Βιολογια Απαντησεις Πανελλαδικες 2023

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΥΓΕΙΑΣ

ΘΕΜΑ Α
Α1. γ Α2. β Α3. β Α4. γ Α5. δ

ΘΕΜΑ Β
Β1. α) α → νερό β→ υπεροξείδιο του υδρογόνου γ → καταλάση
β) Στις πρωτεΐνες
γ) Αμινοξέα
δ) 20 διαφορετικά αμινοξέα που διαφέρουν στις πλευρικές ομάδες R.

B2. Αποικία: Μία αποικία είναι ένα σύνολο από µικροοργανισµούς, που έχουν προέλθει από διαδοχικές διαιρέσεις ενός κυττάρου, όταν αυτό αναπτύσσεται σε στερεό θρεπτικό υλικό. Οι αποικίες είναι ορατές µε γυµνό οφθαλµό.
Στατική φάση: κατά τη φάση αυτή ο πληθυσµός των βακτηρίων δεν αυξάνεται, λόγω εξάντλησης κάποιου θρεπτικού συστατικού ή λόγω συσσώρευσης τοξικών προϊόντων από το μεταβολισμό των μικροοργανισµών.
Επιχιασμός: Ορισμένες φορές, εξαιτίας της σύναψης, είναι δυνατό οι μη αδελφές χρωματίδες των ομόλογων χρωμοσωμάτων, που έχουν γίνει πια ορατές, να «μπερδευτούν» μεταξύ τους. Έτσι δημιουργούνται τα χαρακτηριστικά και ορατά από το οπτικό μικροσκόπιο χιάσματα, στα οποία οι χρωματίδες κόβονται και επανασυγκολλώνται, αφού όμως έχουν ανταλλάξει μεταξύ τους ομόλογα χρωμοσωμικά τμήματα. Το φαινόμενο αυτό, που ονομάζεται επιχιασμός, δίνει τη δυνατότητα στα ομόλογα χρωμοσώματα να ανταλλάξουν μεταξύ τους γονίδια.

Β3. Τα μειονεκτήματα αυτά είναι:
∆εν µπορούν όλοι οι µολυσµατικοί παράγοντες να αναπτυχθούν σε κυτταροκαλλιέργεια και έτσι δεν έχουν αναπτυχθεί εµβόλια για πολλές ασθένειες.
Ορισμένοι ιοί των ζώων αναπτύσσονται με αργό ρυθμό σε κυτταροκαλλιέργειες και συνεπώς η απόδοσή τους είναι πολύ χαµηλή, άρα και τα εµβόλια γίνονται πολύ ακριβά.
Χρειάζονται μεγάλες προφυλάξεις, για να μην εκτεθεί το προσωπικό που κατασκευάζει τα εμβόλια στον παθογόνο παράγοντα.
∆εν είναι όλα τα εµβόλια αποτελεσµατικά για µια ασθένεια π.χ. για τον ιό του AIDS γίνονται συνεχείς ανεπιτυχείς προσπάθειες κατασκευής εµβολίου.
Β4. Πρωτεϊνοσύνθεση πραγματοποιείται:
Στα ελεύθερα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος
Στα ριβοσώματα του αδρού ενδοπλασματικού δικτύου
Στα μιτοχόνδρια και
Στους χλωροπλάστες
Β5. Είναι φανερό ότι η χρησιµοποίηση διαγονιδιακών φυτών και ζώων για την αύξηση της φυτικής και ζωικής παραγωγής παρουσιάζει σημαντικά πλεονεκτήματα έναντι της κλασικής μεθόδου των διασταυρώσεων. Αυτά επιγραµµατικά είναι τα παρακάτω:
• Επιλογή και προσθήκη µόνο επιθυµητών ιδιοτήτων µε ταυτόχρονη διατήρηση των παλαιών επιθυµητών χαρακτηριστικών.
• Ταχύτατη παραγωγή βελτιωμένων φυτών και ζώων σε σχέση µε παραδοσιακές τεχνικές

ΘΕΜΑ Γ
Γ1. α) Μη διαχωρισμός των ομολόγων χρωμοσωμάτων του 11ου ζεύγους κατά την 1η Μειωτική διαίρεση.
β) 2n = 38
γ) Κύτταρο Α: 40 μόρια DNA Κύτταρο Β: 36 μόρια DNA
δ) Οι δύο γαμέτες που προκύπτουν από το κύτταρο Α θα φέρουν 20 χρωμοσώματα και οι δύο γαμέτες που προκύπτουν από το κύτταρο Β θα φέρουν 18 χρωμοσώματα.

Γ2. Γνωρίζουμε ότι λόγω της κυτταρικής διαφοροποίησης εκφράζονται διαφορετικά γονίδια σε κάθε κυτταρικό τύπο. Δεδομένου ότι οι cDNA βιβλιοθήκες περιέχουν αντίγραφα των γονιδίων που εκφράζονται σε ένα κυτταρικό τύπο είναι φυσιολογικό να εντοπίζονται διαφορετικοί βακτηριακοί κλώνοι αφού στο παγκρεατικό κύτταρο εκφράζονται διαφορετικά γονίδια από ότι στο ηπατικό π.χ. στο παγκρεατικό κύτταρο εκφράζεται το γονίδιο της ινσουλίνης ενώ στο ηπατικό το γονίδιο της α1-αντιθρυψίνης.
Ωστόσο, ανεξάρτητα της κυτταρικής διαφοροποίησης που υπάρχει στα διάφορα κύτταρα, ορισμένα γονίδια εκφράζονται σε όλους τους κυτταρικούς τύπους γιατί κωδικοποιούν πρωτεΐνες απαραίτητες για τις βασικές λειτουργίες κάθε κυττάρου. Για το λόγο αυτό θα υπάρχουν και ίδιοι κλώνοι στις δύο cDNA βιβλιοθήκες. Τέτοια γονίδια είναι:
γονίδια που κωδικοποιούν ιστόνες και άλλα είδη πρωτεϊνών που συμμετέχουν στην δημιουργία ινιδίων χρωματίνης.
γονίδια που κωδικοποιούν ένζυμα ή πρωτεΐνες της αντιγραφής, μεταγραφής, μετάφρασης πχ DNA πολυμέραση.
γονίδια δομικών πρωτεϊνών.

Γ3. Το σύνολο των βακτηριακών κλώνων που περιέχει το συνολικό DNA του οργανισμού δότη αποτελεί μια Γονιδιωματική βιβλιοθήκη. Για να κατασκευάσουμε την γονιδιωματική βιβλιοθήκη από σπερματοζωάρια θα πρέπει να απομονώσουμε το συνολικό DNA του σπερματοζωαρίου. Τα σπερματοζωάρια του ανθρώπου περιέχουν 22 αυτοσωμικά και 1 Χ ή 1Υ χρωμόσωμα. Το Υ χρωμόσωμα έχει μικρότερο μέγεθος από το Χ. Ωστόσο και τα 22 αυτοσωμικά χρωμοσώματα που περιέχονται στα σπερματοζωάρια θα έχουν διαφορετική αλληλουχία αφού είναι διαφορετικής προέλευσης (μητρικής ή πατρικής). Δεδομένου ότι τα σπερματοζωάρια είναι προϊόν της μείωσης στην οποία γίνεται ο επιχιασμός κατά την πρόφαση Ι και ο ανεξάρτητος συνδυασμός χρωμοσωμάτων κατά την μετάφαση Ι καταλαβαίνουμε ότι δημιουργείται ένας μοναδικός συνδυασμός χρωμοσωμάτων και γονιδίων σε κάθε γαμέτη. Για το λόγο αυτό οι γονιδιωματικές βιβλιοθήκες αναμένουμε να είναι διαφορετικές.

Γ4. Αρχικά παρατηρείται ίδιος αριθμός αρσενικών και θηλυκών ατόμων άρα κανένα χαρακτηριστικό δεν ελέγχεται από φυλοσύνδετο θνησιγόνο.
Για την πρώτη ιδιότητα: το χρώμα των ματιών
Παρατηρούμε ότι το χαρακτηριστικό εκφράζεται διαφορετικά στα δύο φύλα αφού όλοι οι θηλυκοί απόγονοι έχουν κόκκινα μάτια ενώ όλοι οι αρσενικοί απόγονοι έχουν λευκά μάτια. Άρα το χαρακτηριστικό ελέγχεται από φυλοσύνδετο γονίδιο. Επιπλέον γνωρίζουμε ότι τα θηλυκά κληρονομούν ένα Χ χρωμόσωμα από κάθε γονέα. Εφόσον από τη διασταύρωση αρσενικών με κόκκινα μάτια με θηλυκά με λευκά μάτια προκύπτουν θηλυκοί απόγονοι με κόκκινα μάτια, καταλαβαίνουμε ότι το γονίδιο για τα κόκκινα μάτια επικρατεί έναντι του γονιδίου για τα λευκά. Έτσι:
XR: φυλοσύνδετο επικρατές γονίδιο για το χαρακτηριστικό κόκκινα μάτια
Xr: φυλοσύνδετο υπολειπόμενο γονίδιο για το χαρακτηριστικό για λευκά μάτια

Για τη δεύτερη ιδιότητα: το μήκος των κεραίων.
Παρατηρούμε ότι τόσο στα αρσενικά όσο και στα θηλυκά προκύπτουν απόγονοι με μεγάλες και απόγονοι με μικρές κεραίες σε αναλογία 2:1.Το χαρακτηριστικό εκφράζεται δηλαδή με τον ίδιο τρόπο και στα δύο φύλα για αυτό και ελέγχεται από αυτοσωμικό γονίδιο. Επιπλέον παρατηρούμε ότι από τη Φ.Α. απουσιάζει ένας φαινότυπος. Άρα υπάρχει θνησιγόνο γονίδιο το οποίο εκφράζεται σε ομόζυγη κατάσταση. Ακόμη καταλαβαίνουμε ότι το χαρακτηριστικό ελέγχεται από πολλαπλά αλληλόμορφα γονίδια γιατί σύμφωνα με τα αποτελέσματα της διασταύρωσης τα άτομα που διασταυρώνονται θα πρέπει να φέρουν το θνησιγόνο γονίδιο μια φορά δηλαδή να είναι ετερόζυγα. Ωστόσο τα άτομα της πατρικής γενιάς είναι ετερόζυγα για το θνησιγόνο αλλά έχουν και διαφορετικό φαινότυπο. Άρα θα υπάρχουν τρία γονίδια που το ένα θα επικρατεί έναντι του άλλου. Το γονίδιο που ελέγχει τις μεγάλες κεραίες θα επικρατεί έναντι του γονιδίου για τις μικρές κεραίες γιατί τα άτομα με μεγάλες κεραίες υπερέχουν αριθμητικά. Ενώ και τα δύο γονίδια επικρατούν έναντι του θνησιγόνου. Έτσι:
Α: αυτοσωμικό επικρατές γονίδιο για το χαρακτηριστικό μεγάλες κεραίες
α: αυτοσωμικό υπολειπόμενο γονίδιο για το χαρακτηριστικό μικρές κεραίες
αθ: αυτοσωμικό υπολειπόμενο θνησιγόνο γονίδιο
Η διασταύρωση που εξηγεί το αποτέλεσμα είναι:
Διασταύρωση: ΧRYΑαθ × ΧrXrααθ
Γαμέτες: ΧRΑ, ΧRαθ, YΑ, Yαθ Χrα, Χrαθ

ΧRΑ
ΧRαθ
YΑ
Yαθ
Χrα
ΧRXrAα
ΧRXrααθ
ΧrYΑα
ΧrYααθ
Χrαθ
ΧRXrΑαθ
ΧRXrαθαθ
ΧrYΑαθ
ΧrYαθαθ

Οι διασταυρώσεις έγιναν σύμφωνα με τον 1ο και 2ο νόμο του Mendel.

ΘΕΜΑ Δ
Δ1. α) Πρόδρομο mRNA
5’ UUCAUGGAAUUCGAUG(AAAAGGG)UAGGGGAAUUCUAGCCC3’
Ώριμο mRNA 5’ UUCAUGGAAUUCGAUGUAGGGGAAUUCUAGCCC3’
β) 8 αμινοξέα

Δ2. α) 5’AATTCCATGAAAGGGTAGGGG 3’
3’ GGTACTTTCCCATCCCCTTAA5’

β). Τα ριβοσώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως θέση πρωτεϊνοσύνθεσης για οποιοδήποτε mRNA. Επίσης ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός δηλαδή όλοι οι οργανισμοί έχουν τον ίδιο γενετικό κώδικα. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι το mRNA από οποιονδήποτε οργανισμό μπορεί να μεταφραστεί σε εκχυλίσματα φυτικών, ζωικών ή βακτηριακών κυττάρων in vitro και να παράγει πρωτεΐνη. Τα βακτήρια δεν έχουν μηχανισμούς ωρίμανσης του πρόδρομου mRNA, έτσι όταν το θραύσμα ενσωματωθεί στο πλασμίδιο και γίνει η μεταγραφή τα κωδικόνια του mRNA θα είναι: 5’AUG3’ 5’AAA3’ 5’GGG3’ 5UAG3’ γιατί θα εκφραστεί και το εσώνιο το οποίο δεν απομακρύνθηκε. Η κάθε τριάδα νουκλεοτιδίων, το κωδικόνιο, κωδικοποιεί ένα αμινοξύ με εξαίρεση το κωδικόνιο λήξης το οποίο δεν κωδικοποιεί κανένα αμινοξύ. Άρα τα κωδικόνια που μεταφράζονται σε αμινοξέα είναι 5’AUG3’ 5’AAA3’ 5’GGG3’. Ο όρος κωδικόνιο χρησιμοποιείται για να περιγράψει τις τριπλέτες του mRNA αλλά και τις τριπλέτες του γονιδίου από το όποιο έχει προκύψει. Άρα τα κωδικόνια του γονιδίου είναι τα : 5’ATG3’, 5’AAA3’ 5’GGG3’
Απαραίτητη βέβαια προϋπόθεση για να εκφραστεί το γονίδιο που ενσωματώθηκε στο πλασμίδιο είναι να ενσωματωθεί με σωστό προσανατολισμό μετά από λειτουργικό υποκινητή.

Δ3. α) αλυσίδα Ι: 3΄TACAGAGAGATATACGGTAGTCAGATAAGTA5΄
αλυσίδα ΙΙ: 5΄ATGTCTCTCTATATGCCATCAGTCTATTCAT3΄

β. rRNA: 3’ UACAGAGAGAUAUACGGUAGUCAGAUAAGUA5’

Δ4. Κατά την έναρξη της μετάφρασης το mRNA προσδένεται μέσω μιας αλληλουχίας που υπάρχει στην 5’ αμετάφραστη περιοχή του με το ριβοσωμικό RNA της μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας των βάσεων.
Κατά την έναρξη της μεταγραφής ενός γονιδίου η RNA πολυμεράση προσδένεται στον υποκινητή και προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA. Στη συνέχεια, τοποθετεί τα ριβονουκλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλεοτίδια μίας αλυσίδας του DNA σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας των βάσεων, όπως και στην αντιγραφή, με τη διαφορά ότι εδώ απέναντι από την αδενίνη τοποθετείται το ριβονουκλεοτίδιο που περιέχει ουρακίλη. Η RNA πολυμεράση συνδέει τα ριβονουκλεοτίδια που προστίθενται το ένα μετά το άλλο, με 3′-5’φωσφοδιεστερικό δεσμό. Η μεταγραφή έχει προσανατολισμό 5’→3′ όπως και η αντιγραφή. Η σύνθεση του RNA σταματά στο τέλος του γονιδίου, όπου ειδικές αλληλουχίες οι οποίες ονομάζονται αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής, επιτρέπουν την απελευθέρωσή του. Το μόριο RNA που συντίθεται είναι συμπληρωματικό προς τη μία αλυσίδα της διπλής έλικας του DNA του γονιδίου. Η αλυσίδα αυτή είναι η μεταγραφόμενη και ονομάζεται μη κωδική. Η συμπληρωματική αλυσίδα του DNA του γονιδίου ονομάζεται κωδική. Επιπλέον γνωρίζουμε ότι το mRNA που μεταφράζεται, αναγνωρίζεται από το ριβόσωμα από την 5΄ αμετάφραστη περιοχή και η ανάγνωση των βάσεων του γίνεται με βήμα τριπλέτας από το 5΄ προς το 3΄ άκρο, με συνεχή και μη επικαλυπτόμενο τρόπο (σύμφωνα με τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα). Η μετάφραση ξεκινά από το κωδικόνιο έναρξης 5΄AUG 3΄ (κωδικοποιεί το αμινοξύ μεθειονίνη) και σταματά, οπότε και τερματίζεται η σύνθεση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας όταν εμφανιστεί κάποιο κωδικόνιο λήξης (5΄UAA 3΄, 5΄ UGA 3΄, 5΄ UAG 3΄).
Ο όρος κωδικόνιο δεν αναφέρεται μόνο στις τριπλέτες του mRNA αλλά και στις τριπλέτες της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου από το οποίο προήλθε. Για να βρεθεί, λοιπόν, η κωδική αλυσίδα διαβάζουμε και τις δύο αλυσίδες και ως προς τις δύο κατευθύνσεις, ψάχνοντας το κωδικόνιο 5΄ATG3΄ που αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης 5΄AUG 3΄ της μετάφρασης στο mRNA και στη συνέχεια με βήμα τριπλέτας ένα από τα κωδικόνια 5΄TAA 3΄, 5΄ ΤGA 3΄, 5΄ ΤAG 3΄που αντιστοιχούν στα κωδικόνια λήξης της μετάφρασης 5΄UAA 3΄, 5΄ UGA 3΄, 5΄ UAG 3΄ στο mRNA. Παρατηρούμε ότι τόσο στην αλυσίδα ΙΙΙ όσο και στην αλυσίδα ΙV υπάρχει κωδικόνιο έναρξης και λήξης. Προκειμένου να διαπιστώσουμε ποια αλυσίδα είναι η κωδική θα πρέπει να εντοπίσουμε την αλληλουχία μήκους 8 νουκλεοτιδίων του rRNA που θα είναι συμπληρωματική με την 5΄αμεταφραστη περιοχή.
Όλα τα παραπάνω επαληθεύονται εάν κωδική αλυσίδα είναι η IV και μη κωδική η ΙΙΙ . Σε αυτή την περίπτωση η 5΄αμετάφραστη περιοχή είναι 5΄GGUCUCUCUGCAUACG και η αλληλουχία μήκους 8 νουκλεοτιδίων του rRNA που είναι συμπληρωματική με μια αλληλουχία της 5΄αμετάφραστης περιοχής είναι η 3’CAGAGAGA5΄.