ΖΗΤΗΜΑ 1^Ο                                                                                             ΜΟΝΑΔΕΣ 25

 

Α)                                                                                                             ΜΟΝΑΔΕΣ 15

1. Ποιο από τα παρακάτω πλασμίδια είναι κατάλληλο να χρησιμοποιηθεί ως φορέας κλωνοποίησης σε ζυμομύκητα cDNA βιβλιοθήκης του αλόγου;

Υπόμνημα: όπου Υ = Υποκινητής, ΑΛΜ= Αλληλουχίες Λήξης της Μεταγραφής,

ΘΕΑ= Θέση Έναρξης της Αντιγραφής, Tet^R = γονίδιο ανθεκτικότητας στο αντιβιοτικό τετρακυκλινη, Killer= γονίδιο που κωδικοποιεί για μια τοξική πρωτεΐνη για τον ξενιστή, lacZ  = γονίδιο που κωδικοποιεί για την β-γαλακτοζιδαση, Polylinker= πολλές διαφορετικές μοναδικές διαδοχικές αλληλεπικαλυπτόμενες θέσεις περιορισμού. Κάθε polylinker εδώ είναι διαφορετικός από τους άλλους.

1^ο πλασμιδιο: οι υποκινητές είναι οι φυσικοί υποκινητές των αναφερομένων γονίδιων.

2^ο πλασμιδιο: ο πρώτος υποκινητής είναι γονίδιου της ζύμης, ο δεύτερος υποκινητής είναι ο φυσικός υποκινητής του γονίδιου lacZ.

3o  πλασμιδιο: όλοι οι υποκινητές και οι ΑΛΜ ανήκουν στη ζύμη.

4^ο πλασμιδιο: οι ΑΛΜ στα δεξιά ανήκουν στο γονίδιο της ανθεκτικότητας στην τετρακυκλινη και όλοι οι υποκινητες ανήκουν στη ζυμη.

2. Πόσα γονίδια υπάρχουν στο παρακάτω τμήμα γονιδιωματικής βιβλιοθήκης του βακτηρίου Treponema Pallidum. Ορίστε τα τμήματα που τα αποτελούν.

Ο Υποκινητής δεξιά είναι ο Υ₁ και βρίσκεται στην περιοχή Β του χρωμοσώματος

Τ και Ρ Συντηρημένες αλληλουχίες

 

α) Δύο γονίδια: γονίδια: (Υ₁ : Γ + Δ, Υ₂ : Ε + Δ + Γ + Β + Α + Ω)

β) Δύο γονίδια: γονίδια: (Υ₁ : Γ + Δ, Υ₂ : Η + Θ)

γ) Δύο γονίδια: γονίδια: (Υ₁ : Β + Α + Ω, Υ₂ : Ζ + Ε + Δ)

δ) Δύο γονίδια: γονίδια: (Υ₂ : Η + Θ, Υ₁ : Α + Ω)

3. Ο ρυθμός της κυτταρικής διαφοροποίησης στο σύνολο του οργανισμού από την εμβρυική ηλικία μέχρι τα βαθιά γεράματα θα μπορούσε να αποδοθεί με το γράφημα:

Σημείωση: Τα διαγράμματα δεν δίνονται υπό κλίμακα.

4. Η αντιγραφή ενός κυκλικού μορίου DNA μπορεί να γίνεται σύμφωνα με ότι γνωρίζετε από το σχολικό βιβλίο.

ε) Με όλους τους παραπάνω τρόπους.

στ) Με τους δύο πρώτους αναλόγως το είδος του κυκλικού μορίου.

5. Δίνονται τα παρακάτω δύο γραμμικά μόρια DNA:

Σημείωση: από τα αριστερά προς τα δεξιά είναι τα θραύσματα Α1, Α2, Α3 και Β1, Β2, Β3.

Τα μόρια DNA πέπτονται από δύο διαφορετικές Π.Ε την EcoRI και ένα περιοριστικό ένζυμο που αναγνωρίζει την αλληλουχία     ^5΄ C TTAAG ^3΄

                                                                                               _3΄ GAATT C _5΄

και κόβει μεταξύ του C και Τ σε κάθε κλώνο.

Εν συνεχεία τα δύο αυτά κομμένα μόρια αναμειγνύονται παρουσία του ενζύμου DNA δεσμάση. Μπορούν να δημιουργηθούν οι συνδυασμοί:

α) Α₁ + Α₃, Β₁ + Β₃, Α₂ + Β₂

β) Α₁ + Β₃, Β₁ + Α₃, Α₂ + Β₂

γ) Α₁ + Β₁, Α₃ + Β₃, Α₂ + Β₂

δ) Α₁ + Α₃, Β₁ + Β₃

Β) Χαρακτηρίστε ως Σ ή Λ καθεμία από τις παρακάτω προτάσεις:

ΜΟΝΑΔΕΣ 10

1. Σε ένα βακτήριο έχει συμβεί λάθος κατά την αντιγραφή του DNA του (κυρίως μόριο), το οποίο δεν επιδιορθώθηκε στη ΘΕΑ και δεν αναγνωρίζεται από τις DNA ελικάσες, η μετάλλαξη αυτή είναι θνησιγόνος.
2. Σε ένα ευκαρυωτικό χρωμόσωμα έγινε το ίδιο λάθος, όπως παραπάνω, σε ένα σημείο του χρωμοσώματος, είναι η μετάλλαξη αυτή θανατηφόρα;
3. Τα ευκαρυωτικά χρωμοσώματα σε κάθε μίτωση είναι πιο κοντά από τα αντίστοιχα της προηγούμενης μίτωσης στην ίδια κυτταρική σειρά, αυτό συμβαίνει και με το βακτηριακό DNA.
4. Στο διπλανό σχήμα για την ενίσχυση του τμήματος Α με PCR τα κατάλληλα τεχνητά ολιγονουκλεοτίδια είναι το ζευγάρι 1-3.

5. Εάν ένα ευκαρυωτικό γονίδιο έχει 4 εσώνια, από το γονίδιο αυτό προκύπτουν έως 8 διαφορετικά ώριμα mRNA.

 

 

ΖΗΤΗΜΑ 2^ο                                                                                             ΜΟΝΑΔΕΣ 25

1) Σε μία άσκηση ενός πανεπιστημιακού εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας μία ομάδα φοιτητών προσπαθεί να δημιουργήσει τη γονιδιωματική βιβλιοθήκη του βακτηρίου Lactobacillus sp.

Οι φοιτητές διαθέτουν ένα φορέα κλωνοποίησης πλασμίδιο που φέρει γονίδια ανθεκτικότητας στα αντιβιοτικά Στρεπτομυκίνη (Str^R) και Αμπικιλλίνη (Amp^R). Το τελευταίο φέρει και τη μοναδική θέση ανασυνδυασμού. Τα βακτήρια-ξενιστές είναι ένα κατάλληλο στέλεχος E.coli.

Στην εργασία τους οι φοιτητές έγραψαν:

«Μετά τον ανασυνδυασμό των φορέων κλωνοποίησης από τα θραύσματα του DNA του Lactobacillus sp. επακολούθησε ο μετασχηματισμός των βακτηρίων-ξενιστών. Μετά τον μετασχηματισμό, υπήρχαν 3 κατηγορίες βακτηρίων E.coli.

α) Τα μη μετασχηματισμένα που δεν φέρουν ανθεκτικότητα ούτε σε Str, ούτε σε Amp.

β) Τα μετασχηματισμένα

1. Με το μη ανασυνδυασμένο φορέα κλωνοποίησης που έχουν ανθεκτικότητα και στα δύο αντιβιοτικά.
2. Με τον ανασυνδυασμένο φορέα κλωνοποίησης που φέρουν ανθεκτικότητα μόνο στο αντιβιοτικό Str.

Ο διαχωρισμός των βακτηρίων που αποτελούν τη βιβλιοθήκη από τα υπόλοιπα κύτταρα E.coli θα γίνει ως εξής:

Τα ζητούμενα βακτήρια  E.coli είναι τα μετασχηματισμένα με το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο.

Στην την υγρή βακτηριακή καλλιέργεια των ξενιστών που χρησιμοποιήθηκαν για το μετασχηματισμό τους, υπήρχε το αντιβιοτικό Str, οπότε τα μόνα βακτήρια που επέζησαν ήταν τα μετασχηματισμένα. Από αυτή την υγρή καλλιέργεια επιλέγουμε κάποια βακτήρια και τα καλλιεργούμε μεμονωμένα σε υγρό θρεπτικό υλικό. Στη συνέχεια χωρίζουμε τους απογόνους σε δύο ίσα μέρη και σε κάποια βακτήρια από τα δύο αυτά μέρη χορηγούμε αμπικιλλίνη. Αν πεθάνουν κάποια, συμπεραίνουμε ότι προέρχονται από την ομάδα που μας ενδιαφέρει, δηλαδή τα μετασχηματισμένα με το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο.»

Εξηγήστε γιατί οι φοιτητές μηδενίστηκαν από τον υπεύθυνο του εργαστηρίου.

μονάδες 5

2) Εργάζεστε σε μία φαρμακευτική βιομηχανία και ενδιαφέρεστε να δημιουργήσετε  το εμβόλιο κατά ενός νέου ιού. Ξεκινάτε ψάχνοντας στο γονιδίωμα του ιού, ώστε να βρείτε τα/το γονίδιο που κωδικοποιεί για μία κατάλληλη πρωτεΐνη αντιγονικό καθοριστή του ιού.

Εξηγήστε το είδος της βιβλιοθήκης του ιικού DNA που θα δημιουργήσετε, γονιδιωματική ή cDNA;

3) Δίνεται το παρακάτω μόριο RNA προϊόν της μεταγραφής ενός βακτηρίου. Το μόριο αυτό είναι λειτουργικό.

α) Τι είδους γονίδιο το κωδικοποιεί αυτό το μόριο RNA; (3)

β) Γράψτε το τμήμα του γονιδίου που το κωδικοποιεί και αφορά την περιοχή 3. Προσδιορίστε την κωδική αλυσίδα του γονιδίου και τον προσανατολισμό των κλώνων του. (4)

γ) Τι είδους δεσμοί σταθεροποιούν αυτή τη δομή του μορίου RNA εντός της περιοχής 2; Ποιο ένζυμο καταλύει τη δημιουργία αυτών των δεσμών; (2)

δ) Στην περιοχή 1 δίνεται ένα τμήμα της αλληλουχίας της. Μπορούμε να υπολογίσουμε τα % των βάσεων %Α, %U, %C και %G στην απέναντι πλευρά της περιοχής 1 από αυτήν που δίνεται η ακολουθία; (3)

ε) Απαντήστε στο ίδιο ερώτημα αν η ακολουθία αυτή της περιοχής 1 ήταν εντός της περιοχής 2. (3)

ΖΗΤΗΜΑ 3^Ο                                                                                             ΜΟΝΑΔΕΣ 25

Α) Παρακάτω δίνονται τα τμήματα δύο διαφορετικών γονιδίων. Το γονίδιο 1 κωδικοποιεί για μία πρωτεΐνη που εκφράζεται πάντα σε υψηλό ρυθμό. Το γονίδιο 2 εκφράζεται μόνο σε ένα κατάλληλο αναπτυξιακό στάδιο του οργανισμού.

Συνέβη αναδιάταξη γονιδίων και το τμήμα του γονιδίου 2 που δίνεται τοποθετήθηκε κοντά στον υποκινητή του γονιδίου 1. Δημιουργήθηκαν 4 διαφορετικές αναδιατάξεις. Εξηγήστε σε ποια από όλες εκφράστηκε το τμήμα του γονιδίου ② και για ποιο λόγο δεν εκφράστηκε σωστά ή καθόλου στις άλλες πιθανές αναδιατάξεις.

Σημείωση: Η αλληλουχία που δίνεται Italics και υπογραμμισμένη αποτελεί τον υποκινητή. Τα νούμερα δηλώνουν το πλήθος των νουκλεοτιδίων.  Στο γονίδιο ② η υπογράμμιση δηλώνει το πλαίσιο ανάγνωσης του γονιδίου. Στο γονίδιο ① τα bold ζεύγη βάσεων δηλώνουν τις 4 πιθανές θέσεις αναδιάταξης του γονιδίου ②. Το τμήμα του γονιδίου ② τοποθετείται κάθε φορά αμέσως μετά τη θέση 83, 136, 155, 183 του γονιδίου ①.

Β) Το φυσιολογικό γονίδιο ① αντιγράφεται. Από τη θέση 80 έως τη θέση 140 υπάρχει θέση έναρξης της αντιγραφής.

Δίνονται τα παρακάτω πρωταρχικά τμήματα:

1. 5΄ AGAGAGAGAA 3΄
2. 5΄ CUCCCCCGCG 3΄
3. 5΄ AUAUAAUCUA 3΄
4. 5΄ CCAUACAUAG 3΄

τα οποία είναι τα πρώτα πρωταρχικά τμήματα που τοποθετούνται από τα πριμοσώματα. Γνωρίζετε ότι το πριμόσωμα τοποθετεί πρωταρχικό τμήμα 10 νουκλεοτιδίων κάθε 30 νουκλεοτίδια από το 5΄ άκρο του ακριβώς προηγούμενου πρωταρχικού τμήματος.

• Να βρεθούν τα δύο επόμενα πρωταρχικά τμήματα που θα τοποθετήσουν τα πριμοσώματα. (10)
• Σε ποιο κλώνο, στον πάνω ή στον κάτω, κινείται η DNA πολυμεράση χρησιμοποιώντας τον ως καλούπι που τοποθέτησε το 29^ο νουκλεοτίδιο στον κλώνο που συντίθεται ασυνεχώς και το νουκλεοτίδιο αυτό ήταν η Τ. (3)

ΖΗΤΗΜΑ 4^Ο

 Σε δύο διαφορετικά βακτηριακά στελέχη E.coli μελετήθηκε η κινητική της παραγωγής της β-γαλακτοσιδάσης, παρουσία και απουσία λακτόζης. Όταν δεν υπήρχε λακτόζη, τα βακτήρια αναπτύσσονταν σε γαλακτόζη.

Για την ερμηνεία της καμπύλης ① δημιουργήθηκαν οι γονιδιωματικές βιβλιοθήκες των δύο στελεχών. Σε κάθε περίπτωση χρησιμοποιήθηκαν οι ίδιες περιοριστικές ενδονουκλεάσες και για τα δύο στελέχη. Η χρήση αυτών των Π.Ε. επιτρέπει την κοπή του γονιδιώματος του E.coli με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργείται θραύσμα με ακέραιο το τμήμα που περιλαμβάνει από τον υποκινητή του ρυθμιστικού γονιδίου μέχρι και τις αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής των δομικών γονιδίων.

Από τη σύγκριση των αλληλουχιών των οπερονίων των δύο στελεχών δεν παρατηρήθηκε καμία διαφορά μεταξύ τους.

Η σύγκριση έγινε με πέψη με ορισμένο πλήθος και είδος περιοριστικών ενδονουκλεάσεων που πέπτουν εντός του απομονωμένου τμήματος.

Σημειωση:το παρακάτω σχήμα δεν αφορά το PCR.

Τα παραπάνω αποτελέσματα ηλεκτροφορισης αφορουν τη γονιδιωματική βιβλιοθήκη  για τους κλώνους που περιέχουν το οπερόνιο στις  βιβλιοθήκες Α και Β.

Κάθε  μια από τις πέψεις i, ii, iii  έγινε με διαφορετικό σύνολο περιοριστικών ενζύμων.

Ακολούθησε PCR μέθοδος στα γονιδιώματα των στελεχών:

1. PCR για την ενίσχυση του γονιδίου της β-γαλακτοσιδάσης.
2. PCR για την ενίσχυση του χειριστή.
3. PCR για την ενίσχυση του ρυθμιστικού γονιδίου.

Κατόπιν επακολούθησε πέψη των προϊόντων της PCR για τη σύγκριση των αλληλουχιών αυτών των δύο στελεχών.

Ακόμη είχε γίνει υβριδοποίηση των γονιδιωματικών βιβλιοθηκών των δύο στελεχών για τον εντοπισμό των αποικιών των παραπάνω περιοχών του οπερονίου.

Τα αποτελέσματα του PCR είναι: Για την ενίσχυση των περιοχών DNA:

iii

Ακόμη είχε γίνει υβριδοποίηση των γονιδιωματικών βιβλιοθηκών των δύο στελεχών για τον εντοπισμό των αποικιών των παραπάνω περιοχών του οπερονίου.

Τα αποτελέσματα της υβριδοποίησης είναι:

 

Σύμφωνα με την παραπάνω πειραματική διαδικασία, απαντήστε:

α) Για ποιο λόγο οι επιστήμονες δημιούργησαν γονιδιωματικές και όχι cDNA βιβλιοθήκες των δύο στελεχών;

β) Για ποιο λόγο δημιούργησαν τις δύο διαφορετικές βιβλιοθήκες χρησιμοποιώντας τα ίδια ένζυμα;

γ) Για ποιο λόγο συνέκριναν τις αλληλουχίες των δύο οπερονίων των δύο στελεχών; Πώς γίνεται η σύγκριση με την πέψη;

δ) Για ποιο λόγο έγινε PCR των συγκεκριμένων περιοχών του γονιδιώματος που ανήκουν στο οπερόνιο των δύο στελεχών από ολόκληρο το γονιδίωμα;

ε) Για ποιο λόγο συνέκριναν ως προς την αλληλουχία τα προϊόντα του PCR, που έγινε για στοχευμένα τμήματα του οπερονίου, αφού είχαν συγκρίνει ήδη αυτές τις περιοχές εντός των βιβλιοθηκών;

στ) Για ποιο λόγο μετά το πρώτο PCR έγινε υβριδοποίηση των βιβλιοθηκών των δύο στελεχών για τον εντοπισμό των συγκεκριμένων αλληλουχιών;

ζ) Ερμηνεύστε για ποιο λόγο το στέλεχος     εμφανίζει αυτή τη συμπεριφορά παρουσία γαλακτόζης.