ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗΣ 1 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗΣ 1 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ"

Αἴσωπος Παπάζογλου
9 χρόνια πριν
Προβολές:

ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗΣ 1 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ α) Αφού τα σωµατικά κύτταρα της γάτας έχουν 19 ζεύγη οµολόγων χρωµοσωµάτων, άρα περιέχουν 38 απλοειδή χρωµοσώµατα στην αρχή της Μεσόφασης (G 1 -φάση),

1 ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗΣ 1 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ α) Αφού τα σωµατικά κύτταρα της γάτας έχουν 19 ζεύγη οµολόγων χρωµοσωµάτων, άρα περιέχουν 38 απλοειδή χρωµοσώµατα στην αρχή της Μεσόφασης (G 1 -φάση), πριν τον αυτοδιπλασιασµό του DNA. Εποµένως, το κύτταρο-α είναι σωµατικό κύτταρο στο τέλος της Μεσόφασης (G 2 -φάση) µετά τον αυτοδιπλασιασµό του DNA στην S-φάση της Μεσόφασης, που περιέχει 38 διπλασιασµένα χρωµοσώµατα, δηλαδή 76 µόρια DNAs, ανά τέσσερα (4), όµοιου µεγέθους. Το κύτταρο-β, αφού δεν περιέχει κανένα µόριο γραµµικού δίκλωνου DNA είναι κάποιου βακτηρίου που συµβιώνει φυσιολογικά στον εντερικό σωλήνα της γάτας. Είναι προφανές, ότι αυτό περιέχει, ένα (1) κυκλικό µόριο του κύριου βακτηριακού DNA και τρία (3) µόρια πλασµιδίων. Το κύτταρο-γ είναι σωµατικό κύτταρο στην αρχή της Μεσόφασης (G 1 -φάση), πριν τον αυτοδιπλασιασµό του DNA, που περιέχει 38 απλοειδή χρωµοσώµατα, δηλαδή 38 µόρια DNAs, ανά δύο (2), όµοιου µεγέθους. Το κύτταρο-, αφού φέρει περιττό αριθµό γραµµικών µορίων DNAs, άρα και απλοειδών χρωµοσωµάτων, είναι προφανές ότι δε µπορεί να δηµιουργήσει ζεύγη οµολόγων χρωµοσωµάτων, και άρα πρόκειται για τον απλοειδή σκώληκα. β 1 ) 36 Αυτοσωµικά Χρωµοσώµατα, 2 Φυλετικά Χρωµοσώµατα, 76 µόρια DNAs, ανά τέσσερα (4), όµοιου µεγέθους. β 2 ) 18 Αυτοσωµικά Χρωµοσώµατα, 1 Φυλετικό Χρωµόσωµα, 38 µόρια DNAs, ανά δύο (2), όµοιου µεγέθους. β 3 ) 18 Αυτοσωµικά Χρωµοσώµατα, 1 Φυλετικό Χρωµόσωµα, 19 µόρια DNAs, όλα µε διαφορετικό µήκος. β 4 ) 36 Αυτοσωµικά Χρωµοσώµατα, 2 Φυλετικά Χρωµοσώµατα, 38 µόρια DNAs, ανά δύο (2), όµοιου µεγέθους.

Εποµένως, το κύτταρο-α είναι σωµατικό κύτταρο στο τέλος της Μεσόφασης (G 2 -φάση) µετά τον αυτοδιπλασιασµό του DNA στην S-φάση της Μεσόφασης, που περιέχει 38 διπλασιασµένα χρωµοσώµατα, δηλαδή 76

2 γ) Κάθε σωµατικό κύτταρο έχει µεγάλο αριθµό µιτοχονδρίων και κάθε µιτοχόνδριο περισσότερα του ενός (1) στον άνθρωπο δύο (2) έως δέκα (10) αντίγραφα του κυκλικού µιτοχονδριακού DNA. Το γεγονός ότι τα µιτοχονδριακά DNAs µόρια του κυττάρου-α δεν είναι διπλάσια σε αριθµό, από αυτά του κυττάρου-γ, οφείλεται στο ότι τα µιτοχόνδρια έχουν ανεξάρτητο διπλασιασµό, σε σχέση µε το DNA του πυρήνα. Εποµένως η φάση-s της Μεσόφασης, στην οποία αυτοδιπλασιάζεται το DNA του πυρήνα, δε σηµαίνει αυτόµατα και τη χρονική περίοδο αυτοδιπλασιασµού των µιτοχονδριακών DNAs µορίων. δ) Το καταλληλότερο κύτταρο για την κατασκευή και τη µελέτη καρυοτύπου της γάτας, είναι εκείνο στο οποίο τα χρωµοσώµατα έχουν διπλασιαστεί και άρα µπορούµε να τα «πετύχουµε» στη φάση της Μετάφασης, στην οποία το γενετικό υλικό επιτυγχάνει το µέγιστο βαθµό συσπείρωσης. Αναλυτικά, τα στάδια που πρέπει να ακολουθήσουµε, προκειµένου να κατασκευάσουµε τον καρυότυπο της γάτας, είναι τα εξής: Το γονιδίωµα της γάτας σε ένα απλοειδές κύτταρο (γαµέτη) αποτελείται από DNA, που είναι οργανωµένο σε 19 απλοειδή χρωµοσώµατα. Η µελέτη των χρωµοσωµάτων είναι δυνατή µόνο σε κύτταρα τα οποία διαιρούνται. Τα κύτταρα αυτά µπορεί να προέρχονται είτε από ιστούς ου διαιρούνται φυσιολογικά είτε από κυτταροκαλλιέργειες, όπου γίνεται in vitro επαγωγή της διαίρεσης µε ουσίες που έχουν µιτογόνο δράση. Τα χρωµοσώµατα µελετώνται στο στάδιο της µετάφασης, όπου εµφανίζουν το µεγαλύτερο βαθµό συσπείρωσης και είναι ευδιάκριτα. Επειδή σε ένα πληθυσµό διαιρούµενων κυττάρων, το ποσοστό αυτών που βρίσκονται στη µετάφαση είναι µικρό, χρησιµοποιούνται ουσίες οι οποίες σταµατούν την κυτταρική διαίρεση στη φάση αυτή. Στη συνέχεια τα κύτταρα επωάζονται σε υποτονικό διάλυµα, ώστε να σπάσει η κυτταρική τους µεµβράνη, και τα χρωµοσώµατα απλώνονται σε αντικειµενοφόρο πλάκα. Τέλος, χρωµατίζονται µε ειδικές χρωστικές ουσίες και παρατηρούνται στο µικροσκόπιο. ε) Το γενετικό υλικό των προκαρυωτικών κυττάρων είναι ένα δίκλωνο κυκλικό µόριο DNA µήκους περίπου 1 mm. Το κυκλικό αυτό µόριο DNA αναδιπλώνεται και πακετάρεται µε τη βοήθεια πρωτεϊνών µε αποτέλεσµα να έχει τελικό µήκος στο κύτταρο 1 µm. Περιέχει ένα αντίγραφο του γονιδιώµατος, άρα τα προκαρυωτικά κύτταρα είναι απλοειδή. Σε πολλά βακτήρια, εκτός από το κύριο κυκλικό µόριο DNA, υπάρχουν και τα πλασµίδια. Τα πλασµίδια είναι δίκλωνα, κυκλικά µόρια DNA µε διάφορα µεγέθη. Περιέχουν µικρό ποσοστό της γενετικής πληροφορίας και αποτελούν το 1-2% του βακτηριακού DNA. Ένα βακτήριο µπορεί να περιέχει ένα ή περισσότερα πλασµίδια, τα οποία αντιγράφονται ανεξάρτητα από το κύριο µόριο DNA του βακτηρίου. Μεταξύ των γονιδίων που περιέχονται στα πλασµίδια υπάρχουν γονίδια ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικά και γονίδια που

πυρήνα. Εποµένως η φάση-s της Μεσόφασης, στην οποία αυτοδιπλασιάζεται το DNA του πυρήνα, δε σηµαίνει αυτόµατα και τη χρονική περίοδο αυτοδιπλασιασµού των µιτοχονδριακών DNAs µορίων.

3 σχηµατίζονται µε τη µεταφορά του γενετικού υλικού από ένα βακτήριο σε άλλο. Τα πλασµίδια 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. Με τον τρόπο αυτό µετασχηµατίζουν το βακτήριο στο οποίο εισέρχονται και του προσδίδουν καινούριες ιδιότητες. Τα πλασµίδια αποτελούν πολύτιµο εργαλείο των τεχνικών της Γενετικής Μηχανικής, όπως θα αναλυθεί στο κεφάλαιο του ανασυνδυασµένου DNA. Σε ορισµένα πλασµίδια περιέχονται ογκογόνα γονίδια, όπως στο πλασµίδιο T i, που βρίσκεται στο βακτήριο του εδάφους Agrobacterium tumefaciens. Το βακτήριο Agrobacterium tumefaciens, το οποίο ζει στο έδαφος, διαθέτει τη φυσική ικανότητα να µολύνει φυτικά κύτταρα µεταφέροντας σε αυτά ένα πλασµίδιο που ονοµάζεται Τi (Ti = Tumor inducing factor). Το πλασµίδιο Τi ενσωµατώνεται στο γενετικό υλικό των φυτικών κυττάρων, και δηµιουργεί εξογκώµατα (όγκους) στο σώµα των φυτών. (Τις τελευταίες δύο προτάσεις θα τις δούµε στην πρώτη (1 η ) σελίδα του 9 ου Κεφαλαίου.

Με τον τρόπο αυτό µετασχηµατίζουν το βακτήριο στο οποίο εισέρχονται και του προσδίδουν καινούριες ιδιότητες.

4 ΛΥΣΗ ΑΣΚΗΣΗΣ 2 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ A ΤΡΟΠΟΣ ΛΥΣΗΣ Αφού η απόσταση ανάµεσα σε δύο (2) συνεχόµενες Θ.Ε.Α. είναι 6 x 10 6 ζ.β., σηµαίνει ότι σε κάθε θυγατρική αλυσίδα, για αυτή την απόσταση θα πρέπει να τοποθετηθούν 10 6 βάσεις. Στη µία, από τις δύο θυγατρικές αλυσίδες, τη µισή απόσταση ( βάσεις) θα την καλύψει η DNA-pol µίας αντιγραφικής διχάλας, µίας αντιγραφικής θηλιάς, µε συνεχή τρόπο, ενώ την υπόλοιπη µισή απόσταση ( βάσεις) θα την καλύψουν ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ οι DNA-pols µίας άλλης αντιγραφικής διχάλας, της επόµενης αντιγραφικής θηλιάς, µε ασυνεχή τρόπο. ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ, στην άλλη θυγατρική αλυσίδα και για την ίδια απόσταση, συµβαίνουν τα ίδια γεγονότα µε αντίστροφο τρόπο. ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ, έχουν τοποθετηθεί τα νουκλεοτίδια και στις δύο (2) θυγατρικές αλυσίδες, σε όλες τις αποστάσεις του DNA µορίου, µεταξύ των 60 Θ.Ε.Α. Άρα ισχύει ότι: Τα νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε t 1 = ; t 1 = min Το τµήµα του DNA µορίου, από την 1 η Θ.Ε.Α. προς το αριστερό άκρο του DNA, απαιτεί την τοποθέτηση βάσεων σε κάθε θυγατρική αλυσίδα, αριθµός µικρότερος των βάσεων, γεγονός που σηµαίνει ότι αυτό το τµήµα του DNA θα έχει ολοκληρώσει την αντιγραφή του, σε χρόνο µικρότερο (t = min) του χρόνου t 1 των min, και άρα ΕΝ ΕΠΗΡΕΑΖΕΙ ΤΟ

000 βάσεις) θα την καλύψει η DNA-pol µίας αντιγραφικής διχάλας, µίας αντιγραφικής θηλιάς, µε συνεχή τρόπο, ενώ την υπόλοιπη µισή απόσταση (500.

5 ΧΡΟΝΟ ΟΛΟΚΛΗΡΩΣΗΣ ΤΗΣ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗΣ ΤΟΥ DNA ΣΕ ΟΛΟΚΛΗΡΟ ΤΟ ΜΟΡΙΟ, αφού: Τα νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε t = ; t = min < t 1 = min Στον ίδιο χρόνο αυτόν, των min, στο τµήµα του DNA µορίου, από τη 60 η Θ.Ε.Α. προς το δεξιό άκρο του µορίου, οι DNA-pols θα έχουν τοποθετήσει σε κάθε θυγατρική αλυσίδα βάσεις και θα υπολείπονται ακόµη βάσεις, οι οποίες και θα τοποθετηθούν µέσα σε χρόνο: Τα νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε t 2 = ; t 2 = min Εποµένως, t ολικός = t 1 + t 2 = min Β ΤΡΟΠΟΣ ΛΥΣΗΣ (1)Αφού η απόσταση ανάµεσα σε δύο (2) συνεχόµενες Θ.Ε.Α. είναι 6 x 10 6 ζ.β., σηµαίνει ότι σε κάθε θυγατρική αλυσίδα, για αυτή την απόσταση θα πρέπει να τοποθετηθούν 10 6 βάσεις. Στη µία, από τις δύο θυγατρικές αλυσίδες, τη µισή απόσταση ( βάσεις) θα την καλύψει η DNA-pol µίας αντιγραφικής διχάλας, µίας αντιγραφικής θηλιάς, µε συνεχή τρόπο, ενώ την υπόλοιπη µισή απόσταση ( βάσεις) θα την καλύψουν ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ οι DNA-pols µίας άλλης αντιγραφικής διχάλας, της επόµενης αντιγραφικής θηλιάς, µε ασυνεχή τρόπο. ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ, στην άλλη θυγατρική αλυσίδα και για την ίδια απόσταση, συµβαίνουν τα ίδια γεγονότα µε αντίστροφο τρόπο. ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΑ, θα έχουν τοποθετηθεί τα νουκλεοτίδια και στις δύο (2) θυγατρικές αλυσίδες, σε όλες τις αποστάσεις του DNA µορίου, µεταξύ των 60 Θ.Ε.Α. (2)Το τµήµα του DNA µορίου, από την 1 η Θ.Ε.Α. προς το αριστερό άκρο του DNA, απαιτεί την τοποθέτηση βάσεων σε κάθε θυγατρική αλυσίδα. (3)Το τµήµα του DNA µορίου, από την 60 η Θ.Ε.Α. προς το δεξιό άκρο του DNA, απαιτεί την τοποθέτηση βάσεων σε κάθε θυγατρική αλυσίδα. Από τα (1), (2) και (3), συµπεραίνουµε ότι η µεγαλύτερη απόσταση που έχουν να καλύψουν οι DNA-pols είναι αυτή, που παρεµβάλλεται από την 60 η Θ.Ε.Α. προς το δεξιό άκρο του DNA, και άρα αυτή αποτελεί το κρίσιµο βήµα που καθορίζει το χρόνο ολοκλήρωσης της αντιγραφής σε ολόκληρο το DNA µόριο. Άρα ισχύει ότι: Τα νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε t ολικός = ; t ολικός = min

000 βάσεις, οι οποίες και θα τοποθετηθούν µέσα σε χρόνο: Τα 300.000 νουκλεοτίδια τοποθετούνται σε t 2 = ; t 2 = 3.000 min Εποµένως, t ολικός = t 1 + t 2 = 8.

6 ΑΙΤΙΟΛΟΓΗΣΗ ΑΠΟ ΤΟ ΒΙΒΛΙΟ ΚΑΙ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΥΟ (2) ΤΡΟΠΟΥΣ ΛΥΣΗΣ ΤΗΣ ΑΣΚΗΣΗΣ: Οι DNA πολυµεράσες λειτουργούν µόνο προς καθορισµένη κατεύθυνση και τοποθετούν τα νουκλεοτίδια στο ελεύθερο 3 άκρο της δεοξυριβόζης του τελευταίου νουκλεοτιδίου κάθε αναπτυσσόµενης αλυσίδας. Έτσι, λέµε ότι αντιγραφή γίνεται µε προσανατολισµό 5 προς 3. Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα που παράγεται, οι δύο αλυσίδες θα είναι αντιπαράλληλες. Για να ακολουθηθεί αυτός ο κανόνας σε κάθε τµήµα DNA που γίνεται η αντιγραφή, η σύνθεση του DNA είναι συνεχής στη µία αλυσίδα και ασυνεχής στην άλλη. Τα κοµµάτια της ασυνεχούς αλυσίδας συνδέονται µεταξύ τους µε τη βοήθεια ενός ενζύµου, που ονοµάζεται DNA δεσµάση. Το ίδιο ένζυµο συνδέει και όλα τα κοµµάτια που προκύπτουν από τις διάφορες θέσεις έναρξης αντιγραφής.

Έτσι, σε κάθε διπλή έλικα που παράγεται, οι δύο αλυσίδες θα είναι αντιπαράλληλες.

Σχετικά έγγραφα

(αδρές αποικίες) Θέρμανση (λείες αποικίες) ζωντανά ποντίκια ζωντανά ποντίκια νεκρά ποντίκια

Το DNA είναι το γενετικό υλικό 1. Πείραμα Griffith (1928) Βακτήριο πνευμονιόκοκκου (Diplococcus pneumoniae) Χωρίς κάλυμμα Με κάλυμμα (αδρές αποικίες) Θέρμανση (λείες αποικίες) ζωντανά ποντίκια ζωντανά