Κεφάλαιο 1 ο Το γενετικό υλικό Μεθοδολογία Ασκήσεων

Κεφάλαιο 1 ο Το γενετικό υλικό Μεθοδολογία Ασκήσεων

1. Ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος για να χαρακτηρισθεί πλήρως θα πρέπει να γνωρίζουμε αν είναι: i. DNA ή RNA ii. iii. Μονόκλωνο ή δίκλωνο Γραμμικό ή κυκλικό 2. Γραμμικά θεωρούνται πάντα: i. Τα τμήματα DNA ii. Τα γονίδια iii. Το DNA του πυρήνα ευκαρυωτικού κυττάρου 3. Αν δίνεται γενικά μόριο DNA κυττάρου, χωρίς να προσδιορίζεται το είδος αυτού, τότε παίρνουμε δύο περιπτώσεις: α) έστω δίκλωνο γραμμικό και β) έστω δίκλωνο κυκλικό

DNA Προέλευση Δίκλωνο γραμμικό Πυρήνας ευκαρυωτικών κυττάρων Μιτοχόνδρια κατώτερων πρωτοζώων Ορισμένοι DNA ιοί Μονόκλωνο γραμμικό Ορισμένοι DNA ιοί Δίκλωνο κυκλικό Κύριο DNA προκαρυωτικών κυττάρων Πλασμίδια Μιτοχόνδρια Χλωροπλάστες Ορισμένοι DNA ιοί Μονόκλωνο κυκλικό Ορισμένοι DNA ιοί

4. Στα δίκλωνα μόρια DNA ή RNA οι δύο αλυσίδες είναι συμπληρωματικές. Άρα: DNA àόσα νουκλεοτίδια περιέχουν ως αζωτούχο βάση τη Τ τόσα περιέχουν ως αζωτούχο βάση την Α, ενώ όσα περιέχουν ως αζωτούχο βάση τη G τόσα περιέχουν ως αζωτούχο βάση την C. Δηλαδή: Α = Τ και G = C RNA àμε ανάλογο τρόπο ισχύουν: Α = U και G = C 5. Αν ένα μόριο νουκλεϊκού οξέος έχει μήκος α ζεύγη αζωτούχων βάσεων, τότε συμπεραίνουμε ότι το μόριο είναι δίκλωνο και ο συνολικός αριθμός των νουκλεοτιδίων του θα είναι διπλάσιος, δηλαδή 2α.

6. Ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ των συμπληρωματικών αλυσίδων ενός δίκλωνου μορίου υπολογίζεται από τον τύπο 2x + 3y, όπου x τα ζεύγη αδενίνης θυμίνης (ή αδενίνης ουρακίλης στο RNA) και y τα ζεύγη γουανίνης κυτοσίνης. Ο τύπος αυτός προκύπτει από το ότι κάθε αδενίνη ενώνεται με δύο δεσμούς υδρογόνου με μία θυμίνη, δηλαδή οι x Α ενώνονται με τις x T του μορίου με 2x δεσμούς και ότι κάθε G ενώνεται με μία C με τρεις δεσμούς υδρογόνου, δηλαδή οι y G ενώνονται με τις y C με 3y δεσμούς υδρογόνου. 7. Ο αριθμός των αζωτούχων βάσεων, των φωσφορικών ομάδων και των σακχάρων είναι ίσος με τον αριθμό των νουκλεοτιδίων ενός νουκλεϊκού οξέος. 8. Για κάθε φωσφοδιεστερικό δεσμό που δημιουργείται παράγεται ένα μόριο νερού. ΑΡΑ ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών ισούται με τον αριθμό των μορίων νερού που παράγονται κατά το σχηματισμό ενός νουκλεϊκού οξέος. Για κάθε φωσφοδιεστερικό δεσμό που σπάζει καταναλώνεται ένα μόριο νερού.

9. Ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ των νουκλεοτιδίων ενός νουκλεϊκού οξέος εξαρτάται από τη διαμόρφωση του μορίου. Άρα: α) Γραμμικά μονόκλωνα νουκλεϊκά οξέα: οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί υπολογίζονται αν από τον αριθμό των νουκλεοτιδίων αφαιρέσουμε το 1, γιατί το τελευταίο νουκλεοτίδιο δε δημιουργεί δεσμό με το πρώτο, δηλαδή τα ν νουκλεοτίδια ενώνονται με ν-1 φωσφοδιεστερικούς δεσμούς. β) Γραμμικά δίκλωνα νουκλεϊκά οξέα: ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών είναι ίσος με τον αριθμό των νουκλεοτιδίων πλην 2. Αυτό ισχύει γιατί σε ένα δίκλωνο μόριο, το οποίο αποτελείται συνολικά από ν νουκλεοτίδια, θα υπάρχουν ν/2 νουκλεοτίδια σε κάθε αλυσίδα. Άρα σε κάθε αλυσίδα θα αναπτύσσονται ν/2 1 φωσφοδιεστερικοί δεσμοί, οπότε συνολικά στο μόριο θα υπάρχουν 2(ν/2 1) = ν 2 δεσμοί.

9. Ο αριθμός των φωσφοδιεστερικών δεσμών που αναπτύσσονται μεταξύ των νουκλεοτιδίων ενός νουκλεϊκού οξέος εξαρτάται από τη διαμόρφωση του μορίου. Άρα: γ) Κυκλικά μονόκλωνα ή δίκλωνα νουκλεϊκά οξέα: οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί είναι όσοι και τα νουκλεοτίδια, αφού στα μόρια αυτά δεν υπάρχει ελεύθερο νουκλεοτίδιο που να μη σχηματίζει φωσφοδιεστερικό δεσμό με το επόμενο του. Νουκλεϊκό οξύ Νουκλεοτίδια Φωσφοδιεστερικοί δεσμοί Γραμμικό μονόκλωνο ν ν - 1 Γραμμικό δίκλωνο ν ν 2 Κυκλικό μονόκλωνο ή δίκλωνο ν ν

10. Αν υποθέσουμε ότι στη μία αλυσίδα του DNA η εκατοστιαία αναλογία των βάσεων είναι: x% A, y% T, ω% G και z% C Άρα: τότε, σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας, στην άλλη αλυσίδα του DNA, θα ισχύει: x% Τ, y% A, ω% C και z% G Στο μόριο του DNA όμως, η εκατοστιαία αναλογία των βάσεων θα είναι: A = T = (x + y) % 2 G = C = (ω + z) % 2 Η εκατοστιαία αναλογία των βάσεων Α στη μία αλυσίδα του δίκλωνου μορίου DNA είναι ίση με την εκατοστιαία αναλογία των βάσεων Τ στην άλλη αλυσίδα και το αντίστροφο, ενώ η εκατοστιαία αναλογία των βάσεων G στη μία αλυσίδα είναι ίση με την εκατοστιαία αναλογία των βάσεων C στην άλλη αλυσίδα και το αντίστροφο. Στο μόριο του DNA όμως, η εκατοστιαία αναλογία των βάσεων Α είναι ίση με την εκατοστιαία αναλογία των βάσεων Τ και επίσης με το ½ του αθροίσματος των εκατοστιαίων αναλογιών τους. Το ίδιο ισχύει και για τις βάσεις G και C. και

11. Κάθε νουκλεόσωμα αποτελείται από 146 ζεύγη βάσεων και οκτώ μόρια ιστονών. ΠΡΟΣΟΧΗ! Νουκλεοσώματα έχει μόνο το πυρηνικό DNA. 12. MB DNA / MB νουκλεοτιδίου = αριθμός νουκλεοτιδίων.

13. Για να υπολογίσουμε τα μόρια DNA που υπάρχουν στον πυρήνα σωματικού κυττάρου ενός φυσιολογικού ευκαρυωτικού οργανισμού ή σε έναν γαμέτη του, θα πρέπει να γνωρίζουμε τα εξής: Ο αριθμός των χρωμοσωμάτων ενός σωματικού κυττάρου δεν αλλάζει καθ όλη τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Αλλάζει όμως ο αριθμός των μορίων DNA από τα οποία αποτελούνται. Κατά τη μεσόφαση και πριν από την αντιγραφή του γενετικού υλικού τα μόρια DNA που υπάρχουν στον πυρήνα είναι όσα και τα χρωμοσώματα που χαρακτηρίζουν το είδος του οργανισμού. Μετά την αντιγραφή του γενετικού υλικού ο αριθμός των μορίων DNA διπλασιάζεται. Κατά την κυτταρική διαίρεση και μέχρι τον αποχωρισμό των χρωματίδων και τη μεταφορά τους στα θυγατρικά κύτταρα, ο αριθμός των μορίων DNA παραμένει διπλασιασμένος. Κάθε θυγατρικό κύτταρο κληρονομεί μία χρωματίδα από κάθε χρωμόσωμα του γονικού κυττάρου και επομένως ένα μόριο DNA από κάθε χρωμόσωμα, ώστε να έχει τελικά τον ίδιο αριθμό μορίων με όσα είχε το αρχικό πριν από την αντιγραφή του DNA. Ο αριθμός των μορίων DNA στο γαμέτη (απλοειδές κύτταρο) είναι ίσος με το μισό του αριθμού των χρωμοσωμάτων που χαρακτηρίζει το είδος του οργανισμού.

Παράδειγμα Ο πίνακας που ακολουθεί περιλαμβάνει στοιχεία που αφορούν το μέγεθος του γονιδιώματος του διπλοειδούς οργανισμού Drosophila melanogaster (μύγα). Να συμπληρώσετε κατάλληλα τα υπόλοιπα στοιχεία του πίνακα και να χαρακτηρίσετε τα κύτταρα που σας δίνονται ως απλοειδή ή διπλοειδή. Drosophila melanogaster Ζεύγη Βάσεων Αριθμός χρωμοσωμάτων Ζεύγη ομολόγων χρωμοσώματα Αριθμός μορίων DNA Απλοειδή ή διπλοειδή κύτταρα Γαμέτης 1.6x10 8 4 Σωματικό κύτταρο στην αρχή της μεσόφασης Σωματικό κύτταρο στη μετάφαση της μίτωσης