Υποψήφιος Βιολογία Κατεύθυνσης

ΘΕΜΑ 1ο
Να περιγράψετε τη διαδικασία παραγωγής διαγονιδιακών φυτών, ανθεκτικών στα έντομα, με τη χρήση της τεχνολογίας του ανασυνδιασμένου DΝΑ και του βακτηρίου Βacillus thuringiensis.

Απάντηση:
Το βακτίριο Βacillus thuringiensis που ζει στο έδαφος, παράγει μια ισχυρή τοξίνη η οποία μπορεί να καταστρέψει πολλά είδη εντόμων και σκωλήκων και είναι 80.000 φορές πιο ισχυρή από πολλά εντομοκτόνα. Για το λόγο αυτό έγιναν προσπάθειες απομόνωσης του γονιδίου του βακτηρίου που παράγει την τοξίνη, και μεταφοράς του στα φυτά. Η μεταφορά στα φυτά έγινε με τη βοήθεια του πλασμιδίου Τi του Αgrobacterium tumefaciens.

Το πλασμίδιο Τi ενσωματώνεται στο γενετικό υλικό των φυτικών κυττάρων τα οποία μολύνονται από το παραπάνω βακτήριο του εδάφους, και δημιουργούν εξογκώματα (όγκους) στο σώμα των φυτών. Οι ερευνητές αφού απομόνωσαν το πλασμίδιο από το βακτήριο κατόρθωσαν να απενεργοποιήσουν τα γονίδια που δημιουργούν τους όγκους τοποθετώντας στο πλασμίδιο το γονίδιο που παράγει την τοξίνη του Β.thuringiensis. Το ανασυνδιασμένο πλασμίδιο εισάγεται σε φυτικά κύτταρα που αναπτύσσονται σε ειδικές καλλιέργειες στο εργαστήριο. Τα τροποποιημένα αυτά φυτικά κύτταρα τελικά δίνουν ένα νέο φυτό που περιέχει και εκφράζει το γονίδιο που παράγει αυτή την ισχυρή τοξίνη, και είναι ανθεκτικό στα διάφορα έντομα. Τα διγονιδιακά φυτά που δημιουργούνται με αυτόν τον τρόπο αποτελούν τις ποικιλίες Βt και έχουν την ικανότητα να μεταβιβάζουν τις νέες ιδιότητες στους απογόνους τους.

ΘΕΜΑ 2ο
Κατά τη μεταγραφή του DΝΑ σε RΝΑ σχηματίζεται ένα δίκλωνο τμήμα DΝΑ- RΝΑ το οποίο αποτελείται από 30% Α και 10% Τ. α) Να υπολογίσετε τα ποσοστά των υπολοίπων βάσεών του. β) Αν το τμήμα αυτό αποτελείται από 300 ζεύγη βάσεων να υπολογίσετε το συνολικό αριθμό δεσμών υδρογόνου που περιέχει.

Απάντηση:
α) Αφού η Τ αποτελεί το 10% των βάσεων και η Α της συμπληρωματικής αλυσίδας του RΝΑ αποτελεί επίσης το 10% του συνόλου των βάσεων. Άρα η Α στην αλυσίδα του DΝΑ αποτελεί το 20% του συνόλου των βάσεων καθώς επίσης και η U στο RΝΑ. Συνεπώς οι G, C θα αποτελούν μαζί το 40% των βάσεων.

β) Οι Α στην αλυσίδα του DΝΑ ειναι 20/100 ῶ 600 =120 και ζευγαρώνουν με 120 U του RΝΑ. Συνεπώς οι δ.υδ. ανάμεσα σε ΑU είναι 2 x 120 =240. Οι Τ στην αλυσίδα του DΝΑ είναι 10/100 x 600 = 60 και ζευγαρώνουν με 60Α του RΝΑ. Συνεπώς οι δ. υδ. ανάμεσα σε Τ-Α είναι 2 x 60 = 120. Οι G μαζί με τις C στο DΝΑ είναι 20/100 x 600 = 120 και ζευγαρώνουν με 120 C και G του RΝΑ. Συνεπώς οι δ. υδ. ανάμεσα σε G- C είναι 3 ῶ 120 = 360. Το σύνολο των δ.υδ. είναι 720.

ΘΕΜΑ 3ο
Σε ποιους μοριακούς μηχανισμούς, διαδικασίες και δομές βρίσκει εφαρμογή η συμπληρωματικότητα των αζωτούχων βάσεων των νουκλεϊκών οξέων;

Απάντηση:
Δομή διπλής έλικας DΝΑ, δομή δίκλωνου RΝΑ στους ιούς, δημιουργία πρωταρχικών τμημάτων RΝΑ κατά την αντιγραφή, αντιγραφή DΝΑ, αντίστροφη μεταγραφή, αντιγραφή RΝΑ, μεταγραφή, μεταξύ κωδικονίου- αντικωδικονίου, 5΄ αμετάφραστη περιοχή mRΝΑ με rRΝΑ της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος, DΝΑ δότη και φορείς κλωνοποίησης, υβριδοποίησημοριακή ανίχνευση, ΡCR.

ΘΕΜΑ 4ο Σε ποιες εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας έχουμε δει να χρησιμοποιούνται φάγοι ή άλλοι ιοί;

Απάντηση:
Φορείς κλωνοποίησης ( βακτηριοφάγος λ), αντίστροφη μεταγραφάση στην κατασκευή cDΝΑ βιβλιοθήκης, παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων, ιοί- φορείς στη γονιδιακή θεραπεία ΑDΑ και κυστικής ίνωσης.

ΘΕΜΑ 5ο
Ποια συμπεράσματα εξάγουμε κοιτώντας τον καρυότυπο ενός ανθρώπινου σωματικού κυττάρου;

Ποιες χημικές ουσίες χρησιμοποιήθηκαν στην κατασκευή του συγκεκριμένου καρυότυπου;

Απάντηση:
Τα συμπεράσματα που μπορούμε να εξάγουμε κοιτώντας τον καρυότυπο ενός ανθρώπινου σωματικού κυττάρου αφορούν: – τον αριθμό των χρωμοσωμάτων του ατόμου, – τη μορφολογία των χρωμοσωμάτων, – τη θέση του κεντρομεριδίου στα χρωμοσώματα, – την κατανομή των ζωνώσεων όταν τα χρωμοσώματα βαφούν με κάποιες συγκεκριμένες χρωστικές ουσίες, – το φύλο, αφού στον καρυότυπο του αρσενικού ατόμου υπάρχει το χρωμόσωμα Υ ενώ στα θηλυκά άτομα όχι, – το αν έχουν συμβεί αριθμητικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες που σχετίζονται με αλλαγές στον φυσιολογικό αριθμό των χρωμοσωμάτων ή δομικές χρωμοσωμικές ανωμαλίες που αφορούν αλλαγές στη δομή των χρωμοσωμάτων.

Οι χημικές ουσίες που χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του συγκεκριμένου καρυότυπου είναι:

– χημικές ουσίες με μιτογόνο δράση που προκαλούν in vitro επαγωγή της κυτταρικής διαίρεσης, – χημικές ουσίες που σταματούν την κυτταρική διαίρεση στη φάση της μετάφασης, – χημικές ουσίες του υποτονικού διαλύματος για να σπάσει η κυτταρική μεμβράνη και να απελευθερωθούν τα χρωμοσώματα, – χημικές ουσίες για την κατάλληλη χρώση των χρωμοσωμάτων έτσι ώστε αυτά να μπορούν να παρατηρηθούν στο μικροσκόπιο (π.χ. χρώση Giemsa). ΘΕΜΑ 6ο
Αν γνωρίζουμε την αλληλουχία των αμινοξέων στην πεπτιδική αλυσίδα, μπορούμε να προσδιορίσουμε και την αλληλουχία των βάσεων του αντίστοιχου γονιδίου; Να τεκμηριώσετε την απάντησή σας.

Απάντηση:
Αν γνωρίζουμε την αλληλουχία των αμινοξέων στην πεπτιδική αλυσίδα δεν μπορούμε να προσδιορίσουμε την αλληλουχία βάσεων του αντίστοιχου γονιδίου για τους εξής λόγους:

α. Γνωρίζουμε ότι ο γενετικός κώδικας είναι εκφυλισμένος. Δηλαδή-με εξαίρεση τα αμινοξέα μεθειονίνη και τρυπτοφάνη που κωδικοποιούνται από ένα κωδικόνιο το καθένα- ένα αμινοξύ μπορεί να κωδικοποιείται από περισσότερα του ενός κωδικόνια. Έτσι δεν μπορούμε να ξέρουμε ποια κωδικόνια είναι αυτά που κωδικοποιούν τα αμινοξέα της πεπτιδικής αλυσίδας.

β. Γνωρίζουμε ότι τα περισσότερα γονίδια των ευκαρυωτικών κυττάρων είναι ασυνεχή ή διακεκομμένα. Δηλαδή οι αλληλουχίες που κωδικοποιούν αμινοξέα και ονομάζονται εξώνια διακόπτονται από αλληλουχίες βάσεων οι οποίες δεν κωδικοποιούν αμινοξέα και ονομάζονται εσώνια. Έτσι παρόλο που γνωρίζουμε την αλληλουχία των αμινοξέων της πεπτιδικής αλυσίδας, σε καμιά περίπτωση δεν μπορούμε να γνωρίζουμε την αλληλουχία βάσεων των εσωνίων που βρίσκονται στο γονίδιο.

γ. Τέλος ορισμένες πρωτεΐνες μετά τη σύνθεσή τους υφίστανται ορισμένες τροποποιήσεις που έχουν να κάνουν με την απομάκρυνση αμινοξέων από το αμινικό άκρο ή και από άλλη περιοχή της πρωτεΐνης. Συνεπώς δεν είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε ποια είναι τα κωδικόνια του γονιδίου που αντιστοιχούν στα αμινοξέα της πρωτεΐνης που έχουν απομακρυνθεί.

ΘΕΜΑ 7ο Πόσα διαφορετικά mRΝΑ σχετίζονται με το οπερόνιο της λακτόζης, πόσες τριπλέτες έναρξης και λήξης διαθέτουν και πόσα διαφορετικά προϊόντα παράγουν;

Απάντηση:
Με το οπρερόνιο της λακτόζης σχετίζονται δύο διαφορετικά μόρια mRΝΑ. Τo ένα είναι το mRΝΑ που προκύπτει από τη μεταγραφή του ρυθμιστικού γονιδίου και κωδικοποιεί τη σύνθεση της πρωτεΐνης καταστολέα. Το mRΝΑ αυτό διαθέτει ένα κωδικόνιο έναρξης και ένα κωδικόνιο λήξης.

Τα άλλο είναι το μόριο mRΝΑ που κωδικοποιεί τη σύνθεση των τριών ενζύμων που μεταβολίζουν τον δισακχαρίτη λακτόζη. Τα τρία ένζυμα μεταφράζονται ταυτόχρονα από το ίδιο μόριο mRΝΑ το οποίο περιέχει κωδικόνια έναρξης και λήξης για κάθε ένζυμο. Συνεπώς το mRΝΑ αυτό διαθέτει τρία κωδικόνια έναρξης και τρία κωδικόνια λήξης και παράγει τρία διαφορετικά προϊόντα.

ΤΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΙΜΕΛΗΘΗΚΑΝ ΤΑ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ

ΣΥΓΧΡΟΝΟ