ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΕΝΟΤΗΤΑ 1.4. Οργάνωση του γενετικού υλικού προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων. 1. Ποια είναι η μορφή του DNA των προκαρυωτικών κυττάρων και ποιο είναι το μήκος τους; 2. Ποια είναι η χημική σύσταση, η μορφή των πλασμιδίων και που βρίσκονται in vivo; 3. Τι γενετικές πληροφορίες μπορεί να φέρει ένα πλασμίδιο; 4. Ποιες ιδιότητες των πλασμιδίων τα καθιστούν υπεύθυνα για τον μετασχηματισμό των βακτηρίων αλλά και κατάλληλα εργαλεία στη Γενετική Μηχανική; 5. Με ποιο τρόπο το βακτηριακό DNΑ καταλήγει να έχει τελικό μήκος 1μm μέσα στο κύτταρο; σ ε λ ί δ α 1
Πακετάρισμα βακτηριακού DNA Ενεργοποιήστε τη διεύθυνση για να παρακολουθήσετε το πακετάρισμα του βακτηριακού DNA. http://highered.mheducation.com/sites/9834092339/student_view0/chapter4/bact erial_chromosome_compaction.html Στις εικόνες 1-4 παρουσιάζονται τα στάδια πακεταρίσματος του κυκλικού δίκλωνου DNA με την βοήθεια πρωτεϊνών. Το κύριο βακτηριακό DNA εντοπίζεται στην πυρηνική περιοχή ή πυρηνοειδές. σ ε λ ί δ α 2
Οργάνωση πυρηνικού DNA ΕΙΚΟΝΑ 1. Σχηματική απεικόνιση νουκλεοσώματος Τα μόρια του DNA πακετάρονται με τη βοήθεια πρωτεϊνών (οκτώ μόρια πρωτεϊνών) και η δομή που αποτελείται από DNA μήκους 146 ζευγών βάσεων περιτυλιγμένου γύρω από το οκταμερές πρωτεϊνών ονομάζεται νουκλεόσωμα ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ Το νουκλεόσωμα είναι η βασική μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης. Τα νουκλεοσώματα αναδιπλώνονται (βλέπε ΕΙΚ.2) και το DNA πακετάρεται σε μεγαλύτερο βαθμό με τη βοήθεια και άλλων πρωτεϊνών. Ανάλογα με τη φάση του κυτταρικού κύκλου η χρωματίνη εμφανίζει και διαφορετικό βαθμό συσπείρωσης (βλέπε Κυτταρικό Κύκλο) σ ε λ ί δ α 3
ΕΙΚΟΝΑ 2α. Στάδια πακεταρίσματος DNA μέχρι τη δημιουργία ινιδίου χρωματίνης σ ε λ ί δ α 4
ΕΙΚΟΝΑ 2β. Στάδια πακεταρίσματος DNA μέχρι τη δημιουργία χρωματίδης σ ε λ ί δ α 5
6. Τι είναι η χρωματίνη και ποια είναι η βασική μονάδα οργάνωσής της; 7. Από τι αποτελείται το νουκλεόσωμα; 8. Πότε είναι ορατά τα ινίδια χρωματίνης και με ποια συσκευή μπορούμε να τα παρατηρήσουμε; ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 9. Πότε είναι ευδιάκριτα τα χρωμοσώματα κατά τη διάρκεια του κυτταρικού κύκλου; ------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 10. Τι υποδηλώνει ο όρος αδελφή χρωματίδη; ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11. Ποια είναι η σχέση μεταξύ του όρου αδελφή χρωματίδη και του όρου χρωμόσωμα; ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- σ ε λ ί δ α 6
ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ Α. Να σημειώσετε τη σωστή απάντηση στις πιο κάτω ερωτήσεις 1. Μονάδα οργάνωσης της χρωματίνης είναι: α. το χρωμόσωμα β. το γονίδιο γ. το νουκλεόσωμα δ. οι ιστόνες 2. Το γενετικό υλικό των βακτηρίων α. είναι ένα κυκλικό μόριο δίκλωνου DNA μήκους 1 μm β. πακετάρεται με τη βοήθεια πρωτεϊνών στη δομή του χρωμοσώματος γ. περιέχει ένα αντίγραφο του γονιδιώματος δ. περιέχει κυκλικά και γραμμικά μόρια DNA 3. Τα πλασμίδια α. είναι δίκλωνα, κυκλικά μόρια δίκλωνου DNA β. περιέχουν γονίδια που προσδίδουν ανθεκτικότητα σε αντιβιοτικά γ. περιέχουν γονίδια που σχετίζονται με τη μεταφορά γενετικού υλικού δ. όλα τα πιο πάνω ισχύουν Β. Να χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ) 4. Τα πλασμίδια έχουν τη δυνατότητα να ανταλλάσουν γενετικό υλικό τόσο μεταξύ τους όσο και με το κύριο μόριο DNA 5. Όλα τα βακτήρια περιέχουν ένα ή περισσότερα πλασμίδια 6. Οι ιστόνες βρίσκονται στα ινίδια χρωματίνης καθώς και στα μεταφασικά χρωμοσώματα 7. Οι αδελφές χρωματίδες ενός χρωμοσώματος συγκρατούνται στο κεντρομερίδιο Γ. Να γίνει η αντιστοίχηση ΣΤΗΛΗ I ΣΤΗΛΗ II 1. Ένα αντίγραφο γονιδιώματος Α. από τη διαίρεση αυτή προκύπτουν γαμέτες 2. Κεντρομερίδιο Β. βασική μονάδα οργάνωσης χρωματίνης 3. Μίτωση Γ. διπλασιασμένα ινίδια χρωματίνης 4. Φάση S μεσόφασης Δ. πραγματοποιείται η αντιγραφή του DNA 5. Νουκλεόσωμα Ε. παρατηρείται μέγιστη συσπείρωση της χρωματίνης 6. Μετάφαση μίτωσης ΣΤ. ινίδια χρωματίνης 7.Δύο αντίγραφα γονιδιώματος Ζ. απλοειδή κύτταρα 8. Τέλος μεσόφασης Η. από τη διαίρεση αυτή προκύπτουν 2 πανομοιότυπα κύτταρα 9.Μείωση 10.Αρχή μεσόφασης Θ. δομή που συνδέει τις αδελφές χρωματίδες Ι. συνδέει τις αδελφές χρωματίδες σ ε λ ί δ α 7
ΑΣΚΗΣΕΙΣ- ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ 1. Αναλύοντας δύο ευκαρυωτικούς οργανισμούς ως προς το γενετικό τους υλικό κατά το στάδιο της μετάφασης της μίτωσης βρέθηκαν τα εξής: Οργανισμός Α Οργανισμός Β 34 μόρια DNA 28 μόρια DNA Να εξηγήσετε α) ποιος οργανισμός είναι απλοειδής; β) Από πόσα ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων αποτελείται ο διπλοειδής οργανισμός; 2. Σε δύο κύτταρα έγινε ανάλυση του γενετικού τους υλικού και βρέθηκε η παρακάτω επί τοις % σύσταση σε αζωτούχες βάσεις. Να αιτιολογήσετε αν τα κύτταρα 1 και 2 ανήκουν στον ίδιο ή σε διαφορετικό είδος οργανισμού. Α Τ C G Κύτταρο 1 28 28 22 22 Κύτταρο 2 31 31 19 19 3. Αν αυξηθεί η θερμοκρασία ενός διαλύματος που περιέχει τα παρακάτω τρία μόρια DNA με ποια σειρά αυτά θα υποστούν αποδιάταξη; Να δικαιολογήσετε την απάντηση σας Α. 5 GCGGGCCAGCCCGAGTGGGTAGCCC-3 3 CGCCCGGTCGGGCTCACCCATCGGG-5 B. 5 ATTATAAAATATTTAGATACTATATTTA-3 3 -TAATATT TTATAAATCTATGATATAAAT-5 Γ. 5 AGAGCTAGATCGAT-3 3 -T CTCGATCT AGCTA-5 4. Πόσα νουκλεοσώματα θα μπορούσε να έχει το ανθρώπινο γονιδίωμα σε ένα απλοειδές κύτταρο, εάν η απόσταση μεταξύ των νουκλεοσωμάτων ήταν 200 ζεύγη βάσεων. Να θεωρήσετε ότι το γονιδίωμα είναι ένα ενιαίο μόριο DNA και στα άκρα του βρίσκονται νουκλεοσώματα. σ ε λ ί δ α 8
5. Ένα τμήμα ινιδίου χρωματίνης περιέχει 176 μόρια ιστονών και 11168 δεσμούς υδρογόνου. Να βρεθεί ο αριθμός κάθε αζωτούχου βάσης. Η απόσταση ανάμεσα σε δύο νουκλεοσώματα είναι 54 ζ.β. και στα άκρα του βρίσκονται νουκλεοσώματα. 6. Ένα κατοικίδιο ζώο Χ, στο οποίο ο φυλοκαθορισμός είναι όπως στον άνθρωπο, έχει στα σωματικά του κύτταρα 17 ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων. Στον γαστρεντερικό του σωλήνα συμβιώνουν πολλά είδη βακτηρίων και ένα είδος απλοειδούς νηματοειδούς σκώληκα ο οποίος είναι πολυκύτταρος οργανισμός. Ερευνητές απομόνωσαν τέσσερεις τύπους κυττάρων από τον εντερικό σωλήνα του οργανισμού Χ, μέτρησαν τα μόρια DNA, προσδιόρισαν τη μορφή αυτών των DNA και τα δεδομένα τους παρουσιάζονται στον Πίνακα 1. Επιπλέον παρατήρησαν ότι ένα από τα τρία κυκλικά μόρια DNA του Β- κυτταρικού τύπου έχει περίπου 100 φορές μεγαλύτερο μήκος από τα υπόλοιπα δύο μόρια τα οποία έχουν το ίδιο μέγεθος. ΚΥΤΤΑΡΙΚΟΣ ΤΥΠΟΣ Α Β Γ Δ Γραμμικά DNA 68 0 34 9 Κυκλικά DNA 150 3 122 36 α) Να εξηγήσετε ποιος κυτταρικός τύπος από τους Α, Β, Γ, Δ, αντιστοιχεί στον οργανισμό Χ, ποιος στα βακτήρια του εντέρου και ποιος στον νηματοειδή σκώληκα; β) Πόσα χρωμοσώματα αυτοσωμικά, πόσα φυλετικά και πόσα μόρια DNA υπάρχουν β1) σε ένα φυσιολογικό σωματικό κύτταρο του κατοικίδιου Χ στην αρχή της μεσόφασης β2) σε ένα φυσιολογικό σωματικό κύτταρο του κατοικίδιου Χ στο τέλος της μεσόφασης β3) σε ένα σπερματοζωάριο; γ) Να δώσετε μια εξήγηση γ1) για τον μεγάλο αριθμό κυκλικών DNA στα κύτταρα Α και Γ γ2) γιατί τα μόρια DNA του κυττάρου Α δεν είναι διπλάσια σε αριθμό από τα αντίστοιχα μόρια του κυττάρου Β. δ) Να εξηγήσετε γιατί διαφέρουν σε μέγεθος τα 4 κυκλικά δίκλωνα μόρια DNA του Β- κυτταρικού τύπου; ε) Ποιο κύτταρο θα επιλέξετε προκειμένου να κατασκευάσετε τον καρυότυπο του κατοικίδιου Χ; Να αιτιολογήσετε. σ ε λ ί δ α 9