Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 22 Μαΐου 2015 Ενδεικτικές Απαντήσεις Θεμάτων ΘΕΜΑ Α A1. β A2. γ A3. α A4. δ Α5. γ ΘΕΜΑ Β Β1. Α: 1, 4, 5, 6 Β: 2, 3, 7, 8 Β2. Βλέπε σχολικό εγχειρίδιο σελ. 41-42 «Κατά την έναρξη συνδέεται με τη μικρή». Β3. Βλέπε σχολικό εγχειρίδιο σελ. 61 «Σήμερα μπορούμε ιδιότητες». Β4. Βλέπε σχολικό εγχειρίδιο σελ. 121 «Η ινσουλίνη είναι διαβήτη». Βλέπε σχολικό εγχειρίδιο σελ. 122 «Η ινσουλίνη αποτελείται τελικά σε ινσουλίνη». Οι σελίδες αναφέρονται στη έκδοση 2015 του σχολικού βιβλίου. ΘΕΜΑ Γ Γ1. Στην εικόνα βρίσκεται σε εξέλιξη η διαδικασία της αντιγραφής του DNA. Η βάση που ενσωματώθηκε κατά παράβαση του κανόνα της συμπληρωματικότητας είναι η 7 η στην πάνω αλυσίδα, από αριστερά. Ειδικότερα αντί G έχει τοποθετηθεί C. Το τελικό δίκλωνο μόριο που θα παραχθεί στο τέλος της αντιγραφής είναι: 5 C T C T T T G T A C G T A T G C T G -3 3 G A G A A A C A T G C A T A C G A C -5
Γ2. Έχει ήδη δράσει η DNA ελικάση, η οποία σπάει του δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των μητρικών αλυσίδων και το πριμόσωμα, ειδικό σύμπλοκο ενζύμων, συνθέτοντας μικρά τμήματα RNA συμπληρωματικά προς τη μητρική αλυσίδα τα οποία ονομάζονται πρωταρχικά τμήματα. Στη συνέχεια οι DNA πολυμεράσες επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα τοποθετώντας συμπληρωματικά δεοξυριβονουκλεοτίδια απέναντι από τις μητρικές αλυσίδες του DNA. Επιπλέον οι DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν λάθη που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της αντιγραφής. Μπορούν δηλαδή να εντοπίζουν και να απομακρύνουν νουκλεοτίδια που οι ίδιες τοποθετούσαν κατά παράβαση του κανόνα συμπληρωματικότητας, και να τοποθετούν τα σωστά. Ταυτόχρονα απομακρύνουν πρωταρχικά τμήματα RNA και τα αντικαθιστούν με τμήματα DNA. Στη συνέχει τα κομμάτια της ασυνεχούς αλυσίδας συνδέονται μεταξύ τους με τη βοήθεια του ενζύμου που ονομάζεται DNA δεσμάση. Το ίδιο ένζυμο συνδέει και όλα τα κομμάτια που προκύπτουν από τις διάφορες θέσεις έναρξης της αντιγραφής, με την υπόθεση ότι το κύτταρο είναι ευκαρυωτικό. Τέλος, αν τα λάθη δεν επιδιορθωθούν από τις DNA πολυμεράσες, επιδιορθώνονται σε μεγάλο ποσοστό από ειδικά ένζυμα, τα επιδιορθωτικά. Γ3. Ως προς το χρώμα σώματος: Επειδή δεν προκύπτει ίδια φαινοτυπική αναλογία στα δυο φύλα συμπεραίνουμε ότι το γνώρισμα είναι φυλοσύνδετο. Επειδή προκύπτει μεγαλύτερος αριθμός απογόνων με ανοιχτό χρώμα σώματος συμπεραίνουμε ότι το γονίδιο για το ανοιχτό χρώμα σώματος είναι επικρατές. Έστω Χ Α το αλ/φο υπεύθυνο για το ανοιχτό χρώμα σώματος, Και Χ α το γονίδιο για το σκούρο χρώμα σώματος. Ως προς την παραγωγή του ενζύμου Α: Επειδή για τον τρόπο κληρονόμησης των δυο χαρακτήρων ισχύει ο 2ος νόμος του Mendel συμπεραίνουμε ότι τα αλληλόμορφα που είναι υπεύθυνα για την παραγωγή ή μη του ενζύμου Α εδράζονται σε αυτοσωμικά χρωμοσώματα. Αυτό επιβεβαιώνει και η εκφώνηση καθώς τα αρχικά άτομα που διασταυρώνονται είναι ετερόζυγα και γνωρίζουμε ότι δεν υπάρχουν αρσενικά ετερόζυγα στη φυλοσύνδετη κληρονομικότητα. Επειδή απ τη διασταύρωση των ατόμων που παράγουν το ένζυμο Α προκύπτουν μόνο απόγονοι που παράγουν το ένζυμο Α, προκύπτει ότι το αλ/φο υπεύθυνο για τη σύνθεση του ενζύμου Α είναι επικρατές. Έστω Β το αλ/φο υπεύθυνο για τη σύνθεση του ενζύμου Α Και β το αλ/φο υπεύθυνο για τη μη σύνθεση του ενζύμου Α
Από τον 1 ο Νόμο του Mendel γνωρίζουμε ότι η αναμενόμενη αναλογία είναι 3:1 για αλ/φα με σχέση επικρατούς υπολειπόμενου, ωστόσο εδώ υπάρχει ομοιομορφία μεταξύ των απόγονων. Έτσι προκύπτει ότι άτομα ομόζυγα για το υπολειπόμενο (ββ) δεν επιβιώνουν είτε γιατί η απουσία του ενζύμου είναι καθοριστική για την επιβίωση των ατόμων είτε γιατί το αλ/φο β είναι θνησιγόνο και σε ομόζυγη κατάσταση (ββ) προκαλεί το θάνατο των ατόμων. Συνεπώς ο τρόπος με τον οποίο κληρονομείται το αλληλόμορφο γονίδιο που δεν παράγει το ένζυμο Α είναι αυτοσωμικός υπολειπόμενος. Ο τρόπος με τον οποίο κληρονομείται το γονίδιο που καθορίζει το ανοιχτό χρώμα σώματος είναι φυλοσύνδετος επικρατής. Γ4. Τα αρσενικά με ανοιχτό χρώμα σώματος έχουν γονότυπο Χ Α Υ ενώ θηλυκά με ανοιχτό χρώμα θα έχουν γονότυπο Χ Α Χ Α ή Χ Α Χ α. Επειδή από τη διασταύρωση προκύπτουν αρσενικοί απόγονοι με σκούρο χρώμα (Χ α Υ) και αρσενικοί με ανοιχτό χρώμα (Χ Α Υ) συμπεραίνουμε ότι το θηλυκό γονικό άτομο έχει γονότυπο Χ Α Χ α διότι κληροδοτεί στους αρσενικούς απογόνους με ανοιχτό χρώμα το Χ Α και στα αρσενικά με σκούρο χρώμα το Χ α αλληλόμορφο. Ρ: Χ Α Χ α Ββ Χ Χ Α ΥΒβ Γαμέτες: : Χ Α Β, Χ Α β, Χ α Β, Χ α β και Χ Α Β, Χ Α β, ΥΒ, Υβ Με τη βοήθεια του τετραγώνου του Punnett προκύπτει: Χ Α Β Χ Α β ΥΒ Υβ Χ Α Β Χ Α Χ Α ΒΒ Χ Α Χ Α Ββ Χ Α ΥΒΒ Χ Α ΥΒβ Χ Α β Χ Α Χ Α Ββ Χ Α Χ Α ββ Χ Α ΥΒβ Χ Α ΥΒβ Χ α Β Χ Α Χ α ΒΒ Χ Α Χ α ββ Χ α ΥΒΒ Χ α Υββ Χ α β Χ Α Χ α Ββ Χ Α Χ α ββ Χ α ΥΒβ Χ α Υββ Φαινοτυπική αναλογία: 6 θηλυκά με ανοιχτό χρώμα που παράγουν το ένζυμο Α 3 αρσενικά με ανοιχτό χρώμα που παράγουν το ένζυμο Α 3 αρσενικά με σκούρο χρώμα που παράγουν το ένζυμο Α ΘΕΜΑ Δ Δ1. Τα πιθανά χρωμοσώματα που προκύπτουν μετά την αμοιβαία μετατόπιση με τους προσανατολισμούς των μορίων DNA που προκύπτουν είναι:
Χρωμόσωμα Α 1 η περίπτωση: 3... ACGGATGCTAGAT-5 5... ΤGCCTACGATCTA-3 Χρωμόσωμα Α 2 η περίπτωση: 3... ACGGATATCTAGC-5 5... TGCCTATAGATCG-3 Χρωμόσωμα Β 1 η περίπτωση: 5...ATAAGTG-3 3... TATTCAC-5 Χρωμόσωμα Β 2 η περίπτωση: 5... ATACACT-3 3... TATGTGA-5 Πιθανοί συνδυασμοί: Α 1 η και Β 1 η Α 1 η και Β 2 η Α 2 η και Β 1 η Α 2 η και Β 2 η Δ2. Ο ενήλικας θα διαθέτει ένα φυσιολογικό χρωμόσωμα Α και ένα χρωμόσωμα με την μετάλλαξη α και αντίστοιχα ένα χρωμόσωμα Β και ένα χρωμόσωμα β. Άρα ο γονότυπος του θα είναι ΑαΒβ και οι πιθανοί γαμέτες του θα είναι: ΑΒ, Αβ, αβ, αβ Δ3. Κάθε γαμέτης που προκύπτει γονιμοποιείται με φυσιολογικό γαμέτη (ΑΒ), οι πιθανοί απόγονοι που θα προκύψουν θα είναι: ΑΑΒΒ, ΑΑΒβ, ΑαΒΒ, ΑαΒβ Ο απόγονος που θα έχει φυσιολογικό καρυότυπο είναι αυτός με συνδυασμό χρωμοσωμάτων ΑΑΒΒ, δηλαδή το ¼ ή το 25% των απογόνων. Φυσιολογικό φαινότυπο εμφανίζουν οι απόγονοι με συνδυασμό χρωμοσωμάτων ΑΑΒΒ και ΑαΒβ, δεδομένου ότι το άτομο που φέρει την αμοιβαία μετατόπιση έχει φυσιολογικό φαινότυπο, όπως προκύπτει από την εκφώνηση. Άρα το ½ ή το 50% των απογόνων θα έχει φυσιολογικό φαινότυπο. Θεωρούμε ότι οι συνδυασμοί ΑαΒΒ και ΑΑΒβ έχουν μη φυσιολογικό φαινότυπο γιατί έχουν έλλειψη και διπλασιασμό τμημάτων χρωμοσωμάτων, κάτι που μπορεί
να διερευνηθεί ως πιθανό ή όχι. Έτσι στη μια περίπτωση το ποσοστό είναι 50% ενώ στην άλλη 100%. Δ4. Ο απόγονος με μη φυσιολογικό καρυότυπο ΑαΒβ έχει αμοιβαία μετατόπιση. Ο απόγονος με μη φυσιολογικό καρυότυπο ΑαΒΒ έχει έλλειψη τμήματος του χρωμοσώματος Α και τρία αντίγραφα του τμήματος του χρωμοσώματος Β που μετατοπίστηκε. Ο απόγονος με μη φυσιολογικό καρυότυπο ΑΑΒβ έχει έλλειψη τμήματος του χρωμοσώματος Β και τρία αντίγραφα του τμήματος του χρωμοσώματος Α που μετατοπίστηκε. Επιμέλεια απαντήσεων: Γιώργος Κοσμίδης, Βιολόγος