Αςκιςεισ 2 ου Κεφαλαίου Με ςυνδιαςμό από άλλα κεφάλαια Dipl.Biol.cand.med. Stylianos Kalaitzis
«Απλι» άςκθςθ 2 ου κεφαλαίου (Sep.2007) Δίνεται το παρακάτω τμιμα μορίου βακτθριακοφ DNA που κωδικοποιεί ζνα πεπτίδιο με ζξι αμινοξζα: 5ϋ... CCGΑTGACCAAACCTCACGCCTAGACC... 3ϋ 3ϋ... GGCTACTGGTTTGGAGTGCGGATCTGG... 5ϋ Ποια από τισ δφο αλυςίδεσ είναι θ κωδικι και ποια θ μθ κωδικι; Να αιτιολογιςετε τθν απάντθςι ςασ.
Μεκοδολογία 5ϋ... CCGΑTGACCAAACCTCACGCCTAGACC... 3ϋ 3ϋ... GGCTACTGGTTTGGAGTGCGGATCTGG... 5ϋ 1. Διαβάηουμε και τισ δυο αλυςίδεσ με προςανατολιςμό 5ϋ 3ϋ. 2. Βρίςκουμε κωδικόνιο ζναρξθσ 3. Διαβάηουμε ανά τριπλζτα 4. Βρίςκουμε κωδικόνιο λιξθσ Εκεί που βρίκαμε κωδικόνια ζναρξθσ και λιξθσ είναι θ κωδικι αλυςίδα
Αιτιολόγθςθ αλλθλουχίασ (μεταγραφι) Στο παραπάνω τμιμα υπάρχει μόνο ζνα κωδικόνιο ζναρξθσ που να αντιςτοιχεί μετά ςε κωδικόνιο λιξθσ αν διαβάςουμε ανα τριπλζτα. Κατά τθ μεταγραφι θ RNA πολυμεράςθ τοποκετεί ρίβονουκλεοτίδια απζναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια τθσ μθ κωδικισ (=μεταγραφόμενθσ) αλυςίδασ του DNA ςφμφωνα με τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ των βάςεων με τθ διαφορά ότι απζναντι από δεοξυριβονουκλεοτίδιο με αδενινθ εδϊ τοποκετείται ριβονουκλεοτίδιο με ουρακίλθ. Για να είςτε ςίγουροι μπορείτε να γράψετε και τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ.
5ϋ... CCGΑTGACCAAACCTCACGCCTAGACC... 3ϋ 3ϋ... GGCTACTGGTTTGGAGTGCGGATCTGG... 5ϋ Αίτιολόγθςθ προςανατολιςμοφ: Η RNA πολυμεράςθ ςυνκζτει τθ νεοςυντικζμενθ αλυςίδα του mrna με κατεφκυνςθ 5ϋ 3ϋ. Η μεταγραφόμενθ αλυςίδα που είναι αντιπαράλλθλθ διαβάηεται 3ϋ 5. Καταλαβαίνουμε από τα παραπάνω ότι θ πάνω αλυςίδα ςτθν οποία υπάρχει το κωδικόνιο ζναρξθσ 5ϋ... ΑTG... 3ϋ και (ςτθν ςυγκεκριμζνθ περίπτωςθ) λιξθσ το 5ϋ... TAG... 3ϋ, είναι θ κωδικι. Η κάτω αλυςίδα που ζχει τα ςυμλθρωματικά και αντιπαράλλθλα νουκλεοτίδια αυτϊν των κωδικονίων είναι θ μθ κωδικι αλυςίδα (3ϋ... TAC... 5ϋ και 3ϋ... ATC... 5ϋ αντίςτοιχα).
Αιτιολόγθςθ (μεταγραφι) simple Version Πιο απλά: Η RNA πολυμεράςθ ςυνκζτει RNA με πρότυπο DNA ςφμφωνα με τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ. Η αλυςίδα που ςυνκζτει είναι αντιπαράλλθλθ ςε ςχζςθ με τθ μθ κωδικι (=μεταγραφόμενθ) αλυςίδα
Να γράψετε τθν αλλθλουχία του mrna που προκφπτει από τθ μεταγραφι του παραπάνω τμιματοσ DNA. Το mrna που ςχθματίηεται ςφμφωνα με τα παραπάνω είναι: 5ϋ... ΑUGACCAAACCUCACGCCUAG... 3ϋ Η περιοχι του mrna πριν από το κωδικόνιο ζναρξθσ και ςθμειϊνεται με τελείεσ είναι ι 5ϋαμετάφραςτθ περιοχι,ενϊ θ περιοχι μετά το κωδικόνιο λιξθσ που ςθμειϊνεται επίςθσ με τελείεσ είναι θ 3 αμετάφραςτθ περιοχι.
5ϋ... ΑUGACCAAACCUCACGCCUAG... 3ϋ Να γράψετε τθν αλλθλουχία των αμινοξζων του πεπτιδίου που προκφπτει από τθ μετάφραςθ του παραπάνω mrna. Δίνονται οι παρακάτω αντιςτοιχίςεισ κωδικονίων και αμινοξζων από το γενετικό κϊδικα: AUG Μεκειονίνθ ACC Θρεονίνθ AAA Λυςίνθ CCU Προλίνθ CAC Ιςτιδίνθ GCC Αλανίνθ
5ϋ... ΑUGACCAAACCUCACGCCUAG... 3ϋ Με τθ διαδικαςία τθσ μετάφραςθσ προκφπτει το παρακάτω πεπτίδιο: Η 2 Ν-Μεκειονίνθ-Θρεονίνθ-Λυςίνθ- Προλίνθ-Ιςτιδίνθ-Αλανίνθ-COOH
5ϋ... ΑUGACCAAACCUCACGCCUAG... 3ϋ Να γράψετε τα αντικωδικόνια των trna με τθ ςειρά που κα πάρουν μζροσ ςτθ μετάφραςθ του παραπάνω mrna. Τα αντικωδικόνια του trna είναι ςυμπλθρωματικά και αντιπράλλθλα του mrna. Είναι τα εξισ:
5ϋ... ΑUGACCAAACCUCACGCCUAG... 3ϋ 1 ο αντικωδικόνιο:3ϋ...uac...5ϋ 2 ο αντικωδικόνιο:3ϋ...ugg...5ϋ 3 ο αντικωδικόνιο:3ϋ...uuu...5ϋ 4 ο αντικωδικόνιο:3ϋ...gga...5ϋ 5 ο αντικωδικόνιο:3ϋ...gug...5ϋ 6 ο αντικωδικόνιο:3ϋ...cgg...5ϋ Στο κωδικόνιο λιξθσ δεν αντιςτοιχει αντικωδικόνιο του trna. Οι τελείεσ ςυμβολίηουν τα υπόλοιπα νουκλεοτίδια του t-rna.
αντίςτροφθ άςκθςθ (Sep. 2009) Δίνεται το παρακάτω ολιγοπεπτίδιο ζξι αμινοξζων το οποίο δεν ζχει υποςτεί καμία τροποποίθςθ μετά τθ ςφνκεςι του Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ Τρυπτοφάνθ Βαλίνθ Αλανίνθ - COOH
Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ Τρυπτοφάνθ Βαλίνθ Αλανίνθ - COOH Α. Με τη βοήθεια του τμήματοσ του γενετικοφ κϊδικα που παρατίθεται, γράψτε την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων και τον προςανατολιςμό του τμήματοσ mrna που κωδικοποιεί το παραπάνω ολιγοπεπτίδιο. Δικαιολογήςτε την απάντηςή ςασ.
Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ Τρυπτοφάνθ Βαλίνθ Αλανίνθ - COOH Δίνονται οι παρακάτω αντιςτοιχίςεισ κωδικονίων και αμινοξζων από το γενετικό κϊδικα: GUC Βαλίνθ UGG Τρυπτοφάνθ GGU Γλυκίνθ AUG Μεκειονίνθ AAA Λυςίνθ GCC Αλανίνθ
Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ Τρυπτοφάνθ Βαλίνθ Αλανίνθ - COOH mrna: 5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Η αλλθλουχία νουκλεοτιδίων περιζχει επίςθσ μια 5 και 3ϋ αμετάφραςτθ περιοχι κακϊσ και κωδικϊνιο λιξθσ UAG,UGA ι UAA
Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ Τρυπτοφάνθ Βαλίνθ Αλανίνθ - COOH Αιτιολόγθςθ: Ο γενετικόσ κϊδικασ είναι κϊδικασ αντιςτοίχθςθσ νουκλεοτιδίων mrna με αμινοξζα πρωτεϊνων (ςελ.34). Άρα από το τμιμα του γενετικοφ κϊδικα μποροφμε να αντιςτοιχιςουμε τα δεδομζνα αμινοξζα με αλλθλουχία νουκλεοτιδίων mrna
Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ Τρυπτοφάνθ Βαλίνθ Αλανίνθ - COOH Αιτιολόγθςθ: Το αρχικό άκρο του ολιγοπεπτιδίου αντιςτοιχεί ςτο αμινικό άκρο του. Το αντίςτοιχο αρχικό άκρο που περιζχει το κωδικόνιο ζναρξθσ είναι το 5 άκρο.
5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Β. Γράψτε με τον κατάλληλο προςανατολιςμό την αλληλουχία νουκλεοτιδίων ςτο δίκλωνο μόριο DNA που κωδικοποιεί το παραπάνω ολιγοπεπτίδιο. Ποια είναι η κωδική και ποια η μη κωδική αλυςίδα;
5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Μη κωδική αλυςίδα: 3...TACCCATTTACCCAGCGG...5 Κωδική αλυςίδα: 5...AΤGGGΤAAAΤGGGΤCGCC...3 Το παραπάνω γονίδιο ακολουκείται από κωδικόνιο λιξθσ (TAG,TGA ι TAA ςτθ κωδικι αλυςίδα)
5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Αιτιολόγθςθ: Κατά τθ μεταγραφι θ RNA πολυμεράςθ τοποκετεί ρίβονουκλεοτίδια απζναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια τθσ μθ κωδικισ (=μεταγραφόμενθσ) αλυςίδασ του DNA ςφμφωνα με τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ των βάςεων με τθ διαφορά ότι απζναντι από δεοξυριβονουκλεοτίδιο με αδενινθ εδϊ τοποκετείται ριβονουκλεοτίδιο με ουρακίλθ. Για να είςτε ςίγουροι μπορείτε να γράψετε και τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ.
5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Αιτιολόγθςθ προςανατολιςμϊν: Η RNA πολυμεράςθ ςυνκζτει τθ νεοςυντικζμενθ αλυςίδα του mrna με κατεφκυνςθ 5ϋ 3ϋ. Η μεταγραφόμενθ αλυςίδα που είναι αντιπαράλλθλθ διαβάηεται 3ϋ 5. Ζτςι εξθγείται ο προςανατολοςμόσ τθσ μθ κωδικισ αλυςίδασ. Η κωδικι αλυςίδα είναι αντιπαράλλθλθ με τθ μθ κωδικι.
5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Γ. Εάν η τριπλζτα 5ϋ-UGG-3ϋ ςτο mrna αντικαταςταθεί από την τριπλζτα 5ϋ- UGA-3ϋ, γράψτε την αλληλουχία των αμινοξζων ςτο νζο ολιγοπεπτίδιο που θα ςυντεθεί.
5...AUGGGUAAAUGGGUCGCC...3 Η νζα αλυςίδα mrna κα ζχει ωσ εξισ: 5...AUGGGUAAAUGΑGUCGCC...3 Παρατθροφμε ότι πλζον αντί το κωδικόνιο που κωδικοποιοφςε το 4 ο αμινοξφ (Τρυπτοφάνθ) υπάρχει κωδικόνιο λιξθσ (UGA). Αυτό οδθγεί ςε πρόωρο τερματιςμό τθσ πρωτεϊνοςφνκεςθσ (μετάφραςθσ).
5...AUGGGUAAAUGΑGUCGCC...3 Η αλλθλουχία των αμινοξζων ςτο νζο ολιγοπεπτίδιο που κα ςυντεκεί κα είναι Η 2 Ν Μεκειονίνθ Γλυκίνθ Λυςίνθ-COOH
Ιδιαιτερότθτα: εςϊνια Τα αγνοοφμε κακϊσ τα διαβάηουμε για να βροφμε το γονίδιο. Τα γράφουμε ςτο πρόδρομο mrna Τα βγάηουμε ςτο ϊριμο mrna. Μζχρι τϊρα ςτισ πανελλινιεσ τα εςϊνια είχαν πάντα πολλαπλάςια του 3 νουκλεοτίδια, οπότε δεν ζιχε ςθμαςία αν κατά λάκοσ τα διαβάηατε για να βρείτε το γονίδιο
Ιδιαιτερότθτα: «τμιμα γονιδίου» Δεν ςασ ζχει ολόκλθρο γονίδιο, οπότε δεν μπορείτε να ςυμπεράνετε από κωδικόνια ζναρξθσ και λιξθσ. Μπορείτε από άλλα ςτοιχεία να βγάλετε όμωσ ςυμπεράςματα. Αυτά μπορεί να τα χρειαςτείτε και ςε άςκθςθ που ζχετε ολόκλθρο το γονίδιο!!!
Βοθκθτικά ςτοιχεία (1) Προςανατολιςμόσ αλυςίδασ. Μπορεί να ζχει προςανατολιςμό τότε είςτε τυχεροί, ςασ το κανανε εφκολο ι Χαρακτθριςτικζσ ομάδεσ: -ΟΗ (υδροξφλιο) αντιςτοιχεί ςτθν 3ϋαμετάφραςτθ περιοχι, -φωςφορικι ομάδα (P κυκλωμζνο ι ςαν H 3 PO 4 ) αντιςτοιχεί ςτθν 5ϋαμετάφραςτθ περιοχι.
Βοθκθτικά ςτοιχεία (2) Αμινικι ομάδα (ΝΗ 2 ) ςτο πεπτίδιο αντιςτοιχεί ςτθν αρχι. Η αρχι ςτο mrna κακϊσ και ςτθν κωδικι αλυςίδα είναι το 5ϋ άκρο. Καρβοξυλικι ομάδα (COOH) αντιςτοιχεί ςτο τζλοσ του πεπτιδίου. Το τζλοσ ςτο mrna κακϊσ και ςτθν κωδικι αλυςίδα είναι το 3ϋ άκρο.
Βοθκθτικά ςτοιχεία (3) Ο υποκινθτισ είναι πάντα πριν από το γονίδιο. Ζτςι μποροφμε να καταλάβουμε τθ διεφκυνςθ τθσ μεταγραφισ. Η διεφκυνςθ μεταγραφισ ςε ςυνδιαςμό με τον προςανατολιςμό φτάνει για να καταλάβουμε ποια είναι κωδικι και ποια μθ κωδικι αλυςίδα
Ιδιαιτερότθτα περιοριςτικι ενδονουκλεάςθ Αν θ περιοριςτικι ενδονουκλεάςθ κόψει μζςα ςτο γονίδιο το καταςτρζφει (ςυνικωσ δεν το κζλουμε αυτό)!!!
Συνδιαςμόσ ιδιατεροτιτων Δίνεται δίκλωνο μόριο DNA το οποίο περιζχει τμιμα αςυνεχοφσ γονιδίου που μεταγράφεται ςε mrna. Τα υπογραμμιςμζνα τμιματα αντιςτοιχοφν ςε εςϊνια εςϊνιο..gaaggaggttgcttaaggggccc TACCAAT... OH..C TTC CTC CAACGAATTCC CCGGGATGGTTA... εςϊνιο Κατεφκυνςθ μεταγραφισ Τι μπορείτε να πείτε για τον προςανατολιςμό; Πωσ κα βρείτε τθ κωδικι αλυςίδα;
..GAAGGAGGTTGCTTAAGGGGCCC TACCAAT... OH..C TTC CTC CAACGAATTCC CCGGGATGGTTA... α) Ποφ ςυναντάμε αςυνεχι γονίδια; β) Να προςδιορίςετε τα 3ϋ και 5ϋ άκρα του παραπάνω μορίου DNA. Να αιτιολογιςετε τθν απάντθςι ςασ. γ) Να γράψετε το τμιμα του πρόδρομου mrna και του ϊριμου mrna που προκφπτουν από τθ μεταγραφι του παραπάνω μορίου DNA, χωρίσ αιτιολόγθςθ. δ) Πϊσ προκφπτει το ϊριμο mrna; ε) Μπορεί θ περιοριςτικι ενδονουκλεάςθ ΕcoRI να κόψει το παραπάνω τμιμα DNA; Να αιτιολογιςετε τθν απάντθςι ςασ. ςτ) Ποιεσ κατθγορίεσ γονιδίων που υπάρχουν ςτο χρωμοςωμικό DNA ενόσ κυτταρικοφ τφπου δεν κλωνοποιοφνται ςε cdna βιβλιοκικθ;
Εςϊνια Δίνεται το πεπτίδιο H 2 N Μεθειονίνη Αλανίνη Τυροςίνη Προλίνη Σερίνη COOH, που κωδικοποιείται από το παρακάτω τμιμα μορίου DNA ευκαρυωτικοφ κυττάρου: 5ϋC A A A T G G C C T A T A A C T G G A C A C C C A G C T G A C G A 3ϋ 3ϋ G T T T A C C G G A T A T T G A C C T G T G G G T C G A C T G C T 5ϋ Να γράψετε τθν αλλθλουχία του πρόδρομου mrna,τθν αλλθλουχία του ϊριμου mrna που προκφπτει μετά τθ μεταγραφι του παραπάνω τμιματοσ DNA και να αιτιολογιςετε τθν απάντθςι ςασ (μονάδεσ 9). Να γράψετε τθν αλλθλουχία του εςωνίου που βρίςκεται ςτο παραπάνω τμιμα του μορίου DNA (μονάδεσ 8). Να περιγράψετε τθ διαδικαςία ωρίμανςθσ του πρόδρομου mrna (μονάδεσ 8).
H 2 N Μεθειονίνη Αλανίνη Τυροςίνη Προλίνη Σερίνη COOH 5ϋC A A A T G G C C T A T A A C T G G A C A C C C A G C T G A C G A 3ϋ 3ϋ G T T T A C C G G A T A T T G A C C T G T G G G T C G A C T G C T 5ϋ Γιατί δεν ταιριάηει το γονίδιο με τθ πεπτιδικι αλυςίδα;
Ιδιαιτερότθτα: ανικανότθτα βιολόγων να γράψουν κζματα Δίνεται το παρακάτω τμιμα DNA ενόσ προκαρυωτικοφ οργανιςμοφ: 5ϋ CCAGΑATTCAATTCAGGACGAAAAGAATTCAAC 3ϋ 3ϋ GGTCTTAAGTTAAGTCC TGC T T TΤCTTAAGTTG 5ϋ To παραπάνω τμιμα DNA κόβεται με περιοριςτικι ενδονουκλεάςθ EcoRI. Να γράψετε το τμιμα DNA που προκφπτει μετά από τθ δράςθ τθσ EcoRI και να δικαιολογιςετε τθν απάντθςι ςασ. Το τμιμα του DNA που προζκυψε μετά τθ δράςθ τθσ EcoRI μεταγράφεται. Ποια αλυςίδα από αυτό το DNA μεταγράφεται και γιατί; Να γράψετε τθν αλλθλουχία του mrna που προκφπτει από αυτι τθ μεταγραφι και να ςθμειϊςετε το 5ϋ και το 3ϋ άκρο τθσ.
Ιδιαιτερότθτα: ανικανότθτα βιολόγων να γράψουν κζματα 5ϋ CCAGΑATTCAATTCAGGACGAAAAGAATTCAAC 3ϋ 3ϋ GGTCTTAAGTTAAGTCC TGC T T TΤCTTAAGTTG 5ϋ Αν μεταγράφεται ςτον άλλο οργανιςμό πρζπει να υπάρχει κωδικόνιο ζναρξθσ με αντίςτοιχο λιξθσ, διαβάηοντασ ανα 3. Αν βρικατε τίποτα τζτοιο πείτε το και ςε μζνα...
Μεταλλάξεισ Δίνεται το παρακάτω τμιμα τθσ κωδικισ αλυςίδασ ενόσ γονιδίου που κωδικοποιεί τμιμα μιασ πρωτεΐνθσ. 5ϋ...CTG AAG CGA GAA CCC...3ϋ Να προςδιορίςετε τουσ τφπουσ των μεταλλάξεων που ςυνζβθςαν ςτθν αρχικι αλλθλουχία και τισ επιπτϊςεισ τουσ ςτο γονιδιακό προϊόν ςε κάκε μια από τισ παρακάτω περιπτϊςεισ: α. 5ϋ...CTG AAG CGA TAA CCC...3ϋ β. 5ϋ...CTG CCG AAG CGA GAA CCC...3ϋ
Χρωμοςωμικι ανωμαλία και φυλοςφνδετα γονίδια Δίνεται το γενεαλογικό δζντρο μιασ οικογζνειασ ςτθν οποία εμφανίηεται θ αςκζνεια τθσ αιμορροφιλίασ Α. Το άτομο III 1 πάςχει από αιμορροφιλία Α. Όλα τα μζλθ τθσ οικογζνειασ ζχουν φυςιολογικό αρικμό και μζγεκοσ χρωμοςωμάτων.
Χρωμοςωμικι ανωμαλία και φυλοςφνδετα γονίδια
Να γράψετε τουσ πικανοφσ γονότυπουσ όλων των μελϊν τθσ οικογζνειασ που απεικονίηονται ςτο παραπάνω γενεαλογικό δζντρο (μονάδεσ 3) και να αιτιολογιςετε τθν απάντθςι ςασ. (μονάδεσ 6) Ποιο πρόβλθμα αντιμετωπίηουν τα άτομα με αιμορροφιλία Α; (μονάδεσ 4) Το ηευγάρι II 2, II 3 αποκτά δεφτερο παιδί με αιμορροφιλία Α και ςφνδρομο Klinefelter. Να περιγράψετε τθ διαδικαςία μζςω τθσ οποίασ προζκυψε ο γονότυποσ του ςυγκεκριμζνου παιδιοφ. Να μθ λθφκεί υπόψθ θ περίπτωςθ γονιδιακισ μετάλλαξθσ. (μονάδεσ 6) Πόςα ςυνολικά μόρια DNA περιζχονται ςτα χρωμοςϊματα που απεικονίηονται ςτον καρυότυπο του παιδιοφ με ςφνδρομο Klinefelter; (μονάδεσ 2) Να εξθγιςετε τθν απάντθςι ςασ. (μονάδεσ 4)
Χρωμοςωμικι ανωμαλία και φυλοςφνδετα γονίδια
Και τϊρα; Εφόςον το άτομο με ςφνδρομο Klinefelter πάςχει από Αιμορροφιλία Α, ο γονότυποσ του πρζπει να είναι Χ α Χ α Υ. Το μοναδικό αλλθλόμορφο γονίδιο Χ α βρίςκεται ςτθ μθτζρα ΙΙ-2. Συνεπϊσ ζχει γίνει μθ διαχωριςμόσ ςτθ 2 θ μειωτικι διαίρεςθ.