ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Κυριακή 4 Μαρτίου 2012 Θέμα 1 ο : 1.β 2.γ 3.γ 4.δ 5.δ Θέμα 2 ο : 1. Σχολικό βιβλίο, σελ.119 «Οι ιντερφερόνες είναι αντιικές πρωτεΐνες.με αυτή της ινσουλίνης». Συγκεκριμένα, τα στάδια παραγωγής τους είναι τα εξής: Απομόνωση συνολικού ώριμου mrna από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από ιό Κατασκευή δίκλωνου DNA και ενσωμάτωσή του σε πλασμίδια Μετασχηματισμός βακτηρίων με τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια και πολλαπλασιασμό τους σε υγρό θρεπτικό υλικό Επιλογή με ανιχνευτές των βακτηρίων που περιέχουν το γονίδιο που κωδικοποιεί την ιντερφερόνη Ανάπτυξη των βακτηρίων αυτών σε βιοαντιδραστήρα Συλλογή και καθαρισμός της ιντερφερόνης 2. Σχολικό βιβλίο, σελ.98 «Οι γνώσεις που έχουμε αποκτήσει στην οποία έχει παρουσιαστεί η ασθένεια» 3. Με τον όρο ζύμωση εννοούμε τη διαδικασία ανάπτυξης μικροοργανισμών σε υγρό θρεπτικό υλικό κάτω από οποιεσδήποτε συνθήκες. Σχολικό βιβλίο, σελ.109 «Όταν γίνεται καλλιέργεια μικροοργανισμών αποστειρώνονται πριν από τη χρήση» 4. Σχολικό βιβλίο, σελ.18-19 «Το γενετικό υλικό των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι εύκολο να παρατηρηθούν με το οπτικό μικροσκόπιο» Θέμα 3 ο : 1. Σχολικό βιβλίο, σελ.119 «Τα μονοκλωνικά αντισώματα είναι πολύ σημαντικά το συγκεκριμένο μονοκλωνικό αντίσωμα σε μεγάλες ποσότητες» 2. i) Επειδή πρόκειται για τη 13 η εβδομάδα κύησης, έγινε αμνιοπαρακέντηση. Σχολικό βιβλίο, σελ.99 «Με την αμνιοπαρακέντηση τρόπο διάγνωσης γενετικών ανωμαλιών»
Το σύνδρομο Cri-du-chat και η αναστροφή είναι δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες και γίνονται αντιληπτές από τη δημιουργία καρυότυπου. Σχολικό βιβλίο, σελ.20 «Η μελέτη των χρωμοσωμάτων και παρατηρούνται στο μικροσκόπιο» ii) Το σύνδρομο Cri-du-chat είναι δομική χρωμοσωμική ανωμαλία και συγκεκριμένα έλλειψη. Σχολικό βιβλίο, σελ.97 «Το σύνδρομο φωνή της γάτας διανοητική καθυστέρηση» «Η αναστροφή δημιουργείται των γονιδίων στο χρωμόσωμα» 3. Σχολικό βιβλίο, σελ.125 «Η κυστική ίνωση οφείλεται και παρήγαγε το φυσιολογικό προϊόν». Προϋποθέσεις εφαρμογής γονιδιακής θεραπείας είναι η κλωνοποίηση του υπεύθυνου γονιδίου, ο προσδιορισμός των κυττάρων που εμφανίζουν τη βλάβη από την ασθένεια και ο υπολειπόμενος τύπος κληρονομικότητας της ασθένειας. Θέμα 4 ο : 1. Αναζητούμε τον τρόπο κληρονόμησης για καθένα από τα χαρακτηριστικά των εντόμων. Χρώμα ματιών: Στα θηλυκά έχουμε μόνο κόκκινα μάτια ενώ στα αρσενικά κόκκινα : λευκά είναι 1:1. Άρα το γονίδιο είναι φυλοσύνδετο και το κόκκινο χρώμα είναι επικρατές, αφού από γονείς με κόκκινα μάτια προέκυψαν και απόγονοι με λευκά. Χρώμα σώματος: Στα θηλυκά άτομα καφέ: μαύρο = 3:1 και στα αρσενικά καφέ : μαύρο= 3:1. Επομένως το γονίδιο είναι αυτοσωμικό και το καφέ χρώμα είναι το επικρατές χαρακτηριστικό. Η διασταύρωση είναι ΜμΧ Κ Χ κ x ΜμΧ Κ Υ. Στη πρώτη θυγατρική γενιά προκύπτει φαινοτυπική αναλογία απογόνων 6:3:3:2:1:1, που επαληθεύει την αναλογία που δίνεται. 2. Το γονίδιο είναι υπεύθυνο για 1686 αμινοξέα που δημιουργούνται από τα αντίστοιχα κωδικόνια. Επειδή είναι κώδικας τριπλέτας ο γενετικός κώδικας τα 1686 κωδικόνια είναι 1686 x 3= 5058 βάσεις στο mrna. Αν σε αυτές προστεθούν 3 βάσεις από το κωδικόνιο λήξης που δεν αντιστοιχούν σε αμινοξύ, οι 5 και 3 αμετάφραστες περιοχές και το εσώνιο, προκύπτει πρόδρομο mrna μήκους 7518 βάσεων. Επειδή από το γονίδιο μέσω μεταγραφής προκύπτει mrna 8414 βάσεων, αντιλαμβανόμαστε ότι υπάρχει και άλλο εσώνιο που αποτελείται από 896 βάσεις στο mrna.
ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ Θέμα 1 ο: Κυριακή 4 Μαρτίου 2012 1. α 2. δ 3. γ 4. γ 5. δ Θέμα 2 ο: 1. α) Η αλλαγή αυτή αφορά σε γονιδιακή μετάλλαξη αντικατάστασης μίας αζωτούχου βάσης. Αν η αλυσίδα του γονιδίου στην οποία ανήκει η τριπλέτα 5 ATG 3 είναι η κωδική, τότε μεταγράφεται σε 5 AUG 3 στο μόριο του mrna και μεταφράζεται σε μεθειονίνη στη πρωτεϊνοσύνθεση. Οι συνέπειες της μετάλλαξης εξαρτώνται από τη θέση της τριπλέτας αυτής στο γονίδιο. Αν αποτελεί κωδικόνιο έναρξης, η μετάλλαξη το καταργεί με αποτέλεσμα να παραχθεί ένα διαφορετικό προϊόν, αν γίνει η έναρξη αργότερα. Αν βρίσκεται σε οποιαδήποτε άλλη ενδιάμεση θέση στην οποία κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη, η αλλαγή του προκαλεί αντικατάσταση ενός μόνο αμινοξέος στην πολυπεπτιδική αλυσίδα και, συγκεκριμένα, της μεθειονίνης από το αμινοξύ ισολευκίνη. Αν βρίσκεται στην 5 αμετάφραστη περιοχή, ενδέχεται να μην μπορεί το mrna να συνδεθεί με το ριβοσωμικό RNA της μικρής υπομονάδας, με αποτέλεσμα να μη γίνει πρωτεϊνοσύνθεση. Αν η αλυσίδα του γονιδίου στην οποία ανήκει η τριπλέτα 5 ATG 3 είναι η μη κωδική, τότε πρόκειται για την αλλαγή του κωδικονίου 5 CAT 3 στο κωδικόνιο 5 GAT 3 Η μετάλλαξη αυτή προκαλεί στο μόριο του mrnα την αλλαγή του κωδικονίου 5 CAU 3 σε 5 GAU 3 και την αλλαγή του αμονοξέος ιστιδίνη σε ασπαρτικό οξύ στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. β) Μεταλλάξεις οι οποίες είναι πιθανόν να επιφέρουν παντελή έλλειψη της πρωτεϊνης που παράγεται από την έκφραση ενός γονιδίου μπορεί να συμβούν: Στον υποκινητή ενός γονιδίου, ώστε αυτός να καταστεί ανενεργός για τη σύνδεσή του με την RNAπολυμεράση, συνεπώς να μην είναι δυνατή η μεταγραφή του γονιδίου αυτού.
Στις αλληλουχίες της μεταγραφής. Αν δεν ολοκληρωθεί η μεταγραφή πιθανότατα δεν θα γίνει η μετάφραση. Στην περιοχή του γονιδίου που αντιστοιχεί στην 5 αμετάφραστη περιοχή του mrna, γεγονός που μπορεί να μην επιτρέπει τη σύνδεση της μικρής ριβοσωμικής υπομονάδας με το mrna. Στην περίπτωση συτή δε σχηματίζεται το σύμπλοκο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης και ως εκ τούτου, δεν πραγματοποιείται η σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Στο κωδικόνιο έναρξης, οπότε, όπως και πριν δε σχηματίζεται σύμπλοκο έναρξης και δε συντίθεται η πολυπεπτιδική αλυσίδα. Πρέπει ωστόσο να σημειωθεί ότι η παντελής έλλειψη της πρωτείνης απαιτεί επίσης από τα επόμενα κωδικόνια την απουσία κωδικονίου που κωδικοποιεί μεθειονίνη και θα μπορούσε να διαβαστεί ως κωδικόνιο έναρξης. Σε γονίδιο που ευθύνεται για τη σύνθεση ενός μεταγραφικού παράγοντα που συμμετέχει στη ρύθμιση της έκφρασης του συγκεκριμένου γονιδίου. Στην περίπτωση αυτή, η έλλειψη ενός μεταγραφικού παράγοντα δεν επιτρέπει στην RNAπολυμεράση να προσδεθεί στον υποκινητή του γονιδίου και να αρχίσει σωστά τη μεταγραφή. 2. Σχολικό βιβλίο σελ. 108: «Οι μικροοργανισμοί... μικρότερη των 20 C». Θέμα 3 ο: 1 α) Η μερική αχρωματοψία στο πράσινο και στο κόκκινο οφείλεται σε φυλοσύνδετο υπολειπόμενο γονίδιο. Συμβολίζουμε τα αλληλόμορφα γονίδια: Χ : ελέγχει τη φυσιολογική όραση και Χ δ : ελέγχει τη μερική αχρωματοψία στο πράσινο και στο κόκκινο. Οι γονότυποι των 2 γονέων θα είναι: γονότυπος μητέρας: Χ Χ δ γονότυπος πατέρα : Χ δ Υ Ο γονότυπος του παιδιού θα είναι: Χ δ Χ δ Χ δ Για να προκύψει το εν λόγω παιδί υπάρχουν δύο μηχανισμοί: 1η περίπτωση: Γονιμοποίηση μη φυσιολογικού ωαρίου με 2 Χ δ φυλετικά χρωμοσώματα, από μη διαχωρισμό των αδελφών χρωματίδων του Χ δ φυλετικού χρωμοσώματος στη
β μειωτική διαίρεση της μητέρας, από φυσιολογικό σπερματοζωάριο με Χ δ χρωμόσωμα. φυλετικό ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ΝΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΕΙ Η ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΚΑ!!! 2η περίπτωση: Γονιμοποίηση φυσιολογικού ωαρίου με Χ δ φυλετικό χρωμόσωμα από μη φυσιολογικό σπερματοζωάριο με 2 Χ δ φυλετικά χρωμοσώματα, από μη διαχωρισμό των αδελφών χρωματίδων του Χ δ φυλετικού χρωμοσώματος στη β μειωτική διαίρεση του πατέρα. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ΝΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΕΙ Η ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΚΑ!!! β) Στην 11η εβδομάδα κύησης η λήψη των εμβρυϊκών κυττάρων γίνεται με τη μέθοδο της λήψης χοριακών λαχνών. Σχολικό βιβλίο σελ. 100: Εναλλακτική μέθοδος... όπως στη δρεπανοκυτταρική αναιμία Στη συνέχεια, θα κατασκευάσουμε καρυότυπο για να διαπιστωθεί η αριθμητική αυτή χρωμοσωμική ανωμαλία, η τρισωμία του Χ φυλετικού χρωμοσώματος. Σχολικό βιβλίο σελ. 20 : Η μελέτη των χρωμοσωμάτων... στο μικροσκόπιο. Από την παρατήρηση του καρυοτύπου διαπιστώνεται η εν λόγω φυλετική τρισωμία. 2 α) Ι) Σχολικό βιβλίο σελ. 18-20 : Αν παρατηρήσουμε το γενετικό υλικό ενός ευκαρυωτικού κυττάρου... παραμένει αμετάβλητη. β) Ι) Σε ένα σωματικό κύτταρο στην αρχή της μεσόφασης τα χρωμοσώματα έχουν τη μορφή ινιδίων χρωματίνης και αποτελούν 23 ζεύγη, δηλαδή 46 ινίδια χρωματίνης. Κάθε ινίδιο χρωματίνης αποτελείται από ένα μόριο DNA και ιστόνες. Στο κύτταρο αυτό, επομένως, που δεν έχει γίνει η αντιγραφή του DNA και δεδομένου ότι το απλοειδές γονιδίωμα του ανθρώπου έχει μήκος 3 * 10 9 ζεύγη βάσεων, έχουμε 46 μόρια DNA, μηδέν κεντρομερίδια, μηδέν βραχίονες, 46 χρωματίδες και 6 * 10 9 ζεύγη βάσεων, αφού το κύτταρο είναι διπλοειδές. ΙΙ) Στη μετάφαση της μίτωσης το γενετικό υλικό των σωματικών κυττάρων του ανθρώπου εμφανίζεται με τη μορφή των μεταφασικών χρωμοσωμάτων (μέγιστα συσπειρωμένα ζεύγη αδελφών χρωματίδων). Έχει ρποηγηθεί η αντιγραφή του DNA στη μεσόφαση. Στο στάδιο αυτό έχουμε σε ένα σωματικό κύτταρο: 92 μόρια DNA, 46 κεντρομερίδια, 184 βραχίονες (αφού το κεντρομερίδιο χωρίζει κάθε μια από τις 2 αδελφές χρωματίδες σε 2 βραχίονες, έναν μεγάλο και έναν μικρό), 92 χρωματίδες και 12 * 10 9 ζεύγη βάσεων.
Θέμα 4 ο: α) Απαραίτητη προϋπόθεση για τη μελέτη ενός γονιδίου (τη μελέτη δηλαδή της αλληλουχίας των βάσεων του γονιδίου) καθώς και για την παραγωγή της πρωτεϊνης που αυτό κωδικοποιεί αποτελεί η δημιουργία πολλών αντιγράφων του γονιδίου. Η κλωνοποίηση των αλληλουχιών του DNA των οργανισμών είναι σήμερα εφικτή με την: κατασκευή γονιδιωματικής βιβλιοθήκης κατασκευή cdna βιβλιοθήκης αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) Από τη δημιουργία των βιβλιοθηκών προκύπτουν κλώνοι βακτηρίων, στους οποίους περιέχεται και αυτός που περιέχει το επιθυμητό γονίδιο. Με την απομόνωση του κλώνου αυτού και τον πολλαπλασιασμό των βακτηρίων του κλώνου, δημιουργούνται πολλά αντίγραφα του γονιδίου που περιέχει. Η μέθοδος της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης επιτρέπει την επιλεκτική αντιγραφή, επί εκατομμύρια φορές, ειδικών αλληλουχιών DNA από ένα μίγμα μορίων DNA, χωρίς τη μεσολάβηση ζωντανού κυττάρου. β) Η παραγωγή βιολογικά ενεργών πρωτεϊνών σε βακτήρια επιτυγχάνεται με τη cdna βιβλιοθήκη. Σχολικό βιβλίο σελ. 60: Για να κατασκευαστεί... εισάγονται σε πλασμίδια και, συνεχίζοντας τη διαδικασία, μετασχηματίζουμε βακτήρια ξενιστές με την εισαγωγή των πλασμιδίων σε αυτά, επιλέγουμε τα βακτήρια με τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια με χρήση κατάλληλων αντιβιοτικών, και στη συνέχεια τα πολλαπλασιάζουμε σε υγρό θρεπτικό υλικό. Επιλέγουμε τον κλώνο που περιέχει το επιθυμητό γονίδιο και αναπτύσουμε τα βακτήρια σε βιοαντιδραστήρα για την παραγωγή της πρωτεϊνης. (σελ. 118-119 σχολικού βιβλίου). Τα ένζυμα που απαιτούνται για την κατασκευή της cdna βιβλιοθήκης είναι: Η αντίστροφη μεταγραφάση που χρησιμοποιείται για τη σύνθεση των cdna αλυσίδων και το σχηματισμό των υβριδικών μορίων cdna- mrna. Πρόκειται για ένζυμο που υπάρχει σε ορισμένους RNA-ιούς. H DNAπολυμεράση είναι το ένζυμο που συνθέτει τις θυγατρικές αλυσίδες DNA κατά την αντιγραφή του DNA. Στην κατασκευή της cdnaβιβλιοθήκης χρησιμοποιείται για τη σύνθεση συμπληρωματικής αλυσίδας του cdna, ώστε αυτό να γίνει δίκλωνο. Όλοι οι οργανισμοί διαθέτουν DNAπολυμεράση, αλλά η απομόνωσή τους είναι πρόσφορη κυρίως από τα βακτήρια. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες. Σχολικό βιβλίο, σελ. 57-58: Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες... με την περιοριστική αυτή ενδονουκλεάση Η DNA δεσμάση, η οποία ενώνει τμήματα DNA με φωσφοδιεστερικό δεσμό. Επίσης υπάρχει σε όλα τα κύτταρα και μπορεί να απομονωθεί ευκολότερα από βακτήρια.
γ) Η δυνατότητα παραγωγής φαρμακευτικών πρωτεϊνών σε βακτήρια οφείλεται στους ακόλουθους λόγους: Τα ριβοσώματα αποτελούν θέσεις μετάφρασης οποιουδήποτε mrna Ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το mrna οποιουδήποτε ανώτερου ευκαρυωτικού οργανισμού μπορεί να μεταφραστεί και να συντεθεί in vitro η ίδια πρωτεϊνη σε εκχύλισμα φυτικών, ζωϊκών ή προκαρυωτικών κυττάρων. Η γενετική πληροφορία για τη σύνθεση της πρωτεϊνης εισάγεται στα προκαρυωτικά κύτταρα απαλλαγμένη από εσώνια με την τεχνική της cdna βιβλιοθήκης. δ) Ο ανιχνευτής είναι ιχνηθετημένο μονόκλωνο μόριο DNA ή RNA συμπληρωματικό της αλληλουχίας που θέλουμε να απομονώσουμε. Υβριδοποίηση ονομάζεται η σύνδεση του ανιχνευτή με τη συμπληρωματική του αλληλουχία. Τα πλασμίδια που απομονώσαμε από τα βακτήρια είναι συνολικά 10 * 100 =1000. και μετά την αποδιάταξή τους προκύπτουν 2000 αλυσίδες DNA. Όμως από αυτές μόνο οι 1000 θα υβριδοποιηθούν με 1000 από τους ανιχνευτές με τους οποίους είναι συμπληρωματικές.
ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΟΦΟΙΤΩΝ ευτέρα 5 Μαρτίου 2012 Θέμα 1 ο : 1 α 2 α 3 δ 4 γ 5 δ Θέμα 2 ο : 1. α) Η αλλαγή αυτή αφορά σε γονιδιακή μετάλλαξη αντικατάστασης μίας αζωτούχου βάσης. Αν η αλυσίδα του γονιδίου στην οποία ανήκει η τριπλέτα 5 ATG 3 είναι η κωδική, τότε μεταγράφεται σε 5 AUG 3 στο μόριο του mrna και μεταφράζεται σε μεθειονίνη στη πρωτεϊνοσύνθεση. Οι συνέπειες της μετάλλαξης εξαρτώνται από τη θέση της τριπλέτας αυτής στο γονίδιο. Αν αποτελεί κωδικόνιο έναρξης, η μετάλλαξη το καταργεί με αποτέλεσμα να παραχθεί ένα διαφορετικό προϊόν, αν γίνει η έναρξη αργότερα. Αν βρίσκεται σε οποιαδήποτε άλλη ενδιάμεση θέση στην οποία κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη, η αλλαγή του προκαλεί αντικατάσταση ενός μόνο αμινοξέος στην πολυπεπτιδική αλυσίδα και, συγκεκριμένα, της μεθειονίνης από το αμινοξύ ισολευκίνη. Αν βρίσκεται στην 5 αμετάφραστη περιοχή, ενδέχεται να μην μπορεί το mrna να συνδεθεί με το ριβοσωμικό RNA της μικρής υπομονάδας, με αποτέλεσμα να μη γίνει πρωτεϊνοσύνθεση. Αν η αλυσίδα του γονιδίου στην οποία ανήκει η τριπλέτα 5 ATG 3 είναι η μη κωδική, τότε πρόκειται για την αλλαγή του κωδικονίου 5 CAT 3 στο κωδικόνιο 5 GAT 3 Η μετάλλαξη αυτή προκαλεί στο μόριο του mrnα την αλλαγή του κωδικονίου 5 CAU 3 σε 5 GAU 3 και την αλλαγή του αμονοξέος ιστιδίνη σε ασπαρτικό οξύ στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. β) Μεταλλάξεις οι οποίες είναι πιθανόν να επιφέρουν παντελή έλλειψη της πρωτεϊνης που παράγεται από την έκφραση ενός γονιδίου μπορεί να συμβούν: Στον υποκινητή ενός γονιδίου, ώστε αυτός να καταστεί ανενεργός για τη σύνδεσή του με την RNAπολυμεράση, συνεπώς να μην είναι δυνατή η μεταγραφή του γονιδίου αυτού. Στις αλληλουχίες της μεταγραφής. Αν δεν ολοκληρωθεί η μεταγραφή πιθανότατα δεν θα γίνει η μετάφραση.
Στην περιοχή του γονιδίου που αντιστοιχεί στην 5 αμετάφραστη περιοχή του mrna, γεγονός που μπορεί να μην επιτρέπει τη σύνδεση της μικρής ριβοσωμικής υπομονάδας με το mrna. Στην περίπτωση συτή δε σχηματίζεται το σύμπλοκο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης και ως εκ τούτου, δεν πραγματοποιείται η σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας. Στο κωδικόνιο έναρξης, οπότε, όπως και πριν δε σχηματίζεται σύμπλοκο έναρξης και δε συντίθεται η πολυπεπτιδική αλυσίδα. Πρέπει ωστόσο να σημειωθεί ότι η παντελής έλλειψη της πρωτείνης απαιτεί επίσης από τα επόμενα κωδικόνια την απουσία κωδικονίου που κωδικοποιεί μεθειονίνη και θα μπορούσε να διαβαστεί ως κωδικόνιο έναρξης. Σε γονίδιο που ευθύνεται για τη σύνθεση ενός μεταγραφικού παράγοντα που συμμετέχει στη ρύθμιση της έκφρασης του συγκεκριμένου γονιδίου. Στην περίπτωση αυτή, η έλλειψη ενός μεταγραφικού παράγοντα δεν επιτρέπει στην RNAπολυμεράση να προσδεθεί στον υποκινητή του γονιδίου και να αρχίσει σωστά τη μεταγραφή. 2. Σχολικό βιβλίο σελ. 119: «Ένα επιλεγμένο αντιγόνο... σε μεγάλες ποσότητες» και σελ. 119-120: «Θεραπευτικά. Τα αντισώματα... της χημειοθεραπείας». Θέμα 3 ο : 1 α) Η μερική αχρωματοψία στο πράσινο και στο κόκκινο οφείλεται σε φυλοσύνδετο υπολειπόμενο γονίδιο. Συμβολίζουμε τα αλληλόμορφα γονίδια: Χ : ελέγχει τη φυσιολογική όραση και Χ δ : ελέγχει τη μερική αχρωματοψία στο πράσινο και στο κόκκινο. Οι γονότυποι των 2 γονέων θα είναι: γονότυπος μητέρας: Χ Χ δ γονότυπος πατέρα : Χ δ Υ Ο γονότυπος του παιδιού θα είναι: Χ δ Χ δ Χ δ Για να προκύψει το εν λόγω παιδί υπάρχουν δύο μηχανισμοί: 1η περίπτωση: Γονιμοποίηση μη φυσιολογικού ωαρίου με 2 Χ δ φυλετικά χρωμοσώματα, από μη διαχωρισμό των αδελφών χρωματίδων του Χ δ φυλετικού χρωμοσώματος στη
β μειωτική διαίρεση της μητέρας, από φυσιολογικό σπερματοζωάριο με Χ δ χρωμόσωμα. φυλετικό ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ΝΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΕΙ Η ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΚΑ!!! 2η περίπτωση: Γονιμοποίηση φυσιολογικού ωαρίου με Χ δ φυλετικό χρωμόσωμα από μη φυσιολογικό σπερματοζωάριο με 2 Χ δ φυλετικά χρωμοσώματα, από μη διαχωρισμό των αδελφών χρωματίδων του Χ δ φυλετικού χρωμοσώματος στη β μειωτική διαίρεση του πατέρα. ΣΗΜΕΙΩΣΗ: ΝΑ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΤΕΙ Η ΙΑ ΙΚΑΣΙΑ ΚΑΙ ΣΧΗΜΑΤΙΚΑ!!! β) Στην 11η εβδομάδα κύησης η λήψη των εμβρυϊκών κυττάρων γίνεται με τη μέθοδο της λήψης χοριακών λαχνών. Σχολικό βιβλίο σελ. 100: Εναλλακτική μέθοδος... όπως στη δρεπανοκυτταρική αναιμία Στη συνέχεια, θα κατασκευάσουμε καρυότυπο για να διαπιστωθεί η αριθμητική αυτή χρωμοσωμική ανωμαλία, η τρισωμία του Χ φυλετικού χρωμοσώματος. Σχολικό βιβλίο σελ. 20 : Η μελέτη των χρωμοσωμάτων... στο μικροσκόπιο. Από την παρατήρηση του καρυοτύπου διαπιστώνεται η εν λόγω φυλετική τρισωμία. 2 α) Ι) Σχολικό βιβλίο σελ. 18-20: «Αν παρατηρήσουμε το γενετικό υλικό ενός ευκαρυωτικού κυττάρου... παραμένει αμετάβλητη». β) Ι) Σε ένα σωματικό κύτταρο στην αρχή της μεσόφασης τα χρωμοσώματα έχουν τη μορφή ινιδίων χρωματίνης και αποτελούν 23 ζεύγη, δηλαδή 46 ινίδια χρωματίνης. Κάθε ινίδιο χρωματίνης αποτελείται από ένα μόριο DNA και ιστόνες. Στο κύτταρο αυτό, επομένως, που δεν έχει γίνει η αντιγραφή του DNA και δεδομένου ότι το απλοειδές γονιδίωμα του ανθρώπου έχει μήκος 3 * 10 9 ζεύγη βάσεων, έχουμε 46 μόρια DNA, μηδέν κεντρομερίδια, μηδέν βραχίονες, 46 χρωματίδες και 6 * 10 9 ζεύγη βάσεων, αφού το κύτταρο είναι διπλοειδές. ΙΙ) Στη μετάφαση της μίτωσης το γενετικό υλικό των σωματικών κυττάρων του ανθρώπου εμφανίζεται με τη μορφή των μεταφασικών χρωμοσωμάτων (μέγιστα συσπειρωμένα ζεύγη αδελφών χρωματίδων). Έχει ρποηγηθεί η αντιγραφή του DNA στη μεσόφαση. Στο στάδιο αυτό έχουμε σε ένα σωματικό κύτταρο: 92 μόρια DNA, 46 κεντρομερίδια, 184 βραχίονες (αφού το κεντρομερίδιο χωρίζει κάθε μια από τις 2 αδελφές χρωματίδες σε 2 βραχίονες, έναν μεγάλο και έναν μικρό), 92 χρωματίδες και 12 * 10 9 ζεύγη βάσεων.
Θέμα 4 ο : α) Απαραίτητη προϋπόθεση για τη μελέτη ενός γονιδίου (τη μελέτη δηλαδή της αλληλουχίας των βάσεων του γονιδίου) καθώς και για την παραγωγή της πρωτεϊνης που αυτό κωδικοποιεί αποτελεί η δημιουργία πολλών αντιγράφων του γονιδίου. Η κλωνοποίηση των αλληλουχιών του DNA των οργανισμών είναι σήμερα εφικτή με την: κατασκευή γονιδιωματικής βιβλιοθήκης κατασκευή cdna βιβλιοθήκης αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) Από τη δημιουργία των βιβλιοθηκών προκύπτουν κλώνοι βακτηρίων, στους οποίους περιέχεται και αυτός που περιέχει το επιθυμητό γονίδιο. Με την απομόνωση του κλώνου αυτού και τον πολλαπλασιασμό των βακτηρίων του κλώνου, δημιουργούνται πολλά αντίγραφα του γονιδίου που περιέχει. Η μέθοδος της αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης επιτρέπει την επιλεκτική αντιγραφή, επί εκατομμύρια φορές, ειδικών αλληλουχιών DNA από ένα μίγμα μορίων DNA, χωρίς τη μεσολάβηση ζωντανού κυττάρου. β) Η παραγωγή βιολογικά ενεργών πρωτεϊνών σε βακτήρια επιτυγχάνεται με τη cdna βιβλιοθήκη. Σχολικό βιβλίο σελ. 60: Για να κατασκευαστεί... εισάγονται σε πλασμίδια και, συνεχίζοντας τη διαδικασία, μετασχηματίζουμε βακτήρια ξενιστές με την εισαγωγή των πλασμιδίων σε αυτά, επιλέγουμε τα βακτήρια με τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια με χρήση κατάλληλων αντιβιοτικών, και στη συνέχεια τα πολλαπλασιάζουμε σε υγρό θρεπτικό υλικό. Επιλέγουμε τον κλώνο που περιέχει το επιθυμητό γονίδιο και αναπτύσουμε τα βακτήρια σε βιοαντιδραστήρα για την παραγωγή της πρωτεϊνης. (σελ. 118-119 σχολικού βιβλίου). Τα ένζυμα που απαιτούνται για την κατασκευή της cdna βιβλιοθήκης είναι: Η αντίστροφη μεταγραφάση που χρησιμοποιείται για τη σύνθεση των cdna αλυσίδων και το σχηματισμό των υβριδικών μορίων cdna- mrna. Πρόκειται για ένζυμο που υπάρχει σε ορισμένους RNA-ιούς. H DNAπολυμεράση είναι το ένζυμο που συνθέτει τις θυγατρικές αλυσίδες DNA κατά την αντιγραφή του DNA. Στην κατασκευή της cdnaβιβλιοθήκης χρησιμοποιείται για τη σύνθεση συμπληρωματικής αλυσίδας του cdna, ώστε αυτό να γίνει δίκλωνο. Όλοι οι οργανισμοί διαθέτουν DNAπολυμεράση, αλλά η απομόνωσή τους είναι πρόσφορη κυρίως από τα βακτήρια. Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες. Σχολικό βιβλίο, σελ. 57-58: Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες... με την περιοριστική αυτή ενδονουκλεάση Η DNA δεσμάση, η οποία ενώνει τμήματα DNA με φωσφοδιεστερικό δεσμό. Επίσης υπάρχει σε όλα τα κύτταρα και μπορεί να απομονωθεί ευκολότερα από
βακτήρια. γ) Η δυνατότητα παραγωγής φαρμακευτικών πρωτεϊνών σε βακτήρια οφείλεται στους ακόλουθους λόγους: Τα ριβοσώματα αποτελούν θέσεις μετάφρασης οποιουδήποτε mrna Ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το mrna οποιουδήποτε ανώτερου ευκαρυωτικού οργανισμού μπορεί να μεταφραστεί και να συντεθεί in vitro η ίδια πρωτεϊνη σε εκχύλισμα φυτικών, ζωϊκών ή προκαρυωτικών κυττάρων. Η γενετική πληροφορία για τη σύνθεση της πρωτεϊνης εισάγεται στα προκαρυωτικά κύτταρα απαλλαγμένη από εσώνια με την τεχνική της cdna βιβλιοθήκης. δ) Ο ανιχνευτής είναι ιχνηθετημένο μονόκλωνο μόριο DNA ή RNA συμπληρωματικό της αλληλουχίας που θέλουμε να απομονώσουμε. Υβριδοποίηση ονομάζεται η σύνδεση του ανιχνευτή με τη συμπληρωματική του αλληλουχία. Τα πλασμίδια που απομονώσαμε από τα βακτήρια είναι συνολικά 10 * 100 =1000. και μετά την αποδιάταξή τους προκύπτουν 2000 αλυσίδες DNA. Όμως από αυτές μόνο οι 1000 θα υβριδοποιηθούν με 1000 από τους ανιχνευτές με τους οποίους είναι συμπληρωματικές.