23 Ιουνίου 2014 ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Απαντήσεις Θεμάτων Πανελληνίων Εξετάσεων Ημερησίων Γενικών Λυκείων ΘΕΜΑ Α Α.1 γ Α.2 β Α.3 β Α.4 δ Α.5 α ΘΕΜΑ Β B.1 Σχολικό βιβλίο, σελίδα 34: «Η αλληλουχία κώδικας.» Σχολικό βιβλίο, σελίδα 35: «Ο γενετικός πρωτεΐνη.» B.2 1 5 3 2 4 B.3 Σχολικό βιβλίο, σελίδες 119-120: «Θεραπευτικά. χημειοθεραπείας.» B.4 Σχολικό βιβλίο, σελίδα 131: «Ένας τρόπος ιδιότητες.» 1
ΘΕΜΑ Γ Γ.1 Παρατηρείται ότι μεταξύ των θηλυκών και των αρσενικών ατόμων η φαινοτυπική αναλογία ως προς το χρώμα της τρίχας διαφέρει. Αυτό σημαίνει ότι το χαρακτηριστικό του χρώματος της τρίχας κληρονομείται με φυλοσύνδετο τρόπο. Μάλιστα, υπάρχουν τρεις διαφορετικοί φιανότυποι για το χρώμα της τρίχας (άσπρο, κίτρινο, ασπροκίτρινο) γεγονός που υποδηλώνει ότι τα γονίδια που ελέγχουν το χρώμα της τρίχας είναι ατελώς επικρατή. Γ.2 Φυλοσύνδετα ονομάζονται τα γονίδια που υπάρχουν στο Χ χρωμόσωμα και δεν έχουν αλληλόμορφα στο Υ χρωμόσωμα. Τα θηλυκά άτομα κληρονομούν ένα Χ χρωμόσωμα από τον πατέρα τους και ένα Χ χρωμόσωμα από την μητέρα τους. Τα αρσενικά άτομα κληρονομούν ένα Χ χρωμόσωμα από τη μητέρα τους και ένα Υ χρωμόσωμα από τον πατέρα τους. Τα άτομα που είναι ετερόζυγα στην περίπτωση των ατελώς επικρατών γονιδίων έχουν ενδιάμεσο φαινότυπο των ομόζυγων ατόμων. Οπότε, στη συγκεκριμένη περίπτωση έστω ότι: Χ Α1 =>το γονίδιο που καθορίζει το λευκό χρώμα Χ Α2 =>το γονίδιο που καθορίζει το κίτρινο χρώμα Για την πρώτη θυγατρική γενιά ισχύουν οι παρακάτω γονότυποι: θηλυκά άσπρα: Χ Α1 Χ Α1 θηλυκά ασπροκίτρινα: Χ Α2 Χ Α2 αρσενικά άσπρα: Χ Α1 Υ αρσενικά κίτρινα: Χ Α2 Υ Γ.3 Τα συγκεκριμένα χαρακτηριστικά ελέγχονται από γονίδια που εδράζονται σε διαφορετικά ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων και το γονίδιο που ελέγχει το χρώμα της τρίχας είναι φυλοσύνδετο. Οπότε, το γονίδιο που ελέγχει το σχήμα των αυτιών είναι αυτοσωμικό. 2
Γ.4 Η αναλογία των απογόνων ως προς το σχήμα των αυτιών είναι 1μικρά:1μεγάλα. Διακρίνουμε τις παρακάτω 2 περιπτώσεις. 1 η περίπτωση Έστω ότι το γονίδιο που καθορίζει το μεγάλο μέγεθος των αυτιών είναι επικρατές Μ και το γονίδιο που ελέγχει το μικρό μέγεθος των αυτιών είναι υπολειπόμενο μ. Οι απόγονοι με μικρά αυτιά θα είναι ομόζυγοι για το υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο μ και άρα θα έχουν γονότυπο μμ. Τα άτομα αυτά θα έχουν κληρονομήσει ένα μ αλληλόμορφο από κάθε γονέα. Επίσης, τα άτομα με τα μεγάλα αυτιά θα έχουν γονότυπο είτε ΜΜ είτε Μμ. Στην περίπτωση που έχουν γονότυπο ΜΜ τότε οι γονείς θα έπρεπε να ήταν ετερόζυγοι με γονότυπο Μμ. Όμως, από τη διασταύρωση δύο ετερόζυγων ατόμων δεν προκύπτει αναλογία απογόνων ως προς το σχήμα των αυτιών 1:1. Άρα, οι απόγονοι με τα μεγάλα αυτιά έχουν γονότυπο Μμ. 2 η περίπτωση Έστω ότι το γονίδιο που καθορίζει το μικρό μέγεθος των αυτιών είναι επικρατές Μ και το γονίδιο που ελέγχει το μεγάλο μέγεθος των αυτιών είναι υπολειπόμενο μ. Οι απόγονοι με μεγάλα αυτιά θα είναι ομόζυγοι για το υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο μ και άρα θα έχουν γονότυπο μμ. Τα άτομα αυτά θα έχουν κληρονομήσει ένα μ αλληλόμορφο από κάθε γονέα. Επίσης, τα άτομα με τα μικρά αυτιά θα έχουν γονότυπο είτε ΜΜ είτε Μμ. Στην περίπτωση που έχουν γονότυπο ΜΜ τότε οι γονείς θα έπρεπε να ήταν ετερόζυγοι με γονότυπο Μμ. Όμως, από τη διασταύρωση δύο ετερόζυγων ατόμων δεν προκύπτει αναλογία απογόνων ως προς το σχήμα των αυτιών 1:1. Άρα, οι απόγονοι με τα μικρά αυτιά έχουν γονότυπο Μμ. Γ.5 Οι αρσενικοί απόγονοι έχουν κληρονομήσει τα γονίδια Χ Α1 και Χ Α2 από τη μητέρα τους. Οπότε, η μητέρα θα έχει γονότυπο Χ Α1 Χ Α2. Επίσης, ο πατέρας θα έχει γονότυπο Χ Α1 Υ δεδομένου ότι προκύπτουν θηλυκοί απόγονοι με γονότυπο Χ Α1 Χ Α1. Επίσης, ως προς το μέγεθος των αυτιών (όπως προέκυψε στο προηγούμενο ερώτημα) ο ένας γονιός είναι ομόζυγος για το υπολειπόμενο γονίδιο και ο άλλος ετερόζυγος. 3
Συνεπώς, οι γονότυποι των γονέων συνολικά και ως προς τα δύο χαρακτηριστικά είναι οι εξής: Μητέρα: ΜμΧ Α1 Χ Α2 & Πατέρας: μμχ Α1 Υ ή Μητέρα: μμχ Α1 Χ Α2 & Πατέρας: ΜμΧ Α1 Υ Αιτιολόγηση: 1 ος και 2 ος νόμος Μέντελ ΘΕΜΑ.1 Από τις περιοριστικές ενδονουκλεάσες α. β, γ και δ η πιο κατάλληλη για τη χρήση του πλασμιδίου αυτού ως φορέα κλωνοποίησης είναι η δ. Αποκλείονται οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες α και β διότι κόβουν το πλασμίδιο σε 2 διαφορετικά σημεία και είναι γνωστό ότι η περιοριστική ενδονουκλεάση θα πρέπει να κόβει το πλασμίδιο σε ένα μόνο σημείο. Επίσης, η περιοριστική ενδονουκλεάση γ αποκλείεται διότι αναγνωρίζει την αλληλουχία του υποκινητή επομένως, εμποδίζει τη μεταγραφή του γονιδίου..2 Τα μετασχηματισμένα βακτήρια επιλέγονται με βάση την ανθεκτικότητα τους σε κάποιο αντιβιοτικό που τους προσδίδει ένα γονίδιο του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου. Τα βακτήρια αναπτύσσονται σε θρεπτικό υλικό που περιέχει είτε αμπικιλίνη είτε στρεπτομυκίνη. Όσα βακτήρια έχουν δεχτεί το πλασμίδιο αναπτύσσονται παρουσία των αντιβιοτικών ενώ όσα δεν έχουν δεχτεί το πλασμίδιο παρουσία των αντιβιοτικών δεν επιβιώνουν..3 Από το δίκλωνο μόριο DNA μεταγράφεται μόνο ο ένας κλώνος, η λεγόμενη μεταγραφόμενη ή μη κωδική αλυσίδα. Η μεταγραφή έχει προσανατολισμό 5 3. Η RNA πολυμεράση «διαβάζει» τη μη κωδική αλυσίδα του DNA με κατεύθυνση 3 5. Έτσι, το mrna συντίθεται με προσανατολισμό 5 3. Το mrna είναι συμπληρωματικό με τη μη κωδική αλυσίδα. Το mrna αντί για Τ (θυμίνη) έχει U (ουρακίλη). Η μη κωδική αλυσίδα είναι συμπληρωματική της κωδικής αλυσίδας του DNA. Το κωδικόνιο έναρξης (AUG) εντοπίζεται στο mrna σε φορά 5 προς 3. Ο όρος κωδικόνιο δεν αφορά μόνο στο mrna. Στην κωδική αλυσίδα του DNA το αντίστοιχο κωδικόνιο ATG πρέπει να εντοπίζεται σε φορά 5 προς 3. Στη συνέχεια προχωρώντας με βήμα τριπλέτας προς το 3 άκρο του mrna θα πρέπει να εντοπίζεται ένα από τα τρία κωδικόνια λήξης. 4
Το ελεύθερο υδροξύλιο της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας Ι αντιστοιχεί στο 3 άκρο της. Στην αλυσίδα Ι εντοπίζεται από δεξιά προς αριστερά το κωδικόνιο έναρξης 5 - ATG -3 και προχωρώντας με βήμα τριπλέτας συναντάται και το κωδικόκιο λήξης 5 - ΤΑΑ-3. Συνεπώς, η κωδική αλυσίδα είναι η αλυσίδα Ι και η μη κωδική είναι η αλυσίδα ΙΙ. Το mrna που προκύπτει από τη μεταγραφή του συγκεκριμένου μορίου είναι το παρακάτω: 5 GGCUUAUAAGGAUGCCGUACGAGUAAAUUAUAACCG 3.4 Η αλληλουχία που αναγνωρίζει η περιοριστική ενδονουκλεάση θα πρέπει να είναι τέτοια έτσι ώστε μετά την τομή του συγκεκριμένου τμήματος DNA να παραμένει ολόκληρο το γονίδιο που θα κλωνοποιηθεί. Η αλληλουχία αυτή είναι η εξής: 5 ΤΤΑΤΑΑ 3 3 ΑΑΤΑΤΤ 5.5 Ο τρόπος σύνδεσης του γονιδίου στο πλασμίδιο μπορεί να οδηγήσει i) στη δημιουργία βακτηριακών κλώνων που παράγουν το ολιγοπεπτίδιο και ii) στη δημιουργία βακτηριακών κλώνων που δεν παράγουν το ολιγοπεπτίδιο (παρόλο που περιέχουν το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο). Οι βακτηριακοί κλώνοι που παράγουν το ολιγοπεπτίδιο περιέχουν το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο στο οποίο μετά την αλληλουχία του υποκινητή υπάρχει το κωδικόνιο έναρξης της κωδικής αλυσίδας και τελειώνει με το κωδικόνιο λήξης το οποίο εντοπίζεται πριν τις αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής. Σε περίπτωση που το γονίδιο συνδεθεί με αντίστροφο τρόπο με το πλασμίδιο τότε δεν θα ισχύουν οι παραπάνω προϋποθέσεις οπότε, θα προκύψουν βακτηριακοί κλώνοι που δεν θα παράγουν το ολιγοπεπτίδιο αν και θα περιέχουν το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο. 5