5΄ …GAAATTTCCCGGGGGATATATA TCCGGCCGGCCGGTTTTTTAAAA …. 3΄

(1)

ΘΕΜΑ Α

Να επιλέξετε την φράση που συμπληρώνει ορθά κάθε μία από τις ακόλουθες προτάσεις:

1. Η εκατοστιαία αναλογία βάσεων Α+Τ στη μία αλυσίδα γονιδίου είναι 20%. Η εκατοστιαία αναλογία G+C στο RNA που προκύπτει από τη μεταγραφή αυτού του γονιδίου είναι:

Α. 20%

Β. 30%

Γ. 60%

Δ. 80%

2. Ο Γιώργος και η Μαρία έχουν ίδιο μιτοχονδριακό DNA και ίδια αλληλουχία βάσεων σε Χ χρωμόσωμά τους. Ο Γιώργος και η Μαρία δεν μπορεί να είναι:

Α. Γιος και μητέρα

Β. Εγγονός και γιαγιά από μητέρα Γ. Εγγονός και γιαγιά από πατέρα

Δ. Παιδιά δύο γυναικών που είναι αδελφές

3. Το DNA των χλωροπλαστών είναι:

Α. Μικρότερο σε μέγεθος από το DNA των μιτοχονδρίων Β. Μεγαλύτερο σε μέγεθος από το DNA των μιτοχονδρίων Γ. Μονόκλωνο κυκλικό

Δ. Δίκλωνο γραμμικό

4. Η RNA πολυμεράση αποτελείται από:

Α. Δεοξυριβονουκλεοτίδια Β. Ριβονουκλεοτίδια Γ. Αμινοξέα

Δ. Πρωτεΐνες και RNA

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ: ΒΙΟΛΟΓΙΑ ΟΠ / Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 22/10/2017

ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΛΑΖΑΡΑΚΗ ΝΟΤΑ

(2)

5. Το μόριο του DNA δεν είναι δυνατό να ιχνηθετηθεί με ραδιενεργό:

Α. Άζωτο Β. Φώσφορο Γ. Άνθρακα Δ. Θείο

ΜΟΝΑΔΕΣ 25

ΘΕΜΑ Β

Β1. Να αριθμήσετε με σειρά αυξανόμενου μεγέθους τις ακόλουθες έννοιες, οι οποίες σχετίζονται με το γονιδίωμα των οργανισμών και την έκφρασή του. Να θεωρηθεί ότι το γονίδιο αποτελείται περίπου από 1.000 ζεύγη βάσεων.

.

ΜΟΝΑΔΕΣ 9

ΑΠΑΝΤΗΣΗ:

Κατάταξη Πρόδρομο mRNA

Γονίδιο Νουκλεόσωμα Κωδικόνιο Νουκλεοτίδιο Ώριμο mRNA Χρωματίδα Γονιδίωμα Μεταφασικό χρωμόσωμα

Κατάταξη Πρόδρομο mRNA 5

Γονίδιο 6 Νουκλεόσωμα 3 Κωδικόνιο 2 Νουκλεοτίδιο 1 Ώριμο mRNA 4 Χρωματίδα 7 Γονιδίωμα 9 Μεταφασικό χρωμόσωμα 8

(3)

Β2. Να γράψετε δύο (κατά την επιλογή σας) διαφορές στη διαδικασία της αντιγραφής και της μεταγραφής του DNA.

ΜΟΝΑΔΕΣ 4 ΑΠΑΝΤΗΣΗ:

1. Το κύριο ένζυμο της αντιγραφής είναι η DNA πολυμεράση, το κύριο ένζυμο της μεταγραφής είναι η RNA πολυμεράση.

2. Στην αντιγραφή όλο το DNA του κυττάρου αντιγράφεται, στη μεταγραφή μεταγράφεται μόνον ένα τμήμα του, το γονίδιο.

[Επιπλέον διαφορές:

 Η αντιγραφή συμβαίνει μόνο μία φορά στη ζωή του κυττάρου, η μεταγραφή πολλές.

 Κατά την αντιγραφή προκύπτουν δίκλωνες αλληλουχίες DNA, στη μεταγραφή μονόκλωνες αλληλουχίες RNA.

 Στην αντιγραφή και οι δύο αλυσίδες του DNA αντιγράφονται, στη μεταγραφή μεταγράφεται μόνον η μία, η μη κωδική.]

Β3. Να περιγράψετε τους ορισμούς:

Α. Νουκλεόσωμα Β. Αποικία

Γ. 3΄- 5΄ φωσφοδιεστερικός δεσμός

Όπως στη θεωρία.

Β4. Να εξηγήσετε τον ρόλο του snRNA στο κύτταρο.

ΘΕΜΑ Γ

Γ1. Δίνεται η θηλιά αντιγραφής μορίου DNA και η θέση έναρξης αντιγραφής (ΘΕΑ):

ΘΕΑ 

5΄ …GAAATTTCCCGGGGGATATATA TCCGGCCGGCCGGTTTTTTAAAA …. 3΄

3΄ ….CTTTAAAGGGCCCCCTATATAT AGGCCGGCCGGCCAAAAAATTTT ….5΄

Κατά την αντιγραφή του DNA σε αυτή τη θηλιά σχηματίστηκαν συνολικά 6 πρωταρχικά τμήματα.

(4)

i. Πόσα είναι τα ασυνεχή τμήματα σε κάθε νέα αλυσίδα;

ii. Δεδομένου ότι τα πρωταρχικά τμήματα αποτελούνται από 5 νουκλεοτίδια, να γράψετε την αλληλουχία βάσεων των πρωταρχικών στα συνεχή τμήματα.

Να αιτιολογήσετε τις απαντήσεις σας.

ΜΟΝΑΔΕΣ 9 (5+4) ΑΠΑΝΤΗΣΗ:

i. Τα ασυνεχή τμήματα σε κάθε νέα αλυσίδα είναι 2, διότι από τα 6 πρωταρχικά που σχηματίστηκαν τα δύο δημιουργήθηκαν στα 2 συνεχή τμήματα των αλυσίδων. Τα υπόλοιπα 4 πρωταρχικά σχηματίστηκαν στα ασυνεχή τμήματα όλης της θηλιάς, συνεπώς 4/2=2 σε κάθε νέα αλυσίδα.

ii. Σε κάθε θηλιά συνεχώς συντίθενται οι αλυσίδες που δημιουργούνται από τη θέση έναρξης προς τη διχάλα. Συνεπώς με τρόπο συνεχή αντιγράφονται τα τμήματα:

5΄ …GAAATTTCCCGGGGGATATATA 3΄

και

3΄ AGGCCGGCCGGCCAAAAAATTTT ….5΄

Τα πρωταρχικά είναι RNA τμήματα που δημιουργούνται από το πριμόσωμα στις ΘΕΑ, δεδομένου ότι η DNA πολυμεράση δεν μπορεί να ξεκινήσει την αντιγραφή.

Άρα τα πρωταρχικά τμήματα στα συνεχή τμήματα είναι:

5΄ UAUAU 3΄

και

5΄ UCCGG 3΄

Γ2. Σε ένα είδος θηλαστικού το φύλο καθορίζεται όπως στον άνθρωπο. Τα θηλυκά άτομα του είδους παράγουν γαμέτες το πυρηνικό DNA των οποίων είναι 400Mb (Mb=εκατομμύρια ζεύγη βάσεων) το οποίο οργανώνεται σε 13 χρωμοσώματα. Τα αρσενικά άτομα παράγουν γαμέτες με πυρηνικό DNA μεγέθους 400 ή 380Mb.

Α. Να εξηγήσετε που οφείλεται αυτή η διαφορά.

Β. Να προσδιορίσετε το μέγεθος του πυρηνικού DNA (σε Mb) σε ένα σωματικό κύτταρο αρσενικού ατόμου στη μετάφαση της μίτωσης.

Γ. Να προσδιορίσετε το μέγεθος του Υ χρωμοσώματος (σε Mb), δεδομένου ότι το Χ χρωμόσωμα είναι 30Mb.

Δ. Να προσδιορίσετε τον αριθμό των χρωμοσωμάτων, των χρωματίδων, των κεντρομεριδίων και των βραχιόνων που παρατηρούνται στον καρυότυπο ενός θηλυκού ατόμου του είδους.

ΜΟΝΑΔΕΣ 12 (3+2+3+4) ΑΠΑΝΤΗΣΗ:

Α. Τα αρσενικά άτομα παράγουν γαμέτες με Χ ή Υ φυλετικό χρωμόσωμα. Δεδομένου ότι το Υ χρωμόσωμα είναι μικρότερο του Υ, οι γαμέτες του αρσενικού ατόμου, τα σπερματοζωάρια, έχουν διαφορετική ποσότητα DNA ανάλογα με το αν περιέχουν Χ ή Υ φυλετικό χρωμόσωμα. Αντίθετα τα

(5)

θηλυκά παράγουν γαμέτες με Χ φυλετικό χρωμόσωμα πάντα, συνεπώς η ποσότητα DNA σε αυτούς είναι πάντα σταθερή.

Β. Εάν συμβολίσουμε με Α το σύνολο των αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων σε έναν γαμέτη τότε ισχύει:

Α+Χ=400Mb και A+Y=380Mb

Ένα σωματικό κύτταρο αρσενικού ατόμου στην αρχή της μεσόφασης έχει ΑΑ + ΧΥ χρωμοσωμική σύσταση, άρα Α + Α+ Χ + Υ = 400 + 380 = 780 Mb ποσότητα DNA.

Στη μετάφαση το DNA έχει διπλασιαστεί, άρα το μέγεθος του πυρηνικού DNA είναι 780 ∙ 2 = 1560 Mb

Γ. Από Α+Χ=400Mb και A+Y=380Mb. ισχύει Χ – Υ = 20, άρα 30 – Υ = 20 και Υ = 10Mb Δ. 26 χρωμοσώματα, 52 χρωματίδες, 26 κεντρομερίδια και 104 βραχίονες.

Γ3. Να περιγράψετε το σύμπλοκο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης.

ΘΕΜΑ Δ

Η ακόλουθη αλληλουχία βάσεων αποτελεί γονίδιο που κωδικοποιεί ένα πενταπεπτίδιο που παράγεται στον άνθρωπο:

(Ι)

Ζ

^5΄

TTATGTTATCTCTCATAGCGCGCGTACATGGGCC

^3΄

Ν

(ΙΙ) 3΄

AATACAATAGAGAGTATCGCGCGCATGTACCCGG

^5΄

Τα γράμματα Ζ και Ν αντιστοιχούν σε αλληλουχίες που βρίσκονται εκατέρωθεν του γονιδίου.

Δ1. Να εξηγήσετε ποια αλληλουχία (Ζ ή Ν) αντιστοιχεί στον υποκινητή του γονιδίου.

Ο υποκινητής είναι μία αλληλουχία βάσεων που βρίσκεται πριν την αρχή ενός γονιδίου και σε αυτόν συνδέεται η RNA πολυμεράση προκειμένου να ξεκινήσει σωστά τη μεταγραφή του γονιδίου. Η RNA πολυμεράση μεταγράφει τη μία από τις δύο αλυσίδες του γονιδίου, τη μη κωδική, και δημιουργεί ένα μόριο RNA με προσανατολισμό 5΄→3΄. Η κωδική αλυσίδα του

(6)

γονιδίου είναι συμπληρωματική και αντιπαράλληλη με τη μη κωδική και εν τέλει έχει ίδια αλληλουχία βάσεων με το παραγόμενο RNA, με τη διαφορά της βάσης T που είναι U στο RNA.

Δεδομένου ότι το γονίδιο αυτό μεταγράφεται σε mRNA και το μόριο αυτό διαθέτει απαραίτητα κωδικόνιο έναρξης 5΄AUG 3΄ και ένα από τα κωδικόνια λήξης 5’ UGA3΄, 5΄UAG3΄, 5΄UAA3΄, η κωδική αλυσίδα του γονιδίου περιλαμβάνει 5΄AΤG 3΄ και ένα από τα 5’ ΤGA3΄, 5΄ΤAG3΄, 5΄ΤAA3΄.

Συνεπώς κωδική αλυσίδα είναι η (ΙΙ) και υποκινητής είναι η αλληλουχία Ν.

Δ2. Στο παραπάνω γονίδιο υπάρχει ένα εσώνιο. Η ανάλυση των αμινοξέων του πενταπεπτιδίου, που παράγεται από το γονίδιο, έδειξε ότι περιέχει δύο διαδοχικά αμινοξέα tyr (τυροσίνη). Να γράψετε το εσώνιο του γονιδίου. Να μην αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

Το πρόδρομο μόριο mRNA που παράγεται από αυτό το γονίδιο είναι:

5΄ GGCCC AUG UACGCGCGCUAUGAGAGA UAA CAUAA 3΄

Σύμφωνα με τον γενετικό κώδικα, κωδικόνια που κωδικοποιούν την tyr είναι τα 5΄UAC 3΄ και 5΄UAU 3΄. Άρα το εσώνιο στο RNA είναι η αλληλουχία 5΄ GCGCGC 3΄.

Το εσώνιο στο γονίδιο είναι:

5΄ GCGCGC 3΄

3΄ CGCGCG 5΄

Δ3. Το ίδιο ακριβώς πενταπεπτίδιο παράγεται επίσης στον σκύλο. Η μελέτη της αλληλουχίας βάσεων του γονιδίου του σκύλου και η σύγκρισή του με το ανθρώπινο γονίδιο έδειξε ότι υπάρχουν διαφορές στην αλληλουχία των βάσεων των δύο γονιδίων. Να αναφέρετε τους λόγους για τους οποίους είναι δυνατό τα δύο γονίδια, παρά τις διαφορές τους, να παράγουν το ίδιο πεπτίδιο.

Διαφορές στα δύο γονίδια είναι δυνατό να παρατηρούνται λόγω:

1. Των εσωνίων,

2. Διαφορετικών αλληλουχιών βάσεων στις 5΄ και 3΄ αμετάφραστες περιοχές, 3. Διαφορετικού κωδικονίου λήξης,

4. Του εκφυλισμού του γενετικού κώδικα, δεδομένου ότι υπάρχουν συνώνυμα κωδικόνια που κωδικοποιούν το ίδιο αμινοξύ.

Δ4. Η ακόλουθη αλληλουχία βάσεων αποτελεί συνεχές γονίδιο που κωδικοποιεί το μόριο tRNA με αντικωδικόνιο 3΄ AUG 5΄:

(α) 5΄ GCGATGCCATACGAGCATCACTGAAAAA 3΄

(7)

(β) 3΄ CGCTACGGTATGCTCGTAGTGACTTTTT 5΄

Να γράψετε ποια από τις δύο αλυσίδες είναι η κωδική του γονιδίου αυτού και να απαντήσετε εάν αυτό το tRNA είναι δυνατό να συμμετέχει στη μετάφραση του mRNA που παράγεται από το γονίδιο των προηγούμενων ερωτημάτων.

Το γονίδιο που μεταγράφεται σε tRNA με αντικωδικόνιο 3΄ AUG 5΄ θα φέρει στην κωδική του αλυσίδα την αλληλουχία 3΄ AΤG 5΄, διότι η κωδική αλυσίδα ενός γονιδίου είναι όμοια με το παραγόμενο RNA (πλην της Τ και U). Συνεπώς κωδική αλυσίδα αυτού του γονιδίου είναι η (β):

(α) 5΄ GCGATGCCATACGAGCATCACTGAAAAA 3΄

(β) 3΄ CGCTACGGTATGCTCGTAGTGACTTTTT 5΄

Το ώριμο mRNA που προκύπτει από το αρχικό γονίδιο είναι:

5΄ GGCCC AUG UAC UAU GAG AGA UAA CAUAA 3΄

Το tRNA αυτό συνδέεται με το κωδικόνιο 5΄UAC 3΄, που υπάρχει στο mRNA, άρα είναι δυνατό να συμμετέχει στη μετάφρασή του.