1Μεθοδολογία

Οι περισσότερες ασκήσεις του κεφαλαίου είναι μια αλυσίδα «από το γονίδιο στην πρωτεΐνη» ή αντίστροφα. Σε κάθε βήμα γράφε και την αιτιολόγηση: στις Πανελλήνιες βαθμολογείται.

Ασκήσεις με αλληλουχία

1. Βρες την κωδική αλυσίδα. Ψάξε και στις δύο αλυσίδες, διαβάζοντας 5΄→3΄, το ATG και, σε ακέραιο αριθμό τριάδων μετά (χωρίς να μετράς εσώνια), ένα από τα TAA, TAG, TGA.
2. Γράψε το mRNA. Ίδιο με την κωδική, με U αντί T. Συμπληρωματικό και αντιπαράλληλο με τη μη κωδική.
3. Αντικωδικόνια. Συμπληρωματικά και αντιπαράλληλα με τα κωδικόνια, γραμμένα 3΄→5΄. Στο κωδικόνιο λήξης δεν αντιστοιχεί tRNA.
4. Αμινοξέα. Ένα ανά κωδικόνιο, εκτός από το κωδικόνιο λήξης.

2Λυμένο παράδειγμα

1. α) Το mRNA είναι ίδιο με την κωδική. Ψάχνω 5΄→3΄ ATG και κωδικόνιο λήξης σε ακέραιο αριθμό τριάδων, χωρίς να μετρώ το εσώνιο. Η πάνω αλυσίδα έχει ATG GCT TCA | (εσώνιο) | CGT GGA TAC TGA: κωδική είναι η πάνω. Η κάτω, διαβασμένη 5΄→3΄, δεν πληροί τις προϋποθέσεις.
2. β) Πρόδρομο: 5΄-GACCAUGGCUUCAGUAAGCCUUAGCGUGGAUACUGAUUCGA-3΄. Περιοχές: 5΄ αμετάφραστη GACC, εξώνιο 1 AUGGCUUCA, εσώνιο GUAAGCCUUAG, εξώνιο 2 CGUGGAUACUGA, 3΄ αμετάφραστη UUCGA.
3. γ) Ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια κόβουν το εσώνιο και ενώνουν τα εξώνια: 5΄-GACCAUGGCUUCACGUGGAUACUGAUUCGA-3΄.
4. δ) 3΄-UAC-5΄, 3΄-CGA-5΄, 3΄-AGU-5΄, 3΄-GCA-5΄, 3΄-CCU-5΄, 3΄-AUG-5΄. Το UGA δεν έχει αντικωδικόνιο.
5. ε) H₂N – μεθειονίνη – αλανίνη – σερίνη – αργινίνη – γλυκίνη – τυροσίνη – COOH: 6 αμινοξέα, 5 πεπτιδικοί δεσμοί.

3Πολλαπλής επιλογής

Πάτα μια απάντηση για να δεις αν είναι σωστή και γιατί.

1. Τα μόρια που μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία από τον πυρήνα στα ριβοσώματα είναι:

   α) πρωτεΐνεςβ) DNAγ) RNA (mRNA)δ) λιπίδια

   Το mRNA μεταφέρει την πληροφορία του γονιδίου στα ριβοσώματα.

2. Κατά την επιμήκυνση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας τα αμινοξέα ενώνονται με:

   α) πεπτιδικό δεσμόβ) ιοντικούς δεσμούςγ) δεσμούς υδρογόνουδ) δυνάμεις Van der Waals

   Ο πεπτιδικός είναι ομοιοπολικός δεσμός ανάμεσα σε διαδοχικά αμινοξέα.

3. Κατά την πρωτεϊνοσύνθεση το ριβόσωμα μετακινείται:

   α) από το 5΄ προς το 3΄ άκρο του mRNAβ) από το 3΄ προς το 5΄ άκρογ) από ένα κωδικόνιο λήξης προς το AUGδ) τυχαία

   Ξεκινά κοντά στο 5΄ άκρο, στο AUG, και προχωρά προς το 3΄.

4. Οι μεταγραφικοί παράγοντες:

   α) είναι ρυθμιστικά στοιχεία της αντιγραφήςβ) είναι περιοχές του DNA όπου γίνεται η μεταγραφήγ) επιτρέπουν στην RNA πολυμεράση τη σωστή έναρξη της μεταγραφήςδ) είναι πρωτεΐνες που ρυθμίζουν την αντιγραφή

   Είναι πρωτεΐνες, όχι αλληλουχίες DNA, και αφορούν τη μεταγραφή.

5. Το σύμπλοκο έναρξης της πρωτεϊνοσύνθεσης περιλαμβάνει:

   α) mRNA, μεγάλη υπομονάδα, tRNA-μεθειονίνηβ) mRNA, μικρή υπομονάδα, tRNA-μεθειονίνηγ) DNA, RNA πολυμεράση, υποκινητήδ) snRNA και πρωτεΐνες

   Η μεγάλη υπομονάδα έρχεται μετά τον σχηματισμό του συμπλόκου έναρξης.

6. Ποιο ένζυμο σχηματίζει πρωταρχικά τμήματα;

   α) DNA πολυμεράσηβ) DNA δεσμάσηγ) Πριμόσωμαδ) Αντίστροφη μεταγραφάση

   Το πριμόσωμα συνθέτει μικρά τμήματα RNA στις θέσεις έναρξης.

4Σωστό ή λάθος

Πάτα μια απάντηση για να δεις αν είναι σωστή και γιατί.

1. Ο μηχανισμός αντιγραφής του DNA χαρακτηρίζεται συντηρητικός.

   ΣωστόΛάθος

   Είναι ημισυντηρητικός.

2. Η DNA πολυμεράση καταλύει τον σχηματισμό 3΄-5΄ φωσφοδιεστερικών δεσμών.

   ΣωστόΛάθος

   Ενώνει τα νέα νουκλεοτίδια μεταξύ τους.

3. Η DNA ελικάση αποτελείται από νουκλεοτίδια.

   ΣωστόΛάθος

   Είναι ένζυμο, άρα πρωτεΐνη από αμινοξέα.

4. Κάθε νέα πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα συντίθεται με κατεύθυνση 3΄→5΄.

   ΣωστόΛάθος

   Η σύνθεση γίνεται πάντα 5΄→3΄.

5. Οι DNA ελικάσες σπάνε τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς για να ξετυλιχτεί η έλικα.

   ΣωστόΛάθος

   Σπάνε τους δεσμούς υδρογόνου ανάμεσα στις βάσεις.

6. Υπάρχουν οργανίδια του ευκαρυωτικού κυττάρου όπου γίνονται και τα τρία στάδια του κεντρικού δόγματος.

   ΣωστόΛάθος

   Μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες: έχουν DNA και ριβοσώματα.

7. Η αντίστροφη μεταγραφάση υπάρχει σε όλα τα προκαρυωτικά κύτταρα.

   ΣωστόΛάθος

   Υπάρχει στους ρετροϊούς.

8. Το snRNA υπάρχει μόνο στα ευκαρυωτικά κύτταρα.

   ΣωστόΛάθος

   Τα προκαρυωτικά δεν κάνουν ωρίμανση.

9. Οι δύο αλυσίδες κάθε νέου μορίου DNA μετά την αντιγραφή είναι αντιπαράλληλες.

   ΣωστόΛάθος

   Όπως σε κάθε δίκλωνο DNA.

10. Οι RNA πολυμεράσες δρουν στον πυρήνα, στα μιτοχόνδρια και τους χλωροπλάστες των ευκαρυωτικών και στο κυτταρόπλασμα των προκαρυωτικών.

    ΣωστόΛάθος

    Όπου υπάρχει DNA που μεταγράφεται.

11. Ο όρος κωδικόνιο αναφέρεται και στο γονίδιο, όχι μόνο στο mRNA.

    ΣωστόΛάθος

    Μιλάμε για κωδικόνια της κωδικής αλυσίδας.

12. Ασυνεχή γονίδια υπάρχουν μόνο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς.

    ΣωστόΛάθος

    Υπάρχουν και σε ορισμένους ιούς.

13. Οι υποκινητές βρίσκονται πάντα μπροστά από κάθε γονίδιο.

    ΣωστόΛάθος

    Στα οπερόνια ένας υποκινητής εξυπηρετεί πολλά δομικά γονίδια.

14. Η RNA πολυμεράση των ευκαρυωτικών συντίθεται στον πυρήνα.

    ΣωστόΛάθος

    Είναι πρωτεΐνη, άρα συντίθεται στα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος.

15. Οι δύο υπομονάδες του ριβοσώματος είναι πάντα ενωμένες.

    ΣωστόΛάθος

    Ενώνονται κατά την έναρξη και αποχωρίζονται στη λήξη.

16. Η επιμήκυνση σταματά στο κωδικόνιο λήξης επειδή δεν υπάρχει tRNA που να αντιστοιχεί σε αυτό.

    ΣωστόΛάθος

17. Πάνω σε ένα ριβόσωμα μπορεί να βρίσκονται ταυτόχρονα έως τρία mRNA.

    ΣωστόΛάθος

    Ένα ριβόσωμα μεταφράζει ένα mRNA. Ένα mRNA όμως μπορεί να έχει πολλά ριβοσώματα (πολύσωμα).

18. Λάθη που γίνονται κατά τη μεταγραφή κληρονομούνται.

    ΣωστόΛάθος

    Αφορούν το RNA, όχι το DNA.

5Ερωτήσεις θεωρίας

Τύπου Θέματος Β. Προσπάθησε πρώτα μόνος σου και μετά άνοιξε την απάντηση.

Αντιγραφή

1. Γιατί ο μηχανισμός αντιγραφής λέγεται ημισυντηρητικός;

   Δείξε την απάντηση

   Κάθε αλυσίδα της διπλής έλικας λειτουργεί ως καλούπι για τη σύνθεση μιας νέας συμπληρωματικής. Έτσι κάθε θυγατρικό μόριο αποτελείται από μία παλιά (μητρική) και μία νέα αλυσίδα.

2. Γιατί η αντιγραφή μελετήθηκε κυρίως στο E. coli;

   Δείξε την απάντηση

   Το γενετικό υλικό του είναι μικρό, απλούστερα οργανωμένο (χωρίς πολλά επίπεδα πακεταρίσματος) και δεν υπάρχει πυρηνική μεμβράνη.

3. Ποια ένζυμα συμμετέχουν στην αντιγραφή;

   Δείξε την απάντηση

   DNA ελικάσες, πριμόσωμα, DNA πολυμεράσες, DNA δεσμάση και επιδιορθωτικά ένζυμα.

4. Τι είναι το πριμόσωμα και ποιος ο ρόλος του;

   Δείξε την απάντηση

   Σύμπλοκο πολλών ενζύμων που συνθέτει στις θέσεις έναρξης μικρά τμήματα RNA, τα πρωταρχικά τμήματα. Τα χρειάζονται οι DNA πολυμεράσες, που δεν μπορούν να αρχίσουν μόνες τους μια νέα αλυσίδα.

5. Ποιος είναι ο ρόλος των DNA πολυμερασών;

   Δείξε την απάντηση

   Επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα με δεοξυριβονουκλεοτίδια, διορθώνουν λάθη ζευγαρώματος και απομακρύνουν τα πρωταρχικά τμήματα RNA, αντικαθιστώντας τα με DNA.

6. Πώς εξασφαλίζεται η πιστότητα της αντιγραφής;

   Δείξε την απάντηση

   Πρώτα οι DNA πολυμεράσες αναγνωρίζουν και αντικαθιστούν λάθος νουκλεοτίδια. Ό,τι ξεφύγει το διορθώνουν σε μεγάλο ποσοστό τα επιδιορθωτικά ένζυμα. Έτσι τα λάθη περιορίζονται περίπου σε 1 στα 10¹⁰ νουκλεοτίδια.

7. Γιατί η σύνθεση είναι συνεχής στη μία αλυσίδα και ασυνεχής στην άλλη;

   Δείξε την απάντηση

   Οι DNA πολυμεράσες συνθέτουν μόνο 5΄→3΄ και οι δύο μητρικές αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες. Στη μία η σύνθεση προχωρά προς το άνοιγμα της έλικας και είναι συνεχής. Στην άλλη γίνεται αντίθετα, σε μικρά κομμάτια που το καθένα ξεκινά με δικό του πρωταρχικό τμήμα.

8. Ποιος είναι ο ρόλος της DNA δεσμάσης;

   Δείξε την απάντηση

   Ενώνει με φωσφοδιεστερικό δεσμό τα κομμάτια της ασυνεχούς αλυσίδας.

9. Σε ποιες περιπτώσεις και με ποια ένζυμα ξετυλίγεται η διπλή έλικα;

   Δείξε την απάντηση

   Στην αντιγραφή, με τις DNA ελικάσες, σε πολλά σημεία ταυτόχρονα. Στη μεταγραφή, με την RNA πολυμεράση, μόνο στην περιοχή του γονιδίου.

10. Ποια ένζυμα σχηματίζουν 3΄-5΄ φωσφοδιεστερικούς δεσμούς κατά τη ροή της γενετικής πληροφορίας;

    Δείξε την απάντηση

    DNA πολυμεράσες και DNA δεσμάση (αντιγραφή), πριμόσωμα (πρωταρχικά τμήματα), RNA πολυμεράσες (μεταγραφή), αντίστροφη μεταγραφάση (ρετροϊοί).

Μεταγραφή και ωρίμανση

1. Τι είναι ο υποκινητής και ποιος ο ρόλος του;

   Δείξε την απάντηση

   Αλληλουχία DNA μπροστά από ένα γονίδιο (ή από τα δομικά γονίδια ενός οπερονίου), όπου προσδένεται η RNA πολυμεράση, με τη βοήθεια μεταγραφικών παραγόντων, για να αρχίσει η μεταγραφή.

2. Ποιοι παράγοντες συμβάλλουν στη σωστή μεταγραφή;

   Δείξε την απάντηση

   Ο υποκινητής, οι μεταγραφικοί παράγοντες και οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής. Η σωστή αλληλουχία εξασφαλίζεται από τη συμπληρωματικότητα με τη μη κωδική αλυσίδα.

3. Σε ποιες κατηγορίες χωρίζονται τα γονίδια ανάλογα με το προϊόν τους;

   Δείξε την απάντηση

   Σε γονίδια που μεταγράφονται σε mRNA και μεταφράζονται σε πρωτεΐνες, και σε γονίδια που μεταγράφονται σε tRNA, rRNA ή snRNA, που δεν μεταφράζονται.

4. Πόσα είδη RNA υπάρχουν και ποιος ο ρόλος του καθενός;

   Δείξε την απάντηση

   mRNA: μεταφέρει την πληροφορία στα ριβοσώματα. tRNA: μεταφέρει τα αμινοξέα. rRNA: δομικό συστατικό των ριβοσωμάτων. snRNA: μαζί με πρωτεΐνες καταλύει την ωρίμανση (μόνο ευκαρυωτικά).

5. Σε ποιες περιπτώσεις το RNA ενώνεται με πρωτεΐνες για να αποκτήσει ρόλο;

   Δείξε την απάντηση

   Το rRNA στα ριβοσώματα και το snRNA στα ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια της ωρίμανσης.

6. Τι καθορίζει η μεταγραφή στους πολυκύτταρους οργανισμούς;

   Δείξε την απάντηση

   Ποια γονίδια θα εκφραστούν, σε ποιους ιστούς και σε ποια στάδια ανάπτυξης.

7. Εκφράζονται όλα τα γονίδια σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο;

   Δείξε την απάντηση

   Όχι. Λόγω της κυτταρικής διαφοροποίησης κάθε κυτταρικός τύπος εκφράζει μόνο ορισμένα γονίδια, παρόλο που έχει όλα τα γονίδια του οργανισμού.

8. Γιατί στα προκαρυωτικά η μετάφραση αρχίζει πριν τελειώσει η μεταγραφή;

   Δείξε την απάντηση

   Δεν υπάρχει πυρηνική μεμβράνη και το mRNA δεν χρειάζεται ωρίμανση. Επειδή συντίθεται 5΄→3΄, το 5΄ άκρο του είναι ελεύθερο και μπορεί να προσδεθεί αμέσως σε ριβόσωμα.

9. Τι είναι τα ασυνεχή γονίδια και πού υπάρχουν;

   Δείξε την απάντηση

   Γονίδια που περιέχουν εσώνια ανάμεσα στα εξώνια. Υπάρχουν στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς και σε ορισμένους ιούς.

10. Περίγραψε την ωρίμανση του mRNA.

    Δείξε την απάντηση

    Στον πυρήνα, μικρά ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια (snRNA και πρωτεΐνες) κόβουν τα εσώνια του πρόδρομου mRNA και συρράπτουν τα εξώνια. Προκύπτει το ώριμο mRNA, που βγαίνει στο κυτταρόπλασμα.

11. Ποιες αλληλουχίες του ώριμου mRNA δεν μεταφράζονται;

    Δείξε την απάντηση

    Η 5΄ και η 3΄ αμετάφραστη περιοχή στα άκρα του, καθώς και το κωδικόνιο λήξης, που δεν κωδικοποιεί αμινοξύ.

12. Ποια τμήματα του γονιδιώματος ενός ανθρώπινου κυττάρου δεν μεταγράφονται και ποια μεταγράφονται αλλά δεν μεταφράζονται;

    Δείξε την απάντηση

    Δεν μεταγράφονται: αλληλουχίες ανάμεσα στα γονίδια, ρυθμιστικές περιοχές όπως οι υποκινητές, και γονίδια που δεν εκφράζονται στο κύτταρο. Μεταγράφονται αλλά δεν μεταφράζονται: εσώνια, αμετάφραστες περιοχές και τα γονίδια tRNA, rRNA, snRNA.

Γενετικός κώδικας και μετάφραση

1. Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα;

   Δείξε την απάντηση

   Κώδικας τριπλέτας, συνεχής, μη επικαλυπτόμενος, σχεδόν καθολικός, εκφυλισμένος, με κωδικόνιο έναρξης (AUG) και τρία κωδικόνια λήξης (UAA, UAG, UGA).

2. Γιατί ο γενετικός κώδικας δεν μπορεί να είναι κώδικας δυάδας;

   Δείξε την απάντηση

   Με 4 βάσεις, οι δυάδες δίνουν μόνο 4² = 16 συνδυασμούς, λιγότερους από τα 20 αμινοξέα και τα σήματα λήξης. Οι τριάδες δίνουν 4³ = 64.

3. Ποια κωδικόνια λέγονται συνώνυμα; Είναι σημαντικά;

   Δείξε την απάντηση

   Διαφορετικά κωδικόνια για το ίδιο αμινοξύ. Είναι σημαντικά, γιατί μια αλλαγή βάσης σε συνώνυμο κωδικόνιο δεν αλλάζει την πρωτεΐνη.

4. Ποιο είναι το λάθος στην πρόταση «Ο γενετικός κώδικας μεταφράζει το DNA σε αμινοξέα»;

   Δείξε την απάντηση

   Ο κώδικας αντιστοιχίζει τα κωδικόνια του mRNA σε αμινοξέα. Δεν μεταφράζεται το DNA αλλά το mRNA.

5. Ποιος είναι ο ρόλος του tRNA στη μετάφραση; Με ποια μόρια συνδέεται;

   Δείξε την απάντηση

   Μεταφέρει τα αμινοξέα στο ριβόσωμα. Συνδέεται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ και, με το αντικωδικόνιό του, με το συμπληρωματικό κωδικόνιο του mRNA.

6. Περίγραψε τον σχηματισμό του συμπλόκου έναρξης. Ποια RNA συμμετέχουν;

   Δείξε την απάντηση

   Το mRNA προσδένεται με το 5΄ άκρο του στη μικρή υπομονάδα του ριβοσώματος. Στο AUG προσδένεται το tRNA που φέρει μεθειονίνη. Συμμετέχουν mRNA, tRNA και rRNA (της μικρής υπομονάδας).

7. Ποιος είναι ο ρόλος των κωδικονίων λήξης;

   Δείξε την απάντηση

   Σηματοδοτούν το τέλος της μετάφρασης και την απελευθέρωση της πολυπεπτιδικής αλυσίδας, αφού δεν αντιστοιχεί σε αυτά tRNA.

8. Όλα τα πολυπεπτίδια αρχίζουν με μεθειονίνη. Γιατί δεν έχουν όλες οι λειτουργικές πρωτεΐνες πρώτο αμινοξύ τη μεθειονίνη;

   Δείξε την απάντηση

   Μετά τη μετάφραση πολλές πρωτεΐνες τροποποιούνται: αφαιρούνται αμινοξέα από το αρχικό αμινικό άκρο, μαζί με τη μεθειονίνη.

9. Με ποιους τρόπους ένα κύτταρο φτιάχνει ταυτόχρονα πολλά μόρια της ίδιας πρωτεΐνης;

   Δείξε την απάντηση

   Με το πολύσωμα (πολλά ριβοσώματα στο ίδιο mRNA) και με τη μεταγραφή του γονιδίου πολλές φορές, ώστε να υπάρχουν πολλά αντίγραφα του mRNA.

10. Μπορεί mRNA ενός οργανισμού να μεταφραστεί σε κύτταρα άλλου; Τι προϊόν θα προκύψει;

    Δείξε την απάντηση

    Ναι. Επειδή ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός, θα προκύψει η ίδια πολυπεπτιδική αλυσίδα.

11. Αν ένα ώριμο ευκαρυωτικό mRNA τοποθετηθεί σε προκαρυωτικό κύτταρο, θα δώσει την ίδια αλυσίδα;

    Δείξε την απάντηση

    Ναι. Το ώριμο mRNA δεν έχει εσώνια, και ο κώδικας είναι σχεδόν καθολικός.

12. Δύο οργανισμοί φτιάχνουν την ίδια πρωτεΐνη. Έχουν αναγκαστικά ίδια αλληλουχία στο mRNA;

    Δείξε την απάντηση

    Όχι. Λόγω των συνώνυμων κωδικονίων, η ίδια αλληλουχία αμινοξέων μπορεί να κωδικοποιείται από διαφορετικές αλληλουχίες βάσεων.

13. Γιατί τα αμινοξέα μιας ευκαρυωτικής πρωτεΐνης είναι λιγότερα από τα κωδικόνια της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου;

    Δείξε την απάντηση

    Το γονίδιο περιέχει εσώνια και αμετάφραστες περιοχές, το κωδικόνιο λήξης δεν κωδικοποιεί αμινοξύ, και μετά τη μετάφραση μπορεί να αφαιρεθούν αμινοξέα.

14. Πώς παράγεται ανθρώπινη ινσουλίνη από βακτήρια;

    Δείξε την απάντηση

    Ο γενετικός κώδικας είναι σχεδόν καθολικός, οπότε το βακτήριο μεταφράζει σωστά την ανθρώπινη πληροφορία, αρκεί να του δοθεί χωρίς εσώνια.

Ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης

1. Σε τι αποσκοπεί η ρύθμιση στους προκαρυωτικούς; Δώσε παράδειγμα.

   Δείξε την απάντηση

   Στην προσαρμογή στις αλλαγές του περιβάλλοντος, ώστε να εξασφαλίζονται οι καλύτερες συνθήκες για αύξηση και διαίρεση. Π.χ. τα ένζυμα της λακτόζης παράγονται μόνο όταν υπάρχει λακτόζη.

2. Ποιες αλληλουχίες περιέχει το οπερόνιο της λακτόζης; Πόσες πρωτεΐνες κωδικοποιεί;

   Δείξε την απάντηση

   Υποκινητή, χειριστή και τρία δομικά γονίδια, για β-γαλακτοζιδάση, περμεάση και τρανσακετυλάση. Μπροστά υπάρχει ρυθμιστικό γονίδιο για τον καταστολέα. Τα τρία γονίδια δίνουν ένα mRNA και τρία ένζυμα.

3. Πώς επιτυγχάνεται η καταστολή του οπερονίου της λακτόζης;

   Δείξε την απάντηση

   Ο καταστολέας, που παράγεται συνεχώς από το ρυθμιστικό γονίδιο, δένεται ισχυρά στον χειριστή και εμποδίζει την RNA πολυμεράση να μεταγράψει τα δομικά γονίδια.

4. Ποια είναι η διαφορά επαγωγής και καταστολής του οπερονίου;

   Δείξε την απάντηση

   Στην καταστολή (χωρίς λακτόζη) ο καταστολέας κάθεται στον χειριστή και δεν γίνεται μεταγραφή. Στην επαγωγή η λακτόζη δεσμεύει τον καταστολέα, αυτός αποκολλάται, και η RNA πολυμεράση μεταγράφει. Τα ένζυμα διασπούν τη λακτόζη σε γλυκόζη και γαλακτόζη.

5. Σε πόσα και ποια επίπεδα γίνεται η ρύθμιση στα ευκαρυωτικά;

   Δείξε την απάντηση

   Σε τέσσερα: στη μεταγραφή, μετά τη μεταγραφή, στη μετάφραση και μετά τη μετάφραση.

6. Τι είναι η κυτταρική διαφοροποίηση και πού δεν συμβαίνει;

   Δείξε την απάντηση

   Η εξειδίκευση των κυττάρων στα αρχικά στάδια της εμβρυογένεσης, ώστε να εκτελούν διαφορετικές λειτουργίες. Δεν συμβαίνει στους μονοκύτταρους οργανισμούς.

7. Ένα νευρικό κύτταρο έχει το γονίδιο της αιμοσφαιρίνης;

   Δείξε την απάντηση

   Ναι. Όλα τα σωματικά κύτταρα έχουν τα ίδια γονίδια, αφού προέρχονται από το ζυγωτό με μιτώσεις. Το νευρικό κύτταρο απλώς δεν εκφράζει αυτό το γονίδιο.

8. Δύο κύτταρα του ίδιου οργανισμού (ηπατικό και λεμφοκύτταρο) έχουν κοινές αλλά και διαφορετικές πρωτεΐνες. Γιατί; Ποιες είναι κοινές;

   Δείξε την απάντηση

   Έχουν τα ίδια γονίδια αλλά, λόγω διαφοροποίησης, εκφράζουν διαφορετικά. Κοινές είναι οι πρωτεΐνες βασικών λειτουργιών: DNA και RNA πολυμεράσες, ελικάσες, δεσμάση, επιδιορθωτικά ένζυμα, πρωτεΐνες ριβοσωμάτων, ιστόνες, ένζυμα της κυτταρικής αναπνοής.

6Ασκήσεις

Τύπου Θέματος Γ και Δ. Οι αριθμοί είναι αλλαγμένοι σε σχέση με τα συνηθισμένα φυλλάδια. Προσπάθησε πρώτα μόνος σου και μετά άνοιξε την απάντηση.

1. Η κωδική αλυσίδα ενός γονιδίου είναι 5΄-ATG-GCA-TTC-AGG-CCT-GAA-TGG-TAG-3΄. Βρες: α) τους δεσμούς υδρογόνου του γονιδίου, β) το πλαίσιο ανάγνωσης του mRNA, γ) τους πεπτιδικούς δεσμούς της αλυσίδας.

   Δείξε τη λύση

   α) Στο δίκλωνο γονίδιο: ζεύγη A–T 12, ζεύγη G–C 12. Δεσμοί H = 2·12 + 3·12 = 60.
   β) Το mRNA είναι ίδιο με την κωδική, με U αντί T: 5΄-AUG-GCA-UUC-AGG-CCU-GAA-UGG-UAG-3΄.
   γ) 8 κωδικόνια, το τελευταίο (UAG) λήξης: 7 αμινοξέα, άρα 6 πεπτιδικοί δεσμοί.

2. Τμήμα βακτηριακού DNA αποτελείται από 2.400 νουκλεοτίδια και είναι γονίδιο που μεταφράζεται. Πόσα κωδικόνια έχει το mRNA του και πόσα αμινοξέα η αλυσίδα κατά τη σύνθεσή της;

   Δείξε τη λύση

   Το DNA είναι δίκλωνο: 2.400 νουκλεοτίδια = 1.200 ζεύγη. Μεταγράφεται μία αλυσίδα, άρα το mRNA έχει 1.200 νουκλεοτίδια = 400 κωδικόνια. Χωρίς το κωδικόνιο λήξης: 399 αμινοξέα (θεωρούμε ότι δεν υπάρχουν αμετάφραστες περιοχές).

3. Το RNA που προκύπτει από τη μεταγραφή ενός γονιδίου έχει 12.000 βάσεις, από τις οποίες 15% U και 25% G. Το γονίδιο έχει 32.000 δεσμούς υδρογόνου. Βρες τη σύσταση του γονιδίου σε βάσεις.

   Δείξε τη λύση

   Το γονίδιο έχει 2·12.000 = 24.000 νουκλεοτίδια: 2A + 2G = 24.000 και 2A + 3G = 32.000. Αφαιρώντας: G = C = 8.000 και A = T = 4.000. Τα ποσοστά του RNA δεν χρειάζονται, αφού αφορούν μόνο τη μία αλυσίδα.

4. Ένα γονίδιο έχει τις αλυσίδες:
   3΄-TACCCAGGTTTCGAATGCCTAACGATT-5΄
5΄-ATGGGTCCAAAGCTTACGGATTGCTAA-3΄
   Βρες: α) το mRNA, β) τα αντικωδικόνια των tRNA, γ) τους δεσμούς υδρογόνου του γονιδίου, δ) τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς του mRNA, ε) τα αμινοξέα του ολιγοπεπτιδίου.

   Δείξε τη λύση

   Κωδική είναι η αλυσίδα που, διαβασμένη 5΄→3΄, έχει ATG και, σε ακέραιο αριθμό τριάδων μετά, κωδικόνιο λήξης: η κάτω.
   α) 5΄-AUGGGUCCAAAGCUUACGGAUUGCUAA-3΄
   β) 3΄-UAC-5΄, 3΄-CCA-5΄, 3΄-GGU-5΄, 3΄-UUC-5΄, 3΄-GAA-5΄, 3΄-UGC-5΄, 3΄-CUA-5΄, 3΄-ACG-5΄
   γ) A–T: 15, G–C: 12, άρα 2·15 + 3·12 = 66.
   δ) 27 νουκλεοτίδια, γραμμικό: 26.
   ε) 9 κωδικόνια − 1 λήξης = 8 αμινοξέα.

5. Για τη σύνθεση τμήματος πολυπεπτιδίου χρησιμοποιήθηκαν με τη σειρά tRNA με αντικωδικόνια 3΄-UAC-5΄, 3΄-GGU-5΄, 3΄-CUU-5΄, 3΄-ACG-5΄, 3΄-AAA-5΄. Βρες τη σύσταση σε βάσεις του αντίστοιχου τμήματος DNA και τους δεσμούς υδρογόνου του.

   Δείξε τη λύση

   Κωδικόνια mRNA: AUG CCA GAA UGC UUU. Κωδική αλυσίδα: ATG CCA GAA TGC TTT. Στο δίκλωνο τμήμα: A = T = 9, G = C = 6. Δεσμοί H = 2·9 + 3·6 = 36. Δεν προσθέτουμε κωδικόνιο λήξης, γιατί πρόκειται για τμήμα.

6. Σε ριβοσώματα συντίθεται πρωτεΐνη με 118 πεπτιδικούς δεσμούς κατά τη σύνθεσή της. Το γονίδιό της έχει 950 δεσμούς υδρογόνου. Βρες τη σύστασή του σε βάσεις.

   Δείξε τη λύση

   118 δεσμοί → 119 αμινοξέα → 120 κωδικόνια (με λήξη) → 360 νουκλεοτίδια mRNA → 720 νουκλεοτίδια γονιδίου (χωρίς αμετάφραστες περιοχές και εσώνια).
   2A + 2G = 720 και 2A + 3G = 950 → G = C = 230, A = T = 130.

7. Η κωδική αλυσίδα ενός τμήματος DNA έχει 46% A, 46% T, 4% C, 4% G. Γιατί είναι λογικό να κωδικοποιεί μικρές πολυπεπτιδικές αλυσίδες;

   Δείξε τη λύση

   Τα κωδικόνια λήξης στο DNA (TAA, TAG, TGA) αποτελούνται κυρίως από A και T. Σε τόσο πλούσια σε A–T αλληλουχία εμφανίζονται πολύ συχνά, οπότε η μετάφραση σταματά νωρίς. Π.χ. η πιθανότητα για TAA είναι 0,46³ ≈ 10%, ενώ για ATG μόλις 0,46·0,46·0,04 ≈ 0,8%.

8. Γονίδιο 4.500 ζευγών βάσεων έχει 30% A. α) Πόσοι δεσμοί υδρογόνου συγκρατούν τις αλυσίδες; β) Ποιος είναι ο μέγιστος αριθμός αμινοξέων της αλυσίδας που κωδικοποιεί;

   Δείξε τη λύση

   α) 9.000 βάσεις: A = T = 2.700, G = C = 1.800. Δεσμοί H = 2·2.700 + 3·1.800 = 10.800.
   β) Μεταγράφεται μία αλυσίδα: mRNA έως 4.500 νουκλεοτίδια = 1.500 κωδικόνια, άρα το πολύ 1.499 αμινοξέα.

9. Μια πρωτεΐνη έχει τέσσερις αλυσίδες, ανά δύο όμοιες (2 Χ και 2 Ψ). Τα πλαίσια ανάγνωσης των δύο mRNA έχουν μαζί 1.026 νουκλεοτίδια και η αλυσίδα Ψ έχει 8 αμινοξέα περισσότερα από τη Χ. Βρες τα αμινοξέα κάθε αλυσίδας και της πρωτεΐνης.

   Δείξε τη λύση

   Κωδικόνια συνολικά: 1.026/3 = 342. Αν η Χ έχει x κωδικόνια, η Ψ έχει x + 8: 2x + 8 = 342 → x = 167. Άρα Χ: 166 και Ψ: 174 αμινοξέα. Πρωτεΐνη: 2·166 + 2·174 = 680.

10. Ένας ρετροϊός με γενετικό υλικό 5·10³ βάσεων μολύνει ένα κύτταρο. Πόσα νουκλεοτίδια του κυττάρου θα χρησιμοποιηθούν και πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί θα σχηματιστούν ώστε να ενσωματωθεί στο DNA του κυττάρου;

    Δείξε τη λύση

    Η αντίστροφη μεταγραφάση φτιάχνει μονόκλωνο DNA (5.000) και μετά τη συμπληρωματική του (5.000): 10.000 νουκλεοτίδια.
    Δεσμοί στο δίκλωνο DNA του ιού: 2·(5.000 − 1) = 9.998. Για την ενσωμάτωση, κάθε άκρο κάθε αλυσίδας ενώνεται με το DNA του κυττάρου: 4 δεσμοί. Σύνολο 10.002.

11. Για τη σύνθεση ενός τετραπεπτιδίου σε βακτήριο χρησιμοποιήθηκαν tRNA με αντικωδικόνια 3΄-UAC-5΄, 3΄-GGA-5΄, 3΄-UUU-5΄, 3΄-CAG-5΄. Βρες τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς και τους δεσμούς υδρογόνου του γονιδίου.

    Δείξε τη λύση

    Κωδικόνια: AUG CCU AAA GUC και ένα κωδικόνιο λήξης. Το γονίδιο (τουλάχιστον) έχει 5 τριάδες = 15 ζεύγη = 30 νουκλεοτίδια. Φωσφοδιεστερικοί: 30 − 2 = 28.
    Δεσμοί H: με TAA 35, με TAG ή TGA 36, γιατί δεν ξέρουμε ποιο κωδικόνιο λήξης υπάρχει.

12. Η κωδική αλυσίδα βακτηριακού γονιδίου είναι 3΄-CTGCAAGTCGGTTTGCCAAAGTAATGC-5΄. Βρες τα tRNA της μετάφρασης και το μήκος της 5΄ και της 3΄ αμετάφραστης περιοχής του mRNA.

    Δείξε τη λύση

    Γραμμένη 5΄→3΄: CGTAATGAAACCGTTTGGCTGAACGTC. mRNA: 5΄-CGUA·AUG·AAA·CCG·UUU·GGC·UGA·ACGUC-3΄.
    Αντικωδικόνια: 3΄-UAC-5΄, 3΄-UUU-5΄, 3΄-GGC-5΄, 3΄-AAA-5΄, 3΄-CCG-5΄.
    5΄ αμετάφραστη: 4 νουκλεοτίδια, 3΄ αμετάφραστη: 5.

13. Σε ένα οργανίδιο, το νουκλεϊκό οξύ αποτελείται από 6 διαφορετικά μονομερή και οι πρωτεΐνες από τα 20 γνωστά αμινοξέα. Πρέπει ο κώδικάς του να είναι τριάδας; Πόσα το πολύ διαφορετικά tRNA μπορεί να έχει; Μπορεί να μεταφράσει mRNA του κυτταροπλάσματος;

    Δείξε τη λύση

    Αρκεί κώδικας δυάδας: 6² = 36 συνδυασμοί, αρκετοί για 20 αμινοξέα και σήματα λήξης. Χρειάζεται τουλάχιστον ένα κωδικόνιο λήξης, οπότε το πολύ 35 tRNA. mRNA του κυτταροπλάσματος δεν μπορεί να μεταφραστεί σωστά: έχει άλλα μονομερή και διαβάζεται ανά τρία.

14. Τα εξώνια ενός γονιδίου είναι 600 ζεύγη βάσεων και οι 5΄ και 3΄ αμετάφραστες περιοχές έχουν συνολικά 36 βάσεις. Πόσα αμινοξέα έχει το πρωτεϊνικό προϊόν;

    Δείξε τη λύση

    Ώριμο mRNA = 600 νουκλεοτίδια (τα εξώνια μιας αλυσίδας). Πλαίσιο ανάγνωσης: 600 − 36 = 564 = 188 κωδικόνια → 187 αμινοξέα κατά τη σύνθεση.

15. Σε ζωικό οργανισμό, η σύσταση σε C+G ενός rRNA ήταν 40%, ενώ του γονιδίου που το κωδικοποιεί 62%. Εξήγησε τη διαφορά.

    Δείξε τη λύση

    Το ποσοστό C+G είναι ίδιο στις δύο αλυσίδες ενός DNA και στο RNA που μεταγράφεται από αυτό. Η διαφορά οφείλεται στο ότι το γονίδιο περιλαμβάνει και αλληλουχίες που δεν υπάρχουν στο ώριμο rRNA: ρυθμιστικές περιοχές όπως ο υποκινητής, αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής και τμήματα που αφαιρούνται κατά την επεξεργασία του πρόδρομου μορίου. Αυτά είναι πλούσια σε C+G.

16. Σε βακτήριο παράγεται πρωτεΐνη 3.600 αμινοξέων από 3 ίδιες αλυσίδες. Η κωδική περιοχή αποτελεί το 50% του mRNA. Από πόσα νουκλεοτίδια αποτελείται το τμήμα DNA που την κωδικοποιεί;

    Δείξε τη λύση

    Κάθε αλυσίδα: 1.200 αμινοξέα → 1.201 κωδικόνια → 3.603 νουκλεοτίδια. Αυτά είναι το 50%, άρα mRNA = 7.206. Το γονίδιο είναι δίκλωνο: 14.412 νουκλεοτίδια. Οι 3 αλυσίδες είναι ίδιες, άρα κωδικοποιούνται από το ίδιο γονίδιο.

17. Το πρόδρομο mRNA ενός ευκαρυωτικού γονιδίου έχει 900 νουκλεοτίδια. Οι αμετάφραστες περιοχές έχουν συνολικά 30. Η αλυσίδα που προκύπτει έχει 250 αμινοξέα. Πόσα νουκλεοτίδια ανήκουν στα εσώνια;

    Δείξε τη λύση

    250 αμινοξέα → 251 κωδικόνια → 753 νουκλεοτίδια. Ώριμο mRNA = 753 + 30 = 783. Εσώνια = 900 − 783 = 117 νουκλεοτίδια.

18. Σε mRNA με 160 κωδικόνια (μαζί με το κωδικόνιο λήξης) βρίσκονται ταυτόχρονα 4 ριβοσώματα. Κάποια στιγμή αποσπώνται ταυτόχρονα το 100ό tRNA από το 1ο, το 75ο από το 2ο, το 50ό από το 3ο και το 12ο από το 4ο ριβόσωμα. Βρες: α) τα αμινοξέα που έχουν χρησιμοποιηθεί, β) τους πεπτιδικούς δεσμούς της αλυσίδας του 1ου ριβοσώματος, γ) τα tRNA που χρειάζεται ακόμη το 4ο ριβόσωμα.

    Δείξε τη λύση

    Όταν αποσπάται το ν-οστό tRNA, η αλυσίδα έχει ήδη ν + 1 αμινοξέα (κρέμεται από το επόμενο tRNA).
    α) 101 + 76 + 51 + 13 = 241.
    β) 101 αμινοξέα → 100 δεσμοί.
    γ) Η αλυσίδα θα έχει 159 αμινοξέα. Έχουν έρθει 13, άρα χρειάζονται ακόμη 146 tRNA.

19. Από τη μετάφραση ενός mRNA προκύπτουν τρία διαφορετικά πολυπεπτίδια με 95, 60 και 81 αμινοξέα. α) Σε τι κύτταρο και από ποιο τμήμα του γονιδιώματος προέρχεται το mRNA; β) Ποιο είναι το ελάχιστο μήκος του;

    Δείξε τη λύση

    α) Ένα mRNA για πολλές πρωτεΐνες σημαίνει οπερόνιο, άρα προκαρυωτικό κύτταρο. Προέρχεται από τα δομικά γονίδια ενός οπερονίου.
    β) (96 + 61 + 82) κωδικόνια = 239 → 717 νουκλεοτίδια (χωρίς αμετάφραστες περιοχές και ενδιάμεσες αλληλουχίες).

20. Πρωτεΐνη τριτοταγούς δομής χάνει κατά την τροποποίησή της 12 αμινοξέα από το αμινικό άκρο. Η τροποποιημένη πρωτεΐνη έχει ΜΒ 132.000 και το μέσο ΜΒ αμινοξέος είναι 110. Βρες τα νουκλεοτίδια του γονιδίου.

    Δείξε τη λύση

    Τροποποιημένη: 132.000/110 = 1.200 αμινοξέα. Αρχικά: 1.212 → 1.213 κωδικόνια → 3.639 νουκλεοτίδια mRNA. Γονίδιο δίκλωνο: τουλάχιστον 7.278 νουκλεοτίδια (χωρίς αμετάφραστες περιοχές και εσώνια).

21. Η κωδική αλυσίδα ενός γονιδίου έχει 22% A, 28% T, 18% G. Βρες τη σύσταση του RNA.

    Δείξε τη λύση

    Στην κωδική C = 100 − 68 = 32%. Το RNA είναι ίδιο με την κωδική (U αντί T): A 22%, U 28%, G 18%, C 32%.

22. Σε κάθε αλυσίδα ενός γονιδίου ο αριθμός των A είναι ίσος με τον αριθμό των C, και οι δύο αλυσίδες έχουν τον ίδιο αριθμό A. Το RNA του γονιδίου έχει 120 νουκλεοτίδια με U. Βρες τη σύσταση του γονιδίου και του RNA.

    Δείξε τη λύση

    Τα U του RNA αντιστοιχούν στα A της μη κωδικής: A_μκ = 120, άρα και A_κ = 120. Τότε T_μκ = T_κ = 120 και C_κ = C_μκ = 120, G_κ = G_μκ = 120. Κάθε αλυσίδα έχει 120 από κάθε βάση. Γονίδιο: A = T = G = C = 240. RNA: 120 από κάθε βάση (25%).

23. Μια πρωτεΐνη έχει δύο αλυσίδες, η μία με διπλάσια αμινοξέα από την άλλη. Το πλαίσιο ανάγνωσης της μεγάλης έχει 135 νουκλεοτίδια περισσότερα από της μικρής. Βρες τα αμινοξέα της πρωτεΐνης (χωρίς τροποποιήσεις).

    Δείξε τη λύση

    Μικρή: y αμινοξέα, (y + 1)·3 νουκλεοτίδια. Μεγάλη: 2y, (2y + 1)·3. Διαφορά: 3y = 135 → y = 45. Πρωτεΐνη: 45 + 90 = 135 αμινοξέα.

24. Ένα πλασμίδιο έχει 12.000 ζεύγη βάσεων και συνολικά 5.000 C. α) Πόσα μόρια νερού παράγονται κατά τη σύνθεσή του; β) Πόσοι δεσμοί υδρογόνου; γ) Αν το 15% του αποτελείται από γονίδια, ποιο είναι το συνολικό μήκος των mRNA του;

    Δείξε τη λύση

    α) Κυκλικό, 24.000 νουκλεοτίδια: 24.000.
    β) G = C = 5.000, A = T = 7.000: 2·7.000 + 3·5.000 = 29.000.
    γ) Γονίδια: 0,15·12.000 = 1.800 ζεύγη. Από κάθε γονίδιο μεταγράφεται μία αλυσίδα: 1.800 νουκλεοτίδια.

25. Δίνεται mRNA: 5΄-GAUCAUGGCUUUCAGAGGAUGACCUA-3΄. Βρες το γονίδιο και τα αντικωδικόνια των tRNA.

    Δείξε τη λύση

    Κωδική: 5΄-GATCATGGCTTTCAGAGGATGACCTA-3΄, μη κωδική: 3΄-CTAGTACCGAAAGTCTCCTACTGGAT-5΄.
    Το πλαίσιο αρχίζει στο πρώτο AUG: AUG GCU UUC AGA GGA UGA. Αντικωδικόνια: 3΄-UAC-5΄, 3΄-CGA-5΄, 3΄-AAG-5΄, 3΄-UCU-5΄, 3΄-CCU-5΄.

26. Γονίδιο 1.800 ζευγών βάσεων έχει δύο εσώνια των 150 βάσεων. Πόσα αμινοξέα κωδικοποιεί;

    Δείξε τη λύση

    Ώριμο mRNA: 1.800 − 300 = 1.500 νουκλεοτίδια = 500 κωδικόνια → 499 αμινοξέα (χωρίς αμετάφραστες περιοχές).

27. Γονίδιο 9.000 ζευγών βάσεων έχει δύο εσώνια των 2.400 ζευγών. Στο ώριμο mRNA η 5΄ αμετάφραστη περιοχή έχει 250 βάσεις και η 3΄ 200. Πόσα αμινοξέα έχει η αλυσίδα;

    Δείξε τη λύση

    Ώριμο: 9.000 − 4.800 = 4.200. Πλαίσιο: 4.200 − 450 = 3.750 = 1.250 κωδικόνια → 1.249 αμινοξέα.

28. Πρωτεΐνη με δύο αλυσίδες, 120 και 90 αμινοξέων (και οι δύο αρχίζουν με μεθειονίνη). Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός βάσεων DNA που την κωδικοποιεί;

    Δείξε τη λύση

    (121 + 91)·3 = 636 νουκλεοτίδια mRNA → τουλάχιστον 1.272 βάσεις DNA.

29. Πόσα κωδικόνια μπορούν να σχηματιστούν από A, U, C, G που περιέχουν: α) ακριβώς δύο G, β) καμία A, γ) τουλάχιστον μία U;

    Δείξε τη λύση

    α) Θέσεις για τα δύο G: 3 τρόποι, η τρίτη θέση έχει 3 επιλογές: 9. β) 3³ = 27. γ) 64 − 27 (χωρίς U) = 37.

30. Η κωδική αλυσίδα τμήματος DNA είναι 5΄-AGCTTACGGATCAATGCA-3΄. Βρες τους δεσμούς υδρογόνου και τους φωσφοδιεστερικούς δεσμούς του τμήματος.

    Δείξε τη λύση

    A+T στην κωδική: 10, G+C: 8. Δεσμοί H = 2·10 + 3·8 = 44. 18 ζεύγη = 36 νουκλεοτίδια, γραμμικό: 34.

31. Το πλαίσιο ανάγνωσης ενός mRNA είναι 3΄-GAU-ACU-UGG-AAA-UCC-GUA-5΄. Βρες τους δεσμούς υδρογόνου του γονιδίου.

    Δείξε τη λύση

    Γραμμένο 5΄→3΄: AUG CCU AAA GGU UCA UAG. Στην κωδική: A+T = 11, G+C = 7. Δεσμοί H = 2·11 + 3·7 = 43.

32. mRNA 125 νουκλεοτιδίων. Πόσα αμινοξέα μπορεί να έχει η αλυσίδα που κωδικοποιεί;

    Δείξε τη λύση

    Χρειάζεται τουλάχιστον AUG και κωδικόνιο λήξης: ελάχιστο 1 αμινοξύ. Το πολύ 125/3 → 41 κωδικόνια (123 νουκλεοτίδια, 2 περισσεύουν σε αμετάφραστη περιοχή), άρα έως 40 αμινοξέα.

33. Πολυπεπτίδιο 150 αμινοξέων. Από πόσα τουλάχιστον νουκλεοτίδια αποτελείται το mRNA του;

    Δείξε τη λύση

    150 + 1 λήξης = 151 κωδικόνια → 453 νουκλεοτίδια. «Τουλάχιστον», γιατί μπορεί να έχει και αμετάφραστες περιοχές.

34. Δίνεται τμήμα μιας αλυσίδας DNA: …AAATTCTAACTTGGGTCCGACATAGTTT…
    α) Γράψε τη συμπληρωματική και βρες τους δεσμούς υδρογόνου. β) Γράψε το mRNA. γ) Γράψε τα αντικωδικόνια. δ) Πόσα αμινοξέα κωδικοποιούνται; ε) Πού γίνονται αυτές οι διαδικασίες;

    Δείξε τη λύση

    α) Συμπληρωματική: …TTTAAGATTGAACCCAGGCTGTATCAAA…, δεσμοί H = 66.
    Η δοσμένη αλυσίδα δεν έχει ATG ακολουθούμενο από λήξη σε σωστό πλαίσιο. Η συμπληρωματική, διαβασμένη 5΄→3΄ (από δεξιά προς αριστερά), έχει: AAACTATGTCGGACCCAAGTTAGAATTT, άρα αυτή είναι η κωδική.
    β) 5΄-AAACUAUGUCGGACCCAAGUUAGAAUUU-3΄
    γ) 3΄-UAC-5΄, 3΄-AGC-5΄, 3΄-CUG-5΄, 3΄-GGU-5΄, 3΄-UCA-5΄
    δ) 5 αμινοξέα: μεθειονίνη – σερίνη – ασπαρτικό οξύ – προλίνη – σερίνη.
    ε) Μεταγραφή στον πυρήνα (και σε μιτοχόνδρια ή χλωροπλάστες), μετάφραση στα ριβοσώματα του κυτταροπλάσματος (και των οργανιδίων).

35. Ένα δίκλωνο DNA έχει 8.000 άτομα φωσφόρου (φυσιολογικού). Μεταφέρεται σε περιβάλλον με ραδιενεργό ³²P και αντιγράφεται. Πόσα άτομα ³²P θα υπάρχουν μετά την 1η και μετά την 4η αντιγραφή;

    Δείξε τη λύση

    Λόγω του ημισυντηρητικού μηχανισμού, οι αρχικές αλυσίδες (8.000 άτομα) διατηρούνται. Μετά από ν αντιγραφές υπάρχουν 2^ν μόρια με 8.000·2^ν άτομα P συνολικά.
    1η: 16.000 − 8.000 = 8.000. 4η: 128.000 − 8.000 = 120.000.

36. Κατά την αντιγραφή ενός τμήματος DNA, οι ελικάσες σπάνε 170 δεσμούς υδρογόνου και η DNA πολυμεράση ενσωματώνει 140 νουκλεοτίδια στις δύο νέες αλυσίδες. Πόσα από αυτά έχουν κάθε βάση;

    Δείξε τη λύση

    Το τμήμα: 2A + 2G = 140 και 2A + 3G = 170 → G = 30, A = 40. Οι δύο νέες αλυσίδες μαζί έχουν τη σύσταση ενός δίκλωνου τμήματος: A = T = 40, G = C = 30.