EIKONA 2.1 Ημισυντηρητικός μηχανισμός αντιγραφής του DNA 1. Να γράψετε τα ένζυμα που (α) προκαλούν ξετύλιγμα των αλυσίδων του αρχικού (μητρικού μορίου) DNA και (β) συνθέτουν τις νέες αλυσίδες του DNA. 2. Να σημειώσετε πάνω στην εικόνα τον προσανατολισμό των αλυσίδων του DNA και να το αιτιολογήσετε. σ ε λ ί δ α 1
ΕΙΚΟΝΑ 2.2 Διαδικασία μεταγραφής ενός γονιδίου 1. Τι είναι αυτό που οδηγεί την RNA πολυμεράση να προσδεθεί στο σωστό γονίδιο προκειμένου να μεταγραφεί; 2. Ποιο ένζυμο είναι υπεύθυνο για το ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA; 3. Ποια στοιχεία ρυθμίζουν τη δράση της RNA πολυμεράσης (έναρξη και λήξη μεταγραφής); σ ε λ ί δ α 2
σ ε λ ί δ α 3
Επισημάνσεις στη Θεωρία 1. Στη διαδικασία της αντιγραφής του DNA υπάρχουν ορισμένες διαφορές μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων: ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟ Ξεκινά από πολλές θέσεις έναρξης (ταυτόχρονα) Απαιτείται περισσότερος χρόνος για να ολοκληρωθεί Η ταχύτητα αντιγραφής είναι μεγαλύτερη ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟ Υπάρχει μία μόνο θέση έναρξης Απαιτείται χρόνος λιγότερος των 30 λεπτών σε ευνοϊκές συνθήκες Η ταχύτητα αντιγραφής είναι μικρότερη 2. Σε μια θηλειά αντιγραφής, η αντιγραφή γίνεται και προς τις δύο κατευθύνσεις και ταυτόχρονα και στις δύο μητρικές αλυσίδες του DNA. Το γεγονός αυτό, λόγω και των δύο προϋποθέσεων, α) κάθε αλυσίδα που συντίθεται έχει προσανατολισμό 5 3 και β) οι θυγατρικές αλυσίδες πρέπει να είναι αντιπαράλληλες με τις μητρικές έχει ως συνέπεια: Το ένα μισό τμήμα κάθε θυγατρικής αλυσίδας (αυτό που προχωρά προς την ίδια φορά που ανοίγει η θηλειά) να αντιγράφεται συνεχώς ενώ το άλλο μισό τμήμα της (αυτό που προχωρά αντίθετα από τη φορά ανοίγματος της θηλειάς) να αντιγράφεται ασυνεχώς. 3. Η πιστότητα της αντιγραφής εξασφαλίζεται: αφενός από την εφαρμογή του κανόνα συμπληρωματικότητας των βάσεων (απέναντι από Α Τ και απέναντι από G C και αντίστροφα) και αφετέρου από τους επιδιορθωτικούς μηχανισμούς της DNA πολυμεράσης και των επιδιορθωτικών ενζύμων. Οι DNA πολυμεράσες ελέγχουν το τελευταίο νουκλεοτίδιο πριν τοποθετήσουν το επόμενο γεγονός που αιτιολογεί γιατί δεν μπορούν να ξεκινήσουν την αντιγραφή σ ε λ ί δ α 4
4. Η γενετική πληροφορία (συγκεκριμένη αλληλουχία βάσεων οργανωμένη σε λειτουργικές μονάδες τα γονίδια) ρέει αναλλοίωτη από κύτταρο σε κύτταρο και από γενιά σε γενιά λόγω της ιδιότητας του DNA να αυτοδιπλασιάζεται. Η ροή της γενετικής πληροφορίας μέσα στο ίδιο το κύτταρο αποτελεί τη γονιδιακή έκφραση και επιτυγχάνεται με τις διαδικασίες της μεταγραφής και της μετάφρασης 5. Δεν μεταγράφεται όλο το DNA σε RNA. Η μεταγραφή αφορά μόνο τα γονίδια. Πώς θα καταλάβουμε που υπάρχουν σε ένα μόριο DNA γονίδια; 6. Η μη κωδική αλυσίδα του DNA (η μεταγραφόμενη) και το ώριμο mrna δεν έχουν το ίδιο μήκος Οι θηλειές αντιστοιχούν στα εσώνια ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Στο παρακάτω σχήμα να σημειώσετε τα τμήματα των νέο-συντιθέμενων αλυσίδων κατά την αντιγραφή του τμήματος DNA, και τους προσανατολισμούς τους. 3 5 Θέση έναρξης σ ε λ ί δ α 5
Στο παρακάτω σχήμα απεικονίζεται η ασυνεχής σύνθεση του DNA. Σε ποιο από τα σημεία Α, Β, Γ, Δ δημιουργήθηκε πρωταρχικό τμήμα; Ενεργοποιήστε το σύνδεσμο και παρακολουθείστε την αντιγραφή του DNA http://sites.fas.harvard.edu/~biotext/animations/replication1.swf και για επανάληψη http://www.wiley.com/college/pratt/0471393878/student/animations/dna_replication/i ndex.html σ ε λ ί δ α 6
Α. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ_Θα πρέπει να γνωρίζετε: Το μηχανισμό της αντιγραφής του DNA Τα ένζυμα που συμμετέχουν στην αντιγραφή καθώς και το ρόλο του κάθε ενζύμου στην αντιγραφή του DNA Τον προσανατολισμό της κάθε νέο-συντιθέμενης αλυσίδας του DNA Τις διαφορές στην αντιγραφή του DNA μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 1. Ποια είναι η βιολογική σημασία της αντιγραφής; 2. Υπάρχει διαφορά όσον αφορά στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής του DNA στο προκαρυωτικό και στο ευκαρυωτικό κύτταρο; 3. Γιατί ο μηχανισμός της αντιγραφής του DNA χαρακτηρίζεται ως ημισυντηρητικός; 4. Τι είναι το πριμόσωμα και ποιος ο ρόλος του στο κύτταρο; 5. Πόσα είδη DNA πολυμερασών συμμετέχουν στην αντιγραφή του DNA στο ευκαρυωτικό κύτταρο και ποιοι είναι οι ρόλοι τους; 6. Ποια είναι η διαφορά στην αντιγραφή της αλυσίδας του DNA που γίνεται με συνεχή και της αλυσίδας που γίνεται με ασυνεχή τρόπο; 7. Ποια ένζυμα επιδιορθώνουν τυχόν λάθη κατά την αντιγραφή του DNA; 8. Πώς εξασφαλίζεται η πιστότητα της αντιγραφής του DNA; 9. Πώς εξασφαλίζεται η ταχύτητα της αντιγραφής του DNA; 10. Είναι δυνατόν σε μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα να ενώνονται με φωσφοδιεστερικό δεσμό ένα ριβονουκλεοτίδιο με ένα δεοξυριβονουκλεοτίδο; σ ε λ ί δ α 7
Β. ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ_Θα πρέπει να γνωρίζετε: Πως διατυπώνετε το κεντρικό δόγμα της Βιολογίας στην αρχική και τη νεότερη μορφή του. ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 11. Τι ονομάζουμε γονιδιακή έκφραση; 12. Αναφέρατε τι είναι και ποια η σημασία της αντίστροφης μεταγραφάσης. 13. Ποιος είναι ο ρόλος της μεταγραφής ή τι εξασφαλίζεται με τη μεταγραφή; 14. Να αναφέρετε κατηγορίες γονιδίων. 15. Να αναφέρετε τα διάφορα είδη του RNA. Γ. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ_Θα πρέπει να γνωρίζετε: Ότι δεν μεταγράφεται όλο το DNA σε RNA. Ενώ όλα τα (σωματικά) κύτταρα ενός και του αυτού οργανισμού φέρουν την ίδια ποσότητα DNA (άρα τις ίδιες πληροφορίες- γονίδια), σε κάθε ιστό μεταγράφεται διαφορετικός συνδυασμός γονιδίων. Τη διαδικασία της μεταγραφής του DNA Ποιος είναι ο ρόλος της RNA πολυμεράσης; Ποια είναι η τύχη του RNA που μόλις δημιουργείται από την μεταγραφή ενός γονιδίου; ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ 16. Αναφέρατε κοινά σημεία (αν υπάρχουν) στο τρόπο δράσης της DNA πολυμεράσης και της RNA πολυμεράσης 17. Γιατί η RNA πολυμεράση δεν έχει επιδιορθωτικό ρόλο; 18. Ποια είναι τα ρυθμιστικά στοιχεία της μεταγραφής ενός γονιδίου ευκαρυωτικού κυττάρου; 19. Στα προκαρυωτικά κύτταρα δεν υπάρχει το snrna, μπορείτε να το αιτιολογήσετε; 20. Να περιγράψετε τη διαδικασία ωρίμανσης ενός πρόδρομου mrna. σ ε λ ί δ α 8
1 ο ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Να σημειώσετε τη σωστή απάντηση στις ακόλουθες ερωτήσεις 1. Η αντιγραφή του DNA είναι ένας μηχανισμός α) συντηρητικός β) ημισυντηρητικός γ) διασπαρτικός δ) διαφορετικός κατά περίπτωση 2. Στην αντιγραφή του DNA τα πρωταρχικά τμήματα συντίθενται από α) τη DNA πολυμεράση β) τη DNA δεσμάση γ) το πριμόσωμα δ) τις DNA ελικάσες 3. Ποια από τις παρακάτω διαδικασίες δεν συμπεριλαμβάνεται στην αντιγραφή του DNA α) ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA β) σύνθεση μικρών τμημάτων RNA γ) σύνθεση τμημάτων πολυπεπτιδικής αλυσίδας δ) δημιουργία ζευγών συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων 4. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις δεν ισχύει για τη DNA πολυμεράση α) καταλύει τον σχηματισμό 3 5 φωσφοδιεστερικών δεσμών β) αποτελείται από αμινοξέα γ) αποτελείται από δεοξυριβονουκλεοτίδια δ) συντίθεται στα ριβοσώματα 5. Το ένζυμο που σπάει τους δεσμούς υδρογόνου κατά την αντιγραφή είναι α) η DNA πολυμεράση β) η DNA δεσμάση γ) η DNA ελικάση δ) η αντίστροφη μεταγραφάση Να συμπληρώσετε τα κενά των παρακάτω προτάσεων 1. Για την ακρίβεια της αντιγραφής του DNA είναι υπεύθυνα τα ένζυμα και. 2. Στην πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα γίνεται σύνθεση μικρών τμημάτων που ενώνονται μεταξύ τους με το ένζυμο.. Ποια ένζυμα συμμετέχουν στο σχηματισμό 3-5 φωσφοδιεστερικού δεσμού; σ ε λ ί δ α 9
2 ο ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Να σημειώσετε την σωστή απάντηση στις ακόλουθες ερωτήσεις και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας. 1. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις δεν ισχύει για την RNA πολυμεράση α) αποτελείται από αμινοξέα β) κωδικοποιείται από γονίδιο γ) συντίθεται στα ριβοσώματα δ) αποτελείται από ριβονουκλεοτίδια 2. Δεν παίρνει μέρος στη μεταγραφή : α) η RNA πολυμεράση β) ο υποκινητής γ) η DNA πολυμεράση 3. Την ωρίμανση του ώριμου mrna καταλύει: α) το rrna β) ειδικά ένζυμα γ) το sn RNA δ) τίποτα παραπάνω 4. Κατά την μεταγραφή σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο παράγεται: α) mrna β) t-rna γ) sn RNA δ) όλα τα παραπάνω 5. Οι μεταγραφικοί παράγοντες: α) είναι ρυθμιστικά στοιχεία αντιγραφής του DNA β) είναι ειδικές περιοχές του DNA που πρόκειται να γίνει η μεταγραφή γ) επιτρέπουν στην RNA πολυμεράση να αρχίσει σωστά την μεταγραφή δ) είναι πρωτεΐνες οι οποίες ρυθμίζουν την μεταγραφή του RNA 6. Κατά την επιμήκυνση μιας αλυσίδας DNA ή RNA η αλληλουχία των νουκλεοτιδίων καθορίζεται: α) από την DNA ή RNA πολυμεράση β) από τη συμπληρωματικότητα των βάσεων της αλυσίδας «καλούπι» γ) το πριμόσωμα δ) τη DNA δεσμάση σ ε λ ί δ α 10
7. Ποια από τα παρακάτω δεν ισχύει για το ώριμο m-rna; α) παράγεται στον πυρήνα β) βρίσκεται μόνο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς γ) η παραγωγή του απαιτεί μικρά ριβονουκλεοπρωτεινικά σωματίδια δ) παράγεται στο κυτταρόπλασμα Να χαρακτηρίσετε με (Σ) σωστό ή με (Λ) λάθος τις παρακάτω προτάσεις 8. Η αντίστροφη μεταγραφάση κωδικοποιείται από γονίδιο 9. Τα εσώνια δεν μεταγράφονται 10. Στη μεσόφαση γίνεται σύνθεση ιστονών 11. Στα απλοειδή κύτταρα τα ομόλογα χρωμοσώματα είναι μορφολογικά όμοια 12. Το ώριμο mrna μεταφράζεται ολόκληρο. 13. Κωδική αλυσίδα του DNA είναι η συμπληρωματική της μεταγραφόμενης. 14. Στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς υπάρχουν τρία είδη RNA-πολυμερασών Να συμπληρώσετε τα κενά στις παρακάτω προτάσεις 15. Στα κύτταρα το mrna περιέχει εξώνια και εσώνια. Η αυτού του mrna γίνεται στον και μεταφέρεται στο πάνω στο. 16. Η αλυσίδα του DNA που μεταγράφεται λέγεται, ενώ η απέναντι αλυσίδα του γονιδίου ονομάζεται. 17. Ένα σύμπλοκο ενζύμων, το συνθέτει στις θέσεις της αντιγραφής μικρά τμήματα RNA που ονομάζονται. σ ε λ ί δ α 11