Ζήτημα 1                                                                                                                   Μονάδες 25

Στις παρακάτω ερωτήσεις επιλέξτε την σωστή απάντηση.

1. Το ένζυμο DNA δεσμάση

α. απαιτεί για να δράσει κλώνο DNA ως εκμαγείο

β. συνδέει το πρώτο νουκλεοτίδιο του πρωταρχικού τμήματος που αντικαταστάθηκε με δεοξυνουκλεοτίδιο με το πρώτο νουκλεοτίδιο του ασυνεχούς τμήματος που επιμήκυνε αυτό το πρωταρχικό τμήμα.

γ. συνδέει το τελευταίο νουκλεοτίδιο του πρωταρχικού τμήματος που αντικαταστάθηκε με δεοξυνουκλεοτίδιο με το πρώτο νουκλεοτίδιο του ασυνεχούς τμήματος που επιμήκυνε αυτό το πρωταρχικό τμήμα.

δ. έχει επιδιορθωτικό ρόλο.

ε. συνδέει το πρώτο και το τελευταίο νουκλεοτίδιο του πρωταρχικού τμήματος που αντικαταστάθηκε με δεοξυνουκλεοτίδιο με το τελευταίο νουκλεοτίδιο του επόμενου ασυνεχούς τμήματος DNA   και το πρώτο νουκλεοτίδιο του ασυνεχούς τμήματος που επιμήκυνε αυτό το πρωταρχικό τμήμα.

2. Τα επιδιορθωτικά ένζυμα

α. δρουν μόνο κατά την διάρκεια της αντιγραφής του DNA των ευκαρυωτικών κυττάρων

β. δρουν μόνο κατά την διάρκεια της αντιγραφής του DNA τόσο των ευκαρυωτικών όσο και των προκαρυωτικών οργανισμών

γ. δρουν καθ’ολη την διάρκεια του κυτταρικού κύκλου. Οι προκαρυωτικοί οργανισμοί δεν διαθέτουν επιδιορθωτικά ένζυμα.

δ. Μπορούν να διακρίνουν τον μητρικό από τον νεοσυντιθέμενο κλώνο του DNA και να επιδιορθώνουν τον νεοσυντιθέμενο κατά την διάρκεια της αντιγραφής.

3. Η καθολικότητα του γενετικού κώδικα

α. καθορίζεται από την καθολικότητα των μορίων tRNA των κυττάρων.

β. δεν ισχύει για τα μιτοχόνδρια των ζωικών οργανισμών καθώς και σε πολλά πρωτόζωα που αποτελούν τους προπάτορες των πολυκύτταρων ευκαρυωτικών οργανισμών

γ. υποδηλώνει την κοινή καταγωγή των οργανισμών σύμφωνα με την θεωρία της εξέλιξης των ειδών

δ. όλα τα παραπάνω είναι σωστά.

4. Τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα ως τριπλέτας, συνεχής και μη επικαλυπτόμενος

α. προσδιορίζονται από το ριβόσωμα

β. προσδιορίζουν το πλαίσιο ανάγνωσης του μεταφράσιμου τμήματος του mRNA μαζί με το κωδικόνιο έναρξης.

γ. τα δύο παραπάνω είναι σωστά

δ. το β είναι λάνθασμενο  αλλά και το α είναι λανθασμένο

5. Στο δοθέν σχήμα το το γονίδιο είναι το τμήμα του χρωμοσώματος

————————–Υ———————————-

————————–Υ———————————-

(ο Υποκινητής είναι στο δίκλωνο μόριο του DNA και καταλαμβάνει την θέση που προσδιορίζεται στο σχήμα)

α. αριστερά του Υποκινητή

β. δεξιά του Υποκινητή

γ. υπάρχουν δυο γονίδια εκατέρωθεν του Υποκινητή και ελέγχονται και τα δυο από τον ίδιο Υποκινητή

δ. δεν διαθέτουμε αρκετά δεδομένα για να επιλέξουμε

ε. όλα τα παραπάνω είναι σωστά.

Ζήτημα 2                                                                                                                   Μονάδες 25

1. Έχετε στη διάθεση σας 1000 πρόδρομες πολυπεπτιδικες αλυσίδες που η καθεμιά αποτελείται από 100 αμινοξέα. Γνωρίζοντας ότι ο ρυθμός που συμβαίνουν τα λάθη κατά την διάρκεια της μετάφρασης είναι 1 στα 10.000 αμινοξέα. Πόσες πολυπεπτιδικες αλυσίδες θα περιμένατε να έχουν λάθος πρωτοταγή δομή; (5)

2. Σε ένα τεχνητό μόριο mRNA  ολόκληρη η μεταφράσιμη περιοχή του μετά το κωδικόνιο έναρξης, αποτελείται από την επαναλαμβανόμενη αλληλουχία 5′ UUAC3′. Το μόριο αυτό μεταφράζεται από βακτηριακό και μυκητιακό κυτταρικό εκχύλισμα. Ποια θα είναι η αλληλουχία των αμινοξέων του πεπτιδίου που παράγεται σε κάθε διαφορετικό κυτταρικό εκχύλισμα; (6)

Αιτιολογήστε την απάντηση σας.

3. Τι είναι η μεταγραφή, ποιος είναι συνοπτικά ο ρόλος της; Ποια είναι τα προϊόντα της μεταγραφής; (8)
4. Αναφέρετε τρεις λόγους για τους οποίους ο εκφυλισμός του γενετικού κώδικα εξυπηρετεί την επιβίωση και την εξέλιξη της ζωής στη Γη. (6)

Ζήτημα 3                                                                                                                   Μονάδες 25

Οι Monod & Jacob στα κλασσικά τους πειράματα για το οπερόνιο της λακτόζης παρατήρησαν ότι όταν ένα φυσιολογικό στέλεχος του βακτηρίου E.coli αναπτύσσεται σε περιβάλλον με μοναδικές πήγες άνθρακα γλυκόζη και λακτόζη σε ίσες αναλογίες στην αρχή, τότε το διάγραμμα που περιγράφει την μεταβολή του πληθυσμού των κυττάρων σε συναρτήσει με τον χρόνο είναι η παρακάτω. Η καμπύλη αυτή ονομάζεται καμπύλη διαύξησης.

 

α. Σύμφωνα με όσα γνωρίζεται από το σχολικό βιβλίο ερμηνεύστε την καμπύλη διαυξησης σε μοριακό επίπεδο έκφρασης του οπερονίου της λακτόζης. (10)

β. Στο παραπάνω φυσιολογικό στέλεχος του βακτηρίου πραγματοποιείται in vitro μετασχηματισμός με την εισαγωγή ενός μεταλλαγμένου τμήματος του χρωμοσωμικού γενετικού υλικού του βακτηρίου, που περιεχέι το ρυθμιστικό γονίδιο του οπερονίου της λακτόζης καθώς και τα δομικά γονίδια μαζί με τον υποκινητή και τον χειριστή του. Το μεταλλαγμένο αυτό τμήμα, φέρει τέτοια αλλαγή στην αλληλουχία του ρυθμιστικού γονιδίου, ώστε δεν παράγεται η πρωτεΐνη καταστολέας. Στο μετασχηματισμένο στέλεχος θα εκφράζονται την χρονική περίοδο 0 έως t1 τα δομικά γονίδια του οπερονίου της λακτόζης; (7)

γ. Ένα διαφορετικό στέλεχος E. coli από το φυσιολογικό μετασχηματίζεται όπως παραπάνω. Από το μετασχηματισμένο αυτό στέλεχος απομονώνεται το ένζυμο β-γαλακτοσιδάση καθ’ολη την διάρκεια της καλλιέργειας. Μπορείτε να εξηγήσετε σε ποιο σημείο φέρει τη μετάλλαξη το στέλεχος αυτό σε σχέση με το φυσιολογικό; (8)

Ζήτημα 4                                                                                                                   Μονάδες 25

1.Οι ερευνητές Menselson & Stahl με τα κλασσικά τους πειράματα απέδειξαν τον ημισυντηριτικό μηχανισμό της αντιγραφής έναντι του συντηρητικού και του διασπαρτικού μηχανισμού . Σύμφωνα με την υπόθεση του συντηρητικού μηχανισμού της αντιγραφής στο τέλος κάθε αντιγραφής ενός μορίου DNA του γενετικού υλικού ενός κυττάρου προκύπτουν δύο μόρια πανομοιότυπα μεταξύ τους και με το αρχικό. Το ένα από τα δυο μόρια είναι το αρχικό μητρικό μόριο και το άλλο μόριο είναι εξ ολοκλήρου νεοσυντηθέμενο.

Σύμφωνα με την υπόθεση του διασπαρτικού μηχανισμού της αντιγραφής κάθε νέο μόριο DNA που προκύπτει από την αντιγραφή ενός μητρικού μορίου είναι πανομοιότυπο με το μητρικό και αποτελείται σε κάθε κλώνο του από τμήματα του μητρικού μορίου και από νεοσυντήθεμενα τμήματα σε ίσες αναλογίες.

Στα πειράματα τους οι ερευνητές αρχικά ανέπτυξαν μια καλλιέργεια E.coli σε κατάλληλο θρεπτικό υλικό που περιείχε αποκλειστικά το άζωτο με την μορφή του ισοτόπου Ν (15) (βαρύ άζωτο). Στη συνεχεία μετέφεραν κύτταρα από αυτή την καλλιέργεια σε νέο κατάλληλο θρεπτικό υλικό με μορφή αζώτου (14). Στο περιβάλλον αυτό τα κύτταρα πραγματοποίησαν δυο διπλασιασμούς.

Μετά από κάθε διπλασιασμό, απομόνωναν το DNA 1000 βακτηριακών κυττάρων και μετά από φυγοκέντριση, όπου επιτυγχάνεται διαχωρισμός συστατικών ενός διαλύματος σύμφωνα με το βάρος (τα βαρύτερα συστατικά διανύουν μεγαλύτερη απόσταση από τον άξονα περιστροφής της φυγόκεντρου), ο δοκιμαστικός σωλήνας που φυγοκεντρήθηκε δέχθηκε μονοχρωματική ακτινοβολία (ορισμένου μήκους κύματος) σε όλο του το μήκος και μετρήθηκε η απορρόφηση αυτής της ακτινοβολίας στα διάφορα σημεία του σωλήνα. Εκεί όπου η πυκνότητα του διαλύματος είναι μεγάλη και η απορρόφηση είναι μεγάλη.

Τα αποτελέσματα που πήραν φαίνονται παρακάτω:

 

α. Το πείραμα αυτό χαρακτηρίζεται ως in vivo ή in vitro; (1)

β. Πώς οι επιστήμονες χάρη σε αυτά τα αποτελέσματα απέδειξαν τον ημισυντηριτικό μηχανισμό της αντιγραφής αποκλείοντας τους άλλους; (6)

γ. Εάν ο μηχανισμός ήταν διασπαρτικός, το διάγραμμα που θα έπαιρναν οι επιστήμονες μετά τον δεύτερο κυτταρικό διπλασιασμό, από πόσες κορυφές θα αποτελούνταν και σε ποιο/α ύψη του δοκιμαστικού σωλήνα θα εντοπίζονταν σε σύγκριση με αυτά που τελικά παρατηρήθηκαν; (3)

2. Δίνεται το παρακάτω τμήμα γονιδίου το οποίο δεν διαθέτει εσώνια :

Υ 5′ ATG CCA GGT CCC AAA TGA3′

Y 3′ TAC GGT CCA GGG TTT ACT5′

Κατά την διάρκεια της φάσης G1 του κυτταρικού κύκλου συμβαίνει αυθόρμητη απαμίνωση της κυτοσίνης, που βρίσκεται στο δεύτερο κωδικόνιο ως πρώτο νουκλεοτίδιο, με συνέπεια την μετατροπή της σε ουρακίλη. Το γονίδιο μεταγράφεται αμέσως πριν από την επιδιόρθωση του.

Σε ένα άλλο κύτταρο στο ίδιο γονίδιο συμβαίνει το ίδιο φαινόμενο στην πρώτη κυτοσίνη της μη κωδικής αλυσίδας  και το γονίδιο και πάλι μεταγράφεται αμέσως μετά την μετάλλαξη πριν την επιδιόρθωση.

Ποιο/α κύτταρο/α αναμένεται να δημιουργήσει μεταλλαγμένο mRNA (3); Το μεταλλαγμένο mRNA μεταφράζεται και κωδικοποιεί την ίδια πρωτεΐνη (6); Αιτιολογήστε την απάντησή σας. (6)

Καλή Επιτυχία