Το ζυγωτό των ανώτερων οργανισμών περιέχει μόνο τα μιτοχόνδρια που προέρχονται από το ωάριο. Συνεπώς η προέλευση των μιτοχονδριακών γονιδίων είναι μητρική. Πιθανές συγγενικές σχέσεις μεταξύ ατών των δύο ατόμων είναι: α. μητέρα και γιός, καθώς η γυναίκα κληροδότησε το μιτοχονδριακό DNA στον γιό της, β. αδέλφια, που έχουν κληρονομήσει αμφότερα το μιτοχονδριακό DNA της μητέρας τους. ΜΟΝΑΔΕΣ 4 [Στην περίπτωση που ο υποψήφιος αναφερθεί σε άλλες συγγένειες όπως ξαδέλφια από δύο αδελφές- που αιτιολογούν πανομοιότυπο μιτοχονδριακό DNA, λαμβάνει τις μονάδες] ΤΕΛΟΣ 12ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ

13 ΑΡΧΗ 13ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ ΤΕΛΟΣ 13ΗΣ ΑΠΟ 13 ΣΕΛΙΔΕΣ