Κεφάλαιο 1 · Το γενετικό υλικό
Τράπεζα προβλημάτων τύπου Θέματος Γ/Δ με πλήρεις λύσεις
Χρήσιμες σχέσεις
Δίκλωνο DNA
- A = T και G = C, άρα πουρίνες = πυριμιδίνες = 50%
- Νουκλεοτίδια (Ν) = 2 × ζεύγη βάσεων
- Δεσμοί υδρογόνου = 2 × (ζεύγη A–T) + 3 × (ζεύγη G–C)
- Ο λόγος (A + T)/(G + C) είναι ίδιος στις δύο αλυσίδες και στο δίκλωνο μόριο
- Ο λόγος (A + G)/(T + C) αντιστρέφεται από τη μία αλυσίδα στην άλλη και στο δίκλωνο μόριο είναι 1
Φωσφοδιεστερικοί δεσμοί
- Γραμμικό δίκλωνο: Ν − 2, με 2 ελεύθερα 5΄ άκρα (φωσφορική ομάδα) και 2 ελεύθερα 3΄ άκρα (υδροξύλιο)
- Κυκλικό δίκλωνο: Ν, χωρίς ελεύθερα άκρα
- Γραμμικό μονόκλωνο: Ν − 1
Ανθρώπινο κύτταρο
- Σωματικό: 2n = 46 (44 αυτοσωμικά + XX ή XY), γαμέτης: n = 23
- Απλοειδές γονιδίωμα: περίπου 3 × 10⁹ ζεύγη βάσεων
Τύπος 1Σύσταση βάσεων
Δίκλωνο μόριο DNA αποτελείται από 1.250 ζεύγη βάσεων. Ο αριθμός των αδενινών είναι κατά 200 μεγαλύτερος από τον αριθμό των γουανινών. Να βρείτε: α) τον αριθμό κάθε βάσης, β) το ποσοστό κάθε βάσης, γ) τους δεσμούς υδρογόνου.
Δες τη λύση
α) A + G = 1.250 (οι πουρίνες είναι τα μισά νουκλεοτίδια) και A − G = 200, άρα A = T = 725 και G = C = 525. β) Σε 2.500 νουκλεοτίδια: A = T = 29% και G = C = 21%. γ) 2·725 + 3·525 = 3.025.
Τύπος 2Νουκλεοτίδια, δεσμοί υδρογόνου, φωσφοδιεστερικοί δεσμοί
Γραμμικό δίκλωνο μόριο DNA έχει 1.718 φωσφοδιεστερικούς δεσμούς και 35% θυμίνη. Να βρείτε: α) τα νουκλεοτίδια, β) τους δεσμούς υδρογόνου, γ) τις ελεύθερες φωσφορικές ομάδες στα 5΄ άκρα.
Δες τη λύση
α) Ν − 2 = 1.718, άρα Ν = 1.720. β) A = T = 602 και G = C = 258, άρα 2·602 + 3·258 = 1.978. γ) 2, μία σε κάθε αλυσίδα.
Τύπος 3Μονόκλωνο ή δίκλωνο, DNA ή RNA
Αναλύθηκαν τα νουκλεϊκά οξέα τεσσάρων ιών. Να προσδιορίσετε το είδος του γενετικού υλικού κάθε ιού και να αιτιολογήσετε.
| Δείγμα | A (%) | T (%) | U (%) | G (%) | C (%) |
|---|---|---|---|---|---|
| Ιός 1 | 29 | 29 | 0 | 21 | 21 |
| Ιός 2 | 27 | 0 | 21 | 33 | 19 |
| Ιός 3 | 23 | 31 | 0 | 27 | 19 |
| Ιός 4 | 17 | 0 | 17 | 33 | 33 |
Δες τη λύση
Ιός 1: θυμίνη, άρα DNA, και A = T, G = C, άρα πιθανότατα δίκλωνο DNA. Ιός 2: ουρακίλη, άρα RNA, και A ≠ U, άρα μονόκλωνο RNA. Ιός 3: θυμίνη και A ≠ T, άρα μονόκλωνο DNA. Ιός 4: ουρακίλη και A = U, G = C, άρα πιθανότατα δίκλωνο RNA. Το «πιθανότατα» χρειάζεται, γιατί ίσα ποσοστά δεν αποδεικνύουν με βεβαιότητα δίκλωνο μόριο.
Τύπος 4Πειράματα Griffith, Avery, Hershey–Chase
Στα προβλήματα 4.1–4.4 χρησιμοποιείται ένα φανταστικό βακτήριο Κ με δύο στελέχη: το Κ+, που σχηματίζει κάψα και σκοτώνει τους ποντικούς, και το Κ−, που δεν σχηματίζει κάψα και είναι αβλαβές.
Στο εργαστήριο ετοιμάστηκαν τέσσερα μείγματα, που στη συνέχεια ενέθηκαν σε τέσσερις ομάδες ποντικών: α) θερμικά νεκρωμένα Κ+ με ζωντανά Κ− και ένζυμο που διασπά το DNA, β) θερμικά νεκρωμένα Κ+ με ζωντανά Κ− και ένζυμο που διασπά τις πρωτεΐνες, γ) ζωντανά Κ− με καθαρό DNA που απομονώθηκε από Κ+, δ) ζωντανά Κ− με καθαρό DNA που απομονώθηκε από Κ−. Ποιοι ποντικοί θα πεθάνουν; Να αιτιολογήσετε.
Δες τη λύση
α) Ζουν: το DNA των Κ+ διασπάστηκε, άρα δεν έγινε μετασχηματισμός. β) Πεθαίνουν: η διάσπαση των πρωτεϊνών δεν εμποδίζει τον μετασχηματισμό. γ) Πεθαίνουν: το DNA των Κ+ αρκεί για να μετατρέψει Κ− σε Κ+. δ) Ζουν: το DNA των Κ− δεν φέρει την πληροφορία για κάψα.
Τύπος 5Ιχνηθέτηση με ³²P και ³⁵S
Ποιες από τις παρακάτω δομές μπορούν να σημανθούν με ³²P, ποιες με ³⁵S και ποιες με τα δύο; Ιστόνη, πλασμίδιο, νουκλεόσωμα, μεταφασικό χρωμόσωμα, ριβόσωμα, φάγος T2, μόριο mRNA, DNA πολυμεράση.
Δες τη λύση
| Δομή | Σύσταση | ³²P | ³⁵S |
|---|---|---|---|
| Ιστόνη | Πρωτεΐνη | Όχι | Ναι |
| Πλασμίδιο | Μόνο DNA | Ναι | Όχι |
| Νουκλεόσωμα | DNA + ιστόνες | Ναι | Ναι |
| Μεταφασικό χρωμόσωμα | DNA + πρωτεΐνες | Ναι | Ναι |
| Ριβόσωμα | rRNA + πρωτεΐνες | Ναι | Ναι |
| Φάγος T2 | DNA + καψίδιο | Ναι | Ναι |
| mRNA | Μόνο RNA | Ναι | Όχι |
| DNA πολυμεράση | Πρωτεΐνη | Όχι | Ναι |
Τύπος 6Χρωμοσώματα, χρωματίδες, μόρια DNA στον κυτταρικό κύκλο
Σύμβαση: αδελφές χρωματίδες μετράμε μόνο όταν το χρωμόσωμα έχει διπλασιαστεί. Κάθε χρωματίδα περιέχει ένα μόριο DNA.
Να συμπληρώσετε για ανθρώπινο κύτταρο τον αριθμό χρωμοσωμάτων, αδελφών χρωματίδων και μορίων πυρηνικού DNA: G1, G2, μετάφαση μίτωσης, ανάφαση μίτωσης, μετάφαση μείωσης Ι, μετάφαση μείωσης ΙΙ, γαμέτης.
Δες τη λύση
| Φάση | Χρωμοσώματα | Χρωματίδες | Μόρια DNA |
|---|---|---|---|
| G1 | 46 | 0 | 46 |
| G2 | 46 | 92 | 92 |
| Μετάφαση μίτωσης | 46 | 92 | 92 |
| Ανάφαση μίτωσης | 92 | 0 | 92 |
| Μετάφαση μείωσης Ι | 46 | 92 | 92 |
| Μετάφαση μείωσης ΙΙ | 23 | 46 | 46 |
| Γαμέτης | 23 | 0 | 23 |
Τύπος 7Μεταφασικό χρωμόσωμα και νουκλεοσώματα
Ένα μεταφασικό χρωμόσωμα περιέχει συνολικά 51.360 νουκλεοτίδια. Να βρείτε: α) τα ζεύγη βάσεων κάθε μορίου DNA, β) τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς του χρωμοσώματος, γ) τα ελεύθερα 5΄ άκρα.
Δες τη λύση
Το χρωμόσωμα έχει 2 αδελφές χρωματίδες, δηλαδή 2 όμοια γραμμικά μόρια των 25.680 νουκλεοτιδίων. α) 12.840 ζεύγη βάσεων. β) 2 × (25.680 − 2) = 51.356. γ) 2 μόρια × 2 = 4.
Τύπος 8Καρυότυπος
Σε φωτογραφία ανθρώπινου καρυότυπου μετρήθηκαν 92 αδελφές χρωματίδες. Ένα από τα χρωμοσώματα είναι πολύ μικρό και δεν έχει ομόλογο ίδιου μεγέθους. α) Πόσα χρωμοσώματα έχει ο καρυότυπος; β) Τι φύλο έχει το άτομο; γ) Ποια χρωμοσώματα κληρονόμησε από τη μητέρα του;
Δες τη λύση
α) 92/2 = 46. β) Το μικρό χρωμόσωμα χωρίς ομόλογο ίδιου μεγέθους είναι το Y, άρα άνδρας. γ) 22 αυτοσωμικά και το X: η μητέρα δίνει πάντα X, ενώ το Y προέρχεται από τον πατέρα.
Τύπος 9Γονιδίωμα
Πόσα αντίγραφα του απλοειδούς πυρηνικού γονιδιώματος περιέχει ένα ανθρώπινο: α) σωματικό κύτταρο στη G1, β) σωματικό κύτταρο στη G2, γ) σπερματοζωάριο, δ) κύτταρο στη μετάφαση της μείωσης ΙΙ;
Δες τη λύση
α) 2. β) 4. γ) 1. δ) 2: είναι απλοειδές ως προς τα χρωμοσώματα, αλλά κάθε χρωμόσωμα έχει 2 χρωματίδες.
Θέλεις όλα τα προβλήματα;
Το πλήρες πακέτο του Κεφαλαίου 1 περιέχει 82 πρωτότυπα προβλήματα σε 9 τύπους, από εύκολα μέχρι απαιτητικά, με αναλυτικές λύσεις.