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.

Ζήτημα 1^ο                                                                                                                  Μονάδες 25

 

Επιλέξτε την ορθή επιλογή που συμπληρώνει σωστά την πρόταση:

1. Στόχοι του προγράμματος του ανθρωπίνου γονιδιώματος είναι:

Α. Αλληλούχιση του γενετικού υλικού και χαρτογράφηση των γονιδίων μας.

Β. Ο προσδιορισμός των γονιδίων που σχετίζονται με τις ασθένειες

Γ. Η μελέτη της εξελικτικής μας πορείας

Δ. Η κατανόηση του ρόλου των περιοχών του γονιδιώματος μας, που δεν μεταγράφονται.

Ε. Όλα τα παραπάνω

2. Οι απαραίτητες γνώσεις για την βιοτεχνολογική παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών από βακτήρια, είναι:

Α. Γνώση του ιστού όπου εκφράζεται το υπεύθυνο γονίδιο, απομόνωση και κλωνοποίηση του γονιδίου, γνώση και δυνατότητα in vitro  των μετά μεταφραστικών τροποποιήσεων, οικονομικό όφελος.

Β. Χαρτογράφηση του υπεύθυνου γονιδίου, γνώση του ιστού που δρα η φαρμακευτική πρωτεΐνη, δημιουργία γονιδιωματικής βιβλιοθήκης, γνώση μετα-μεταγραφικών τροποποιήσεων in vitro.

Γ. Γνώση της αλληλουχίας του ανθρωπίνου γονιδιώματος, κατασκευή cDNA βιβλιοθήκης, οικονομικό όφελος.

Δ. Η καθολικότητα του κώδικα, η καθολικότητα των ριβοσωμάτων.

Ε. Τίποτα από τα παραπάνω.

3. Πότε ξεκίνησε και πότε ολοκληρώθηκε το πρόγραμμα του ανθρωπίνου γονιδιώματος;

Α. Το 1986 και το 2005 αντιστοίχως

Β. Το 1990 >>>>>2001 >>>>>>>>

Γ. Το 1993 >>>>>2001 >>>>>>>>

Δ. Το 1990 >>>>>2005 >>>>>>>>

Ε. Τίποτα από τα παραπάνω.

4. Με την δημιουργία του κλωνοποιημένου προβάτου Ντόλυ, αποδείχθηκε:

Α. Η δυνατότητα της αναπαραγωγής κλώνων ανθρώπων

Β. Ο επαναπρογραμματισμός μερικώς διαφοροποιημένων κυττάρων

Γ. Η κυτταρική διαφοροποιήση

Δ. Ότι και τα ζώα όπως και τα φυτά αναγεννιούνται από σωματικά κύτταρα.

Ε. Όλα τα παραπάνω

5. Κατά την διαδικασία δημιουργίας διαγονιδιακών σολομών (ψάρια), πιο βήμα δεν θα πραγματοποιήθει:

Α. Η μικροέκχυση στο γονιμοποιημένο ωάριο

Β. Η in vitro γονιμοποίηση

Γ. Η τοποθέτηση του γονιμοποιημένου ωάριου στη μήτρα θετής μητέρας

Δ. Η απομόνωση σπερματοζωαρίων .

Ε. Όλα τα παραπάνω πρέπει να πραγματοποιηθούν.

Ζήτημα 2^ο                                                              

Α. Ο Bob είναι ένας βελτιωμένος ταύρος γαλακτοπαραγωγής  προϊόν επιλεκτικών ομομεικτικών διασταυρώσεων και αποτελεί καθαρή σειρά. Η Bobena είναι αδελφή του Bob, με τα ίδια χαρακτηριστικά.

Επίσης, ο Sam  είναι ένας βελτιωμένος ταύρος κρεατοπαραγωγής και αυτός καθαρή σειρά. Τέλος η Samena είναι αδελφή του Sam, επίσης με τα ίδια χαρακτηριστικά όπως και ο Sam.

Οι γεωπόνοι ζωοτέχνες γενετιστές πραγματοποίησαν τις εξής διασταυρώσεις:

P1: Bob x Bobena

F1: θηλυκό Β1, αρσενικό Β2, αρσενικό Β3, θηλυκό Β4

P2: Sam x Samena

F1: αρσενικό S1, αρσενικό S2, θηλυκό S3, θηλυκό S4

P3: Bob x Samena

F1: θηλυκό BS1, θηλυκό BS2, αρσενικό BS3, αρσενικό BS4

P4: Sam x Bobena

F1: θηλυκό SB1, αρσενικό SB2, αρσενικό SB3, θηλυκό SB4

α. Ποια από τα παραπάνω άτομα έχουν μεταξύ τους τον ίδιο ακριβώς γονότυπο; (να λάβουμε υπόψη τον επιχιασμό)

β. Ποια άτομα μπορει να έχουν βελτιωμένες και τις δυο ιδιότητες (γαλακτοπαραγωγή και κρεατοπαραγωγή);

γ. Ποιοι απόγονοι αναμένεται να φέρουν στα κύτταρα τους τέσσερα ολόιδια μόρια DNA για το σύνολο των χρωμοσωμάτων τους;

δ. Ποια άτομα ονομάζονται υβρίδια;

ε. ποια άτομα παράγουν γαμέτες που είναι ολόιδιοι μεταξύ τους;

Β. Αναφέρεται τους λόγους που γνωρίζεται και είναι κατάλληλα τα ποντίκια ως πειραματόζωα.

Γ. ποιοι είναι οι στόχοι τις Ιατρικής και με ποιους τρόπους η σύγχρονη Βιοτεχνολογία τους επιτυγχάνει

Δ. Με δεδομένο ότι τα ποντίκια που θα χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων έναντι ενός επιλεγμένου αντιγόνου έρχονται για πρώτη φορά σε επαφή με το επιθυμητό αντιγόνο, μπορείτε να εξηγήσετε για ποιο λόγο παίρνουμε τον σπλήνα του ποντικού 15 ημέρες μετά τον εμβολιασμό του με το επιλεγμένο αντιγόνο;

Γνωρίζετε την καμπύλη της πρωτογενούς ανοσοβιολογικής απόκρισης των θηλαστικών, όπως δίνεται παρακάτω.

Ζήτημα 3^ο

Α. Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία για την ικανότητα του οργανισμού μας να παράγει μονάχα τα αντισώματα που αναγνωρίζουν αντιγονικούς καθοριστές (πρωτεΐνες, γλύκοπρωτεΐνες κ.α.) που ανήκουν σε ξένες προς τον οργανισμό ουσίες/σώματα, κατά την εμβρυακή ηλικία μας δοκιμάζονται τα πιθανά αντισώματα που μπορεί να φτιάξει ο οργανισμός επί των αντιγονικών καθοριστών του ίδιου του οργανισμού και καταστρέφονται τα πιθανά λεμφοκύτταρα που αναγνωρίζουν τους αντιγονικούς καθοριστές του οργανισμού μας.

Σύμφωνα με τα παραπάνω μπορείτε να εξηγήσετε για ποιο λόγο ενώ κατά την γονιδιακή θεραπεία της κυστικής ίνωσης το φυσιολογικό αλληλόμορφο ενθέθηκε επιτυχημένα στο γονιδίωμα των κυττάρων στόχων του ασθενούς και εκφράστηκε επίσης επιτυχημένα εντούτοις ο ασθενής δεν θεραπεύτηκε από την ασθένεια;

Β. δίνεται το παρακάτω γενεαλογικό δένδρο, το οποίο αφορά την γενεαλογία των πρόβατων που χρησιμοποιούνται ως πειραματόζωα σε ένα ερευνητικό εργαστήριο γενετικής βελτίωσης ζωών.

Από το πρώτο ζευγάρι Ι1 και Ι2 επιδιώχθηκε η δημιουργία διαγονιδιακών ζωών που παράγουν στο γάλα τους την ανθρώπινη ινσουλίνη, ενώ από το ζευγάρι Ι3 και Ι4 επιδιώχθηκε η δημιουργία διαγονιδιακών ζωών που παράγουν στο γάλα τους την α1 αντιθρυψίνη του ανθρώπου.

Γνωρίζουμε ότι  το ανθρώπινο γονίδιο της ινσουλίνης έχει μέγεθος 2000 ζεύγη βάσεων  ενώ της α1-αντιθρυψίνης έχει μέγεθος 4000 ζεύγη βάσεων (υποθετικά μεγέθη ζεύγων βάσεων).

Παρακάτω δίνονται τα αποτελέσματα των μοριακών εξετάσεων με PCR που πραγματοποιήθηκαν στα ζώα της ΙΙΙ γενεάς.

Σύμφωνα με τα παραπάνω δεδομένα:

α. Ποια από τα άτομα της ΙΙ γενεάς είναι ή μπορεί να είναι διαγονιδιακά;

β. Ποιο από τα άτομα της ΙΙΙ γενεάς δημιουργήθηκε με όμοια τεχνολογία όπως και η Dolly και ποια είναι κλώνος στο σύνολο του γενετικού τους υλικού με το ζώο από το οποίο προήλθαν;

Να αιτιολογήστε την απάντηση σας.

Γ. Σε ένα άτομο με υγιής γονείς, διαπιστώθηκε μετα από βιοχημικές εξετάσεις η παραγωγή ινσουλίνης τοσο στο πάγκρεας όσο και στο ήπαρ, δώστε μια ερμηνεία γι΄αυτή την παρατήρηση. Ποιες περαιτέρω εξετάσεις, έπρεπε να γίνουν για να γίνει δυνατή η ερμηνεία;

Ζήτημα 4^ο

Σε ένα ερευνητικό ίδρυμα Γεωπονικών Εφαρμογών, οι Γεωπόνοι Βιοτεχνολόγοι, επιδιώκουν την γενετική τροποποίηση της Ελιάς με γονίδιο ενός είδους ιχθύος για την παραγωγή ελαιόλαδου εμπλουτισμένου με ω-3 λιπαρά οξέα.

Οι επιστήμονες διαθέτουν τα εξής: Τα παρακάτω καθώς και όλα τα ένζυμα της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA  που γνωρίζετε από το σχολικό βιβλίο καθώς και όλα τα υλικά και τον τεχνικό εξοπλισμό που απαιτείται.

Περιοριστικά έζυμα και θέσεις αναγνώρισης τους (δίνεται μόνο ο ένας από τους δυο συμπληρωματικούς κλώνους):

BamHI	5’ G/GATCC3’
XmaI	5’ C/CCGGG3’
HindIII	5’A/AGCTT3’
PstI	5’CTGCA/G3’
KpnI	5’GGTAC/C3’
SalI	5’G/TCGAC3’
XhoI	5’CTCGA/G3’

StuI                                                                         5’AGG/CCT3′

Υπόμνημα:

Υ1: Υποκινητής ενός γονιδίου που εκφράζεται στην σάρκα του ελαιοκαρπου της ελιάς.

Υ2: Υποκινητής ενός γονιδίου που εκφράζεται στον φλοιό του ελαιόκαρπου.

Υ3: Υποκινητής του επιθυμητού γονιδίου του ψαριού.

Υ4: Υποκινητής ενός γονίδιο της ελιάς  που εκφράζεται στα έμβρυα ελιάς,  μέχρι το στάδιο του γαστριδιου (πρώιμο εμβρυακό στάδιο).

Τ- DNA : Τμήμα του Τi πλασμιδίου που ενθέτεται στο φυτικό γονιδίωμα.

Οι επιστήμονες θέλουν το ετερόλογο γονίδιο να εκφράζεται μόνο στους ελαιόκαρπους.

Το γονίδιο του ψαριού φέρει εκατέρωθεν της εξώνικης περιοχής του θέσεις StuI. Καμία άλλη θέση αναγνώρισης από τις παραπάνω περιοριστικές ενδονουκλεασες δεν υπάρχει στο γονίδιο αυτό.

Α. ποια περιοριστική ενδονουκλεάση θα χρησιμοποιήσουν οι επιστήμονες για να πέψουν το πλασμίδιο που δίνεται; Αιτιολογήστε την απάντηση σας.

Β. Πως θα πραγματοποιηθεί  η διάκριση των γενετικά τροποιημένων φυτών από τα μη τροποποιημένα ; αιτιολογήστε την απάντηση σας.

Γ. στο εργαστήριο είναι διαθέσιμο και ένα άλλο Τi πλασμίδιο, είναι αυτό το πλασμίδιο κατάλληλο για την γενετική τροποποίηση της Ελιάς;

Υπόμνημα:

Υ1: Υποκινητής ενός γονίδιου που εκφράζεται αποκλειστικά στον ελαιόκαρπο.

Υ2: Υποκινητής ενός γονιδίου ογκογενετικού του πλασμιδίου Τi.

Υ3: Υποκινητής καθολικός φυτικός της Ελιάς.

Υ4: Υποκινητής του γονιδίου ανθεκτικότητας στο αντιβιοτικό τετρακυκλίνη.

Δ. Μετά από την επιτυχημένη δοκιμασία γενετικής τροποποίησης της Ελιάς. Οι επιστήμονες θέλουν να δημιουργήσουν φυτά ομόζυγα για το ετερόλογο γονίδιο αυτό. Πώς μπορούν να το επιτύχουν αυτό;

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1ο –2ο και 4ο

ΘΕΜΑ Α                                                                                                                                                                                       ΜΟΝΑΔΕΣ 25

Να απαντήσετε στις παρακάτω ερωτήσεις επιλέγοντας την λανθασμένη πρόταση ανάμεσα στις σωστές ή την σωστή ανάμεσα στις λανθασμένες.

Α. Το καλαμπόκι (zea mays) έχει μεγαλύτερη ποσότητα DNA στον πυρήνα του, απ’ ότι έχει ο άνθρωπος. Έτσι, αναμένουμε :

α. Το καλαμπόκι έχει περισσότερα χρωμοσώματα από τον άνθρωπο.

β. Ο άνθρωπος είναι σίγουρα εξελικτικά κατώτερος από το φυτό αυτό.

γ. Ο άνθρωπος και το καλαμπόκι έχουν τον ίδιο λόγο και τον ίδιο καρυότοπο και την ίδια αλληλουχία βάσεων , αλλά θα διαφέρουν ως προς την διαζώνωση.

δ. Το καλαμπόκι δεν αποκλείεται να έχει λιγότερα χρωμοσώματα από τον άνθρωπο, και διαφορετικό λόγο , και διαφορετικό καρυότυπο από τον άνθρωπο.

Β. Μιτογόνος ουσία είναι ……………… και ουσία που σταματάει την κυτταρική διαίρεση στην μετάφαση της μίτωσης είναι η…………………

α) φυτοαιματογλουτίνη , κολχικίνη

β) κολχικίνη, φυτοαιματογλουτίνη

γ) υπότονο διάλυμα , Giemsa

δ) Giemsa , υπότονο διάλυμα

Γ. Στον γενετικό κώδικα υπάρχουν ………………… αμινοξέα που κωδικοποιούνται μονοσήμαντα, ……………… αμινοξέα που κωδικοποιούνται από έξι κωδικόνια συνώνυμα μεταξύ τους και δεν υπάρχει κανένα αμινοξύ που να κωδικοποιείται από …………… συνώνυμα κωδικόνια.

α. 2, 4, 1

β. 2, 6, 7

γ. 2, 5, 3

δ. 2, 3, 5

4. Η αναδίπλωση των χρωμοσωμάτων των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι σταδιακά από τη διπλή έλικα με διάμετρο…………….nm , σε …………….. 11 nm και κατόπιν σε ινίδιο χρωματίνης ………………… nm. Σε αυτό το στάδιο το χρωμόσωμα είναι παρατηρήσιμο με ……………….. …………….

5. Δίνεται το παρακάτω μόριο mRNA:

UACUACCACCAUGCCCAUGCCCGAGCGCUAGCCCAUG

α) Ποια είναι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου που το κωδικοποιεί ;

β) Ποια είναι η μη-κωδική αλυσίδα του γονιδίου που κωδικοποιεί το RNA μόριο που συνδέεται με το 5^ο κωδικόνιο;

γ) Ποια είναι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου rRNA που αναγνωρίζει τμήμα τεσσάρων νουκλεοτιδίων στην 5^’ αμετάφραστη περιοχή του mRNA ;

1.

Α) ^3’ TACTACCACCATGCCCATGCCCGAGCGCTAGCCCATG ^5’

B) ^5’ ATGCCCTAGCGCGAGCCCATGCCCATGACCACTT^3’

Γ) ^5’ TACTACCACCATGCCCATGCCCGAGCGCTAGCCCATG^3’

Δ)^5’ΤACTACCCACCCATGCCCATGCCCGAGCGCTAGCCCATG^3’

2.

A)^5’AACCATGGAGCTCTGACCAA^3’……

B)^5’AACCATGCTCGTGTGACCAA^3’…….

Γ)^3’AACCCTCATGTGACTCCCAA^5΄…….

Δ)^3΄ΑACCATGCTCGTGTGACCAA^5’…….

3.

A)^5’ACCTACGCAC^3’……..

B)^3’ACGATGCACC^5’……..

Γ)^3’ATGCCCGAT^5’………

Δ)^3’CAGGTGGTGA^5’……….

ΘΕΜΑ Β                                                                                                                                                                                   ΜΟΝΑΔΕΣ 25

Α. Να συμπληρωθεί ο πίνακας που παρουσιάζεται παρακάτω : 1. DNA<==> RNA–> ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΟ 2. DNA—>  RNA—> ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΟ 3. DNA—>RNA—> ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΟ 4. DNA<===>  RNA—-> ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΟ 5. DNA—-> RNA<===> ΠΟΛΥΠΕΠΤΙΔΙΟ

α) Μέσα σε ρετροϊούς. β) Μιτοχόνδρια, κύτταρα, χλωροπλάστες. γ) Κύτταρα μολυσμένα από ρετροϊούς. δ) Κύτταρα μολυσμένα από RNA ιούς με δίκλωνο RNA. ε) Μέσα σε ιούς στ) Δεν έχει ανακαλυφθεί τέτοια περίπτωση σε έμβια όντα.

Σημείωση: Σε κάθε παραπάνω περίπτωση ισχύει και η αντιγραφή του DNA ενώ στην 1^η και 3^η περίπτωση ισχύει και η αντιγραφή RNA.

5 ΜΟΝΑΔΕΣ

Β. Σε ποια στάδια της έκφρασης της γενετικής πληροφορίας σ’ ένα ανθρώπινο κύτταρο βρίσκει εφαρμογή η συμπληρωματικότητα;

4 ΜΟΝΑΔΕΣ

Γ. Να υπολογιστεί το πλήθος των νουκλεοσωμάτων ενός ανθρώπινου γαμέτη, αν γνωρίζεται ότι υπάρχουν νουκλεοσώματα στα άκρα των χρωμοσωμάτων και μεταξύ δύο νουκλεοσωμάτων υπάρχουν 54 ζεύγη νουκλεοτιδίων.

5 ΜΟΝΑΔΕΣ

Δ. Ένας οργανισμός με γονιδίωμα 16 χρωμοσωμάτων πόσα μόρια DNA έχει το κάθε κύτταρο της 1^ης μειωτικής διαίρεσης του. Σε ποσα ζευγάρια από τους κλώνους του DNA σε κάθε κύτταρο από αυτά τα κύτταρα, οι κλώνοι είναι πανομοιότυποι και σε πόσα είναι συμπληρωματικοί μεταξύ τους.

3+3 ΜΟΝΑΔΕΣ

Ε. Αντιστοιχίστε με ποιο τρόπο είναι δυνατή η παρατήρηση των κυτταρικών δομών της πρώτης στήλης με τις μεθόδους της δεύτερης στήλης.

1)ΜΟΡΙΟ DNA 2)NOYΚΛΕΟΣΩΜΑ 3)ΜΕΤΑΦΑΣΙΚΟ ΧΡΩΜΟΣΩΜΑ 4)ΠΛΑΣΜΙΔΙΟ 5)ΘΗΛΙΑ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗΣ

α)ΚΡΥΣΤΑΛΛΟΓΡΑΦΙΑ ΑΚΤΙΝΩΝ Χ β) ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ γ)ΟΠΤΙΚΟ ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ

5 ΜΟΝΑΔΕΣ

ΘΕΜΑ Γ

Α. Δίνονται δύο βακτήρια διαφορετικού είδους που το καθένα διαθέτει από ένα πλασμίδιο.

Το βακτήριο (Α) διαθέτει το πλασμίδιο (α) που φέρει ένα γονίδιο ανθεκτικότητας στο αντιβιοτικό str και τον παράγοντα μεταφοράς F⁺, καθώς και το γονίδιο (i)

(P)

Γονίδιο (i)

GAAATGGAATTCTGAAAATTT Υ (P)

CTTTACCTTAAGACTTTTAAA Υ

Το πλασμίδιο (β) που διαθέτει το κύτταρο (B), έχει ένα γονίδιο ανθεκτικότητας στο αντιβιοτικό Amp , και το γονίδιο (ii)

Γονίδιο (ii)

                         Υ CCATCATCGAAATGGAATTCTGAAAATTTCCTATT

(P)Y GGTAGTAGCTTTACCTTAAGACTTTTAAAGGATAA

Όπου (P) φωσφορική ομάδα.

Μεταξύ των βακτηρίων (Α) και (Β) πραγματοποιήθηκε βακτηριακή σύζευξη. To βακτήριο δέκτης του πλασμιδίου, δεν μπορεί πλέον ν’ αξιοποιήσει λειτουργικά το προϊόν που κωδικοποιούσε πριν από τη σύζευξη του το γονίδιο του πλασμιδίου του, όμως, παραμένει ανθεκτικό στο αντιβιοτικό στο οποίο διέθετε ανθεκτικότητα, ενώ παράγει και τα προϊόντα που κωδικοποιουνται από το πλασμιδιο που δεχθηκε.

Σημείωση: Τα δύο πλασμίδια δεν ανασυνδυάζονται.

α. Τι γνωρίζεται για τα πλασμίδια; 5 ΜΟΝΑΔΕΣ

β. Ποια είναι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου (ii) ; 1 ΜΟΝΑΔΑ

Αιτιολογήστε την απάντηση σας. 7 ΜΟΝΑΔΕΣ

γ. Εξηγήστε για ποιον λόγο το βακτήριο δέκτης, όπως αναφέρεται στην εκφώνηση, δεν μπορεί πλέον να χρησιμοποιεί το προϊόν της μεταγραφής του γονιδίου του. 7 ΜΟΝΑΔΕΣ

Β. Γνωρίζετε ότι η βακτηριακή DNA πολυμεράση κινείται με ταχύτητα 50 νουκλεοτίδια / δευτερόλεπτο. Σε πόσο χρόνο αναμένετε ότι θα ολοκληρωθεί η αντιγραφή του πλασμιδίου του βακτηρίου Α το οποίο έχει μέγεθος 5000 ζεύγη νουκλεοτιδίων;

Αν :

α) Στη θέση έναρξης της αντιγραφής του πλασμιδίου δημιουργείται μια θηλιά που αποτελείται από δύο αμφίδρομες διχάλες, όπου δρουν τέσσερα μόρια DNA πολυμερασών για την επιμήκυνση των νέων κλώνων.

β) Στη θέση έναρξης της αντιγραφής δημιουργείται μία θηλιά με δύο διχάλες αμφίδρομες , όπου δρουν δύο μόρια DNA πολυμερασών για την επιμήκυνση των νέων κλώνων.

3 ΜΟΝΑΔΕΣ

γ) Να αποδώσετε τα δύο σχήματα. 2 ΜΟΝΑΔΕΣ

ΘΕΜΑ Δ

Α. Σ’ ένα κύτταρο εκτελείται η διαδικασία της μετάφρασης, ένα ριβόσωμα φέρει ένα μόριο tRNA που μεταφέρει ένα πεπτίδιο με τριάντα πεπτιδικούς δεσμούς και μόλις μετακινείται κατά μία θέση, ώστε αυτό το tRNA να βρεθεί στην πρώτη θέση του ριβοσώματος. Το ολοκληρωμένο πρόδρομο πολυπεπτίδιο αποτελείται από 100 αμινοξέα. Σε ποια νουκλεοτίδια του μεταφράσιμου τμήματος του mRNA βρίσκεται το παραπάνω ριβόσωμα και σε ποια κωδικόνια ; 6 ΜΟΝΑΔΕΣ

Β. Ένα έμβρυο με καρυότοπο 46 χρωμοσωμάτων διαθέτει 3 χρωμοσώματα 21 και ένα φυλετικό χρωμόσωμα χ.

α) Πόσα μόρια DNA διαθέτει το έμβρυο αυτό στον καρυότοπο του;

β) Πόσους κλώνους DNA διαθέτει το έμβρυο αυτό στην φάση G₁ ενός σωματικού κύτταρου του;

γ) Το έμβρυο αυτό πόσα ζεύγη ομόλογων χρωμοσωμάτων διαθέτει;
δ) Το έμβρυο αυτό είναι διπλοειδές άτομο;

ε) Το έμβρυο αυτό έχει πυρηνικό γονιδίωμα όσο και ένα φυσιολογικό κορίτσι; 5ΜΟΝΑΔΕΣ

Γ. Σας δίνεται το θραύσμα ενός μικρού ιικού γονιδίου που κωδικοποιεί για ένα ολιγοπεπτίδιο το οποίο έχει κοπεί με ένα ένζυμο περιορισμού κατά την κατασκευή γονιδιωματικής βιβλιοθήκης .

CTTCCTTGAGAATGGGGCCCTTAATTGGCT

              AACTCTTACCCCGGGAATTAACCGACTTCC

α) Να βρεθεί ο προσανατολισμός της ως προς τη θέση του υποκινητή.

β) Να βρεθεί η αλληλουχία της περιοριστικης ενδονουκλεασης που χρησιμοποιηθηκε κατά την κατασκευή της γονιδιωματικής βιβλιοθήκης αυτού του ιου που διαθέτει το παραπάνω γονίδιο. Το ένζυμο δρα με προσανατολισμό 5′ προς 3′ αναγνωρίζοντας μια αλληλουχία έξι ζευγών νουκλεοτιδιών.

γ) Να γραφεί το μόριο του RNA που θα προκύψει αν υποθέσουμε ότι είναι δυνατό το παραπάνω μόριο να μεταγράφει σε εκχύλισμα μιτοχονδρίων του ανθρώπου, όπως ακριβώς σας δίνεται.

1+2+3 ΜΟΝΑΔΕΣ

Δ. Ένα βακτήριο E. coli έχει μετασχηματιστεί μ’ ένα πλασμίδιο πάνω στο οποίο φέρεται ολόκληρο το φυσιολογικό οπερόνιο της λακτόζης αλλά απουσιάζει το ρυθμιστικό του γονίδιο.

Το βακτήριο αυτό ωστόσο, δεν μπορεί ν’ αναπτυχθεί σε περιβάλλον με μοναδική πηγή C τη λακτόζη.

Εξηγήστε δύο λόγους για τους οποίους είναι δυνατόν να γίνεται αυτό. 8 ΜΟΝΑΔΕΣ

ΚΑΛΗ ΕΠΙΤΥΧΙΑ

Ζήτημα 1.

Α. Επιλέξτε την ορθή απάντηση:

1. κατά την μεταγραφη των γονιδιων του οπερονιου της λακτοζης δημιουργουνται…………………. mRNA

Α. 1, β. 2, γ. 3, δ.4                                                                     (5 μονάδες)

2. Από τα ………διαφορετικα κωδικονια , …………κωδικοποιουν αμινοξεα και ………οδηγουν στον τερματισμο της πρωτεινοσυνθεσης.

Α. 180, 20, 4 β. 20, 17, 3 γ. 20, 17, 4, δ. 64, 61, 3                                     (5 μοναδες)

3. Σωστο – Λαθος:

Α. Για να κατασκευστει μια cDNA βιβλιοθηκη απομονωνεται το ολικο mRNA από κυτταρα που εκφραζουν το γονιδιο που θελουμε να μελετησουμε.

Β. Η μεταβολή του πληθυσμού σε συνάρτηση με τον χρόνο μιας συνεχούς καλλιέργειας φυσιολογικών κυττάρων E.coli, εμφανίζει καμπύλη διαύξησης.

Γ. Στην αντιγραφή του βακτηριακου DNA συμμετέχουν 2 DNA πολυμερασες.

Δ. Ένα φυσιολογικο ανθρωπινο σωματικο κυτταρο εχει στον πυρηνα του 24* 10 9 βασεις κατά την μεταφαση της μιτωσης του.

Ε. κατά την πεψη ενός κυκλικου μοριου DNA από την EcoRI σπαζουν περισσοτεροι φωσφοδιεστερικοι δεσμοι από ότι ενός γραμμικου μοριου DNA.

Δινεται ότι το κάθε μοριο διαθετει 4 θεσεις αναγνωρισης της EcoRI.                (15 μοναδες)

Ζητημα 2

Α. Γιατι τα κυτταρα ενός πολυκυτταρου οργανισμου, παροτι εχουν όλα τα ιδια γονιδια  διαφερουν στην μορφη και την λειτουργια τους; (5 μοναδες)

Β. Ένα διπλοειδες κυτταρο υφισταται μιτωση και στη συνεχεια  τα θυγατρικα κυτταρα υφιστανται μειωση.

Σχεδιαστε ένα κοινο διαγραμμα οπου θα φαινονται οι μεταβολες της ποσοτητας του γενετικου υλικου του ενός κυτταρου σε σχεση με το χρονο. Αιτιολογηστε την απαντηση σας.

Δινεται ότι το γενετικο υλικο του πυρηνα του κυτταρου, κατά την μεταφαση της μιτωσης του, εχει μηκος 4* 10 8 ζευγη βασεων. (10 μοναδες)

Γ. Στο παρακατω σχημα φαινεται η διχαλα αντιγραφης ενός πλασμιδιου. Αφου μεταφερετε το σχημα στο τετραδιο σας, συμπληρωστε τον προσανατολισμο των αλυσιδων στα ακρα της διχαλας, καθως και τον προσανατολισμο της αντιγραφης σε κάθε αλυσιδα. Τελος, να χαρακτηρισετε τον τροπο συνθεσης των νεων αλυσιδων του DNA.

Αιτιολογηστε συντομα την απαντηση σας.  (2+2+2+4 = 10 μοναδες)

Ζητημα 3

Μια συνεχης καλλιεργεια βακτηριων E. coli περιεχει εξαρχης δυο στελεχη βακτηριων. Τα βακτηρια που ανηκουν στο ένα στελεχος διαθετουν ένα πλασμιδιο το οποιο περιεχει ένα γονιδιο ανθεκτηκοτητας στο αντιβιοτικο καναμυκινη. Τα βακτηρια που ανηκουν στο άλλο στελεχος διαθετουν ένα διαφορετικο πλασμιδιο που φερει ένα διαφορετικο γονιδιο ανθεκτικοτητας στην καναμυκινη ( το οποιο κωδικοποιει την ιδια πρωτεινη με το γονιδιο ανθεκτικοτητας του πρωτου πλαδμιδιου), και ένα γονιδιο ανθεκτικοτητας στην πενικιλινη.

Τα βακτηρια  της καλλιεργειας αναπτυσονται σε ζυμωτηρα στον οποιο προσθετουμε την χρονικη στιγμη τ1 χ ποσοτητα καναμυκινης, την στιγμη τ2 y/2 ποσοτητα πενικιλινης και την στιγμη τ3 y ποσοτητα πενικιλινης.

Το ακολουθο διαγραμμα δειχνει τις μεταβολες στον πληθυσμο των μικροοργανισμων σε σχεση με τον χρονο.

Α. Να εξηγησετε γιατι, παροτι και τα δυο στελεχη διαθετουν ένα γονιδιο ανθεκτικοτητας στην καναμυκινη, μετα την προσθηκη του αντιβιοτικου στο θρεπτικο υλικο την χρονικη στιγμη τ1, παρουσιαζεται μερικη μειωση του πληθυσμου των βακτηριων. (5 μοναδες)

Β. Να χαρακτηρισετε κάθε φαση της καλλιεργειας όπως εμφανιζεται στο διαγραμμα και να αιτιολογησετε την απαντηση σας. (5 μοναδες)

Γ. Να εξηγησετε γιατι τα βακτηρια της καλλιεργειας «αντιδρουν» διαφορετικα αναμεσα στις δυο περιπτωσεις προσθηκης πενικιλινης.(5 μοναδες)

Δ. Σε μια νεα δημιουργια της καλλιεργειας, προσθετουμε μικροτερες ποσοτητες καναμυκινης και πενικιλινης σε σχεση με τις αρχικες. Πιστευετε ότι αυτό θα επηρεασει τον ρυθμο αναπτυξης των βακτηριων της καλλιεργειας; Να αιτιολογησετε την απαντηση σας. Σχεδιαστε το νέο πιθανο διαγραμμα του ρυθμου αναπτυξης των βακτηριων συμφωνα με την απαντηση σας. Υποθεστε ότι οι προσθηκες των αντιβιοτικων εγιναν στις ιδιες αντιστοιχες στιγμες όπως φαινονται στο διαγραμμα που σας δοθηκε. (2+3+5=10)

Ζητημα 4

Τρια δειγματα πλασμιδιακου DNA πεπτονται με διαφορες περιοριστικες ενδονουκλεασες και στη συνεχεια αναλυονται σε πηκτωμα αγαροζης. Τα αποτελεσματα είναι αυτά που φαινονται στις εικονες. Γνωριζετε ότι κανενα πλασμιδιο δεν εχει δυο ιδιες θεσεις αναγνωρισης. Επισης είναι γνωστο ότι το πλασμιδιο 1  εχει μηκος 20.000 ζευγη βασεων, το πλασμιδιο 2 εχει μηκος 15.000 ζευγη βασεων  και το πλασμιδιο 3 εχει μηκος 10.000 ζευγη βασεων.

Σημείωση: Στο τρίτο πηκτωμα αγαροζης με την σειρά  που δίνονται στο πρώτο πλασμιδιο η ζώνη στις 10.000 ζεύγη νουκλεοτιδιων είναι διπλάσια σε πάχος από όλες τις υπολοίπων των τεσσάρων πηκτωματων αγαροζης.

Α. Σχεδιαστε τον περιοριστικο χαρτη καθε πλασμιδιου (για το πλασμιδιο 1 αρκει μια εκδοχη). Δεν απαιτηται αιτιολογηση. (6 μοναδες).

Β. Δινεται η αλληλουχια ενός  υποθετικου γονιδιου του πλασμιδιου 2 που κωδικοποιει τη συνθεση μιας πρωτεινης.

Αλυσιδα1. …TCGACGGGTACGCTATGCGCCGTTTTGTAAAAACGAGGACTTTG…

Αλυσιδα 2….ΑGCTGCCCATGCGATACGCGGCAAAACATTTTTGCTCCTGAAAC…

Η υπογραμμιση δηλωνει την 5΄αμεταφραστη περιοχη .

1. ποια αλυσιδα είναι η κωδικη και ποια η μη κωδικη και σημειωστε τα 5΄και 3΄ακρα της κάθε αλυσιδας. Αιτιολογηστε την απαντηση σας. (μοναδες 5).
2. Ο υποκινητης του παραπανω γονιδιου αποτελειται από 120 βασεις. Από αυτές, το 15% είναι αδενινες. Να βρειτε τα ποσοστα και τους αριθμους των υπολοιπων. (μοναδες 3).

Γ. Δινεται το ακολουθο γονιδιο το οποιο κωδικοποιει τη συνθεση μιας πρωτεινης του ανθρωπου:

5’ AGCGAATTCGCTCTGCAG…GGATCC…GCTAT…ATG…GAATTC…TAGCTGCAG…GGATCC3’

3’ TCGCTTAAGCGAGACGTC…CCTAGG…CGATA…TAC…CTTAAG…ATCGACGTC…CCTAGG5’

3’ ΑΜΕΤΑΦΡΑΣΤΗ ΑΛΜ

Οπου ΑΛΜ= Αλληλουχιες ληξης της Μεταγραφης. Οι ΑΛΜ βρισκονται στις αλληλουχίες που ακολουθουν αμεσως μετα την 3′ αμεταφραστη περιοχη του δοθεντος γονιδιου. Η αλληλουχία του υποκινητή είναι η υπογραμμισμένη στα αριστερά αλληλουχία του γονιδίου που δίνεται.

Να προσδιορισετε ποια/ποιες περιοριστικη/ες ενδονουκλεαση/ες μπορει/ουν να χρησιμοποιηθει/ουν για την πεψη του γονιδιου, ώστε στη συνεχεια να ενθεθει ακεραιο σε καποιο από τα πλασμιδια του προηγούμενου ερωτήματος και να μπορει να εκφραζεται επιτυχως. Να αιτιολογηθει η απαντηση σας.

Δ. Να προσδιορισετε ποιο/α πλασμιδιο/α θα μπορουσε/αν να χρησιμοποιηθει/ουν ως φορεας/εις κλωνοποιησης για το γονιδιο του προηγουμενου ερωτηματος, με βαση την απαντηση σας στο προηγουμενο ερωτημα. Να εξηγησετε επισης ποιες άλλες προυποθεσεις θα πρεπει να πληροι/ουν αυτό/α το/τα πλασμιδιο/α ώστε να μπορει να χρησιμοποιηθει επιτυχως ως φορεας κλωνοποιησης.

(μοναδες 2+4=6)

Δίνονται:

Θέση αναγνώρισης της PstI……………… Θέση αναγνώρισης της BamHI

5’ CTGCAG3’…………………………………………………………5’GGATCC3’

3’ GACGTC5’ …………………………………………………………3’CCTAGG5’

 

Δημιουργημένο απο την α’ φοιτήτρια της Ιατρικής Κωνσταντίνα Ραουζαίου

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