ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ 1 ο ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΘΕΜΑ 1 ο Α. Ερωτήσεις πολλαπλής επιλογής 1. δ 2. β 3. γ 4. γ 5. β Β. Ερωτήσεις σωστού λάθους 1. Λάθος 2. Σωστό 3. Λάθος 4. Λάθος 5. Σωστό ΘΕΜΑ 2 ο 1. Σελ. 36-37: Κατά την έναρξη της μετάφρασης το mrna προσδένεται, μέσω μιας η μεγάλη υπομονάδα του ριβοσώματος συνδέεται με τη μικρή. 2. i. Σελ. 40: Οι αρχικές μελέτες της ρύθμισης των γονιδίων έγιναν από τους Jacob Monod κατά σειρά ένα ρυθμιστικό γονίδιο, ο υποκινητής ο χειριστής. ii. Όταν το βακτήριο αναπτύσσεται σε θρεπτικό υλικό που υπάρχει τόσο γλυκόζη όσο λακτόζη, τότε το οπερόνιο βρίσκεται σε καταστολή διότι, ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ 1
όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη ερώτηση, το βακτήριο παραγάγει τα τρία απαραίτητα ένζυμα για να μεταβολίσει τη λακτόζη όταν δεν υ- πάρχει γλυκόζη στην τροφή του. Σελ. 40: Πως επιτυγχάνεται η καταστολή; Δύο είναι τα ρυθμιστικά μόρια Τα μόρια αυτά προσδένονται συνεχώς στο χειριστή. Επομένως, όταν το βακτήριο αναπτύσσεται σε θρεπτικό υλικό που υ- πάρχει τόσο γλυκόζη όσο λακτόζη, μεταγράφεται μόνο το ρυθμιστικό γονίδιο. Έτσι, παράγεται μόνο ένα είδος mrna ένα είδος πολυπεπτιδικής αλυσίδας, που είναι η πρωτεΐνη καταστολέας. 3. Δύο νουκλεοτίδια μπορούν να ενωθούν μεταξύ τους είτε με 3-5 φωσφοδιεστερικό δεσμό, αν ανήκουν στην ίδια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, είτε με δεσμούς υδρογόνου, αν ανήκουν σε δύο συμπληρωματικές αλυσίδες. Σελ. 14: Μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα σχηματίζεται από την ένωση πολλών νουκλεοτιδίων ονομάζεται 3-5 φωσφοδιεστερικός δεσμός. Σελ. 16: Οι αζωτούχες βάσεις της μιας αλυσίδας συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου με τις την κυτοσίνη σχηματίζονται τρεις δεσμοί υδρογόνου. ΘΕΜΑ 3 ο 1. i. Σελ. 20: Η μελέτη των χρωμοσωμάτων είναι δυνατή μόνο σε κύτταρα τα οποία διαιρούνται με ειδικές χρωστικές ουσίες παρατηρούνται στο μικροσκόπιο. ii. Σελ 17: Το γενετικό υλικό ενός κυττάρου αποτελεί το γονιδίωμά του. Τα κύτταρα στα οποία των ανώτερων ευκαρυωτικών οργανισμών, ονομάζονται διπλοειδή. Επομένως, αφού ο γαμέτης του είδους Drosophila melanogaster περιέχει 1,6 x 10 8 ζεύγη βάσεων οργανωμένα σε 4 χρωμοσώματα, στο σωματικό κύτταρο του οργανισμού αυτού που βρίσκεται στην αρχή της μεσόφασης ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ 2
περιέχονται 3,2 x 10 8 ζεύγη βάσεων οργανωμένα σε 8 χρωμοσώματα (4 ζεύγη ομολόγων χρωμοσωμάτων). Κάθε ένα χρωμόσωμα είναι ένα ινίδιο χρωματίνης, δηλαδή ένα μόριο DNA, επομένως στη φάση αυτή υπάρχουν 8 μόρια DNA. Σελ 20: Κατά τη μεσόφαση το γενετικό υλικό έχει μικρό βαθμό συσπείρωσης σχηματίζει στάδιο της μετάφασης, αποκτούν μέγιστο βαθμό συσπείρωσης. Ο καρυότυπος είναι η απεικόνιση των χρωμοσωμάτων ταξινομημένων σε ζεύγη κατά ελαττούμενο μέγεθος γίνεται στη μετάφαση. Έτσι, στον καρυότυπο της Drosophila melanogaster υπάρχουν 6,4 x 10 8 ζεύγη βάσεων οργανωμένα σε 8 διπλασιασμένα χρωμοσώματα. Το κάθε χρωμόσωμα α- ποτελείται από δύο μόρια DNA (από δύο αδελφές χρωματίδες), άρα συνολικά στον καρυότυπο υπάρχουν 16 μόρια DNA. 2. Κατά τη μεταγραφή ενός γονιδίου, το μόριο mrna που συντίθεται είναι συμπληρωματικό προς τη μια αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη ονομάζεται μη κωδική. Η συμπληρωματική αλυσίδα του DNA του γονιδίου ονομάζεται κωδική. Επομένως, αφού η μη κωδική αλυσίδα είναι συμπληρωματική αντιπαράλληλη τόσο με το mrna όσο με την κωδική αλυσίδα του DNA, το mrna η κωδική αλυσίδα είναι μεταξύ τους όμοιες, με τη μόνη διαφορά ότι ό- που υπάρχει ουρακίλη στο mrna, υπάρχει θυμίνη στην κωδική αλυσίδα. Σύμφωνα με τον γενετικό κώδικα, η μετάφραση όλων των mrna αρχίζει α- πό το κωδικόνιο έναρξης 5 AUG 3 τελειώνει σε ένα από τα τρία κωδικόνια λήξης 5 UAG 3, 5 UGA 3 ή 5 UAA 3. Επιπλέον, ο γενετικός κώδικας είναι: κώδικας τριπλέτας, δηλαδή μια τριάδα νουκλεοτιδίων, το κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ, συνεχής, δηλαδή το mrna διαβάζεται συνεχώς ανά τρία νουκλεοτίδια χωρίς να παραλείπεται κάποιο νουκλεοτίδιο ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ 3
μη επικαλυπτόμενος, δηλαδή κάθε νουκλεοτίδιο ανήκει σε ένα μόνο κωδικόνιο. Από το συνδυασμό των τριών παραπάνω χαρακτηριστικών του γενετικού κώδικα, συνεπάγεται ότι τα κωδικόνια έναρξης λήξης του mrna πρέπει να διαχωρίζονται από ακέραιο αριθμό τριάδων νουκλεοτιδίων. Για να βρεθεί η κωδική αλυσίδα του DNA ψάχνουμε στις δυο αλυσίδες, με κατεύθυνση 5 3, το κωδικόνιο 5 ATG 3, που αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης της μετάφρασης 5 AUG 3 του mrna ένα από τα 5 ΤAG 3, 5 ΤGA 3 ή 5 ΤAA 3, που αντιστοιχούν στα τρία κωδικόνια λήξης της μετάφρασης 5 UAG 3, 5 UGA 3 ή 5 UAA 3. Τα δυο αυτά κωδικόνια, όπως αναφέρθηκε, πρέπει να διαχωρίζονται μεταξύ τους με ακέραιο αριθμό κωδικόνιων. Το γονίδιο της άσκησης είναι ασυνεχές, δηλαδή περιέχει εσώνια εξώνια. Ε- πειδή το mrna που μεταφράζεται (ώριμο mrna) δεν περιέχει εσώνια, τα εσώνια δεν λαμβάνονται υπ όψη στον υπολογισμό του ακέραιου αριθμού κωδικόνιων. Η αλυσίδα η οποία εκπληρώνει τις προϋποθέσεις αυτές είναι η δεύτερη, η οποία φέρει τα κωδικόνια 5 ATG 3 5 ΤAG 3 χωρισμένα από α- κέραιο αριθμό κωδικόνιων. Επομένως, η δεύτερη αλυσίδα του γονιδίου είναι η κωδική. Το mrna συντίθεται με πρότυπο τη μη κωδική αλυσίδα του γονιδίου με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας των βάσεων, όπως στην α- ντιγραφή, με τη διαφορά ότι απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται το ριβονουκλεοτίδιο που περιέχει ουρακίλη. Επομένως, γράφοντας πρώτο το 5 ά- κρο, το πρόδρομο mrna είναι: 5 -GGAAUUCGUUAUGCUUUGGAUAUGGCAUCGUGCACCAUGGAUAGGGAAUUCUC-3 3. Το γενετικό υλικό είναι δίκλωνο κυκλικό DNA στις εξής περιπτώσεις: α. στα προκαρυωτικά κύτταρα, τόσο το κύριο μόριο DNA, όσο τα πλασμίδια. Σελ. 18: Το γενετικό υλικό των προκαρυωτικών κυττάρων είναι ένα δίκλωνο κυκλικό μόριο DNA. ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ 4
Σελ. 18: Σε πολλά βακτήρια, εκτός από το κύριο κυκλικό μόριο DNA, υ- πάρχουν τα πλασμίδια. Τα πλασμίδια είναι δίκλωνα κυκλικά μόρια DNA με διάφορα μεγέθη. β. στα μιτοχόνδρια των περισσότερων οργανισμών. Σελ. 21: Το μιτοχονδριακό DNA στους περισσότερους οργανισμούς είναι κυκλικό Σε ορισμένα όμως κατώτερα πρωτόζωα είναι γραμμικό. γ. στους χλωροπλάστες. Σελ. 22: Το DNA των χλωροπλαστών είναι κυκλικό μόριο έχει μεγαλύτερο μέγεθος από το μιτοχονδριακό DNA. δ. σε ορισμένους ιούς. Σελ. 22: Οι ιοί περιέχουν ένα μόνο είδος νουκλεϊκού οξέος, το οποίο μπορεί να είναι DNA ή RNA. Το DNA των ιών μπορεί να είναι μονόκλωνο ή δίκλωνο, γραμμικό ή κυκλικό. ΘΕΜΑ 4 ο 1. Σελ. 14: Η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα που δημιουργείται έχει ένα σκελετό που αποτελείται ο προσανατολισμός της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας είναι 5 3. Σελ. 17: Οι δύο αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες, δηλαδή το 3 άκρο της μιας είναι απέναντι από το 5 άκρο της άλλης. ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ 5
Επομένως, στο άκρο Α που υπάρχει το ελεύθερο υδροξύλιο είναι το 3 ά- κρο, στο Β είναι το 5, στο Δ είναι το 3 στο Γ είναι το 5. 2. Σελ 30: Οι DNA πολυμεράσες λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση τοποθετούν η σύνθεση του DNA είναι συνεχής στη μία αλυσίδα ασυνεχής στην άλλη. Η θηλιά του σχήματος ανοίγει προς τα αριστερά, αφού η θέση έναρξης της αντιγραφής είναι στα σημεία Α Γ. Η σύνθεση του DNA γίνεται προς τη θηλιά της αντιγραφής. Επομένως, αφού η αντιγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5 3, ο συνεχής κλώνος είναι αυτός που είναι συμπληρωματικός με την μητρική αλυσίδα ΑΒ, επειδή στην αλυσίδα αυτή το ελεύθερο 3 άκρο της αναπτυσσόμενης αλυσίδας βρίσκεται προς το μέρος της θηλιάς. Συνεπώς, ο ασυνεχής κλώνος είναι ο συμπληρωματικός της αλυσίδας ΓΔ. 3. Σελ. 16: Οι αζωτούχες βάσεις της μιας αλυσίδας συνδέονται με δεσμούς υ- δρογόνου ενώ η κυτοσίνη μόνο με γουανίνη αντίστροφα. Επομένως, η αλληλουχία των βάσεων της αλυσίδας ΒΑ, που αντιγράφεται με συνεχή τρόπο, είναι η εξής: (Β) 5 CGAAGGCTTGGAC 3 (Α). Σελ. 33: Το μόριο RNA που συντίθεται είναι συμπληρωματικό προς τη μια αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη ονομάζεται μη κωδική. Η μη κωδική αλυσίδα είναι η ΒΑ, άρα το RNA που συντίθεται είναι συμπληρωματικό αντιπαράλληλο με αυτή: RNA: 3 GCUUCCGAACCUG 5 4. Σελ. 32-33: Κατά την έναρξη της μεταγραφής ενός γονιδίου η RNA πολύμεράση προσδένεται αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής, επιτρέπουν την απελευθέρωσή του. ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: ΒΑΣΙΛΗΣ ΜΑΥΡΟΜΑΤΙΔΗΣ 6