ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ 2013 ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ στα ΘΕΜΑΤΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ Α Α1: γ Α2: β Α3: α Α4: δ Α5: α ΘΕΜΑ Β Β1: σελ. 123 από: «Η διαδικασία που ακολουθείται. Εισάγονται πάλι σ αυτόν». Β2: σελ. 133 από: «Στη μέθοδο αυτή χοίρων και αιγών». Β3: Το μιτοχονδριακό DNA περιέχει πληροφορίες σχετικά με την οξειδωτική φωσφορυλίωση και κωδικοποιεί μικρό αριθμό πρωτεϊνών. Οι περισσότερες όμως πρωτεΐνες. αυτόνομα οργανίδια. (σελ. 21) Β4: Ο γενετικός κώδικας χαρακτηρίζεται ως εκφυλισμένος διότι με εξαίρεση δύο αμινοξέα (μεθειονίνη και τρυπτοφάνη), συνώνυμα. (σελ. 35). ΘΕΜΑ Γ Μελετάμε, στους απογόνους, φύλα: κάθε χαρακτήρα χωριστά, στα δύο 1 ος χαρακτήρας: Μέγεθος φτερών Θηλυκά Φυσιολογικά Ατροφικά Αναλογία 300 100 3:1 Αρσενικά Φυσιολογικά Ατροφικά Αναλογία 300 100 3:1 2 ος χαρακτήρας: Χρώμα ματιών Θηλυκά Κόκκινο χρώμα Άσπρο χρώμα Αναλογία 200 200 1:1 Αρσενικά Κόκκινο χρώμα Άσπρο χρώμα Αναλογία 200 200 1:1
Γ1: Επειδή προκύπτει η γνωστή αναλογία 3 φυσιολογικά : 1 ατροφικά, συμπεραίνουμε ότι ο χαρακτήρας μέγεθος φτερών ελέγχεται από αυτοσωμικό γονίδιο και τα άτομα της πατρικής γενιάς έχουν φυσιολογικά φτερά και είναι ετερόζυγα. Συμβολισμός: Α: φυσιολογικό α: ατροφικά Τα ετερόζυγα άτομα Αα, δίνουν δύο ειδών γαμέτες: Α και α. Στη συνέχεια οι γαμέτες γονιμοποιούνται τυχαία για να προκύψουν οι απόγονοι. Ρ: Αα x Αα γαμέτες Α,α / Α,α F1 ΑΑ,Αα,Αα,αα Γονοτυπική αναλογία 1ΑΑ:2Αα:1αα Φαινοτυπική αναλογία 3 φυσιολογικά : 1 ατροφικά Τα παραπάνω συμβαίνουν σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Mendel, νόμο της διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων που αναφέρει ότι: από κάθε ζευγάρι ομολόγων χρωμοσωμάτων, επομένως και από κάθε ζευγάρι αλληλομορφων γονιδίων, στους γαμέτες μεταφέρεται το ένα από τα δύο. Στη συνέχεια οι γαμέτες γονιμοποιούνται τυχαία και προκύπτουν οι απόγονοι. Ένα ΑΑ άτομο προκύπτει από τη γονιμοποίηση ενός Α γαμέτη με έναν Α γαμέτη. Δύο Αα άτομα προκύπτουν από τη γονιμοποίηση ενός Α γαμέτη με έναν α γαμέτη και ένα αα άτομο προκύπτει από τη γονιμοποίηση ενός α με ένα α γαμέτη. Έτσι η γονοτυπική αναλογία είναι 1ΑΑ: 2Αα:1αα. Επειδή ο φαινότυπος των ετερόζυγων ατόμων (Αα) είναι ίδιος με αυτό των ομόζυγων (ΑΑ), η φαινοτυπική αναλογία είναι 3 φυσιολογικά :1 ατροφικά Γ2: Η αναλογία ως προς το χρώμα ματιών είναι 1κόκκινο :1άσπρο και στα θηλυκά και στα αρσενικά. Αυτό μπορεί να δικαιολογηθεί και με την αυτοσωμική και με τη φυλοσύνδετη κληρονομικότητα. Α. Ο χαρακτήρας ελέγχεται από αυτοσωμικό γονίδιο. Συμβολισμός: Β: κόκκινο χρώμα β: άσπρο χρώμα
Άλλοι απόγονοι είναι φυσιολογικοί (με πιθανούς γονότυπους ΒΒ ή Ββ) και άλλοι έχουν ατροφκά φτερά και γονότυπο ββ. Επομένως κάθε γονέας έχει τουλάχιστον ένα β γονίδιο. Το ένα από τα δύο άτομα της πατρικής γενιάς έχει ένα Β γονίδιο. Ο άλλος γονέας έχει το β γονίδιο και προκύπτει η γνωστή αναλογία 1:1. (Σημ: Εάν και ο άλλος γονέας είχε το Β γονίδιο, η διασταύρωση θα ήταν, ετερόζυγο με ετερόζυγο (Ρ: Ββ x Ββ) και η αναλογία των απογόνων θα ήταν 3 φυσιολογικά : 1 ατροφικά). Ρ: Ββ x ββ γαμέτες Β,β / β,β F1 Ββ,Ββ,ββ,ββ Γονοτυπική αναλογία 1Ββ:1ββ Φαινοτυπική αναλογία 1 κόκκινο :1 άσπρο Τα παραπάνω προκύπτουν είτε το ετερόζυγο είναι το θηλυκό (και το αρσενικό ομόζυγο) είτε αντίστροφα και αιτιολογούνται σύμφωνα με το πρώτο νόμο του Mendel νόμο του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων. Τα άτομα Ββ δίνουν Β και β γαμέτες ενώ τα άτομα με άσπρο χρώμα ματιών (ββ), δίνουν μόνο β γαμέτες. Προκύπτουν Ββ απόγονοι (κόκκινο χρώμα) από τη γονιμοποίηση ενός Β με ένα β γαμέτη και ββ απόγονοι (άσπρο χρώμα) από τη γονιμοποίηση ενός β με ένα β γαμέτη. Β. Ο χαρακτήρας χρώμα ματιών ελέγχεται από φυλοσύνδετο γονίδιο. Τα θηλυκά άτομα συμβολίζονται με ΧΧ και τα αρσενικά με ΧΥ. Φυλοσύνδετα ονομάζονται τα γονίδια που βρίσκονται στην περιοχή του Χ φυλετικού χρωμοσώματος που δεν υπάρχει στο Υ. Γράφοντας τους γονότυπους των αρσενικών απογόνων, μπορούμε εύκολα να διαπιστώσουμε το γονότυπο του θηλυκού γονέα, αφού το φυλοσύνδετο γονίδιο ο αρσενικός απόγονος το δέχεται από το θηλυκό γονέα. Επίσης, από τους θηλυκούς απογόνους με άσπρο χρώμα ματιών (Χ β Χ β ), διαπιστώνουμε το γονότυπο του αρσενικού γονέα, αφού ο αρσενικός γονέας μεταβιβάζει το φυλοσύνδετο γονίδιό του στο θηλυκό απόγονο. Οι απόγονοι 150 θηλυκά κόκκινα μάτια (Χ Β Χ - ) 150 αρσενικά κόκκινα μάτια (Χ Β Υ)
150 θηλυκά άσπρα μάτια (Χ β Χ β ) 150 αρσενικά άσπρα μάτια (Χ β Υ) 50 θηλυκά κόκκινα μάτια (Χ Β Χ - ) 50 αρσενικά κόκκινα μάτια (Χ Β Υ) 50 θηλυκά άσπρα μάτια (Χ β Χ β ) 50 αρσενικά άσπρα μάτια (Χ β Υ) Το θηλυκό έχει κόκκινο χρώμα ματιών και είναι ετερόζυγο, ενώ το αρσενικό έχει άσπρο χρώμα ματιών. Συμβολισμός: Χ Β : κόκκινο χρώμα Χ β : άσπρο χρώμα Ρ: Χ Β Χ β x Χ β Υ γαμέτες Χ Β, Χ β / Χ β, Υ F1 Χ Β Χ β, Χ β Χ β, Χ Β Υ, Χ β Υ Γονοτυπική αναλογία 1 : 1 : 1 : 1 Φαινοτυπική αναλογία 1 με κόκκινο: 1 άσπρο 1 με κόκκινο: 1 άσπρο θηλυκά αρσενικά Τα παραπάνω αποτελέσματα προκύπτουν σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Mendel, νόμο του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων. Τα άτομο με γονότυπο Χ Β Χ β δίνει Χ Β, Χ β γαμέτες. Το αρσενικό άτομο με άσπρα μάτια Χ β Υ δίνει Χ β και Υ γαμέτες. Ένας Χ Β Χ β απόγονος (θηλυκό με κόκκινα μάτια) προκύπτει από τη γονιμοποίηση ενός Χ Β με ένα Χ β γαμέτη, ένας Χ β Χ β απόγονος (θηλυκό με άσπρα μάτια) προκύπτει από τη γονιμοποίηση ενός Χ β, με ένα Χ β γαμέτη, ένα Χ Β Υ άτομο (αρσενικό με κόκκινα μάτια) προκύπτει από τη γονιμοποίηση ενός Χ Β γαμέτη με ένα Υ και ένα Χ β Υ άτομο (αρσενικό με άσπρα μάτια) προκύπτει από τη γονιμοποίηση ενός Χ β με ένα Υ. Oλες οι αναλογίες υπολογίζονται εύκολα με τη δημιουργία του τετράγωνου του Punnett. Χ Β Χ β Χ β Χ Β Χ β Χ β Χ β Υ Χ Β Υ Χ β Υ Γ3.
Δεν προκύπτει ίδια αναλογία με την αναλογία από τις διασταυρώσεις του Mendel όταν ο χαρακτήρας ελέγχεται από: α. γονίδιο που τα αλληλόμορφα είναι μεταξύ τους ατελώς επικρατή, β. γονίδιο με συνεπικρατή αλληλόμορφα, γ. γονίδιο με πολλαπλά αλληλόμορφα, δ. από θνησιγόνα γονίδια ε. από φυλοσύνδετα γονίδια (Σχόλιο: Υπάρχει ένα λάθος στην εκφώνηση, καθότι οι νόμοι ισχύουν. Δεν ισχύουν οι αναλογίες). ΘΕΜΑ Δ Δ1. Υβριδοποιημένο μόριο 1 5 -AAATGAAACCAGGATAAG-3 3 - TTTACTTTGGTCCTATTCΤΤΑΑ -5 Υβριδοποιημένο μόριο 2 5 -AATTCGGGGGGC-3 3 GCCCCCCGTTAA 5 Δ2. Γονίδιο εμπεριέχεται στο πρώτο υβριδοποιημένο μόριο, που περιέχει τα κωδικόνια έναρξης (5 ATG 3 ) και λήξης (5 ΤΑΑ3 ) της κωδικής αλυσίδας. Το m RNA 5 - AUGAAACCAGGAUAA-3 Το m RNA είναι συμπληρωματικό και αντιπαράλληλο με τη μ η κωδική αλυσίδα. Η μεταγραφή πραγματοποιείται από το ένζυμο RNA πολυμεράση που τοποθετεί ριβονουκλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια της μη κωδικής αλυσίδας δηλ. απέναντι από τα νουκλεοτίδια που περιέχουν την αζωτούχο βάση αδενίνη τοποθετούνται τα ριβονουκλεοτίδια με αζωτούχο βάση ουρακίλη, απέναντι από θυμίνη, αδενίνη, απέναντι από γουανίνη, κυτοσίνη και
απέναντι από κυτοσίνη, γουανίνη. Επιπλέον, απέναντι από το 5 άκρο της μη κωδικής αλυσίδας υπάρχει το 3 άκρο του m RNA και αντίστροφα. Δ3. Το αντικωδικόνιο του t RNA που θα τοποθετηθεί μετά την απομάκρυνση του t RNA που μεταφέρει το αμινοξύ λυσίνη είναι το 3 CCU 5 που μεταφέρει τη γλυκίνη. Αυτό συμβαίνει διότι όταν έλθει το ριβόσωμα έχει δύο υπομονάδες, μία μεγάλη και μία μικρή. Στη μεγάλη υπομονάδα υπάρχουν δύο θέσεις εισδοχής για τα trna. Στην πρώτη θέση εισδοχής της μεγάλης υπομονάδας του ριβοσώματος έρχεται το t RNA με αντικωδικόνιο 3 UUU 5 που μεταφέρει το αμινοξύ λυσίνη και στη συνέχεια, στη δεύτερη θέση εισδοχής το t RΝΑ με αντικωδικόνιο 5 GGU3 που μεταφέρει το αμινοξύ προλίνη. Στη συνέχεια, αφού ενωθούν τα δύο αμινοξέα (προλίνη με λυσίνη), το πρώτο t RNA απομακρύνεται και το ριβόσωμα κινείται μία θέση δεξιά. Έτσι μένει μία θέση εισδοχής κενή, για να έλθει το t RNA που μεταφέρει το αμινοξύ γλυκίνη. Δ4. Υπάρχουν δύο πιθανοί συνδυασμοί: 1 ο 5 -AAATGAAACCAGGATAAGAATTCGGGGGGC -3 3 - TTTACTTTGGTCCTA TTCΤΤΑΑGCC CCCCGTTAA 5 2 ο 5 -AAATGAAACCAGGATAAGAATTGCCCCCCG TTAA 3 3 - TTTACTTTGGTCCTATTCΤΤΑΑ CGGGGGGC - 5 Η DNA δεσμάση συνδέει τμήματα νουκλεοτιδίων σχηματίζοντας φωσφοδιεστερικούς δεσμούς. Ο δεσμός αυτός σχηματίζεται όταν το υδροξύλιο που βρίσκεται στο 3 άκρο της πεντόζης του τελευταίου νουκλεοτιδίου της μιας πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας συνδέεται με τη φωσφορική ομάδας που βρίσκεται στο 5 άκρο της πεντόζης του νουκλεοτιδίου της επόμενης αλυσίδας. Με τον τρόπο αυτό δημιουργούνται νέες αλυσίδες με προσανατολισμό 5 3 που σημαίνει ότι, το πρώτο νουκλεοτίδιο έχει ελεύθερη τη φωσφορική ομάδας που βρίσκεται στο 5 άκρο και το τελευταίο νουκλεοτίδιο έχει ελεύθερο το υδροξύλιο που βρίσκεται στο 3 της πεντόζης του. Οι αλυσίδες των νέων τμημάτων είναι μεταξύ τους αντιπαράλληλες.
Η EcoRI αναγνωρίζει, με προσανατολισμό 5 3 το δίκλωνο τμήμα 5 GAATTC 3 3 CTTAAG 5 και το κόβει μεταξύ γουανίνης και αδενίνης. Έτσι προκύπτουν τα μονόκλωνα άκρα: 5 G AATTC. 3 3 CTTAA G. 5 Αυτές οι προϋποθέσεις υπάρχουν στην πρώτη περίπτωση και μετά τη δράσης της EcoRI προκύπτουν τα τμήματα: 1 ο τμήμα 5 - AAATGAAACCAGGATAAG -3 3 - TTTACTTTGGTCCTA TTCΤΤΑΑ -5 2 ο τμήμα 5 - AATTCGGGGGGC -3 3 - GCC CCCCGTTAA 5 Επιμέλεια : ΚΑΜΙΝΕΛΛΗΣ ΒΑΣΙΛΗΣ