επιμέλεια: Μιχάλης Χαλικιόπουλος καθηγητής Βιολογίας

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) επιμέλεια: Μιχάλης Χαλικιόπουλος καθηγητής Βιολογίας 1

2 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) 3

4 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) ΒΙΟΧΗΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΓΙΑ TO DNA (υποςτθρίηουν ότι είναι το γενετικό υλικό) 5

6 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) 7

8 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) Δικόνα 1.5 9

10 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) 11

12 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) ελίδες 19 13

ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ Τι είναι το γονίδιο; Οη γελεηηθέο πιεξνθνξίεο είλαη θαηαγεγξακκέλεο ζην κόξην ηνπ DNA ζε εηδηθέο αιιεινπρίεο πνπ νλνκάδνληαη γνλίδηα. Έλα γνλίδην είλαη έλα ηκήκα DNA κε θαζνξηζκέλε αιιεινπρία βάζεωλ, ην νπνίν είλαη ππεύζπλν γηα ηε ζύλζεζε κίαο πεπηηδηθήο αιπζίδαο, κέζω ηεο ζύλζεζεο κνξίνπ mrna, ή γηα ηε ζύλζεζε ελόο κνξίνπ trna, rrna ή snrna. Τα γνλίδηα απνηεινύλ ηηο κνλάδεο ηεο γελεηηθήο πιεξνθνξίαο. Σε έλα κόξην DNA είλαη δπλαηό λα εδξάδνληαη εθαηνληάδεο ή ρηιηάδεο γνλίδηα. Όκωο κεηαμύ ηωλ γνληδίωλ παξεκβάιινληαη κεγάιεο αιιεινπρίεο πνπ δελ απνηεινύλ γνλίδηα θαη πηζαλόλ δελ πεξηέρνπλ γελεηηθέο πιεξνθνξίεο 14

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) (3) (1) (2) Θσηηαρικός κύκλος και Αριθμός τρωμοζωμάηων ζηον άνθρωπο Θύηηαρο Εεύγη Βάζεων Αριθμός Υρωμ/ηων Αδελθές τρωμαηίδες Αριθμός μορίων DNA Αριθμός ινιδίων Σωματικό αρχή μεσόυασης Σωματικό μετά την αντιγραυή Σωματικό μετάυαση μίτωσης Γαμέτης 15

16 ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ

Θεωρία (1 Ο Κεφάλαιο) ελίδα 20 17

ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ ΚΗΣΟΥΟΛΓΡΗΑ Υπάρχουν ςτα ηωικά αλλά και ςτα φυτικά κφτταρα. Το μιτοχονδριακό DNA ςτουσ περιςςότερουσ οργανιςμοφσ είναι κυκλικό μόριο. Κάκε μιτοχόνδριο περιζχει 2 ζωσ 10 αντίγραφα του κυκλικοφ μορίου DNA. Σε οριςμζνα όμωσ κατώτερα πρωτόηωα είναι γραμμικό Λειτουργία: οξειδωτικι φωςφορυλίωςθ. ΥΙΩΡΟΠΙΑΣΔ. Υπάρχουν μόνο ςτα φυτικά κφτταρα. To DNA των χλωροπλαςτών είναι και αυτό κυκλικό μόριο αλλά ζχει μεγαλφτερο μζγεκοσ από το μιτοχονδριακό DNA Λειτουργία: φωτοςφνκεςθ. 18

ΑΣΚΗΣΕΙΣ για λύση ΔΡΩΣΖΔΗ ΣΟΤ ΥΟΙΗΘΟΤ ΒΗΒΙΗΟΤ 1. To DNA ςε δφο διαφορετικά κφτταρα ανκρϊπου βρζκθκε ότι αποτελείται ςτο ζνα από 3 10 9 και ςτο άλλο από 6 10 9 ηεφγθ βάςεων. Πϊσ μπορεί να εξθγθκεί αυτό; Το απλοειδζσ γονιδίωμα του ανκρώπου αποτελείται από 3 10 9 ηεφγθ βάςεων. Επομζνωσ το πρώτο κφτταρο είναι γαμζτθσ. Τα ςωματικά κφτταρα ενόσ οργανιςμοφ είναι διπλοειδι, με αποτζλεςμα να ζχουν διπλάςιο αρικμό βάςεων από τουσ γαμζτεσ. Συνεπώσ, το κφτταρο με τα 6 10 9 ηεφγθ βάςεων είναι διπλοειδζσ ςωματικό. 2. Με ποιον από τουσ τρόπουσ που αναφζρονται πιο κάτω ςυνδζεται κάκε νουκλεοτίδιο με το αμζςωσ επόμενο του ςτθν πολυνουκλεοτιδικι αλυςίδα του DNA; α. Η φωςφορικι ομάδα του ενόσ με τθν αηωτοφχο βάςθ του επόμενου, β. Η φωςφορικι ομάδα του ενόσ με τθ δεοξυριβόηθ του επόμενου, γ. Η αηωτοφχοσ βάςθ του ενόσ με τθ δεοξυριβόηθ του επόμενου, δ. Οι αηωτοφχεσ βάςεισ δφο ςυνεχόμενων νουκλεοτιδίων με δεςμοφσ υδρογόνου, ε. Η δεοξυριβόηθ του ενόσ με τθ φωςφορικι ομάδα του επόμενου, ςτ. Οι φωςφορικζσ ομάδεσ δφο ςυνεχόμενων νουκλεοτιδίων μεταξφ τουσ. 3. Σε ζνα μόριο DNA ευκαρυωτικοφ κυττάρου θ αδενίνθ αποτελεί το 20% των αηωτοφχων βάςεων του. Σε ποιεσ αναλογίεσ (%) κα βρίςκεται θ κακεμία από τισ υπόλοιπεσ αηωτοφχεσ βάςεισ του; Λόγω τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ των βάςεων, 20% κα είναι και οι αηωτοφχεσ βάςεισ τθσ κυμίνθσ. Το υπόλοιπο ποςοςτό 60% κα αντιςτοιχεί ςτισ βάςεισ γουανίνθ και κυτοςίνθ, που πάλι ςφμφωνα με τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ των βάςεων τα ποςοςτά τουσ κα είναι ίςα, δθλαδι από 30% για τθν κακεμία. 4. Να αναφζρετε ςυνοπτικά τισ λειτουργίεσ του γενετικοφ υλικοφ. α. Η αποκικευςθ τθσ γενετικισ πλθροφορίασ, κακώσ ςτο DNA (ι ςτο RNA των RNA-ιών) περιλαμβάνονται οι πλθροφορίεσ οι οποίεσ κακορίηουν όλα τα χαρακτθριςτικά ενόσ οργανιςμοφ και οργανώνονται ςε λειτουργικζσ μονάδεσ, που ονομάηονται γονίδια. β. Η διατιρθςθ και θ μεταβίβαςθ τθσ γενετικισ πλθροφορίασ από κφτταρο ςε κφτταρο και από οργανιςμό ςε οργανιςμό, διαδικαςίεσ που εξαςφαλίηονται με τον αυτοδιπλαςιαςμό του DNA. γ. Η ζκφραςθ των γενετικών πλθροφοριών, που επιτυγχάνεται με τον ζλεγχο τθσ ςφνκεςθσ πρωτεϊνών. 5. Οι επιςτιμονεσ μποροφν να καταςκευάςουν ζναν ςφνκετο ιό που προςβάλλει βακτιρια (βακτθριοφάγοσ) και ζχει το πρωτεϊνικό κάλυμμα του φάγου Τ 2 και το DNA του φάγου Τ 4. Όταν ο ςφνκετοσ αυτόσ φάγοσ μολφνει ζνα βακτιριο, οι απόγονοι φάγοι που κα παραχκοφν κα ζχουν: α. Τισ πρωτεΐνεσ του φάγου Τ 2 και το DNA του φάγου Τ 4. β. Τισ πρωτεΐνεσ του φάγου Τ 4 και το DNA του φάγου Τ 2. γ. Μείγμα του DNA και των πρωτεϊνϊν και των δφο φάγων. δ. Τισ πρωτεΐνεσ και το DNA του φάγου Τ 2. ε. Τισ πρωτεΐνεσ και το DNA του φάγου Τ 4 19

ΤΟ ΓΕΝΕΤΙΚΟ ΥΛΙΚΟ Ποια από τισ παραπάνω προτάςεισ είναι θ ςωςτι; Να τεκμθριϊςετε τθν απάντθςθ ςασ. Το DNA αποτελεί το γενετικό υλικό και επομζνωσ αυτό περιζχει τισ κατάλλθλεσ πλθροφορίεσ για τθ δθμιουργία των νζων ιών. Το γενετικό υλικό, δθλαδι το DNA, των φάγων Τ4 κα αντιγραφεί και κα δθμιουργθκοφν νζα μόρια DNA, πανομοιότυπα αντίγραφα των αρχικών, ενώ τα μόρια αυτά κα χρθςιμοποιθκοφν για τθν ζκφραςθ των πρωτεϊνών των νζων ιών που κα αποτελοφν πρωτείνεσ όμοιεσ με εκείνεσ των φάγων Τ4. 6. Τι είναι τα πλαςμίδια; Να αναφζρετε δφο ςθμαντικά είδθ γονιδίων που εντοπίηονται ςε αυτά. Τα πλαςμίδια είναι δίκλωνα και κυκλικά μόρια DNA ςε διάφορα μεγζκθ, τα οποία βρίςκονται ςτα βακτιρια, περιζχουν μικρό ποςοςτό τθσ γενετικισ τουσ πλθροφορίασ και αποτελοφν το 1-2% του βακτθριακοφ DNA. Δφο ςθμαντικά είδθ γονιδίων που υπάρχουν ςε αυτά είναι τα εξισ; Γονίδια ανκεκτικότθτασ ςε αντιβιοτικά. Γονίδια που ςχετίηονται με τθ μεταφορά γενετικοφ υλικοφ από το ζνα βακτιριο ςε άλλο. 7. Ποια από τισ παρακάτω προτάςεισ που αφορά ςτα νουκλεοςϊματα είναι ςωςτι; α. Καταςκευάηονται από χρωμοςϊματα. β. Αποτελοφνται αποκλειςτικά από DNA. γ. Αποτελοφνται από DNA που τυλίγεται γφρω από πρωτεΐνεσ (ιςτόνεσ). δ. Δθμιουργοφνται μόνο κατά τθν κυτταρικι διαίρεςθ. ε. Εμφανίηονται μόνο κατά τθ μεςόφαςθ. 8. Να τοποκετιςετε κατά μζγεκοσ (ανάλογα με τθν ποςότθτα του γενετικοφ υλικοφ), από το μικρότερο προσ το μεγαλφτερο, τα: χρωμόςωμα, νουκλεοτίδιο, γονίδιο, νουκλεόςωμα (ζνα μζςο γονίδιο ζχει 1.000 ηεφγθ βάςεων). Νουκλεοτίδιο νουκλεόςωμα γονίδιο χρωμόςωμα 9. ΣΤΟ κείμενο που ακολουκεί να διαγράψετε λζξεισ ι φράςεισ, ϊςτε θ πρόταςθ που κα παραμείνει να είναι ςωςτι. Το γενετικό υλικό των μιτοχονδρίων είναι ζνα *μονόκλωνο - δίκλωνο+ μόριο *DNA - RNA+ ςυνικωσ *γραμμικό - κυκλικό+ και περιζχει πλθροφορίεσ για *όλεσ - μερικζσ από+ τισ λειτουργίεσ του. 10. Η Acetabularia είναι ζνασ μονοκφτταροσ οργανιςμόσ με διαφοροποιθμζνα τμιματα: βάςθ, μίςχο και καπζλο. Σε ζνα πείραμα ο J. Hummering «εμφφτευςε» ςτθ βάςθ του είδουσ Acetabularia crenulata το μίςχο από το είδοσ Acetabularia mediter-ranea και αντίςτροφα. Και ςτισ δφο περιπτϊςεισ το καπζλο που ςχθματίςτθκε κακορίςτθκε από τθ βάςθ του οργανιςμοφ και όχι από το μίςχο, που ςυνδζεται άμεςα με το καπζλο. Ποια ςυμπεράςματα βγαίνουν; Οι ιδιότθτεσ των οργανιςμών κακορίηονται από το γενετικό υλικό τουσ, δθλαδι το DNA τουσ, το οποίο για τα ευκαρυωτικά κφτταρα βρίςκεται ςυγκεντρωμζνο ςτον πυρινα. Ο πυρινασ βρίςκεται ςε κάκε περίπτωςθ ςτθ βάςθ του μονοκφτταρου οργανιςμοφ. Άρα, ανεξάρτθτα από τισ αλλαγζσ που ςυνζβθςαν ςτουσ μίςχουσ, οι ιδιότθτεσ του οργανιςμοφ κακορίςτθκαν από τθ γενετικι πλθροφορία που ζφερε το DNA του πυρινα ςτθ βάςθ του κυττάρου. 20