Βιολογία Προσανατολισμού Γʹ Λυκείου

Κεφάλαιο 9: Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στη Γεωργία και την ΚτηνοτροφίαΑσκήσεις και λύσεις

Μεθοδολογία, 26 ερωτήσεις κλειστού τύπου, 22 επαναληπτικές ερωτήσεις θεωρίας, 7 ασκήσεις και ένα διαγώνισμα αυτοαξιολόγησης, όλα με αναλυτικές απαντήσεις.

Κατέβασε το PDF

1Μεθοδολογία

Οι ασκήσεις αυτού του κεφαλαίου ζητούν συνήθως να αναγνωρίσεις τη μέθοδο, να βρεις από πού προέρχεται το DNA ενός οργανισμού και να κάνεις απλούς υπολογισμούς.

Ποια μέθοδος για ποιον στόχο
Τι ζητείται	Μέθοδος	Τι να θυμάσαι
Φυτό με νέο χαρακτηριστικό	Πλασμίδιο Ti	Αδρανοποιούνται πρώτα τα γονίδια που προκαλούν όγκους.
Ζώο με γονίδιο άλλου είδους	Μικροέγχυση	Στον πυρήνα γονιμοποιημένου ωαρίου. Χρειάζεται θετή μητέρα.
Αντίγραφο ενός ζώου	Κλωνοποίηση	Πυρήνας σωματικού κυττάρου σε απύρηνο ωάριο. Δεν γίνεται γονιμοποίηση.
Ανθρώπινη πρωτεΐνη που χρειάζεται τροποποιήσεις	Gene pharming	Διαγονιδιακό ζώο, παραλαβή από το γάλα.

Από πού προέρχεται το DNA
Οργανισμός	Πηγές DNA	Εξήγηση
Φυτό ποικιλίας Bt	Τρεις οργανισμοί	Φυτό, Bacillus thuringiensis και Agrobacterium tumefaciens.
Διαγονιδιακό ζώο	Δύο είδη	Το ζώο και το είδος από το οποίο προέρχεται το ξένο γονίδιο.
Κλωνοποιημένο ζώο	Δύο ζώα	Πυρηνικό DNA από τον δότη του πυρήνα, μιτοχονδριακό από τη δότρια του ωαρίου.

Διασταυρώσεις διαγονιδιακών ζώων: αν το ξένο γονίδιο βρίσκεται σε ένα μόνο από τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα, το ζώο συμπεριφέρεται σαν ετερόζυγο. Οι μισοί γαμέτες του φέρουν το γονίδιο.

Χρωμοσώματα στην κλωνοποίηση: ο πυρήνας του σωματικού κυττάρου έχει 2n χρωμοσώματα, ο πυρήνας του ωαρίου που αφαιρείται έχει n.

2Ερωτήσεις κλειστού τύπου

Πάτα μια απάντηση για να δεις αν είναι σωστή. Στο τέλος θα δεις πόσες βρήκες.

Πολλαπλής επιλογής

Το πλασμίδιο Ti χρησιμοποιείται για την τροποποίηση φυτών, επειδή:
Οι όγκοι είναι ανεπιθύμητοι. Γι’ αυτό τα γονίδια που τους προκαλούν αδρανοποιούνται.
Το καλαμπόκι ποικιλίας Bt δεν περιέχει:
Τα γονίδια αυτά αδρανοποιούνται πριν χρησιμοποιηθεί το πλασμίδιο.
Τα διαγονιδιακά ζώα:
Το ξένο DNA εισάγεται με μικροέγχυση στον πυρήνα του γονιμοποιημένου ωαρίου.
Τα επιθηλιακά κύτταρα των πνευμόνων δεν λειτουργούν σωστά:
Η έλλειψη α₁-αντιθρυψίνης καταστρέφει τις πνευμονικές κυψελίδες, αλλά η πρωτεΐνη παράγεται στο ήπαρ.
Για την κλωνοποίηση δίνονται οι προτάσεις: 1. Αφαιρείται ο πυρήνας από ένα ωάριο. 2. Γίνεται γονιμοποίηση. 3. Εισάγεται πυρήνας σωματικού κυττάρου σε ωάριο. 4. Παράγεται φαρμακευτική πρωτεΐνη. Σωστές είναι:
Στην κλωνοποίηση δεν γίνεται γονιμοποίηση και δεν προστίθεται ξένο γονίδιο.
Τα διαγονιδιακά φυτά:
Το γονίδιο που προστίθεται διαφέρει από φυτό σε φυτό. Η τοξίνη Bt είναι μόνο ένα παράδειγμα.
Ένα βακτήριο που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ανθρώπινης φαρμακευτικής πρωτεΐνης:
Το ανθρώπινο γονίδιο εισάγεται ως cDNA, χωρίς εσώνια (Κεφάλαια 4 και 8).
Η έλλειψη του παράγοντα IX προκαλεί:
Η αιμορροφιλία Α οφείλεται στην έλλειψη του παράγοντα VIII.
Πρώτη πρόταση: «Η κλωνοποίηση θα μπορούσε να συνεισφέρει στον πολλαπλασιασμό διαγονιδιακών ζώων.» Δεύτερη πρόταση: «Με την κλωνοποίηση δημιουργούνται αντίγραφα ενός οργανισμού.»
Τα αντίγραφα ενός διαγονιδιακού ζώου φέρουν και αυτά το ξένο γονίδιο.
Πρώτη πρόταση: «Η παραγωγή ανθρώπινης πρωτεΐνης από διαγονιδιακά ζώα γίνεται με πλασμίδια.» Δεύτερη πρόταση: «Τα διαγονιδιακά ζώα περιέχουν DNA από άλλο είδος.»
Στα ζώα το γονίδιο εισάγεται με μικροέγχυση, όχι με πλασμίδια.
Το πρόβατο έχει 2n = 54 χρωμοσώματα. Ο πυρήνας που μεταφέρεται στο απύρηνο ωάριο κατά την κλωνοποίηση περιέχει:
Είναι πυρήνας σωματικού κυττάρου, άρα διπλοειδής.
Μια διαγονιδιακή αγελάδα φέρει το ξένο γονίδιο σε ένα μόνο από τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα. Η πιθανότητα ένας απόγονός της με μη διαγονιδιακό ταύρο να φέρει το γονίδιο είναι:
Οι μισοί γαμέτες της φέρουν το χρωμόσωμα με το ξένο γονίδιο.

Σωστό ή Λάθος

Το Agrobacterium tumefaciens παράγει μια τοξίνη που σκοτώνει έντομα.
Την τοξίνη παράγει το Bacillus thuringiensis.
Το πλασμίδιο Ti ενσωματώνεται στο γενετικό υλικό των φυτικών κυττάρων.
Γι’ αυτό χρησιμεύει ως φορέας γονιδίων στα φυτά.
Οι διασταυρώσεις επιλογής είναι γρήγορος τρόπος βελτίωσης της παραγωγής.
Είναι χρονοβόρες και επίπονες.
Η μικροέγχυση γίνεται στον πυρήνα γονιμοποιημένου ωαρίου.
Το ξένο DNA ενσωματώνεται σε κάποιο χρωμόσωμα.
Ένα διαγονιδιακό ζώο έχει το ξένο γονίδιο μόνο στα κύτταρα των μαστικών αδένων.
Το έχει σε όλα τα κύτταρα. Στους μαστικούς αδένες εκφράζεται.
Η α₁-αντιθρυψίνη παράγεται φυσιολογικά στο ήπαρ του ανθρώπου.
Η έλλειψή της οδηγεί στο εμφύσημα.
Η θετή μητέρα δίνει στο έμβρυο το μισό γενετικό υλικό του.
Δεν δίνει γενετικό υλικό. Μόνο το κυοφορεί.
Η Dolly είχε το ίδιο πυρηνικό DNA με το πρόβατο από το οποίο προήλθε το ωάριο.
Το είχε ίδιο με το πρόβατο που έδωσε το σωματικό κύτταρο.
Στην κλωνοποίηση χρησιμοποιείται σπερματοζωάριο.
Δεν γίνεται γονιμοποίηση.
Οι ποικιλίες Bt περιορίζουν τη χρήση εντομοκτόνων.
Το φυτό παράγει το ίδιο την τοξίνη.
Ο ενεργοποιητής πλασμινογόνου (tPA) χρησιμοποιείται για την αντιμετώπιση των θρόμβων.
Παράγεται από διαγονιδιακά ζώα.
Τα διαγονιδιακά ζώα δεν μεταβιβάζουν το ξένο γονίδιο στους απογόνους τους.
Το γονίδιο υπάρχει και στα γεννητικά τους κύτταρα.
Το Penicillium είναι βακτήριο που παράγει πενικιλίνη.
Είναι μύκητας.
Με τη Γενετική Μηχανική ο οργανισμός αποκτά μόνο το επιθυμητό χαρακτηριστικό.
Στις διασταυρώσεις οι απόγονοι αποκτούν και μη επιθυμητές ιδιότητες.

Αντιστοίχιση

Επαναληπτική αντιστοίχιση για τα Κεφάλαια 6, 8 και 9. Να αντιστοιχίσετε κάθε ασθένεια της στήλης Ι με ένα στοιχείο της στήλης ΙΙ. Ένα στοιχείο της στήλης ΙΙ περισσεύει.
- 1. Αλφισμός
- 2. Φαινυλκετονουρία
- 3. Αιμορροφιλία Β
- 4. Έλλειψη α₁-αντιθρυψίνης
- 5. Ανεπάρκεια ADA
- 6. Κυστική ίνωση
- 7. Διαβήτης
- 8. Σύνδρομο cri-du-chat
- Α. Εμφύσημα
- Β. Ex vivo γονιδιακή θεραπεία
- Γ. Έλλειψη μελανίνης
- Δ. Χορήγηση ινσουλίνης
- Ε. Έλλειψη τμήματος του χρωμοσώματος 5
- Ζ. Χορήγηση παράγοντα IX
- Η. Δίαιτα με περιορισμένη φαινυλαλανίνη
- Θ. In vivo γονιδιακή θεραπεία με αδενοϊό
- Ι. Χορήγηση παράγοντα VIII
Δείξε την απάντηση
1 – Γ · 2 – Η · 3 – Ζ · 4 – Α · 5 – Β · 6 – Θ · 7 – Δ · 8 – Ε. Περισσεύει το Ι, που αφορά την αιμορροφιλία Α.

Σωστή σειρά

Να βάλετε στη σωστή σειρά τα βήματα παραγωγής μιας ανθρώπινης φαρμακευτικής πρωτεΐνης από διαγονιδιακό ζώο.
- Α. Γέννηση του διαγονιδιακού ζώου.
- Β. Μικροέγχυση του γονιδίου στον πυρήνα γονιμοποιημένου ωαρίου.
- Γ. Παραλαβή της πρωτεΐνης από το γάλα, απομόνωση και καθαρισμός.
- Δ. Απομόνωση του ανθρώπινου γονιδίου.
- Ε. Διασταυρώσεις για την απόκτηση πολλών διαγονιδιακών ζώων.
- Ζ. Τοποθέτηση του ζυγωτού στη μήτρα θετής μητέρας.
Δείξε την απάντηση
Δ → Β → Ζ → Α → Ε → Γ.

Συμπλήρωση κενών

Το πλασμίδιο προέρχεται από το βακτήριο Agrobacterium .
Δείξε την απάντηση
Ti, tumefaciens
Το βακτήριο Bacillus παράγει μια ισχυρή που καταστρέφει έντομα και σκώληκες.
Δείξε την απάντηση
thuringiensis, τοξίνη
Η μέθοδος μεταφοράς DNA με μικροβελόνα στον πυρήνα γονιμοποιημένου ωαρίου ονομάζεται .
Δείξε την απάντηση
μικροέγχυση
Η έλλειψη της α₁-αντιθρυψίνης οδηγεί σε , ενώ η έλλειψη του παράγοντα IX σε .
Δείξε την απάντηση
εμφύσημα, αιμορροφιλία Β
Η παραγωγή φαρμακευτικών πρωτεϊνών από διαγονιδιακά ζώα ονομάζεται .
Δείξε την απάντηση
gene pharming
Στην κλωνοποίηση ο πυρήνας ενός κυττάρου μεταφέρεται σε ωάριο.
Δείξε την απάντηση
σωματικού, απύρηνο
Οι διασταυρώσεις επιλογής είναι μέθοδος και επίπονη, γιατί απαιτούνται συνεχείς .
Δείξε την απάντηση
χρονοβόρα, διασταυρώσεις

3Επαναληπτικές ερωτήσεις θεωρίας

Απάντησε πρώτα μόνος σου και μετά άνοιξε την απάντηση για να ελέγξεις τι σου ξέφυγε.

Τι είναι οι ελεγχόμενες διασταυρώσεις (διασταυρώσεις επιλογής) και ποια μειονεκτήματα έχουν;
Δείξε την απάντηση
Είναι διασταυρώσεις ανάμεσα σε φυτά ή ζώα που έχουν επιλεγεί για τα χαρακτηριστικά τους, ώστε οι απόγονοι να τα συνδυάζουν.
Είναι χρονοβόρες και επίπονες, γιατί απαιτούνται συνεχείς διασταυρώσεις, και οι απόγονοι φέρουν συνήθως, μαζί με τους επιθυμητούς χαρακτήρες, και μη επιθυμητές ιδιότητες.
Τι είναι τα διαγονιδιακά ή γενετικά τροποποιημένα ζώα και φυτά;
Δείξε την απάντηση
Είναι ζώα και φυτά που έχουν υποστεί γενετική αλλαγή με τεχνικές Γενετικής Μηχανικής. Περιέχουν γονίδια από άλλον οργανισμό, συνήθως διαφορετικού είδους.
Ποια πλεονεκτήματα έχει η δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών σε σχέση με τις διασταυρώσεις;
Δείξε την απάντηση
Γίνεται σε σύντομο χρονικό διάστημα και ο οργανισμός αποκτά μόνο το επιθυμητό χαρακτηριστικό. Επιπλέον το γονίδιο μπορεί να προέρχεται από εντελώς διαφορετικό είδος.
Τι γνωρίζετε για το πλασμίδιο Ti;
Δείξε την απάντηση
Είναι πλασμίδιο του βακτηρίου Agrobacterium tumefaciens, που ζει στο έδαφος και μολύνει φυτικά κύτταρα. Κατά τη μόλυνση το πλασμίδιο μπαίνει στο φυτικό κύτταρο, ενσωματώνεται στο γενετικό του υλικό και προκαλεί όγκους.
Αφού αδρανοποιηθούν τα γονίδια που προκαλούν τους όγκους, χρησιμοποιείται ως φορέας για τη μεταφορά γονιδίων σε φυτά.
Ποια διαδικασία ακολουθείται για τη δημιουργία ενός φυτού ποικιλίας Bt;
Δείξε την απάντηση
1. Απομόνωση του πλασμιδίου Ti από το Agrobacterium tumefaciens.
2. Αδρανοποίηση των γονιδίων που προκαλούν όγκους.
3. Ενσωμάτωση στο πλασμίδιο του γονιδίου της τοξίνης του Bacillus thuringiensis.
4. Εισαγωγή του ανασυνδυασμένου πλασμιδίου σε φυτικά κύτταρα.
5. Ανάπτυξη διαγονιδιακού φυτού, που παράγει την τοξίνη και είναι ανθεκτικό στα έντομα.
Τι γνωρίζετε για το Bacillus thuringiensis;
Δείξε την απάντηση
Είναι βακτήριο του εδάφους που παράγει ισχυρή τοξίνη, ικανή να καταστρέψει πολλά είδη εντόμων και σκωλήκων. Το γονίδιο της τοξίνης μεταφέρεται σε φυτά με τη βοήθεια του πλασμιδίου Ti. Τα φυτά αυτά, οι ποικιλίες Bt, είναι ανθεκτικά στα έντομα.
Ποια ένζυμα χρειάζονται για να κατασκευαστεί το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο Ti;
Δείξε την απάντηση
Μια περιοριστική ενδονουκλεάση, που κόβει το πλασμίδιο και το DNA με το επιθυμητό γονίδιο, και η DNA δεσμάση, που ενώνει τα δύο τμήματα.
Σε τι χρησιμεύει ένα γονίδιο ανθεκτικότητας σε αντιβιοτικό που βρίσκεται σε διαγονιδιακό φυτό και από πού προέρχεται;
Δείξε την απάντηση
Προέρχεται από το ανασυνδυασμένο πλασμίδιο με το οποίο τροποποιήθηκε το φυτό. Χρησιμεύει για την επιλογή των κυττάρων που δέχτηκαν το πλασμίδιο, όπως στην κλωνοποίηση του Κεφαλαίου 4.
Τι είναι η μικροέγχυση και σε ποια κύτταρα εφαρμόζεται;
Δείξε την απάντηση
Είναι η μεταφορά DNA, με ειδική μικροβελόνα, στον πυρήνα ζωικού κυττάρου. Εφαρμόζεται σε γονιμοποιημένα ωάρια, στα χρωμοσώματα των οποίων ενσωματώνεται το ξένο γενετικό υλικό.
Ποια βήματα απαιτούνται για την παραγωγή μιας ανθρώπινης φαρμακευτικής πρωτεΐνης από διαγονιδιακό ζώο;
Δείξε την απάντηση
1. Απομόνωση του ανθρώπινου γονιδίου.
2. Μικροέγχυση του γονιδίου στον πυρήνα γονιμοποιημένου ωαρίου του ζώου.
3. Τοποθέτηση του ζυγωτού στη μήτρα θετής μητέρας.
4. Γέννηση του διαγονιδιακού ζώου.
5. Διασταυρώσεις για την απόκτηση πολλών διαγονιδιακών ζώων.
6. Παραλαβή της πρωτεΐνης από το γάλα, απομόνωση και καθαρισμός.
Τι γνωρίζετε για την α₁-αντιθρυψίνη;
Δείξε την απάντηση
Είναι πρωτεΐνη που παράγεται στο ήπαρ του ανθρώπου. Η έλλειψή της, που οφείλεται σε μετάλλαξη του αντίστοιχου γονιδίου, οδηγεί στο εμφύσημα: καταστρέφονται οι πνευμονικές κυψελίδες και εμφανίζεται αναπνευστική ανεπάρκεια.
Παράγεται από διαγονιδιακά πρόβατα, στο γάλα τους.
Με ποιους τρόπους μπορεί η Βιοτεχνολογία να παραγάγει μια φαρμακευτική πρωτεΐνη σε μεγάλες ποσότητες;
Δείξε την απάντηση
Με γενετικά τροποποιημένα βακτήρια, που καλλιεργούνται σε βιοαντιδραστήρες, και με διαγονιδιακά ζώα, που την παράγουν στο γάλα τους.
Γιατί ορισμένες ανθρώπινες πρωτεΐνες παράγονται από διαγονιδιακά ζώα και όχι από βακτήρια;
Δείξε την απάντηση
Γιατί για να γίνουν λειτουργικές χρειάζονται τροποποιήσεις μετά τη σύνθεσή τους, που τα βακτήρια δεν μπορούν να κάνουν. Τα κύτταρα των θηλαστικών τις κάνουν.
Τι χρησιμεύουν οι θετές μητέρες;
Δείξε την απάντηση
Στη μήτρα τους εμφυτεύεται το τροποποιημένο ζυγωτό ή το έμβρυο, το οποίο κυοφορούν μέχρι τη γέννηση. Δεν συνεισφέρουν γενετικό υλικό.
Πώς δημιουργήθηκε το κλωνοποιημένο πρόβατο Dolly;
Δείξε την απάντηση
Ο πυρήνας ενός κυττάρου του μαστικού αδένα ενός ενήλικου προβάτου μεταφέρθηκε σε ωάριο άλλου προβάτου, από το οποίο είχε αφαιρεθεί ο πυρήνας. Το κύτταρο διαιρέθηκε λίγες φορές και το έμβρυο εμφυτεύθηκε στη μήτρα θετής μητέρας.
Είχε η Dolly όλο το DNA της από το πρόβατο που έδωσε το σωματικό κύτταρο;
Δείξε την απάντηση
Όχι. Από αυτό είχε το πυρηνικό DNA. Το μιτοχονδριακό DNA προερχόταν από το πρόβατο που έδωσε το ωάριο, γιατί τα μιτοχόνδρια βρίσκονται στο κυτταρόπλασμα του ωαρίου.
Πού μπορεί να χρησιμεύσει η κλωνοποίηση ζώων;
Δείξε την απάντηση
Στον πολλαπλασιασμό διαγονιδιακών ζώων με επιθυμητά χαρακτηριστικά και στην προστασία ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση.
Από ποιους οργανισμούς προέρχεται το DNA: α) του καλαμποκιού ποικιλίας Bt, β) ενός διαγονιδιακού προβάτου που παράγει α₁-αντιθρυψίνη, γ) της Dolly;
Δείξε την απάντηση
- Καλαμπόκι Bt: καλαμπόκι, Bacillus thuringiensis (γονίδιο της τοξίνης) και Agrobacterium tumefaciens (πλασμίδιο Ti).
- Διαγονιδιακό πρόβατο: πρόβατο και άνθρωπος.
- Dolly: πυρηνικό DNA από το πρόβατο που έδωσε το σωματικό κύτταρο και μιτοχονδριακό από το πρόβατο που έδωσε το ωάριο.
Γιατί ένα διαγονιδιακό ζώο μεταβιβάζει το ξένο γονίδιο στους απογόνους του, ενώ ένα άτομο που έκανε γονιδιακή θεραπεία όχι;
Δείξε την απάντηση
Στο διαγονιδιακό ζώο τροποποιήθηκε το ζυγωτό, οπότε το γονίδιο υπάρχει σε όλα τα κύτταρα, και στα γεννητικά. Στη γονιδιακή θεραπεία τροποποιούνται μόνο σωματικά κύτταρα.
Να αναφέρετε ασθένειες που οφείλονται στην έλλειψη μιας πρωτεΐνης και την πρωτεΐνη που λείπει.
Δείξε την απάντηση
- Διαβήτης: ινσουλίνη.
- Εμφύσημα: α₁-αντιθρυψίνη.
- Αιμορροφιλία Β: παράγοντας IX. Αιμορροφιλία Α: παράγοντας VIII.
- Ανεπάρκεια του ανοσοποιητικού: ένζυμο ADA.
- Φαινυλκετονουρία: το ένζυμο που μετατρέπει τη φαινυλαλανίνη σε τυροσίνη.
- Αλφισμός: ένζυμο απαραίτητο για τη σύνθεση της μελανίνης.
- β-θαλασσαιμία: β-αλυσίδα της αιμοσφαιρίνης.
Τι γνωρίζετε για τον παράγοντα IX;
Δείξε την απάντηση
Είναι πρωτεΐνη που συμμετέχει στον μηχανισμό πήξης του αίματος. Η έλλειψή του οδηγεί στην αιμορροφιλία Β. Παράγεται από διαγονιδιακά ζώα.
Ποιους μικροοργανισμούς γνωρίζετε που χρησιμοποιούνται στη Γενετική Μηχανική και στη Βιοτεχνολογία, και σε τι χρησιμεύει ο καθένας;
Δείξε την απάντηση
- Escherichia coli: ξενιστής πλασμιδίων, πηγή της EcoRI.
- Agrobacterium tumefaciens: πλασμίδιο Ti για διαγονιδιακά φυτά.
- Bacillus thuringiensis: γονίδιο τοξίνης για ποικιλίες Bt.
- Saccharomyces: παραγωγή αιθανόλης.
- Penicillium: παραγωγή πενικιλίνης.

4Ασκήσεις

Οι ασκήσεις 1 έως 4 έχουν υπολογισμούς, οι 5 και 7 ζητούν σύγκριση μεθόδων και η 6 συνδυάζει ύλη από το Κεφάλαιο 4.

Για τη δημιουργία ενός κλωνοποιημένου προβάτου χρησιμοποιούνται τρία πρόβατα, Κ, Λ και Μ. Από το πρόβατο Κ, που είναι θηλυκό, παραλαμβάνεται ο πυρήνας ενός κυττάρου των μαστικών αδένων. Από ένα ωάριο του προβάτου Λ αφαιρείται ο πυρήνας και στη θέση του εισάγεται ο πυρήνας από το Κ. Το έμβρυο εμφυτεύεται στη μήτρα του προβάτου Μ και γεννιέται το πρόβατο Ν. Το πρόβατο έχει 2n = 54 χρωμοσώματα.
α) Ποιο από τα πρόβατα Κ, Λ, Μ έχει ίδιο πυρηνικό DNA με το Ν και γιατί;
β) Ποιο έχει ίδιο μιτοχονδριακό DNA με το Ν και γιατί;
γ) Ποιο είναι το φύλο του Ν;
δ) Πόσα χρωμοσώματα είχε ο πυρήνας που αφαιρέθηκε από το ωάριο και πόσα ο πυρήνας που εισήχθη;
Δείξε την απάντηση
α) Το Κ, γιατί από αυτό προέρχεται ο πυρήνας.
β) Το Λ, γιατί από αυτό προέρχεται το ωάριο, δηλαδή το κυτταρόπλασμα με τα μιτοχόνδρια.
γ) Θηλυκό, όπως το Κ, αφού έχει τα ίδια φυλετικά χρωμοσώματα.
δ) Ο πυρήνας του ωαρίου είναι απλοειδής: 27 χρωμοσώματα. Ο πυρήνας του σωματικού κυττάρου είναι διπλοειδής: 54.
Σε ένα χωράφι καλλιεργείται συμβατικό καλαμπόκι και σε ένα γειτονικό καλαμπόκι ποικιλίας Bt. Και τα δύο αναμένεται να δώσουν 8 τόνους. Τα έντομα καταστρέφουν το 25% της σοδειάς στο πρώτο χωράφι και το 5% στο δεύτερο.
α) Πόσοι τόνοι συγκομίζονται τελικά σε κάθε χωράφι;
β) Γιατί το καλαμπόκι Bt έχει μικρότερες απώλειες;
γ) Από ποιους οργανισμούς προέρχεται το DNA του καλαμποκιού Bt;
δ) Ποιο όφελος έχει η ποικιλία Bt για το περιβάλλον;
Δείξε την απάντηση
α) Συμβατικό: 8 − 2 = 6 τόνοι. Bt: 8 − 0,4 = 7,6 τόνοι.
β) Τα κύτταρά του παράγουν την τοξίνη του Bacillus thuringiensis, που καταστρέφει τα έντομα που το τρώνε.
γ) Από το καλαμπόκι, το Bacillus thuringiensis (γονίδιο της τοξίνης) και το Agrobacterium tumefaciens (πλασμίδιο Ti).
δ) Χρειάζονται λιγότεροι ψεκασμοί με εντομοκτόνα.
Ένα διαγονιδιακό θηλυκό πρόβατο φέρει το γονίδιο της ανθρώπινης α₁-αντιθρυψίνης σε ένα μόνο από τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα ενός ζεύγους αυτοσωμικών χρωμοσωμάτων. Διασταυρώνεται με μη διαγονιδιακό κριάρι και αποκτά συνολικά 12 απογόνους.
α) Πόσοι απόγονοι αναμένεται να φέρουν το γονίδιο;
β) Πόσοι αναμένεται να παράγουν την πρωτεΐνη στο γάλα τους;
γ) Αν διασταυρωθούν δύο διαγονιδιακοί απόγονοι, τι ποσοστό των δικών τους απογόνων θα φέρει το γονίδιο και στα δύο ομόλογα χρωμοσώματα;
δ) Με ποια άλλη μέθοδο θα μπορούσαν να αποκτηθούν γρήγορα πολλά ζώα όμοια με το αρχικό διαγονιδιακό πρόβατο;
Δείξε την απάντηση
α) Οι μισοί γαμέτες της φέρουν το γονίδιο: 12 × 1/2 = 6.
β) Μόνο τα θηλυκά: 6 × 1/2 = 3.
γ) Η διασταύρωση είναι σαν διασταύρωση ετερόζυγων: 1/4 των απογόνων. Συνολικά τα 3/4 φέρουν το γονίδιο.
δ) Με κλωνοποίηση.
Ένα διαγονιδιακό πρόβατο παράγει 400 λίτρα γάλα τον χρόνο, με 30 g ανθρώπινης πρωτεΐνης σε κάθε λίτρο. Ένας ασθενής χρειάζεται 200 g της πρωτεΐνης τον χρόνο.
α) Πόση πρωτεΐνη παράγει το πρόβατο σε έναν χρόνο;
β) Πόσους ασθενείς καλύπτει, αν κατά τον καθαρισμό δεν χάνεται πρωτεΐνη;
γ) Πόσους καλύπτει, αν κατά τον καθαρισμό χάνεται το 25% της πρωτεΐνης;
δ) Γιατί η πρωτεΐνη παραλαμβάνεται από το γάλα;
Δείξε την απάντηση
α) 400 × 30 = 12.000 g = 12 kg.
β) 12.000 / 200 = 60 ασθενείς.
γ) Μένουν 9.000 g: 9.000 / 200 = 45 ασθενείς.
δ) Το γάλα συλλέγεται συνεχώς και σε μεγάλες ποσότητες, χωρίς να βλάπτεται το ζώο.
Μια εταιρεία θέλει να παραγάγει δύο ανθρώπινες πρωτεΐνες. Η πρωτεΐνη Χ είναι λειτουργική αμέσως μετά τη σύνθεσή της. Η πρωτεΐνη Ψ γίνεται λειτουργική μόνο ύστερα από τροποποιήσεις που γίνονται στα κύτταρα των θηλαστικών.
α) Ποιον τρόπο παραγωγής θα προτείνατε για κάθε πρωτεΐνη;
β) Με ποια μέθοδο θα εισαχθεί το γονίδιο σε κάθε περίπτωση;
γ) Από πού θα παραληφθεί το προϊόν σε κάθε περίπτωση;
Δείξε την απάντηση
α) Για τη Χ βακτήρια. Για την Ψ διαγονιδιακά ζώα, γιατί τα βακτήρια δεν μπορούν να κάνουν τις τροποποιήσεις.
β) Στα βακτήρια ως cDNA σε πλασμίδιο, με μετασχηματισμό. Στα ζώα με μικροέγχυση στον πυρήνα γονιμοποιημένου ωαρίου.
γ) Από τον βιοαντιδραστήρα για τη Χ, από το γάλα για την Ψ.
Ένα πλασμίδιο Ti κόβεται με την περιοριστική ενδονουκλεάση EcoRI, που το αναγνωρίζει σε μία θέση, και στη θέση αυτή ενσωματώνεται ένα τμήμα DNA με το γονίδιο της τοξίνης Bt, που έχει κοπεί με το ίδιο ένζυμο.
α) Πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί σπάνε στο πλασμίδιο;
β) Πόσοι δεσμοί υδρογόνου σπάνε στο πλασμίδιο όταν ανοίγει;
γ) Πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί σχηματίζονται όταν ενσωματωθεί το γονίδιο και ποιο ένζυμο τους σχηματίζει;
δ) Γιατί το πλασμίδιο και το γονίδιο κόβονται με το ίδιο ένζυμο;
Δείξε την απάντηση
α) 2, ένας σε κάθε αλυσίδα.
β) Τα μονόκλωνα άκρα έχουν 4 βάσεις (AATT), δηλαδή 4 ζεύγη Α–Τ: 4 × 2 = 8 δεσμοί υδρογόνου.
γ) 4, δύο σε κάθε άκρο του γονιδίου, από την DNA δεσμάση.
δ) Για να έχουν συμπληρωματικά μονόκλωνα άκρα και να μπορούν να ενωθούν.
Δίνονται τρεις οργανισμοί: ένα καλαμπόκι ποικιλίας Bt, ένα διαγονιδιακό πρόβατο που παράγει παράγοντα IX και ένα κλωνοποιημένο πρόβατο.
α) Σε ποιους από αυτούς υπάρχει DNA από διαφορετικό είδος;
β) Σε ποιους χρειάστηκε θετή μητέρα;
γ) Ποιοι προήλθαν από γονιμοποιημένο ωάριο;
δ) Ποιος μεταβιβάζει το νέο του χαρακτηριστικό στους απογόνους;
Δείξε την απάντηση
α) Στο καλαμπόκι Bt (DNA βακτηρίων) και στο διαγονιδιακό πρόβατο (ανθρώπινο γονίδιο). Όχι στο κλωνοποιημένο.
β) Στο διαγονιδιακό και στο κλωνοποιημένο πρόβατο.
γ) Μόνο το διαγονιδιακό πρόβατο.
δ) Το καλαμπόκι Bt και το διαγονιδιακό πρόβατο, γιατί το ξένο γονίδιο υπάρχει σε όλα τα κύτταρά τους.

5Διαγώνισμα αυτοαξιολόγησης

Σύνολο 40 μονάδες. Προτεινόμενος χρόνος: 45 λεπτά. Γράψε πρώτα τις απαντήσεις σου και μετά άνοιξε τις λύσεις για να βαθμολογηθείς.

5 μονάδεςΝα χαρακτηρίσετε τις παρακάτω προτάσεις ως σωστές (Σ) ή λανθασμένες (Λ):
1. Το πλασμίδιο Ti προκαλεί όγκους στα φυτά.
2. Η μικροέγχυση εφαρμόζεται σε φυτικά κύτταρα.
3. Η έλλειψη της α₁-αντιθρυψίνης προκαλεί εμφύσημα.
4. Ο κλώνος έχει μιτοχονδριακό DNA από τη θετή μητέρα.
5. Οι ποικιλίες Bt είναι ανθεκτικές στα έντομα.
Δείξε την απάντηση
i. Σ · ii. Λ, σε γονιμοποιημένα ωάρια ζώων · iii. Σ · iv. Λ, από το ζώο που έδωσε το ωάριο · v. Σ.
4 μονάδεςΝα αντιστοιχίσετε κάθε οργανισμό της στήλης Ι με ένα στοιχείο της στήλης ΙΙ. Ένα στοιχείο της στήλης ΙΙ περισσεύει.
- 1. Agrobacterium tumefaciens
- 2. Bacillus thuringiensis
- 3. Escherichia coli
- 4. Penicillium
- Α. Τοξίνη που καταστρέφει έντομα
- Β. Πενικιλίνη
- Γ. Πλασμίδιο Ti
- Δ. Αιθανόλη
- Ε. EcoRI
Δείξε την απάντηση
1 – Γ · 2 – Α · 3 – Ε · 4 – Β. Περισσεύει το Δ, που αφορά τους ζυμομύκητες.
6 μονάδεςΝα συγκρίνετε τις διασταυρώσεις επιλογής με τις τεχνικές της Γενετικής Μηχανικής ως τρόπους βελτίωσης της φυτικής και της ζωικής παραγωγής.
Δείξε την απάντηση
Οι διασταυρώσεις επιλογής είναι χρονοβόρες και επίπονες, και οι απόγονοι αποκτούν, μαζί με τους επιθυμητούς χαρακτήρες, και μη επιθυμητές ιδιότητες.
Οι τεχνικές της Γενετικής Μηχανικής δίνουν διαγονιδιακούς οργανισμούς σε σύντομο χρονικό διάστημα, με μόνο το επιθυμητό χαρακτηριστικό.
7 μονάδεςΝα περιγράψετε τα βήματα για τη δημιουργία ενός διαγονιδιακού ζώου με μικροέγχυση και να εξηγήσετε γιατί το ζώο μεταβιβάζει το ξένο γονίδιο στους απογόνους του.
Δείξε την απάντηση
Γονιμοποίηση ωαρίων στο εργαστήριο, μικροέγχυση του ξένου DNA στον πυρήνα του γονιμοποιημένου ωαρίου, εμφύτευση του ζυγωτού στη μήτρα θετής μητέρας, γέννηση του διαγονιδιακού ζώου.
Το ξένο DNA ενσωματώνεται σε χρωμόσωμα του ζυγωτού, από το οποίο προέρχονται με μιτώσεις όλα τα κύτταρα του ζώου, και τα γεννητικά.
8 μονάδεςΗ κατσίκα έχει 2n = 60 χρωμοσώματα. Από έναν τράγο Α παραλαμβάνεται ο πυρήνας ενός σωματικού κυττάρου και μεταφέρεται σε απύρηνο ωάριο της κατσίκας Β. Το έμβρυο κυοφορείται από την κατσίκα Γ.
α) Πόσα χρωμοσώματα έχει ο πυρήνας που μεταφέρθηκε και πόσα ο πυρήνας που αφαιρέθηκε;
β) Ποιο είναι το φύλο του ζώου που θα γεννηθεί;
γ) Με ποιο από τα τρία ζώα έχει ίδιο πυρηνικό και με ποιο ίδιο μιτοχονδριακό DNA;
Δείξε την απάντηση
α) 60 και 30 αντίστοιχα.
β) Αρσενικό, όπως ο τράγος Α.
γ) Πυρηνικό με τον τράγο Α, μιτοχονδριακό με την κατσίκα Β.
10 μονάδεςΜια διαγονιδιακή κατσίκα φέρει το γονίδιο του ανθρώπινου ενεργοποιητή πλασμινογόνου σε ένα από τα δύο ομόλογα χρωμοσώματα ενός αυτοσωμικού ζεύγους. Παράγει 600 λίτρα γάλα τον χρόνο, με 2 g της πρωτεΐνης ανά λίτρο.
α) Πόση πρωτεΐνη παράγει τον χρόνο;
β) Διασταυρώνεται με μη διαγονιδιακό τράγο και αποκτά 8 απογόνους. Πόσοι αναμένεται να φέρουν το γονίδιο και πόσοι να παράγουν την πρωτεΐνη στο γάλα τους;
γ) Σε τι χρησιμεύει η πρωτεΐνη αυτή;
Δείξε την απάντηση
α) 600 × 2 = 1.200 g.
β) Φέρουν το γονίδιο 8 × 1/2 = 4. Την παράγουν στο γάλα μόνο τα θηλυκά: 4 × 1/2 = 2.
γ) Στην αντιμετώπιση των θρόμβων.

Κεφάλαιο 9: Ασκήσεις και λύσεις