Βιολογία καηεύθσμζης 1. Β 2. Γ 3. Β 4. Δ 5. Δ 6. Γ 7. Γ 8. Δ 9. Β 10. Β ΘΓΜΑ Α ΘΓΜΑ Β Β1. χολικό βιβλίο σελ. 76-77 «Σα γονίδια αρχίζουν τη λειτουργία τους πολύ σύντομα μετά τη γονιμοποίηση.. γι αυτά και συνεπώς να μην επιβιώσει μετά τη γέννηση. 5 περιπτώσεις αλληλομόρφων γονιδίων που τροποποιούν τις αναλογίες του Mendel: 1. Ατελώς επικρατή αλληλόμορφα γονίδια 2. υνεπικρατή αλληλόμορφα γονίδια 3. Θνησιγόνα αλληλόμορφα γονίδια 4. Πολλαπλά αλληλόμορφα γονίδια 5. Υυλοσύνδετα γονίδια Β2. Σα ένζυμα που είναι απαραίτητα για την κατασκευή μιας cdna βιβλιοθήκης είναι οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες, η DNA δεσμάση, η αντίστροφη μεταγραφάση και η DNA πολυμεράση. Ρόλος περιοριστικών ενδονουκλεασών: σχολικό βιβλίο σελ. 57-58 «Οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες παράγονται από βακτήρια αναμιγνύονται και επειδή έχουν συμπληρωματικά άκρα.» Ρόλος DNA δεσμάση: σχολικό βιβλίο σελ. 58 «Σα δύο είδη DNA, του πλασμιδίου και του οργανισμού έτσι δημιουργούνται τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια.» Ρόλος αντίστροφης μεταγραφάσης: «Για να κατασκευαστεί μια cdna βιβλιοθήκη απομονώνεται το ολικό «ώριμο» mrna Παράγονται έτσι υβριδικά μόρια cdna-mrna. Ρόλος DNA πολυμεράσης: «Σο mrna διασπάται με κατάλληλες χημικές ουσίες Σο αποτέλεσμα είναι η δημιουργία δίκλωνων μορίων DNA.»
Οι άλλες μέθοδοι κλωνοποίησης είναι η γονιδιωματική βιβλιοθήκη και η PCR. B3. Μονογονιδιακοί χαρακτήρες: σχολικό βιβλίο σελ. 77 «Είναι βασικό να τονιστεί ότι στον άνθρωπο Αυτοί ονομάζονται μονογονιδιακοί χαρακτήρες και σε αυτούς περιλαμβάνονται διάφορες μονογονιδιακές ασθένειες. Αυτόματες μεταλλάξεις: σχολικό βιβλίο σελ. 92 «Οι μεταλλάξεις που εμφανίζονται αιφνίδια. ή κατά το διαχωρισμό των χρωμοσωμάτων.» Β4. χολικό βιβλίο σελ. 93 «Η β-θαλασσαιμία χαρακτηρίζεται από μεγάλη ετερογένεια, συνεπώς σύνθεση HbA σε πολύ μικρή ποσότητα.» χολικό βιβλίο σελ. 94 «Ο αλφισμός οφείλεται στην έλλειψη ενός ενζύμου..., ενώ άλλα εμφανίζουν μειωμένη ενεργότητα.» ΘΓΜΑ Γ Γ1. Σο πλασμίδιο που είναι προτιμότερο να χρησιμοποιηθεί ως φορέας κλωνοποίησης είναι το Α. Από τη μια και τα δύο πλασμίδια έχουν συμπληρωματικά και μονόκλωνα άκρα 5 ΑΑΣΣ3 και από τις 2 πλευρές τους, όπως και το τμήμα DNA που κόπηκες με την ECORI και περιέχει το γονίδιο προκαρυωτικού οργανισμού. Από την άλλη όταν το τμήμα DNA θα ενωθεί με το πλασμίδιο Α (λόγω συμπληρωματικών μονόκλωνων άκρων και με τη δράση της DNA δεσμάσης που θα δημιουργήσει τέσσερεις 3.5 φωσφοδιεστερικούς δεσμούς) θα διαθέτει τον υποκινητή από την αριστερή μεριά της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου που θέλουμε να εκφραστεί. Η αλυσίδα Ι είναι η κωδική διότι διαβάζοντας τη από το 5 προς το 3 άκρο εντοπίζουμε το κωδικόνιο έναρξης ATG και περπατώντας με βήμα τριπλέτας, συνεχώς και μη επικαλυπτόμενα, εφόσον το γονίδιο προέρχεται από προκαρυωτικό οργανισμό δεν περιέχει εσώνια, εντοπίζουμε και κωδικόνιο λήξης TGA. Η μεταγραφή θα γίνει με καλούπι τη μη κωδική αλυσίδα με προσανατολισμό 5 3 μετά ακριβώς από τον υποκινητή, ο οποίος βρίσκεται πάντα πριν την αρχή του γονιδίου. Θα δημιουργηθεί ένα mrna συμπληρωματικό και αντιπαράλληλο με τη μη κωδική με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας, όπως και στην αντιγραφή, μόνο που απέναντι από αδενίνη τοποθετείται από την RNA πολυμεράση η ουρακίλη. Σο mrna θα έχει κωδικοποιούσα περιοχή 5 AUG UUU AUA CGC UGA 3 και όταν μεταφραστεί θα δώσει το ζητούμενο ολιγοπεπτίδιο. 5 AATTC ATG TTT ATA CGC TGA G 3 αλυσίδα Ι: Κωδική αλυσίδα 3 G TAC AAA TAT GCG ACT CTTAA 5 αλυσίδα ΙΙ: μη κωδική αλυσίδα Υποσημείωση: την περίπτωση που επιλέγαμε το πλασμίδιο Β τότε για να μεταγραφεί το γονίδιο θα πρέπει να διανύσει όλο το πλασμίδιο από τον υποκινητή που βρίσκεται αριστερά προς το 3 TAC της μη κωδικής αλυσίδας.
Γ2. Ο ερευνητής για να κατασκευάσει τη γονιδιωματική βιβλιοθήκη θα πρέπει να διαλέξει τα μετασχηματισμένα βακτήρια που έχουν λάβει το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο, από άλλα βακτήρια που είναι μεν μετασχηματισμένα αλλά έχουν λάβει μη ανασυνδυασμένο πλασμίδιο, καθώς και από βακτήρια που δεν έλαβαν πλασμίδιο και άρα θεωρούνται μη μετασχηματισμένα. Όσα βακτήρια επιβίωσαν μετά από καλλιέργεια σε θρεπτικό υλικό με τετρακυκλίνη είναι αυτά που έχουν λάβει πλασμίδιο είτε αυτό είναι ανασυνδυασμένο είτε μη ανασυνδυασμένο και αυτό διότι τα μετασχηματισμένα βακτήρια απέκτησαν την ιδιότητα που τους προσέδωσε το πλασμίδιο για ανθεκτικότητα στην τετρακυκλίνη. Άρα, με τη χρήση τετρακυκλίνης μπορεί ο ερευνητής να διαχωρίσει τα μετασχηματισμένα από τα μη μετασχηματισμένα βακτήρια, που δεν έχουν την ικανότητα της επιβίωσης παρουσία τετρακυκλίνης. Επιπλέον, από τα μετασχηματισμένα βακτήρια που επιβίωσαν παρουσία τετρακυκλίνης, κάποια διαθέτουν το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο και κάποια το πλασμίδιο που δεν δέχτηκε το ξένο DNA γιατί ξαναέκλεισε χωρίς να προλάβει να το λάβει. Οι μπλε αποικίες της εικόνας περιέχουν βακτήρια που έχουν λάβει μη ανασυνδυασμένο πλασμίδιο, διότι το γονίδιο LacZ παραμένει ακέραιο αφού δεν έχει εισέλθει στο εσωτερικό του το ξένο DNA και άρα παράγει τη β-γαλακτοσιδάση, η οποία μετατρέπει τη λευκή ουσία του υποστρώματος X-gal σε μπλε. Αντίθετα, τα μετασχηματισμένα βακτήρια με τα ανασυνδυασμένα πλασμίδια συγκροτούν τις λευκές αποικίες. Αυτό συμβαίνει διότι εντός του γονιδίου της β-γαλακτοσιδάσης βρίσκεται η αλληλουχία αναγνώρισης και κοπής από την ECORI, και συνεπώς η αλληλουχία του γονιδίου της β-γαλακτοσιδάσης διακόπτεται και άρα καταστρέφεται από το DNA του οργανισμού της γαρίδας. Δηλαδή τα βακτήρια αυτά που έχουν λάβει το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο, δεν παράγουν τη β-γαλακτοσιδάση και άρα δεν μετατρέπει τη λευκή ουσία του Φ-gal και άρα οι αντίστοιχες αποικίες διατηρούν το λευκό χρώμα. Γ3. Ο φορέας της δρεπανοκυτταρικής αναιμίας διαθέτει ένα αλληλόμορφο γονίδιο φυσιολογικό (Β) που κωδικοποιεί την β πολυπεπτιδική αλυσίδα της HbA και ένα αλληλόμορφο γονίδιο μεταλλαγμένο (β s ) που κωδικοποιεί την μεταλλαγμένη β πολυπεπτιδική αλυσίδα που στο 6 ο αμινοξύ αντί για γλουταμικό οξύ έχει βαλίνη. Φυσιολογικό αλληλόμορφο: 5 GTG CAC CTG ACT CCT GAG GAG 3 3 CAC GTG GAC TGA GGA CTC CTC 5 Διαβάζοντας την πρώτη αλυσίδα από το 5 προς το 3 άκρο παρατηρούμε ότι το 6 ο κωδικόνιο είναι το GAG που κωδικοποιεί το γλουταμινικό οξύ, άρα η αλυσίδα αυτή είναι η κωδική αλυσίδα.
το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο το κωδικόνιο GAG λόγω γονιδιακής μετάλλαξης, συγκεκριμένα το Α αντικαθίσταται από Σ και έτσι μετατρέπεται το κωδικόνιο GTG. Σελικά, στην πρωτεϊνή αντί για γλουταμινικό οξύ κωδικοποιείται βαλίνη στη θέση του 6 ου αμινοξέος. Σελικά, το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο θα έχει την αλληλουχία: Μεταλλαγμένο αλληλόμορφο 5 GTG CAC CTG ACT CCT GΣG GAG 3 3 CAC GTG GAC TGA GGA CΑC CTC 5. Σο φυσιολογικό αλληλόμορφο κόβεται από την περιοριστική ενδονουκλεάση DdeI που αναγνωρίζει την αλληλουχία 5 CTGAG 3 3 GACTC 5 και κόβει κάθε αλυσίδα μεταξύ του C και του Σ (με κατεύθυνση 5 3 ). Αντίθετα, το μεταλλαγμένο αλληλόμορφο, λόγω της γονιδιακής μετάλλαξης, δεν φέρει πια την αλληλουχία αυτή και άρα δεν κόβεται από την DdeI. Σελικά, όταν τα τμήματα DNA του φορέα αναμιχθούν με την DdeI, θα παραχθούν 2 τμήματα που έχουν προκύψει από την πέψη του φυσιολογικού αλληλομόρφου και 1 τμήμα που είναι το ακέραιο μεταλλαγμένο αλληλόμορφο που δεν κόβεται από την DdeI. υμπερασματικά θα έχουμε 3 διαφορετικά τμήματα DNA 1. 5 GTG CAC CTG ACT CC 3 3 CAC GTG GAC TGA GGA CT 5 2. 5 T GAG GAG 3 3 C CTC 5 3. 5 GTG CAC CTG ACT CCT GΣG GAG 3 3 CAC GTG GAC TGA GGA CΑC CTC 5. ΘΓΜΑ Δ Δ1. Η αιμορροφιλία Α κληρονομείται με φυλοσύνδετο υπολειπόμενο τύπο κληρονομικότητας. 2. Ορίζω: Φ Α : φυλοσύνδετο επικρατές αλληλόμορφο γονίδιο που κωδικοποιεί τον παράγοντα VIII. Φ α : φυλοσύνδετο υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο που προκαλεί την αιμορροφιλία Α.
Για τα θηλυκά άτομα ενός πληθυσμού υπάρχουν 3 διαφορετικοί γονότυποι: Φ Α Φ α (παραγωγή παράγοντα VIII-φορέας μεταλλαγμένου αλληλομόρφου), Φ Α Φ Α (παραγωγή παράγοντα VIII φυσιολογικός) και Φ α Φ α (αιμορροφιλία Α), ενώ για τα αρσενικά άτομα υπάρχουν 2 διαφορετικοί γονότυπο Φ Α Τ (παραγωγή παράγοντα VIII φυσιολογικός) και Φ α Τ (αιμορροφιλία Α). Σο θηλυκό άτομο Ι3 είναι φορέας της αιμορροφιλίας Α με γονότυπο Φ Α Φ α διότι οι αρσενικοί απόγονοι ΙΙ6 και ΙΙ7 είναι ασθενείς. Σο αρσενικό άτομο Ι4 είναι υγιής με γονότυπο Φ Α Τ. P: Φ Α Φ α (x) Φ Α Τ Γαμέτες: Φ Α, Φ α Φ Α, Τ F1: 1Φ Α Φ Α : 1 Φ Α Φ α : 1 Φ Α Τ: 1 Φ α Τ Η πιθανότητα ο τέταρτος γιος να είναι ασθενής είναι 25%. Κάθε κύηση είναι ανεξάρτητο γεγονός και η πιθανότητα γέννησης ενός παιδιού δεν επηρεάζει την πιθανότητα γέννησης ενός επόμενου παιδιού. 3. Σο άτομο ΙΙΙ2 πάσχει από σύνδρομο Turner. Σα άτομα που πάσχουν από το σύνδρομο Turner έχουν φυσιολογικό αριθμό αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων (44) αλλά μόνο ένα χρωμόσωμα Φ από το ζεύγος των φυλετικών χρωμοσωμάτων (ΦΟ). Αυτή είναι η μοναδική μονοσωμία που έχει βρεθεί στον άνθρωπο. Σα άτομα αυτά δεν εμφανίζουν δευτερογενή χαρακτηριστικά του φύλου, παρ όλο που έχουν φαινότυπο θηλυκού ατόμου, και είναι στείρα. 4. Σο άτομο αυτό προέκυψε από μη διαχωρισμό των ομόλογων χρωμοσωμάτων (Μείωση Ι) κατά την μειωτική διαίρεση στην παραγωγή των αρσενικών γαμετών του ατόμου ΙΙ3 που έχει γονότυπο Φ Α Τ. Από τη διαδικασία αυτή παράγεται ο μη φυσιολογικός γαμέτης που δεν περιέχει κανένα φυλετικό χρωμόσωμα. Ο μη φυσιολογικός αυτός γαμέτης γονιμοποιεί έναν φυσιολογικό γαμέτη Φ α του θηλυκού ατόμου ΙΙ4 που είναι φορέας της ασθένειας Φ Α Φ α. 5. β 6. δ Δ2. Οι ιδιότητες που μελετώνται οφείλονται σε ζεύγη αλληλόμορφων γονιδίων που εδράζονται σε διαφορετικό ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων και γι αυτό μπορούμε να μελετήσουμε την κάθε ιδιότητα ξεχωριστά ώστε να βρούμε τους γονοτύπους των γονέων. τη συνέχεια οι 2 ιδιότητες θα μελετηθούν ταυτόχρονα. 1 η ιδιότητα: Φρώμα ανθέων Παρατηρούμε την ύπαρξη 3 φαινοτύπων, εκ των οποίων ο ένας, ροζ χρώμα ανθέων, είναι ενδιάμεσος των άλλων 2, άσπρα άνθη και κόκκινα άνθη. Άρα το χρώμα των ανθέων καθορίζεται από ατελώς επικρατή αλληλόμορφα γονίδια. Ορίζω: Κ1: ατελώς επικρατές αλληλόμορφο γονίδιο για κόκκινο χρώμα Κ2: ατελώς επικρατές αλληλόμορφο γονίδιο για άσπρο χρώμα
Κ1Κ1: Κόκκινο χρώμα Κ1Κ2: Ροζ χρώμα Κ2Κ2: Άσπρο χρώμα Η αναλογία στους απογόνους είναι 1 κόκκινο:2ροζ:1άσπρα, άρα η πατρική γενιά έχει γονότυπο Κ1Κ2 και Κ1Κ2. Ισχύει ο 1 ος νόμος του Μέντελ, δηλαδή ο νόμος του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων. Οι απόγονοι προκύπτουν από τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών. Η κατανομή των αλληλόμορφων και ο τυχαίος συνδυασμός τους αποτελεί τον πρώτο νόμο του Μέντελ. 2 η ιδιότητα: μέγεθος ανθέων Παρατηρούμε την ύπαρξη 2 φαινοτύπων, και τα μεγάλα φύλλα εμφανίζονται με μεγαλύτερη συχνότητα απ ότι τα μικρά φύλλα. Άρα το μέγεθος των φύλλων καθορίζεται από αλληλόμορφα γονίδια που έχουν σχέση επικρατούς υπολειπόμενου. ΜΜ, Μμ: μεγάλα φύλλα μμ: μικρά φύλλα Μ: αυτοσωμικό επικρατές αλληλόμορφο γονίδιο που καθορίζει τα μεγάλα φύλλα μ: αυτοσωμικό υπολειπόμενο αλληλόμορφο γονίδιο που καθορίζει τα μικρά φύλλα Η αναλογία στους απογόνους είναι 3μεγάλα:1μικρά, άρα η πατρική γενιά έχει γονότυπο Μμ και Μμ. Μελετούμε και τις 2 ιδιότητες ταυτόχρονα. Ισχύουν και οι 2 νόμοι του Μέντελ. Ο 1 ος αναλύθηκε παραπάνω, ενώ ο δεύτερος νόμος, δηλαδή ο νόμος της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων, αναφέρει ότι το γονίδιο που ελέγχει ένα χαρακτήρα δεν επηρεάζει τη μεταβίβαση του γονιδίου που ελέγχει έναν άλλο χαρακτήρα. ήμερα είναι γνωστό ότι αυτό ισχύει μόνο για γονίδια που βρίσκονται σε διαφορετικά ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Ρ: Κ1Κ2Μμ (x) Κ1Κ2Μμ Γαμέτες Κ1Μ, Κ1μ, Κ2Μ, Κ2μ Κ1Μ, Κ1μ, Κ2Μ, Κ2μ
F1: Κ1Μ Κ1μ Κ2Μ Κ2μ Κ1Μ Κ1Κ1ΜΜ Κ1Κ1Μμ Κ1Κ2ΜΜ Κ1Κ2Μμ Κ1μ Κ1Κ1 Μμ Κ1Κ1μμ Κ1Κ2Μμ Κ1Κ2μμ Κ2Μ Κ1Κ2ΜΜ Κ1Κ2Μμ Κ2Κ2ΜΜ Κ2Κ2Μμ Κ2μ Κ1Κ2Μμ Κ1Κ2μμ Κ2Κ2Μμ Κ2κ2μμ 3 κόκκινα μεγάλα: 6ροζ μεγάλα: 1κόκκινα μικρά: 2ροζ μικρά: 3άσπρα μεγάλα: 1 άσπρα μικρά. Η αναλογία αυτή επιβεβαιώνει την αναλογία που μας είχε δοθεί. Άρα η υπόθεσή μας επιβεβαιώθηκε.