ΑΣΚΗΣΕΙΣ 2 ΟΥ ΚΕΦΑΛΑΙΟΥ

ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ ΕΚΦΡΑΣΗ ΚΑΙ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ

1. Το ριβόσωμα της Ε.coli αποτελείται από τρία διαφορετικά rRNA και 55 πολυπεπτιδικές αλυσίδες όλες διαφορετικές εκτός από δύο που αποτελούνται από την ίδια αλληλουχία αμινοξέων.Πόσα διαφορετικά γονίδια μεταγράφονται και πόσα είδη mRNA μεταφράζονται για το σχηματισμό ενός ριβοσώματος της Ε.coli;

2. Ένας τύπος ριβονουκλεοπρωτεϊνικών σωματιδίων ενός ευκαρυωτικού οργανισμού αποτελείται από 5 διαφορετικά μόρια snRNA και 145 διαφορετικές πρωτεΐνες. Πόσα γονίδια μεταγράφονται και πόσα είδη mRNA μεταφράζονται για το σχηματισμό ενός ριβονουκλεοπρωτεϊνικού σωματιδίου;

3. Το κύριο κυκλικό μόριο DNA του βακτηρίου Ε.coli αποτελείται από 4*106 ζεύγη βάσεων. Ένα βακτήριο Ε.coli αναπτύσσεται σε περιβάλλον με ραδιενεργό 32Ρ. Αν ο χρόνος διπλασιασμού του βακτηρίου είναι 20 λεπτά, να εξηγήσεις:Α) πόσα μόρια DNA σχηματίστηκαν μετά από 40 λεπτάΒ) πόσα κανονικά και πόσα ραδιενεργά άτομα φωσφόρου περιέχονται στα μόρια του DNA που σχηματίστηκαν;

4. Μόριο δίκλωνου DNA αποτελείται από 1400 ζεύγη νουκλεοτιδίων. Μετά από 2 συνεχόμενους διπλασιασμούς του DNA, σχηματίζονται συνολικά 13480 δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων των μορίων DNA που έχουν προκύψει. Να βρεθεί η σύσταση μορίων DNA σε αζωτούχες βάσεις.

5. Μόριο mRNA που προέρχεται από τη μεταγραφή βακτηριακού DNA αποτελείται από 30% Α, 30% G, 20% C. Ποια θα είναι η αναλογία των βάσεων στο μόριο από το οποίο προήλθε;

6. Τμήμα βακτηριακού DNA έχει την παρακάτω ακολουθία βάσεων:3΄ AAATTTTACTGCATAATGATTCCG-5΄5΄ TTTAAAATGACGTATTACTAAGGC-3΄Α) Να ορίσετε την κωδική και τη μη κωδική αλυσίδα και να δικαιολογήσετε την απάντηση σας.Β) Να γράψετε το mRNA που προκύπτει από τη μεταγραφή της μη κωδικής αλυσίδας του DNA.Γ) Να γράψετε τα αντικωδικόνια που αντιστοιχούν στα κωδικόνια του mRNA.

7. Δίνεται το παρακάτω mRNA βακτηριακού κυττάρου:5΄ AUGGUGCACCAGAGUCCUGAGGAGAAGUAA 3΄ Να βρείτε:Α) Την αλληλουχία βάσεων του δίκλωνου DNA από το οποίο μεταγράφηκε.Β) Τα αντικωδικόνια που αντιστοιχούν στα κωδικόνια του mRNA.Γ) Τα ποσοστά των βάσεων της μεταγραφόμενης αλυσίδας του DNA.Δ) Τα ποσοστά των βάσεων στο καθένα θυγατρικό μόριο που θα προκύψει από την αντιγραφή του παραπάνω μορίου DNA.

8. Δίνεται η κωδική αλυσίδα του πυρηνικού DNA ενός γονιδίου ευκαρυωτικού κυττάρου: ATGCCTCATCGTTGTAGTGGTGATGCTGTTTGA. Α) Να γράψετε την αλληλουχία των βάσεων του πρόδρομου mRNA.Β) Αν το πεπτίδιο που σχηματίστηκε από τη μετάφραση του ώριμου mRNA είναι: μεθειονίνη-προλίνη-ιστιδίνη-αργινίνη-ασπαρτικό οξύ-αλανίνη-βαλίνη, να βρείτε την αλληλουχία των βάσεων του εσωνίου που βρίσκεται στο γονίδιο ( κάνοντας χρήση του γενετικού κώδικα)Γ) Να γράψετε την αλληλουχία των βάσεων του ώριμου mRNA.

9. Βακτηριακό mRNA που έχει 6000 φωσφοδιεστερικούς δεσμούς, είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση πολυπεπτιδικής αλυσίδας, που αποτελείται από 989 αμινοξέα κατά τη στιγμή της σύνθεσής του. Να

17

βρείτε το συνολικό αριθμό νουκλεοτιδίων που υπάρχουν στις 3΄και 5΄αμετάφραστες περιοχές του mRNA.

10. Από τη μετάφραση μορίου mRNA που έχει 9 νουκλεοτίδια η 5΄αμετάφραστη περιοχή και 8 νουκλεοτίδια στην 3΄αμετάφραστη περιοχή, προκύπτει πρωτεΐνη που αποτελείται από 160 αμινοξέα κατά τη στιγμή της σύνθεσής της.Το ώριμο αυτό mRNA έχει 20% λιγότερα νουκλεοτίδια από το πρόδρομο mRNA από το οποίο προέκυψε. Στο γονίδιο που είναι υπεύθυνο για τη σύνθεση της παραπάνω πρωτεΐνης υπάρχουν 1525 δεσμοί υδρογόνου. Ποια είναι η σύσταση των νουκλεοτιδίων του γονιδίου;

11. Μια πολυπεπτιδική αλυσίδα που παράγεται σε ένα ευκαρυωτικό κύτταρο, αποτελείται από 46 αμινοξέα. Το πρώτο αμινοξύ είναι ισολευκίνη, ενώ έχει αποκοπεί μόνο η μεθειονίνη. Πόσα νουκλεοτίδια θα έχει το τμήμα του DNA από το οποίο προήλθε αν είναι γνωστό ότι τα εσώνια στο πρόδρομο mRNA αποτελούνται από 12 νουκλεοτίδια; (να μην ληφθούν υπόψη οι 3΄και 5΄αμετάφραστες περιοχές και οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής)

12. Στα ριβοσώματα ενός βακτηρίου συντίθεται μια πρωτεΐνη που κατά τη στιγμή της σύνθεσής της έχει Μ.Β=10320. Στο γονίδιο που ελέγχει τη σύνθεσή της σχηματίζονται 748 δεσμοί υδρογόνου. Να βρείτε τη σύσταση του γονιδίου σε αζωτούχες βάσεις, αν το μέσο Μ.Β ενός αμινοξέος που συμμετέχει στην πρωτ. αλυσίδα είναι 120 και το Μ.Β του Η2Ο είναι 18.

13. Ένα γονίδιο ευκαρυωτικού κυττάρου αποτελείται από 2560 ζεύγη βάσεων. Η μεταγραφή του γονιδίου αυτού δίνει πρόδρομο mRNA, στο οποίο τα εσώνια αντιπροσωπεύουν το 20%. Να βρεθεί ο αριθμός των αμινοξέων της πολυπεπτιδικής αλυσίδας που προκύπτει από τη μεταγραφή του γονιδίου αυτού τη στιγμή της σύνθεσής της αν είναι γνωστό ότι υπάρχουν 5 νουκλεοτίδια στην 3΄και 9 νουκλεοτίδια στην 5΄αμετάφραστη περιοχή (να μην ληφθούν υπόψη οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής).

14. Τα ριβοσώματα ενός πολυσώματος απέχουν μεταξύ τους κατά 90 νουκλεοτίδια. Ένα mRNA αποτελείται από 3084 νουκλεοτίδια,,ενώ η διαδρομή με βήμα τριπλέτας από το κωδικόνιο έναρξης μέχρι το κωδικόνιο λήξης είναι το μισό του μήκους του.Α) Πόσα ριβοσώματα μπορούν να μεταφράζουν ταυτόχρονα το mRNA αυτό;Β) Αν το μέσο Μ.Β κάθε αμινοξέος στην πεπτιδική αλυσίδα είναι 100, ποιο θα είναι το Μ.Β των πεπτιδικών αλυσίδων; Να μην ληφθούν υπόψη τα μόρια νερού που αφαιρούνται κατά τη συμπύκνωση.

15. Οι αλληλουχίες βάσεων που αναγράφονται αποτελούν στιγμιότυπο σε θέση έναρξης της αντιγραφής ενός τμήματος ευκαρυωτικού οργανισμού:Θυγατρική αλυσίδα: U G A A U T C C A T G AΜητρική αλυσίδα G T G A C T T A A G G T A C T G C AΠοιο είναι το μήκος του πρωταρχικού τμήματος και ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός δεσμών υδρογόνου που πρόκειται να σπάσουν και να αναπτυχθούν μέχρι την ολοκλήρωση της αντιγραφής της συγκεκριμένης αλληλουχίας, δεδομένου ότι δεν συνέβησαν λάθη κατά τη διάρκειά της; Να σημειώσετε τα 5΄και 3΄άκρα των αλυσίδων.

16. Δίνεται η παρακάτω αλυσίδα γονιδίου προκαρυωτικού κυττάρου:CCGTGCTTTTATGCGT….417 ΒΑΣΕΙΣ…TGGTAAATACCCGTCTT Α) Να γράψετε τη συμπληρωματική τηςΒ) Να βρείτε ποια από τις δύο αλυσίδες θα είναι η μη κωδική και να εξηγήσετε το λόγο.Γ) Να τοποθετήσετε τα 5΄και 3΄άκρα των αλυσίδων αυτών.Δ) Πόσα συνολικά tRNA θα συμμετάσχουν στη μετάφραση του mRNA που προκύπτει από το γονίδιο και πόσοι πεπτιδικοί δεσμοί θα υπάρχουν στο πεπτίδιο που σχηματίζεται, εάν γνωρίζουμε ότι δεν αποκόπτεται αμινοξύ από το αμινικό άκρο του πεπτιδίου μετά τη μετάφραση.

18

17. Η ακολουθία των βάσεων ενός τμήματος μιας πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας ενός βακτηριακού μορίου DNA είναι:T T T A A A A A G T A C G G C A G C G C G T C C C A C A T C T T T A A AΠοια θα είναι η σειρά των βάσεων στη θέση των αντικωδικωνίων των tRNA οι οποίες θα συνδεθούν με τα αντίστοιχα κωδικόνια του mRNA που θα προκύψει μετά τη μεταγραφή;

18. Ένα πλασμίδιο αποτελείται από 1900 νουκλεοτίδια. Μετά από 3 συνεχόμενους διπλασιασμούς του πλασμιδίου, σχηματίζονται συνολικά 20200 δεσμοί υδρογόνου μεταξύ των συμπληρωματικών αζωτούχων βάσεων των πλασμιδίων που έχουν προκύψει. Να βρεθεί η σύσταση των πλασμιδίων σε αζωτούχες βάσεις.

19. Σε ένα βακτήριο γίνεται η σύνθεση μιας πρωτεΐνης στην οποία σχηματίζονται 100 πεπτιδικοί δεσμοί. Η πρωτεΐνη αυτή διατηρεί ως πρώτο αμινοξύ τη μεθειονίνη. Στο γονίδιο που ελέγχει τη σύνθεσή της σχηματίζονται 709 δεσμοί υδρογόνου. Ζητείται να βρεθεί η σύσταση του γονιδίου σε αζωτούχες βάσεις. Να θεωρηθεί ότι δεν υπάρχουν νουκλεοτίδια στις 3΄και 5΄αμετάφραστες περιοχές του mRNA και να μη ληφθούν υπόψη οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής.

20. Η μεταγραφή ενός γονιδίου προκαρυωτικού κυττάρου δίνει RNA που έχει μήκος 15000 βάσεις από τις οποίες το 10% είναι ουρακίλη και το 20% είναι γουανίνη. Εάν ο αριθμός των δεσμών υδρογόνου του γονιδίου είναι 40000, να βρεθεί η σύσταση του γονιδίου σε νουκλεοτίδια και η σύσταση του RNA σε νουκλεοτίδια.

21.Τμήμα DNA που αντιστοιχεί σε γονίδιο απομονώνεται από προκαρυωτικό κύτταρο.Στην κωδική αλυσίδα του βρέθηκε η εξής αναλογία: Α 18% ,Τ 24% , G 16%. Να υπολογίσετε την αναλογία βάσεων:Α) Στη μη κωδική αλυσίδαΒ) Στο μόριο του DNA.Γ) Στο RNA που προκύπτει από τη μεταγραφή του μορίου αυτού.

22. Στον παρακάτω πίνακα να συμπληρώσετε:Α) Τις βάσεις και τα αμινοξέα που λείπουν.Β) Τα άκρα των μορίων DNA και mRNA.Γ) Τα ελεύθερα αμινο- και καρβοξυ- άκρα του ολιγοπεπτιδίου, αφού συμβουλευτείτε το γενετικό κώδικα.

άκρο άκρο ΔΙΚΛΩΝΟ ΜΟΡΙΟ

DNA

mRNA

ΑΝΤΙΚΩΔΙΚΟΝΙΑ

ΑΜΙΝΟΞΕΑ

23. Γονίδιο αποτελείται από 3600 ζεύγη βάσεων και περιέχει 26 εσώνια. Το mRNA που μεταφέρεται στο κυτταρόπλασμα περιέχει το 1/3 των βάσεων του mRNA που προκύπτει από τη μεταγραφή του γονιδίου και κωδικοποιεί πρωτεΐνη που αποτελείται από δυο όμοιες πολυπεπτιδικές αλυσίδες και συνολικά 608 αμινοξέα.Να υπολογίσετε:Α) Τον αριθμό των βάσεων που αποτελούν τα εσώνια στο γονίδιο.Β) Τον αριθμό των εξωνίων στο γονίδιο.

Τ Τ

G T T T

C

- - - U

P H E

19

Γ) Πόσοι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί σπάζουν και πόσοι δημιουργούνται κατά τη διαδικασία της ωρίμανσης;Δ) Τον αριθμό των βάσεων στις 5΄και 3΄αμετάφραστες περιοχές του mRNA, δεδομένου ότι μετά τη σύνθεση μιας αλυσίδας της πρωτεΐνης αφαιρούνται 7 αμινοξέα.

24. Βακτηριακό μόριο DNA αντιγράφεται. Για τον πλήρη διαχωρισμό των δύο αλυσίδων η DNA ελικάση σπάζει συνολικά 4800000 δεσμούς υδρογόνου, ενώ οι φωσφοδιεστερικοί δεσμοί οι οποίοι δημιουργούνται κατά την αντιγραφή είναι 4000000. Αν στη μια από τις δύο νεοσυντιθέμενες αλυσίδες οι DNA πολυμεράσες τοποθέτησαν 200000 νουκλεοτίδια με τη βάση αδενίνη, πόσες αδενίνες τοποθέτησαν στην άλλη αλυσίδα;

25. Δίνεται η αλυσίδα DNA γονιδίου το οποίο κωδικοποιεί τη σύνθεση πεπτιδίου:3΄ C G C T A C A T G T C A A T A G A G C C A G G C A C T T A A A T 5΄Α) Να γράψετε τη συμπληρωματική αλυσίδα DNA. Ποια είναι η μεταγραφόμενη και γιατί;Β) Να γράψετε την αλληλουχία βάσεων στο μόριο του mRNAκαι τα αντικωδικόνια με τη σειρά με την οποία χρησιμοποιούνται κατά τη μετάφραση.

26.

Αλυσίδα α 3΄ 5΄

5΄ 3΄

Αλυσίδα β

Δίνεται τμήμα DNA που απομονώθηκε από ευκαρυωτικό κύτταρο επάνω στο οποίο διακρίνονται δύο γονίδια καθώς και οι υποκινητές τους.Α) Με βάση τα δεδομένα του σχήματος να βρείτε τις μη κωδικές αλυσίδες των δύο γονιδίων και να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.Β) Η μη κωδική αλυσίδα του γονιδίου 1 που αποτελείται από 3000 νουκλεοτίδια, μεταγράφεται σε mRNA. Κατά τη διαδικασία της ωρίμανσης αφαιρείται από το πρόδρομο mRNA, το 60% ως εσώνια. Η πολυπεπτιδική αλυσίδα που προκύπτει από τη μετάφραση του ώριμου mRNA αποτελείται από 350 αμινοξέα. Να βρείτε πόσα νουκλεοτίδια υπάρχουν συνολικά στις 5΄και 3΄αμετάφραστες περιοχές του ώριμου mRNA.

20

Υποκ.1 Γονίδιο 1 Γονίδιο 2 Υποκ 2

21