ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Θέµα 1 ο 1. Τα άτοµα που είναι ετερόζυγα για τη β-θαλασσαιµία: α. Εµφανίζουν ήπια αναιµία β. Έχουν ευαισθησία στην ελονοσία γ. Συνθέτουν µεγάλη ποσότητα HbF δ. Όταν παντρευτούν µεταξύ τους, τα παιδιά τους έχουν 50% πιθανότητα να είναι φορείς της β-θαλασσαιµίας ε. Όλα τα παραπάνω 2. Το πλασµίδιο Ti αποµονώνεται από το µικρόβιο: α. Agrobacterium tumefaciens β. Bacillus thuringiensis γ. Mycobacterium tumefaciens δ. Lactobacillus thuringiensis 3. Με την γονιδιακή θεραπεία δεν : α. γίνεται προσθήκη του φυσιολογικού αλληλόµορφου β. γίνεται αντικατάσταση του µεταλλαγµένου γονιδίου γ. υπάρχει κίνδυνος από παρενέργειες δ. χρησιµοποιούνται τεχνικές ανασυνδυασµένου DNA. 4. Τα φυλετικά χρωµοσώµατα: α. είναι ορατά κατά τη διάρκεια της µεσόφασης β. βρίσκονται µόνο στα γεννητικά κύτταρα των ανώτερων οργανισµών γ. υπάρχουν και στα σωµατικά και στα γεννητικά κύτταρα δ. κανένα από τα παραπάνω 5. Για τις αιµοσφαιρίνες ισχύει: α. Υπάρχουν δύο τύποι αιµοσφαιρίνης στα φυσιολογικά ενήλικα άτοµα, οι αιµοσφαιρίνες ΗbA και HbA 2 β. Η σύνθεσή τους ελέγχεται από πολλαπλά αλληλόµορφα γ. Είναι οι µοναδικές πρωτεΐνες που περιέχονται στα ερυθρά αιµοσφαίρια δ. Όλα τα παραπάνω ε. Κανένα από τα παραπάνω
Θέµα 2 ο. 1. Περιγράψτε τη διαδικασία που θα ακολουθήσετε προκειµένου να κάνετε βιοτεχνολογική παραγωγή της αυξητικής ορµόνης από κύτταρα της υπόφυσης. 2. Με ποιο τρόπο πραγµατοποιείται η ρύθµιση της γονιδιακής έκφρασης στο επίπεδο της µεταγραφής των γονιδίων ενός πολυκύτταρου ευκαρυωτικού οργανισµού και ποιο είναι το αποτέλεσµα της διαδικασίας στη βιοχηµική σύσταση και στη λειτουργία των κυττάρων του; Θέµα 3 ο 1. Ένας µικροοργανισµός είναι χρήσιµος µε τρεις τρόπους: για το προϊόν α, για το προϊόν β και για την βιοµάζα του. Στην γραφική παράσταση φαίνονται οι µεταβολές στην ποσότητα των παραπάνω στην διάρκεια µιας καλλιέργειας. Α. Τι τύπου καλλιέργεια φαίνεται να είναι αυτή; Β. τι τύπου καλλιέργεια θα ήταν πιο αποδοτική για τα προϊόντα που αποδίδει αυτός ο µικροοργανισµός; βιοµάζα Προϊόν α (αντιβιοτικό) Προϊόν β Ενδοκυτ. πρωτεΐνη χρόνος Γ. Περιγράψτε έναν τρόπο µε τον θα µπορούσατε να αποµονώσετε το προϊόν α από την καλλιέργεια.
Θέµα 4 ο 1. ίνεται η παρακάτω αλληλουχία τµήµατος DNA: 5 G G A C T A A T T T C A G T A A C C A G G C A T G C 3 3 C G T G A T T A A A G T C A T T G G T C C G T A C G 5 Μόνο στο κέντρο της Αθήνας a. Ποιο είναι το πεπτίδιο από την έκφραση αυτού του τµήµατος DNA; b. Αν αναστραφεί το 10 ο ζεύγος βάσεων από Α/Τ σε Τ/Α, ποιο το προϊόν έκφρασης του γονιδίου; c. Αν πρόκειται για ένα πεπτίδιο που συµµετέχει στο βιοχηµικό µονοπάτι που µετατρέπει τη φαινυλαλανίνη σε τυροσίνη, ένα άτοµο που είναι οµόζυγο για το µεταλλαγµένο γονίδιο είναι αλφικό; d. Η γενετική θέση του συγκεκριµένου χαρακτηριστικού εντοπίζεται στη φυλοσύνδετη περιοχή του Χ. Είναι δυνατόν φυσιολογικός πατέρας να αποκτήσει κόρη µε τον υπολειπόµενο µεταλλαγµένο φαινότυπο; ικαιολογήστε. e. Πως διαπιστώνεται αν ένας ενήλικας είναι φορέας της µετάλλαξης; Πως σε ένα κυοφορούµενο έµβρυο; ( ίνεται ο γενετικός κώδικας ) Θέµα 1 ο 1., 2.Α, 3Β., 4.Γ, 5.Β ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Θέµα 2 ο 1. Μία από τις µεθόδους που χρησιµοποιούνται για τη παρασκευή της ανθρώπινης αυξητικής ορµόνης στα βακτήρια είναι η παραγωγή του µορίου της σε µια βακτηριακή καλλιέργεια (σύµφωνα µε το πρότυπο της προινσουλινης). Η µέθοδος περιλαµβάνει τη κατασκευή cdna βιβλιοθήκης από κύτταρα της υπόφυσης στα οποία εκφράζετε το γονίδιο της αυξητικής ορµόνης και τη επιλογή του κλώνου που περιέχει το γονίδιο. Συνοπτικά τα στάδια είναι: Αποµόνωση του συνολικού mrna από κύτταρα της ανθρώπινης υπόφυσης
Κατασκευή δίκλωνων µορίων DNA και ενσωµάτωσή τους σε πλασµίδια Μετασχηµατισµός των βακτηρίων µε τα ανασυνδυασµένα πλασµίδια και πολλαπλασιασµός τους σε υγρό θρεπτικό υλικό. Επιλογή των βακτηρίων που περιέχουν το γονίδιο που κωδικοποιεί την αυξητική ορµόνη Ανάπτυξη των βακτηρίων αυτών σε βιοαντιδραστήρα για τη παραγωγή του µορίου της αυξητικής ορµόνης. Η αυξητική ορµόνη συλλέγεται και σε περίπτωση που απαιτείται περεταίρω µετα-µεταφραστικές τροποποιήσεις, αυτές λαµβάνουν χώρα εκτός καλλιέργειας µε ειδική ενζυµική κατεργασία προκειµένου να παραχθεί ώριµη ορµόνη. 2. σελ.41-42 σχολ. βιβλιου Θέµα 3 ο Φαίνεται ξεκάθαρα ότι πρόκειται για µία κλειστή καλλιέργεια εφόσον η βιοµάζα των βακτηρίων εµφανίζουν εκθετική φάση, στατική και παρουσιάζετε η αρχή της φάσης θανάτου. A. Το προϊόν α φαίνεται να παράγετε κατά τη λανθάνουσα και κυρίως κατά τη ν εκθετική φάση του µικροοργανισµού. Στην δε αρχή της στατικής φάσης η παραγωγή του προϊόντος µειώνεται σηµαντικά B. Η παραγωγή του προϊόντος β αρχίζει στη στατική φάση και φτάνει στο µέγιστο ρυθµό στο τέλος της στατικής φάσης. Άρα προκειµένου να αποµονώσουµε και τα δύο προϊόντα του µικροβίου επιλέγουµε µία κλειστή καλλιέργεια ώστε να λάβουν χώρα και οι 3 φάσεις της καλλιέργειας, δηλαδή έναν τύπο καλλιέργειας που αντίθετα µε τη συνεχή καλλιέργεια τοποθετείται στο βιοαντιδραστήρα µια ορισµένη ποσότητα θρεπτικού προϊόντος και δεν αποµακρύνονται τα τοξικά παραπροϊόντα του µεταβολισµού των βακτηρίων. Επιτρέπουµε τη καλλιέργεια να εξελιχθεί µέχρι το τέλος της στατικής φάσης και συλλέγουµε, αποµονώνουµε και καθαρίζουµε τα προϊόντα α και β. C. Για την αποµόνωση του προϊόντος α εφόσον πρόκειται για αντιβιοτικό το οποίο εκκρίνεται από τη καλλιέργεια κατά τη διάρκεια της εκθετικής φάσης, διηθούµε στο τέλος τη καλλιέργεια και διαχωρίζουµε τα υγρά από τα στερεά της. Στη συνέχεια επιδρούµε στο υγρό της καλλιέργειας µε ειδικό µονοκλωνικό αντίσωµα για τον εντοπισµό του προϊόντος α. για τη παραγωγή του µονοκλωνικου αντισώµατος βλ. σελ. 119 σχολ. Βιβλιου.
Θέµα 4 ο a. Παρατηρούµε ότι η κωδική αλυσίδα είναι η 5 GCATGCCTGGTTACTGAAATTAGTGC 3. Το παραγόµενο mrna έχει 4 κωδικόνια που κωδικοποιούνται και ένα κωδικόνιο λήξης. Άρα και σύµφωνα µε το γενετικό κώδικά η αλληλουχία των αµινοξέων είναι: Αµινικό άκρο-µεθειονίνη-προλίνη-γλυκίνη-τυροσίνη-καρβοξυλικό άκρο b. Αν συµβεί η αναστροφή από Α σε Τ τότε ακυρώνεται το κωδικόνιο λήξης και παρατηρούµε ότι συναντάται νέο κωδικόνιο λήξης 2 κωδικόνια προς τα αριστερά. Το γεγονός αυτό σηµαίνει ότι η πολυπτεδική αλυσίδα επιµυκήνεται κατά 1 αµινοξύ. Η επίδραση στη λειτουργικότητα της πρωτεΐνης είναι ανάλογη µε τη θέση και τη φύση του νέου αµινοξέως στην αλυσίδα. c. Η απουσία του πεπτιδίου αυτού από το βιοχηµικό µονοπάτι µεταβολισµού της φαινυλαλανίνης σε τυροσίνη δε συνεπάγεται ότι το άτοµο είναι αλφικό διότι η µετάλλαξη δεν αφορά άµεσα τη σύνθεση της µελανίνης. Η τυροσίνη προσλαµβάνεται από τον οργανισµό και από άλλες πηγές π.χ τροφή µε αποτέλεσµα να είναι δυνατή η παραγωγή της µελανίνης. d. εν είναι δυνατό πατέρας να αποκτήσει κόρη µε φυλοσύνδετο νόσηµα εκτός και αν συµβεί µετάλλαξη. Υπάρχουν οι εξής περιπτώσεις: 1. περίπτωση µητέρας φορέα και πατέρα φυσιολογικού του οποίου το Χ υφίσταται γονιδιακή µετάλλαξη και µετατρέπεται σε γονίδιο ασθενείας 2. περίπτωση µητέρας φορέα της οποίας υφίστανται µη διαχωρισµό οι αδελφές χρωµατίδες στη µείωση 2 και πατέρα φυσιολογικού του οποίου υφίστανται µη διαχωρισµό οι γαµέτες στη µείωση 1ή στη µείωση 2 3. περίπτωση µητέρας φορέα µε φυσιολογική µείωση και πατέρα φυσιολογικού του οποίου υφίστανται µη διαχωρισµό οι γαµέτες στη µείωση 1ή στη µείωση 2 (Turner µε αχρωµατοψία ) 4. περίπτωση µητέρας ασθενούς µε µη διαχωρισµό στη µείωση 1 ή 2 και πατέρα φυσιολογικού µε µη διαχωρισµό στη µείωση 1 ή 2
e. Στον ενήλικα η διάγνωση γίνεται µε βιοχηµική ανάλυση για την ανίχνευση της µεταλλαγµένης πρωτεΐνης ή µε µοριακή διάγνωση για την εύρεση της αλληλουχίας των βάσεων του µεταλλαγµένου γονιδίου. Επίσης γίνεται και µέσω γενεαλογικού δέντρου αν υπάρχουν στοιχεία. Στο κυοφορούµενο έµβρυο η διάγνωση συµβαίνει στη περίπτωση που το έµβρυο ενδέχεται να είναι ασθενής, είτε µε βιοχηµική ανάλυση είτε µε µοριακή διάγνωση. Επιµέλεια: Μουρούτσου Άννα