ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΡΙΝΑ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/12/12 ΘΕΜΑ 1 Ο Α. Να επιλέξετε τη φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις: 1. Ένζυμα που συνδέουν ριβονουκλεοτίδια με 3-5 φωσφοδιεστερικό δεσμό αποτελούν: Α. Η DNA πολυμεράση και το πριμόσωμα Β. Η RNA πολυμεράση και το πριμόσωμα Γ. Τα επιδιορθωτικά ένζυμα και η RNA πολυμεράση Δ. Η DNA δεσμάση και το πριμόσωμα 2. Τα δομικά γονίδια του οπερονίου της λακτόζης κωδικοποιούν: Α. Την πρωτεΐνη καταστολέα Β. Τον χειριστή Γ. Τα ένζυμα διάσπασης της λακτόζης Δ. Τη λακτόζη 3. Στα προκαρυωτικά κύτταρα δεν υπάρχουν: Α. Μεταγραφικοί παράγοντες Β. Ριβοσώματα Γ. Γονίδια που κωδικοποιούν snrna Δ. Γονίδια που κωδικοποιούν trna Σελίδα 1 από 8

4. Ασυνεχή είναι δυνατό να είναι τα γονίδια που βρίσκονται: Α. Στα πλασμίδια Β. Στο κύριο DNA των βακτηρίων Γ. Στο DNA των βακτηριοφάγων Δ. Στο DNA των ιών των ευκαρυωτικών οργανισμών 5. Με την PCR: Α. Συντίθενται μεγάλες ποσότητες πρωτεϊνών Β. Από μίγμα μορίων DNA απομονώνεται ένα με επιθυμητή αλληλουχία Γ. Αντιγράφονται in vitro επιλεγμένες αλληλουχίες DNA Δ. Αντιγράφονται in vivo επιλεγμένα γονίδια ΜΟΝΑΔΕΣ 25 ΘΕΜΑ 2 Ο Α. Κατά την αντιγραφή ενός πλασμιδίου δημιουργήθηκαν συνολικά 30 πρωταρχικά τμήματα RNA. Να εξηγήσετε πόσα είναι τα ασυνεχή τμήματα DNA που δημιουργήθηκαν σε κάθε θυγατρική (νέα) αλυσίδα που προέκυψε από την αντιγραφή του πλασμιδίου. Σε κάθε νέα αλυσίδα δημιουργήθηκαν 30:2=15 πρωταρχικά τμήματα. Σε κάθε νέα αλυσίδα DNA που προκύπτει κατά την αντιγραφή, το ένα τμήμα αντιγράφεται συνεχώς και στα υπόλοιπα η σύνθεση είναι ασυνεχής. Συνεπώς, από τα 15 τμήματα της νέας αλυσίδας τα 14 αντιγράφηκαν ασυνεχώς. Σελίδα 2 από 8

Β. Δίκλωνο τμήμα DNA μήκους 3.000 ζευγών βάσεων αποτελείται από νουκλεοτίδια με κανονικό φωσφόρο 31 Ρ. Το τμήμα μεταφέρεται σε περιβάλλον ραδιενεργού φωσφόρου 32 Ρ και αντιγράφεται μία φορά. Να εξηγήσετε πόσες αλυσίδες και πόσα νουκλεοτίδια με ραδιενεργό φωσφόρο 32 Ρ υπάρχουν μετά την αντιγραφή του. 2 αλυσίδες και 2 3000=6000 νουκλεοτίδια με ραδιενεργό φωσφόρο θα υπάρχουν μετά την αντιγραφή του μορίου. Αυτό συμβαίνει διότι η αντιγραφή του DNA γίνεται με ημισυντηρητικό τρόπο. Γ. Η αντιγραφή του DNA είναι ακριβής διαδικασία. Να εξηγήσετε τους τρόπους με τους οποίους εξασφαλίζεται η ακρίβεια της αντιγραφής. Η ακρίβεια της αντιγραφής εξασφαλίζεται μέσω: Του κανόνα της συμπληρωματικότητας, Της δράσης της DNA πολυμεράσης, η οποία διορθώνει τα λάθη της και εγκαταλείπει λάθος με πιθανότητα 1/100.000 Της δράσης των επιδιορθωτικών ενζύμων, τα οποία διορθώνουν τα λάθη της αντιγραφής και εγκαταλείπουν λάθος με πιθανότητα 1/10 10. Δ. Να εξηγήσετε τι είναι οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες, ποιος είναι ο φυσιολογικός τους ρόλος, να αναφέρετε ένα παράδειγμα περιοριστικής ενδονουκλέασης και τον τρόπο που δρα. (2+1+2) Όπως στο σχολικό ή το φροντιστηριακό βιβλίο. Ε. Να περιγράψετε τη δομή ενός μορίου trna. Όπως στο σχολικό ή το φροντιστηριακό βιβλίο. Σελίδα 3 από 8

ΘΕΜΑ 3 Ο Το σχήμα Α απεικονίζει τμήμα DNA προκαρυωτικού οργανισμού, στο οποίο περιέχεται γονίδιο Γ που πρόκειται να κλωνοποιηθεί με τις μεθόδους του ανασυνδυασμένου DNA. Το σχήμα Β απεικονίζει ένα πλασμίδιο, που πρόκειται να χρησιμοποιηθεί ως φορέας κλωνοποίησης του γονιδίου του σχήματος Α. Στα σχήματα απεικονίζονται επίσης οι θέσεις που τέμνουν το τμήμα DNA και το πλασμίδιο οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες Hind III, Ham I, και EcoRI. Στο πλασμίδιο απεικονίζονται επίσης τα γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά στρεπτομυκίνη και αμπικιλίνη. HindIII Γονίδιο Γ HindIII EcoRI HamI EcoRI ΣΧΗΜΑ Α -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- HamI EcoRI EcoRI HindIII Σελίδα 4 από 8 ΣΧΗΜΑ Β

i. Ποια ή ποιες από τις περιοριστικές ενδονουκλεάσες Hind III, Ham I και EcoRI ii. iii. θα επιλέγατε για τη διαδικασία της κλωνοποίησης του γονιδίου Γ και με ποιο ή ποια αντιβιοτικά θα γινόταν η επιλογή των μετασχηματισμένων κλώνων βακτηρίων; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας. Μετά την επιτυχή κλωνοποίηση του γονιδίου Γ επιχειρείται η απομόνωση του κλώνου που το περιέχει, με μόριο ανιχνευτή. Να εξηγήσετε τι είναι ο ανιχνευτής και σε περιπτώσεις κλωνοποίησης αλληλουχιών DNA γνωρίζετε ότι βρίσκει εφαρμογή. Από τη μεταγραφή και τη μετάφραση του γονιδίου Γ παράγεται πολυπεπτιδική αλυσίδα, στην οποία παρατηρείται μεταξύ άλλων η αλληλουχία αμινοξέων: Σελίδα 5 από 8.H 2 N-trp-met-met-trp-met-trp-COOH (όπου met=μεθειονίνη και trp=τρυπτοφάνη). Οι ερευνητές επέτυχαν με βάση αυτή την αλληλουχία αμινοξέων να συνθέσουν ανιχνευτή DNA που υβριδοποιεί το αντίστοιχο τμήμα της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου Γ. Να γράψετε την αλληλουχία βάσεων στον ανιχνευτή, σημειώνοντας τα 5 και 3 άκρα του. Δίνεται από τον γενετικό κώδικα: UGG trp. ΜΟΝΑΔΕΣ 15 (5+5+5) i. Η μόνη κατάλληλη είναι η HindIII και η επιλογή των μετασχηματισμένων κλώνων θα γίνει με το αντιβιοτικό στρεπτομυκίνη. Αυτό συμβαίνει διότι η EcoRI τέμνει το πλασμίδιο σε δύο θέσεις, άρα δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί, ενώ η HamI τέμνει το γονίδιο Γ στο εσωτερικό του και το καταστρέφει. ii. Ο ανιχνευτής είναι μονόκλωνο ιχνηθετημένο μόριο DNA ή RNA συμπληρωματικό με την αλληλουχία DNA που πρόκειται να απομονωθεί από ένα μίγμα μορίων DNA. Οι ανιχνευτές βρίσκουν εφαρμογή τόσο στις γονιδιωματικές, όσο και στις cdna βιβλιοθήκες. iii. Το τμήμα του μορίου mrna που κωδικοποιεί τα αμινοξέα που δίνονται έχει αλληλουχία: 5 UGG AUG AUG UGG AUG UGG 3 Δεδομένου ότι ο ανιχνευτής υβριδοποιεί την κωδική αλυσίδα, δηλαδή είναι συμπληρωματικός με αυτήν, είναι ίδιος με τη μη κωδική. Ως εκ τούτου, η αλληλουχία βάσεων στον ανιχνευτή είναι: 3 ACC TAC TAC ACC TAC ACC 5

Β. Να αναφέρετε (απλή αναφορά) τα τμήματα του DNA των ευκαρυωτικών οργανισμών τα οποία μεταγράφονται αλλά δεν μεταφράζονται. Τμήματα DNA που μεταγράφονται αλλά δεν μεταφράζονται αποτελούν: Τα εσώνια, Οι 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές Τα γονίδια που μεταγράφονται σε trna, Τα γονίδια που μεταγράφονται σε rrna, Τα γονίδια που μεταγράφονται σε snrna. Γ. Να περιγράψετε τους ρόλους της DNA δεσμάσης στα κύτταρα των οργανισμών, καθώς και τον ρόλο της στη διαδικασία σχηματισμού του ανασυνδυασμένου DNA. Όπως στο φροντιστηριακό βιβλίο, σελίδα 68. ΘΕΜΑ 4 Ο Η αλληλουχία βάσεων αποτελεί γονίδιο υπεύθυνο για τη σύνθεση ενός πεπτιδίου 5 αμινοξέων. Κατά την αντιγραφή του DNA που περιέχει το γονίδιο αυτό, η αλληλουχία στην οποία βρίσκεται η μη κωδική αλυσίδα του γονιδίου αντιγράφεται συνεχώς. Χ 5 AAACTTACTCAGGGCCCCTCGAGCATCCACΤAA 3 Υ 3 TTTGAATGAGTCCCGGGGAGCTCGTAGGTGATT 5 γονιδίου. Τα Χ και Υ απεικονίζουν αλληλουχίες βάσεων που βρίσκονται εκατέρωθεν του 1. Δεδομένου ότι τα πρωταρχικά τμήματα αποτελούνται από 6 νουκλεοτίδια, να γράψετε το πρωταρχικό τμήμα RNA που σχηματίζεται κατά την αντιγραφή της μη Σελίδα 6 από 8

κωδικής αλυσίδας, σημειώνοντας τα 5 και 3 άκρα του. Να αναφέρετε το ένζυμο που συνθέτει το τμήμα αυτό. Η μη κωδική αλυσίδα είναι η πρώτη, διότι φέρει τις τριπλέτες 3 TAC 5 και 3 ACT5 που αντιστοιχούν στο κωδικόνιο έναρξης 5 AUG 3 και λήξης 5 UGA 3 αντίστοιχα του mrna. Συνεπώς, συνεχώς αντιγράφεται η πρώτη αλυσίδα και το πριμόσωμα συνθέτει κατά την αντιγραφή της πρωταρχικό τμήμα των 6 νουκλεοτιδίων με αλληλουχία: 5 UUAGUG 3 2. Να γράψετε ποια είναι τα ρυθμιστικά στοιχεία της μεταγραφής και τον ρόλο τους στη μεταγραφή. Να εξηγήσετε ποια από τις αλληλουχίες Χ και Υ είναι δυνατό να αποτελεί τον υποκινητή του γονιδίου. Ρυθμιστικά στοιχεία της μεταγραφής αποτελούν οι μεταγραφικοί παράγοντες και ο υποκινητής. Για τον ρόλο τους, γράφουμε ό,τι αναφέρεται στη μεταγραφή στο σχολικό ή το φροντιστηριακό βιβλίο. Ανάμεσα στις θέσεις Χ και Υ, υποκινητής είναι η αλληλουχία της θέσης Υ, δεδομένου ότι οι υποκινητές βρίσκονται πριν την αρχή του γονιδίου. 3. Να γράψετε την αλληλουχία βάσεων του mrna, τα 5 και 3 άκρα του, καθώς και τα αντικωδικόνια των trna με τη σειρά που συμμετέχουν στη μετάφραση αυτού του mrna. Να μην αιτιολογήσετε την απάντησή σας. 4. mrna 5 UUAGUGG AUG CUC GAG GGG CCC UGA GUAAGUUU 3 trna: 3 UAC 5, GAG, CUC, CCC, GGG. 5. Να γράψετε τα αμινοξέα που συνδέονται στην πεπτιδική αλυσίδα κατά τη μετάφραση, σημειώνοντας το αμινικό και καρβοξυλικό άκρο της αλυσίδας. Σύμφωνα με όσα γνωρίζετε από τον μηχανισμό της μετάφρασης, να εξηγήσετε ποιο trna (δηλαδή το trna που μεταφέρει ποιο αμινοξύ) πλησιάζει στο ριβόσωμα και Σελίδα 7 από 8

συνδέεται με τη μεγάλη υπομονάδα του τη στιγμή που απομακρύνεται από αυτό το trna που μεταφέρει το glu (γλουταμινικό). Από τον γενετικό κώδικα δίνονται: GAG: glu, CUC: leu, CCC: pro, GGG: gly Η 2 Ν-met-leu-glu-gly-pro-COOH Μετά την απομάκρυνση του trna που μεταφέρει το glu, πλησιάζει το ριβόσωμα το trna που μεταφέρει την pro. Για την αιτιολόγηση, περιγράφουμε την επιμήκυνση της μετάφρασης, όπως στο σχολικό ή το φροντιστηριακό βιβλίο. 6. Με ποιους μηχανισμούς επιτελείται η γονιδιακή ρύθμιση σε ευκαρυωτικούς οργανισμούς στο επίπεδο μετά τη μεταγραφή και κατά τη μετάφραση; Όπως στο σχολικό ή το φροντιστηριακό βιβλίο. Μονάδες 25 (5+5+5+5+5) Σελίδα 8 από 8