Παραγωγή, απομόνωση και καθαρισμός της φαρμακευτικής πρωτεΐνης.

Transcript

1 ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΗΜΕΡΗΣΙΟΥ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΤΡΙΤΗ 1 ΙΟΥΝΙΟΥ 2004 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ: ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ 1 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΘΕΜΑ 1o 1. δ 2. β 3. β 4. γ 5. δ ΘΕΜΑ 2o 1. Σχολικό βιβλίο, σελ. 31: Στους προκαρυωτικούς οργανισμούς υπάρχουν τρία είδη RNA: Αγγελιαφόρο RNA (mrna). Τα μόρια αυτά μεταφέρουν την πληροφορία του DNA για την παραγωγή μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Ριβοσωμικό RNA (rrna). Τα μόρια αυτά συνδέονται με πρωτεΐνες και σχηματίζουν το ριβόσωμα, ένα «σωματίδιο» απαραίτητο για την πραγματοποίηση της πρωτεϊνοσύνθεσης. Μεταφορικό RNA (trna). Κάθε μεταφορικό RNA συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ και το μεταφέρει στη θέση της πρωτεϊνοσύνθεσης. 2. Σχολικό βιβλίο, σελ. 135: Τα βήματα που απαιτούνται για την παραγωγή μιας φαρμακευτικής πρωτεΐνης ανθρώπινης προέλευσης από ένα διαγονιδιακά ζώο είναι τα παρακάτω: Απομόνωση του ανθρώπινου γονιδίου που κωδικοποιεί τη φαρμακευτική πρωτεΐνη που μας ενδιαφέρει. Μικροέγχυση του γονιδίου στον πυρήνα ενός γονιμοποιημένου ωαρίου του ζώου. Τοποθέτηση του γενετικά τροποποιημένου ζυγωτού στη μήτρα ενήλικου ζώου για κυοφορία. Γέννηση του διαγονιδιακού ζώου. Διασταυρώσεις με σκοπό να περάσει η τροποποιημένη γενετική πληροφορία στους απογόνους.

2 Παραγωγή, απομόνωση και καθαρισμός της φαρμακευτικής πρωτεΐνης. 3. Σχολικό βιβλίο, σελ. 119: Τα μονοκλωνικά αντισώματα επειδή αναγνωρίζουν ειδικά έναν αντιγονικό καθοριστή, είναι πολύ χρήσιμα ως ανοσοδιαγνωστικά. Μπορούν να ανιχνεύσουν στα υγρά του σώματος (αίμα, ούρα κ.ά.) ουσίες που είναι υπεύθυνες για ποικίλες ασθένειες, παθογόνους μικροοργανισμούς, καθώς και τη διακύμανση της συγκέντρωσης διάφορων προϊόντων του μεταβολισμού, η οποία μπορεί να προοιωνίζει την πιθανότητα εμφάνισης κάποιας ασθένειας. Η τεχνική ανίχνευσης είναι γρήγορη, απλή, ευαίσθητη, ακριβής και επιτρέπει τη διάγνωση ασθενειών στα πολύ αρχικά στάδιά τους δηλαδή πριν εμφανιστούν τα συμπτώματα. Τα αντισώματα θα συνεισφέρουν σημαντικά στην αύξηση της ευαισθησίας κλινικών δοκιμασιών όπως η τυποποίηση (προσδιορισμός) των ομάδων αίματος και η εξακρίβωση μιας πιθανής κύησης. Στην τελευταία περίπτωση έχουν κατασκευαστεί ειδικά ανοσοδιαγνωστικά τεστ, τα οποία περιέχουν μονοκλωνικά αντισώματα για ειδικές ορμόνες που παράγονται κατά την κύηση. ΘΕΜΑ 3ο 1. Σχολικό βιβλίο, σελ. 96: Αν κατά τη διάρκεια της μειωτικής διαίρεσης δεν πραγματοποιηθεί φυσιολογικά ο διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων ή των αδελφών χρωματίδων, ένα φαινόμενο που ονομάζεται μηδιαχωρισμός, τότε δημιουργούνται γαμέτες με αριθμό χρωμοσωμάτων μεγαλύτερο ή μικρότερο του φυσιολογικού. Η γονιμοποίηση των μη φυσιολογικών γαμετών, που προκύπτουν, με φυσιολογικό γαμέτη έχει ως αποτέλεσμα τη δημιουργία ζυγωτού με «λανθασμένη» ποσότητα γενετικού υλικού, το οποίο δεν αναπτύσσεται φυσιολογικά. Δύο είναι οι πιθανοί µηχανισµοί που εξηγούν τη γέννηση του συγκεκριµένου παιδιού: µη διαχωρισµός χρωµοσωµάτων κατά τη διάρκεια της 1 ης µειωτικής διαίρεσης µη διαχωρισµός κατά τη διάρκεια της 2 ης µειωτικής διαίρεσης. Αυτό µπορεί να συµβεί είτε στο θηλυκό είτε στο αρσενικό άτοµο. 2. Σχολικό βιβλίο, σελ. 97: Τα άτομα που πάσχουν από το σύνδρομο Turner έχουν φυσιολογικό αριθμό αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων (44) αλλά μόνο ένα χρωμόσωμα Χ από το ζεύγος των φυλετικών χρωμοσωμάτων (ΧΟ). Αυτή είναι η μοναδική μονοσωμία που έχει βρεθεί στον άνθρωπο. Τα άτομα αυτά 2

3 δεν εμφανίζουν δευτερογενή χαρακτηριστικά του φύλου, παρ' όλο που έχουν φαινότυπο θηλυκού ατόμου, και είναι στείρα. 3. Σχολικό βιβλίο, σελ , 20: Στις περιπτώσεις που υπάρχει αυξημένη πιθανότητα το έμβρυο να εμφανίσει κάποια γενετική ανωμαλία, τότε συνίσταται η διενέργεια προγεννητικού ελέγχου. Με την αμνιοπαρακέντηση λαμβάνεται από τον αμνιακό σάκο, με τη βοήθεια βελόνας, μικρή ποσότητα αμνιακού υγρού. Μέσα σε αυτό βρίσκονται εμβρυϊκά κύτταρα. Τα κύτταρα αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάλυση DNA και τη βιοχημική ανάλυση ορισμένων πρωτεϊνών και ενζύμων, όπως στην περίπτωση της φαινυλκετονουρίας. Επίσης, ύστερα από καλλιέργεια, τα εμβρυϊκά αυτά κύτταρα χρησιμοποιούνται για τη διάγνωση χρωμοσωμικών ανωμαλιών, με μελέτη του καρυότυπου. Η αμνιοπαρακέντηση πραγματοποιείται από την 12η-16η εβδομάδα της κύησης και αποτελεί έναν ασφαλή και αξιόπιστο τρόπο διάγνωσης των γενετικών ανωμαλιών. Εναλλακτική μέθοδος προγεννητικού ελέγχου είναι η λήψη χοριακών λαχνών. Πραγματοποιείται συνήθως την 9η-12η εβδομάδα της κύησης και περιλαμβάνει τη λήψη εμβρυϊκών κυττάρων από τις προεκβολές (λάχνες) του χόριου (εμβρυϊκή μεμβράνη που συμμετέχει στο σχηματισμό του πλακούντα). Τα κύτταρα από τις χοριακές λάχνες μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για τον έλεγχο των χρωμοσωμάτων (καρυότυπος) όσο και για βιοχημικές αναλύσεις και ανάλυση DNA όπως στη δρεπανοκυπαρική αναιμία. Η αμνιοπαρακέντηση, σε σχέση με τη λήψη χοριακών λαχνών, μας δίνει τη δυνατότητα παρασκευής χρωμοσωμάτων καλύτερης ποιότητας. Αντίθετα, η λήψη χοριακών λαχνών δίνει τη δυνατότητα πιο έγκαιρης διάγνωσης. Η μελέτη των χρωμοσωμάτων είναι δυνατή μόνο σε κύτταρα τα οποία διαιρούνται. Τα κύτταρα αυτά μπορεί να προέρχονται είτε από ιστούς που 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 κυπαρική διαίρεση στη φάση αυτή. Στη συνέχεια τα κύτταρα επωάζονται σε υποτονικό διάλυμα, ώστε να σπάσει η κυπαρική τους μεμβράνη, και τα χρωμοσώματά τους απλώνονται σε αντικειμενοφόρο πλάκα. Τέλος, 3

4 χρωματίζονται με ειδικές χρωστικές ουσίες και παρατηρούνται στο μικροσκόπιο. Η απεικόνιση αυτή αποτελεί τον καρυότυπο. ΘΕΜΑ 4ο Σχολικό βιβλίο, σελ. 74: Το γονίδιο που ελέγχει ένα χαρακτήρα δεν επηρεάζει τη μεταβίβαση του γονιδίου που ελέγχει έναν άλλο χαρακτήρα. Σήμερα είναι γνωστό ότι αυτό ισχύει μόνο για γονίδια που βρίσκονται σε διαφορετικά ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Ο ανεξάρτητος διαχωρισμός των γονιδίων γίνεται, επειδή τα χρωμοσώματα κάθε γονέα συνδυάζονται με τυχαίο τρόπο κατά τη δημιουργία των γαμετών. Οι διασταυρώσεις αυτού του τύπου, που μελετάται ο τρόπος κληρονόμησης δύο χαρακτήρων, ονομάζονται διασταυρώσεις διυβριδισμού. Στις διασταυρώσεις αυτές κάθε γονέας μπορεί γαμέτες με ίση πιθανότητα για τον καθένα. Σχολικό βιβλίο, σελ : Τα γονίδια που καθορίζουν την ομάδα αίματος, σύμφωνα με το σύστημα ΑΒΟ, είναι πολλαπλά αλληλόμορφα. Το γονίδιο I έχει τρία αλληλόμορφα: το Ι Α και το Ι Β κωδικοποιούν τα ένζυμα που σχηματίζουν τα Α και Β αντιγόνα αντίστοιχα, ενώ το i δεν κωδικοποιεί κάποιο ένζυμο. Τα Ι Α και Ι Β είναι συνεπικρατή, ενώ το i είναι υπολειπόμενο. Άτομα ομάδας αίματος Α έχουν γονότυπο Ι Α Ι Α ή Ι Α i. Άτομα ομάδας αίματος Β έχουν γονότυπο Ι Β Ι Β ή Ι Β i ενώ άτομα ομάδας αίματος ΑΒ έχουν γονότυπο Ι Α Ι Β. Τα άτομα ομάδας αίματος Ο έχουν γονότυπο ii. Σχολικό βιβλίο, σελ : Στον άνθρωπο υπάρχει ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων, που ονομάζονται φυλετικά και διαφέρουν ανάμεσα σε αρσενικά και θηλυκά άτομα. Τα φυσιολογικά θηλυκά άτομα έχουν ένα ζεύγος όμοιων Χ χρωμοσωμάτων, ενώ τα φυσιολογικά αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ και ένα Υ χρωμόσωμα. Τα γονίδια που βρίσκονται στο Χ χρωμόσωμα και δεν έχουν αλληλόμορφα στο Υ ονομάζονται φυλοσύνδετα και ο τρόπος με τον οποίο κληρονομούνται αναφέρεται ως φυλοσύνδετη κληρονομικότητα. Το γονίδιο που είναι υπεύθυνο για την εμφάνιση της αχρωματοψίας στο πράσινο και στο κόκκινο είναι υπολειπόμενο φυλοσύνδετο και συμβολίζεται με Χ δ. Το φυσιολογικό αλληλόμορφο του συμβολίζεται με Χ Δ και είναι επικρατές. Επειδή τα αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ χρωμόσωμα, ενώ τα θηλυκά έχουν δύο, θα υπάρχουν δύο πιθανοί γονότυποι στα αρσενικά: Χ Δ Υ και Χ δ Υ και τρεις στα θηλυκά: Χ Δ Χ Δ, Χ Δ Χ δ και Χ δ Χ δ. 4

5 α. Γονότυπος άνδρα: iiχ Δ Υ. Επειδή είναι οµάδας αίµατος Ο, συµπεραίνουµε ότι οι γονείς του είναι ετερόζυγοι. Εποµένως, ο πατέρας του έχει γονότυπο Ι Α iχ Δ Υ και η µητέρα του έχει γονότυπο Ι Β iχ Δ Χ Δ ή Ι Β iχ Δ Χ δ. β. Ο γονότυπος του άνδρα είναι: iiχ Δ Υ. Ο γονότυπος της γυναίκας είναι: Ι Α Ι Α Χ Δ Χ δ ή Ι Α iχ Δ Χ δ. 1 η διασταύρωση: P: iiχ Δ Υ x Ι Α Ι Α Χ Δ Χ δ Γαμέτες: iχ Δ, iυ Ι Α Χ Δ, Ι Α Χ δ Απόγονοι: 2 η διασταύρωση: P: iiχ Δ Υ x Ι Α iχ Δ Χ δ Γαμέτες: iχ Δ, iυ Ι Α Χ Δ, Ι Α Χ δ, iχ Δ, iχ δ Απόγονοι: Ι Α Χ Δ Ι Α Χ δ iχ Δ iχ δ iχ Δ Ι Α iχ Δ Χ Δ Ι Α iχ Δ Χ δ iiχ Δ Χ Δ iiχ Δ Χ δ iυ Ι Α iχ Δ Υ Ι Α iχ δ Υ iiχ Δ Υ iiχ δ Υ 5 iχ Δ iυ Ι Α Χ Δ Ι Α iχ Δ Χ Δ Ι Α iχ Δ Υ Ι Α Χ δ Ι Α iχ Δ Χ δ Ι Α iχ δ Υ γ. Στην 1 η διασταύρωση: Η πιθανότητα να γεννηθεί αγόρι οµάδας αίµατος Α και µε µερική αχρωµατοψία είναι 25% (1/4). Στην 2 η διασταύρωση: Η πιθανότητα να γεννηθεί αγόρι οµάδας αίµατος Α και µε µερική αχρωµατοψία είναι 12,5% (1/8). Κάθε κύηση είναι ένα ανεξάρτητο γεγονός, που δε σχετίζεται με τα αποτελέσματα προηγούμενων κυήσεων. ΔΗΜΗΤΡΗΣ ΚΟΤΡΟΠΟΥΛΟΣ ΒΙΟΛΟΓΟΣ SCIENCE PRESS