Διαγώνισμα 2014-15 Ενδεικτικές απαντήσεις Κυριακή 15/02/2015 Ημερομηνία Βιολογία Κατεύθυνσης Εξεταζόμενο μάθημα Γ Λυκείου Τάξη Θέμα 1 ο : 1 α, 2 γ, 3 ε, 4 α, 5 ε Θέμα 2 ο : Α. Η απεικόνιση των μεταφασικών χρωμοσωμάτων σε ζεύγη κατά ελαττούμενο μέγεθος αποτελεί τον καρυότυπο. Γονίδια είναι λειτουργικές μονάδες στις οποίες οργανώνονται οι πληροφορίες που καθορίζουν όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού. Ιστόνες είναι πρωτεΐνες οι οποίες σχηματίζουν ένα οκταμερές γύρω από το οποίο τυλίγεται το DNA κατά τη δημιουργία του νουκλεοσώματος. Οι χαρακτήρες που καθορίζονται από αλληλόμορφα ενός μόνο γονιδίου, ονομάζονται μονογονιδιακοί χαρακτήρες. Ένα άτομο με δύο διαφορετικά αλληλόμορφα γονίδια ονομάζεται ετερόζυγο. Β. Ο τρόπος με τον οποίο κληρονομούνται οι χαρακτήρες τους οποίους μελέτησε ο Μέντελ είναι αποτέλεσμα των γεγονότων που συμβαίνουν στη μείωση. Κατά την παραγωγή των γαμετών διαχωρίζονται τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα και συνεπώς τα δύο αλληλόμορφα γονίδια. Σε ένα φυτό γονότυπου Ψψ για παράδειγμα, σηματίζονται δύο ειδών γαμέτες, Ψ και ψ σε ίση αναλογία. Οι απόγονοι προκύπτουν από τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών. Η κατανομή των αλληλόμορφων στους γαμέτες και ο τυχαίος συνδυασμός τους αποτελεί τον πρώτο νόμο του Μέντελ ή νόμο τους διαχωρισμού των αλληλομόρφων γονιδίων. Σύμφωνα με τα πειράματα του Μέντελ, διασταυρώνοντας δύο ετερόζυγα ψηλά φυτά της γενιάς F1 μεταξύ τους, προέκυψαν οι εξής απόγονοι: F1 X Ψψ Χ Ψψ F2: Ψ ψ Ψ ΨΨ Ψψ ψ Ψψ ψψ Φαινοτυπική αναλογία: 3 ψηλά φυτά : 1 κοντό φυτό Γ. Μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα σχηματίζεται από την ένωση πολλών νουκλεοτιδίων με ομοιοπολικό δεσμό. Ο δεσμός αυτός δημιουργείται μεταξύ του kentromeletis.edu.gr σελίδα 1 από 6
υδροξυλίου του 3 άνθρακα της πεντόζης του πρώτου νουκλεοτιδίου και της φωσφορικής ομάδας που είναι συνδεδεμένη στον 5 άνθρακα της πεντόζης του επόμενου νουκλεοτιδίου. Ο δεσμός αυτός ονομάζεται 3 5 φωσφοδιεστερικός δεσμός. Δ. Αν σε έναν πληθυσμό υπάρχουν τρία ή περισσότερα αλληλόμορφα για μια γενετική θέση, τότε αυτά ονομάζονται πολλαπλά αλληλόμορφα. Τα γονίδια που καθορίζουν την ομάδα αίματος σύμφωνα με το σύστημα ΑΒΟ είναι επίσης πολλαπλά αλληλόμορφα. Από τη διασταύρωση ενός ετερόζυγου ατόμου ομάδας αίματος Α με ένα ετερόζυγο άτομο ομάδας αίματος Β, προκύπτει η εξής διασταύρωση: Ρ: Ι Α i Χ I B i I A i I B I A I B I B i i I A i ii Φαινοτυπική αναλογία: 1 ομάδα ΑΒ : 1 ομάδα Β : 1 ομάδα Α : 1 ομάδα Ο Θέμα 3 ο : A. Κατά τη μεσόφαση το γενετικό υλικό έχει μικρό βαθμό συσπείρωσης και σχηματίζει δίκτυο ινιδίων χρωματίνης.με το τέλος της αντιγραφής κάθε ινίδιο χρωματίνης έχει διπλασιαστεί. Τα δύο αντίγραφα κάθε ινιδίου συνδέονται μεταξύ τους με μία δομή που ονομάζεται κεντρομερίδιο. Στην κυτταρική διαίρεση οι αδερφές χρωματίδες συσπειρώνονται και κατά το στάδιο της μετάφασης, αποκτούν μέγιστο βαθμό συσπείρωσης. Συνεπώς, για το συγκεκριμένο φυτικό κύτταρο ισχύει: Χρωμοσώματα Μόρια DNA G1 12 12 G2 12 24 Μετάφαση Ι 12 24 Μετάφαση ΙΙ 2 x 6 2 x 12 Προϊόν μείωσης 4 x 6 4 x 6 Β. Στον άνθρωπο υπάρχει ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων που ονομάζονται φυλετικά και διαφέρουν ανάμεσα σε αρσενικά και θηλυκά άτομα. Τα φυσιολογικά θηλυκά έχουν ένα ζεύγος όμοιων Χ χρωμοσωμάτων, ενώ τα φυσιολογικά αρσενικά άτομα έχουν ένα Χ και ένα Υ χρωμόσωμα. Τα γονίδια που βρίσκονται στο Χ χρωμόσωμα και δεν έχουν αλληλόμορφα στο Υ ονομάζονται φυλοσύνδετα και ο τρόπος με τον οποίο κληρονομούνται αναφέρεται ως φυλοσύνδετη κληρονομικότητα. Ένα υπολειπόμενο φυλοσύνδετο γονίδιο εκφράζεται φαινοτυπικά σε όλα τα αρσενικά άτομα που φέρουν το γονίδιο αλλά μόνο σε εκείνα που είναι ομόζυγα για το υπολειπόμενο γονίδιο. Συνεπώς οι ασθένειες που ελέγχονται από υπολειπόμενα φυλοσύνδετα γονίδια εμφανίζονται συχνότερα στα αρσενικά άτομα και πάρα πολύ σπάνια στα θηλυκά. Στις ασθένειες που ελέγχονται από φυλοσύνδετο επικρατές kentromeletis.edu.gr σελίδα 2 από 6
γονίδιο τα θηλυκά άτομα τις εμφανίζουν συχνότερα από τα αρσενικά διότι ακόμα και τα ετερόζυγα θηλυκά νοσούν σε αντίθεση με ό,τι ίσχυε στην περίπτωση των ασθενειών που ελέγχονται από φυλοσύνδετα υπολειπόμενα γονίδια. Γ. Προκειμένου να διαπιστωθεί σε ποιον οργανισμό ανήκει ένας οργανικός ιστός, θα ακολουθηθεί η διαδικασία κατασκευής καρυότυπου από τα κύτταρα του οργανικού ιστού. Συγκεκριμένα, στα κύτταρα του ιστού θα γίνει in vitro επαγωγή της διαίρεσης με ουσίες που έχουν μιτογόνο δράση. Τα χρωμοσώματα μελετώνται στο στάδιο της μετάφασης, όπου εμφανίζουν το μεγαλύτερο βαθμό συσπείρωσης και είναι ευδιάκριτα. Επειδή σε ένα πληθυσμό διαιρούμενων κυττάρων το ποσοστό αυτών που βρίσκονται στη μετάφαση είναι μικρό, χρησιμοποιούνται ουσίες οι οποίες σταματούν την κυτταρική διαίρεση στη φάση αυτή. Στη συνέχεια τα κύτταρα επωάζονται σε υποτονικό διάλυμα, ώστε να σπάσει η κυτταρική τους μεμβράνη και τα χρωμοσώματά τους απλώνονται σε αντικειμενοφόρο πλάκα. Τέλος, χρωματίζονται με ειδικές χρωστικές ουσίες και παρατηρούνται στο μικροσκόπιο. Θέμα 4 ο : Α. 1. Από τη διασταύρωση Ι3 x I4 II11 συμπεραίνουμε ότι το χαρακτηριστικό: δεν οφείλεται σε φυλοσύνδετο επικρατές γονίδιο διότι σε μια τέτοια περίπτωση οι γονείς θα έπρεπε να έχουν γονότυπους Χ α Χ α το Ι3 και Χ α Υ το Ι4. Συνεπώς, δεν θα μπορούσε να προκύψει απόγονος που να φέρει το αλληλόμορφο Χ Α που ευθύνεται για το χαρακτηριστικό. Δεν οφείλεται σε αυτοσωμικό επικρατές διότι οι γονείς θα έπρεπε να έχουν γονότυπο αα. Συνεπώς, δεν θα μπορούσε να προκύψει απόγονος που να φέρει το αλληλόμορφο Α που ευθύνεται για το χαρακτηριστικό. Δεν οφείλεται σε φυλοσύνδετο υπολειπόμενο διότι το άτομο ΙΙ11 θα έπρεπε να έχει γονότυπο Χ α Χ α. Το ένα φυλοσύνδετο αλληλόμορφο το κληρονομεί από το άτομο Ι3 και το άλλο από το άτομο Ι4, πράγμα που σημαίνει ότι θα πρέπει ο γονέας Ι4 να έχει γονότυπο Χ α Υ και να έχει το γνώρισμα, γεγονός που δεν ισχύει. Το χαρακτηριστικό επομένως ελέγχεται από αυτοσωμικό υπολειπόμενο αλληλόμορφο, οι γονείς είναι φορείς με γονότυπο Αα και η διασταύρωση θα είναι η εξής: Ι3 x I4: Aα x Aα ΙΙ: Φαινοτυπική αναλογία: με το χαρακτηριστικό Α α Α ΑΑ Αα α Αα αα 3 φυσιολογικά άτομα : 1 άτομο Πρέπει να σημειωθεί, ότι όλες οι διασταυρώσεις ακολουθούν τον πρώτο νόμο του Mendel ή νόμο του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων σύμφωνα με τον οποίο κατά την παραγωγή των γαμετών διαχωρίζονται τα δύο ομόλογα kentromeletis.edu.gr σελίδα 3 από 6
χρωμοσώματα και κατά συνέπεια και τα δύο αλληλόμορφα γονίδια, οπότε οι απόγονοι προκύπτουν από τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών. Κάθε κύηση είναι ανεξάρτητο γεγονός που δε σχετίζεται με το αποτέλεσμα των προηγούμενων κυήσεων. 2. Οι γονότυποι των ατόμων της γενιάς IV θα είναι: IV1 αα IV2 Αα IV3 Αα IV4 αα IV5 Αα IV6 Αα IV7 Αα IV8 ΑΑ ή Αα IV9 ΑΑ ή Αα Β. 1. Ελέγχεται ο τρόπος κληρονόμησης των ιδιοτήτων σχήμα φύλλων και χρώμα ανθέων, συνεπώς πρόκειται για διυβριδισμό Όσον αφορά στην ιδιότητα «τσάκιση στα φύλλα», η φαινοτυπική αναλογία διαμορφώνεται ως εξής: Αρσενικά: Θηλυκά: 41 φυτά με τσάκιση στα φύλλα 37 φυτά χωρίς τσάκιση στα φύλλα 80 φυτά με τσάκιση στα φύλλα Παρατηρείται κατανομή του χαρακτηριστικού «τσακιση στα φύλλα» συναρτήσει του φύλου οπότε ο τρόπος κληρονόμησης είναι φυλοσύνδετος. Σε κάθε φυτό υπάρχει ένα ζεύγος χρωμοσωμάτων που ονομάζονται φυλετικά και διαφέρουν ανάμεσα σε αρσενικά και θηλυκά άτομα. Τα φυσιολογικά θηλυκά φυτά έχουν ένα ζεύγος όμοιων Χ χρωμοσωμάτων, ενώ τα φυσιολογικά αρσενικά φυτά έχουν ένα Χ και ένα Υ χρωμόσωμα. Τα γονίδια που βρίσκονται στο Χ χρωμόσωμα και δεν έχουν αλληλόμορφα στο Υ ονομάζονται φυλοσύνδετα. Από τη φαινοτυπική αναλογία συμπεραίνεται ότι η εμφάνιση τσάκισης ελέγχεται από επικρατές γονίδιο και συμβολίζεται με Χ Α ενώ η έλλειψη τσάκισης από υπολειπόμενο φυλοσύνδετο και συμβολίζεται με Χ α. Τα αρσενικά φυτά με τσάκιση στα φύλλα έχουν γονότυπο Χ Α Υ, τα αρσενικά χωρίς τσάκιση στα φύλλα έχουν γονότυπο Χ α Υ και τα θηλυκά με τσάκιση στα φύλλα θα εχουν γονότυπο Χ Α Χ Α ή Χ Α Χ α. Τα αρσενικά φυτά χωρίς τσάκιση στα φύλλα κληρονομούν το Υ φυλετικό χρωμόσωμα από τον αρσενικό γονέα και το Χ φυλετικό χρωμόσωμα από το θηλυκό γονέα. Συνεπώς τα φυτά που διασταυρώνονται θα έχουν γονότυπο Χ Α Χ α και Χ Α Υ για την παρουσία ή όχι τσάκισης στα φύλλα. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Mendel ή νόμο του διαχωρισμού των αλληλόμορφων γονιδίων σύμφωνα με τον οποίο κατά την παραγωγή των γαμετών kentromeletis.edu.gr σελίδα 4 από 6
διαχωρίζονται τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα και κατά συνέπεια και τα δύο αλληλόμορφα γονίδια, οπότε οι απόγονοι προκύπτουν από τον τυχαίο συνδυασμό των γαμετών. Έτσι η διασταύρωση θα είναι: Ρ: Χ Α Χ α x Χ Α Υ Χ Α Χ α Χ Α Χ Α Χ Α Χ Α Χ α Υ Χ Α Y Χ α Υ Φαινοτυπική αναλογία: Αρσενικά: 50% φυτά με τσάκιση στα φύλλα 50% φυτά χωρίς τσάκιση στα φύλλα Θηλυκά: 100% φυτά με τσάκιση στα φύλλα Όσον αφορά στην ιδιότητα «χρώμα ανθέων», η φαινοτυπική αναλογία διαμορφώνεται ως εξής: Φυτά με πορτοκαλί άνθη: 41 Φυτά με κόκκινα άνθη: 79 Φυτά με κίτρινα άνθη: 38 Η φαινοτυπική αναλογία είναι περίπου 1:2:1 ανεξαρτήτως φύλου. Πρόκειται προφανώς για την περίπτωση ατελώς επικρατών γονιδίων. Ο ενδιάμεσος χαρακτήρας είναι το κόκκινο χρώμα ανθέων επειδή εμφανίζεται συχνότερα, ενώ τα αλληλόμορφα για το πορτοκαλί και το κίτρινο είναι ατελώς επικρατή μεταξύ τους. Σύμφωνα με τον πρώτο νόμο του Mendel, για να προκύψει η φαινοτυπική αναλογία 1:2:1 θα πρέπει να διασταυρωθούν μεταξύ τους ετερόζυγα άτομα. Συμβολίζοντας τα δύο αλληλόμορφα με Κ 1 το πορτοκαλί και με Κ 2 το κίτρινο, η διασταύρωση θα είναι: Ρ: Κ 1 Κ 2 x Κ 1 Κ 2 Κ 1 Κ 2 Κ 1 Κ 1 Κ 1 Κ 1 Κ 2 Φαινοτυπική αναλογία: 1 Κ 2 Κ 1 Κ 2 Κ 2 Κ 2 πορτοκαλί: 2 κόκκινα: 1 κίτρινο Άρα για τις δύο ιδιότητες, οι γονότυποι των φυτών που διασταυρώθηκαν είναι: Χ Α Χ α Κ 1 Κ 2 και Χ Α Υ Κ 1 Κ 2 kentromeletis.edu.gr σελίδα 5 από 6
2. Σύμφωνα με το δεύτερο νόμο του Mendel ή νόμος της ανεξάρτητης μεταβίβασης των γονιδίων, το γονίδιο που ελέγχει το χαρακτήρα «μορφή φύλλου» δεν επηρεάζει τη μεταβίβαση του γονιδίου που ελέγχει το χαρακτήρα «χρώμα ανθέων». Συνεπώς, η διασταύρωση διυβριδισμού είναι η εξής: Ρ: Χ Α Χ α Κ 1 Κ 2 x Χ Α Υ Κ 1 Κ 2 Χ Α Κ 1 Χ Α Κ 2 Χ α Κ 1 Χ α Κ 2 Χ Α Κ 1 Χ Α Χ Α Κ 1 Κ 1 Χ Α Χ Α Κ 1 Κ 2 Χ Α Χ α Κ 1 Κ 1 Χ Α Χ α Κ 1 Κ 2 Χ Α Κ 2 Χ Α Χ Α Κ 1 Κ 2 Χ Α Χ Α Κ 2 Κ 2 Χ Α Χ α Κ 1 Κ 2 Χ Α Χ α Κ 2 Κ 2 ΥΚ 1 Χ Α ΥΚ 1 Κ 1 Χ Α ΥΚ 1 Κ 2 Χ α ΥΚ 1 Κ 1 Χ α ΥΚ 1 Κ 2 ΥΚ 2 Χ Α ΥΚ 1 Κ 2 Χ Α ΥΚ 2 Κ 2 Χ α ΥΚ 1 Κ 2 Χ α ΥΚ 2 Κ 2 Αρσενικά φυτά: 1 με τσάκιση στα φύλλα και πορτοκαλί άνθη 2 με τσάκιση στα φύλλα και κόκκινα άνθη 1 με τσάκιση στα φύλλα και κίτρινα άνθη 1 χωρίς τσάκιση στα φύλλα και πορτοκαλί άνθη 2 χωρίς τσάκιση στα φύλλα και κόκκινα άνθη 1 χωρίς τσάκιση στα φύλλα και κίτρινα άνθη Θηλυκά άνθη: 2 με τσάκιση στα φύλλα και πορτοκαλί άνθη 4 με τσάκιση στα φύλλα και κόκκινα άνθη 2 με τσάκιση στα φύλλα και κίτρινα άνθη Γιώργος Τρίγκας καθηγητής kentromeletis.edu.gr σελίδα 6 από 6