Gemini 3.5 Flash · Βιολογία

Τι απάντησε

γ

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Επιλογή του γράμματος που αντιστοιχεί στο ζεύγος συνώνυμων κωδικονίων 5/5

Τι απάντησε

γ

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Επιλογή του γράμματος που αντιστοιχεί στο μόριο το οποίο ιχνηθετείται μόνο με ραδιενεργό θείο 5/5

Τι απάντησε

β

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Επιλογή του γράμματος που αντιστοιχεί στο είδος δεσμού της πρωτοταγούς δομής 5/5

Τι απάντησε

γ

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Επιλογή του γράμματος που αντιστοιχεί στις τιμές pH ιδανικής ανάπτυξης των βακτηρίων Lactobacillus 5/5

Τι απάντησε

δ

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Επιλογή του γράμματος που αντιστοιχεί στα κύτταρα όπου πραγματοποιείται η ωρίμανση 5/5

Τι απάντησε

1. $\to$ β
2. $\to$ γ
3. $\to$ β
4. $\to$ β
5. $\to$ α
6. $\to$ γ

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Σωστή αντιστοίχιση του όρου 1 (πυρηνικός φάκελος) με στήλη Β 1/1
2. ✓ Σωστή αντιστοίχιση του όρου 2 (ριβοσώματα) με στήλη Β 1/1
3. ✓ Σωστή αντιστοίχιση του όρου 3 (άτρακτος) με στήλη Β 1/1
4. ✓ Σωστή αντιστοίχιση του όρου 4 (μικρά ριβονουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια) με στήλη Β 1/1
5. ✓ Σωστή αντιστοίχιση του όρου 5 (περιοριστικές ενδονουκλεάσες) με στήλη Β 1/1
6. ✓ Σωστή αντιστοίχιση του όρου 6 (δίκλωνα κυκλικά μόρια DNA) με στήλη Β 1/1

Τι απάντησε

Τέσσερις μηχανισμοί δημιουργίας γενετικής ποικιλομορφίας στους απογόνους των αμφιγονικά αναπαραγόμενων οργανισμών είναι:

1. Ο φιλικός ανασυνδυασμός (crossing-over) μεταξύ των μη αδελφών χρωματίδων των ομόλογων χρωμοσωμάτων κατά την Πρόφαση Ι της μείωσης.
2. Ο τυχαίος προσανατολισμός και διαχωρισμός των ομόλογων χρωμοσωμάτων κατά τη Μετάφαση Ι και την Ανάφαση Ι της μείωσης, καθώς και ο τυχαίος διαχωρισμός των αδελφών χρωματίδων κατά τη μείωση ΙΙ.
3. Η τυχαία γονιμοποίηση, δηλαδή ο τυχαίος συνδυασμός των γενετικά διαφορετικών γαμετών των δύο γονέων για τη δημιουργία του ζυγωτού.
4. Οι γενετικές μεταλλάξεις, οι οποίες αποτελούν την πρωταρχική πηγή δημιουργίας νέων αλληλομόρφων γονιδίων.

Σημασία για την εξέλιξη: Η γενετική ποικιλομορφία εξασφαλίζει ότι τα άτομα ενός πληθυσμού παρουσιάζουν διαφορετικούς γονότυπους και φαινότυπους. Όταν οι περιβαλλοντικές συνθήκες μεταβάλλονται, η φυσική επιλογή δρα ευνοώντας εκείνα τα άτομα που διαθέτουν τα κατάλληλα χαρακτηριστικά (προσαρμογές) για να επιβιώσουν και να αναπαραχθούν στο νέο περιβάλλον. Με αυτόν τον τρόπο, η ύπαρξη ποικιλομορφίας επιτρέπει στους πληθυσμούς να προσαρμόζονται στις αλλαγές, αποτρέποντας την εξαφάνιση του είδους και οδηγώντας στην εξέλιξή του.

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Ονομαστική αναφορά τεσσάρων μηχανισμών δημιουργίας γενετικής ποικιλομορφίας στους αμφιγονικά αναπαραγόμενους οργανισμούς (1 μονάδα για καθέναν) 4/4
2. ✓ Εξήγηση ότι ορισμένοι συνδυασμοί γονιδίων και γνωρισμάτων προσφέρουν μεγαλύτερες δυνατότητες επιβίωσης στον φορέα τους σε συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες 2/2
3. ✓ Διατύπωση ότι οι ευνοϊκότεροι συνδυασμοί περνούν στις επόμενες γενιές του πληθυσμού, συμβάλλοντας στην εξέλιξη 1/1

Τι απάντησε

Με βάση τον τρόπο κληρονόμησης που προσδιορίστηκε στο Γ1:

Πατρική γενιά (Ρ): Τα άτομα είναι καθαρών γραμμών (ομόζυγα):

• Θηλυκό με κίτρινο πτέρωμα (παράγει μόνο κίτρινη χρωστική, άρα στερείται κόκκινης): $e_1{e}_1{X}^{E_2}{X}^{E_2}$
• Αρσενικό με κόκκινο πτέρωμα (παράγει μόνο κόκκινη χρωστική, άρα στερείται κίτρινης): $E_1{E}_1{X}^{e_2}Y$

Πρώτη θυγατρική γενιά ($F_1$): Από τη διασταύρωση $e_1{e}_1{X}^{E_2}{X}^{E_2}\times E_1{E}_1{X}^{e_2}Y$ προκύπτουν:

• Θηλυκά άτομα ($F_1$): $E_1{e}_1{X}^{E_2}{X}^{e_2}$ (πορτοκαλί φαινότυπος)
• Αρσενικά άτομα ($F_1$): $E_1{e}_1{X}^{E_2}Y$ (πορτοκαλί φαινότυπος)

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Γονότυποι των δύο ατόμων της πατρικής γενιάς (P), με αξιοποίηση του ότι προέρχονται από οικογένειες με το ίδιο χρώμα για πολλές γενιές, άρα είναι αμιγή 2/2
2. ✓ Γονότυποι του θηλυκού και του αρσενικού της F1, όπως προκύπτουν από τους γαμέτες των ατόμων της P 2/2

Τι απάντησε

Η ασθένεια κληρονομείται με υπολειπόμενο φυλοσύνδετο τρόπο. Έστω $X^A$ το φυσιολογικό αλληλόμορφο και $X^a$ το υπολειπόμενο αλληλόμορφο που προκαλεί την ασθένεια.

Τα δύο μέλη της οικογένειας που εμφανίζουν μη αναμενόμενο φαινότυπο είναι το $I{I}_4$ και το $II{I}_1$.

Αιτιολόγηση:

• Για το άτομο $I{I}_4$: Είναι αρσενικό άτομο που δεν πάσχει, άρα θα έπρεπε να έχει λάβει το φυσιολογικό αλληλόμορφο $X^A$ από τη μητέρα του. Όμως, η μητέρα του ($I_2$) πάσχει από τη σπάνια υπολειπόμενη φυλοσύνδετη ασθένεια, που σημαίνει ότι είναι ομόζυγη υπολειπόμενη ($X^a{X}^a$) και μεταβιβάζει υποχρεωτικά το αλληλόμορφο $X^a$ σε όλους τους γιους της. Συνεπώς, ο $I{I}_4$ θα έπρεπε κανονικά να πάσχει.
• Για το άτομο $II{I}_1$: Είναι θηλυκό άτομο που πάσχει, άρα θα έπρεπε να έχει λάβει από ένα αλληλόμορφο $X^a$ από κάθε γονέα της. Αυτό προϋποθέτει ότι ο πατέρας της ($I{I}_3$) φέρει το αλληλόμορφο $X^a$ στο μοναδικό του $X$ χρωμόσωμα και επομένως θα έπρεπε να πάσχει. Όμως, ο πατέρας της $I{I}_3$ είναι υγιής, γεγονός που καθιστά την εμφάνιση της ασθένειας στην $II{I}_1$ μη αναμενόμενη.

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Αναγνώριση των δύο μελών της οικογένειας που εμφανίζουν μη αναμενόμενο φαινότυπο (1 μονάδα για καθένα) 2/2
2. ✓ Αιτιολόγηση για το II₄ με βάση το γενεαλογικό δέντρο: από πάσχουσα μητέρα (I₂) όλοι οι γιοι αναμένεται να πάσχουν 1/1
3. ✓ Αιτιολόγηση για το III₁ με βάση το γενεαλογικό δέντρο: πάσχουσα κόρη δεν μπορεί να προκύψει από υγιή πατέρα (II₃) 1/1

Τι απάντησε

Ανάλυση των δεδομένων του Πίνακα 1:

• Ο ανιχνευτής Α υβριδοποιείται στο κεντρομερίδιο κάθε μεταφασικού $X$ χρωμοσώματος. Συνεπώς, ο αριθμός των σημάτων του ανιχνευτή Α ισούται με τον αριθμό των $X$ χρωμοσωμάτων στο μεταφασικό κύτταρο.
• Ο ανιχνευτής Β υβριδοποιείται ειδικά με το υπεύθυνο για την ασθένεια γονίδιο ($X^a$). Επειδή τα μεταφασικά κύτταρα έχουν διπλασιασμένο DNA, κάθε $X^a$ χρωμόσωμα αποτελείται από δύο αδελφές χρωματίδες, άρα κάθε $X^a$ χρωμόσωμα δίνει $2$ σήματα υβριδοποίησης για τον ανιχνευτή Β.

Προσδιορισμός γονοτύπων:

• Για το άτομο $I{I}_4$: Ο ανιχνευτής Α υβριδοποιείται $2$ φορές, άρα το άτομο διαθέτει δύο $X$ χρωμοσώματα. Ο ανιχνευτής Β υβριδοποιείται $2$ φορές, που σημαίνει ότι μόνο το ένα από τα δύο $X$ χρωμοσώματα φέρει το αλληλόμορφο της ασθένειας ($X^a$). Εφόσον το άτομο είναι φαινοτυπικά αρσενικό, διαθέτει και ένα $Y$ χρωμόσωμα. Συνεπώς, ο γονότυπός του είναι $X^A{X}^{a}Y$ (σύνδρομο Klinefelter).
• Για το άτομο $II{I}_1$: Ο ανιχνευτής Α υβριδοποιείται $2$ φορές, άρα διαθέτει δύο $X$ χρωμοσώματα. Ο ανιχνευτής Β υβριδοποιείται $2$ φορές, που σημαίνει ότι μόνο το ένα $X$ χρωμόσωμα φέρει το αλληλόμορφο $X^a$. Επειδή όμως το άτομο πάσχει, δεν μπορεί να διαθέτει το φυσιολογικό επικρατές αλληλόμορφο $X^A$ στο άλλο του $X$ χρωμόσωμα. Άρα, το δεύτερο $X$ χρωμόσωμα έχει υποστεί έλλειψη (διαγραφή) του τμήματος που περιλαμβάνει το φυσιολογικό γονίδιο. Ο γονότυπός της συμβολίζεται ως $X^a{X}^{-}$ (όπου $X^{-}$ το ελλειμματικό χρωμόσωμα).

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Γονότυπος του II₄ 1/1
2. ✓ Γονότυπος του III₁ 1/1
3. ✓ Αιτιολόγηση για το II₄ από τον Πίνακα 1: ο ανιχνευτής Α δίνει 2 (δύο χρωμοσώματα Χ) ενώ ο φαινότυπος είναι αρσενικός (άρα υπάρχει και Υ), και ο ανιχνευτής Β δίνει 2 στη μετάφαση (ένα αλληλόμορφο της ασθένειας) 1/1
4. ✓ Αιτιολόγηση για το III₁ από τον Πίνακα 1: ο ανιχνευτής Α δίνει 2 (δύο χρωμοσώματα Χ) και ο ανιχνευτής Β δίνει 2 στη μετάφαση (ένα μόνο αλληλόμορφο), άρα το δεύτερο Χ δεν φέρει τη γενετική θέση του γονιδίου 1/1

Τι απάντησε

Μηχανισμός δημιουργίας της ανωμαλίας του $I{I}_4$ ($X^A{X}^{a}Y$): Το άτομο έλαβε το αλληλόμορφο $X^a$ από τη μητέρα του ($I_2$, γονότυπος $X^a{X}^a$) μέσω ενός φυσιολογικού ωαρίου ($X^a$). Συνεπώς, έλαβε τα χρωμοσώματα $X^A$ και $Y$ από τον πατέρα του ($I_1$, γονότυπος $X^{A}Y$). Αυτό συνέβη λόγω μη διαχωρισμού των ομόλογων φυλετικών χρωμοσωμάτων $X$ και $Y$ κατά την Ανάφαση Ι της Μείωσης Ι κατά την παρθενογένεση (σπερματογένεση) στον πατέρα. Έτσι, δημιουργήθηκε ένα μη φυσιολογικό σπερματοζωάριο με γονότυπο $X^{A}Y$, το οποίο γονιμοποίησε το φυσιολογικό ωάριο ($X^a$), οδηγώντας στη δημιουργία του ζυγωτού $X^A{X}^{a}Y$.

Μηχανισμός δημιουργίας της ανωμαλίας της $II{I}_1$ ($X^a{X}^{-}$): Το άτομο έλαβε ένα φυσιολογικό $X^a$ χρωμόσωμα από τη μητέρα του ($I{I}_2$, γονότυπος $X^A{X}^a$) μέσω ενός φυσιολογικού ωαρίου ($X^a$). Το δεύτερο $X$ χρωμόσωμα προήλθε από τον πατέρα της ($I{I}_3$, γονότυπος $X^{A}Y$). Κατά τη σπερματογένεση στον πατέρα, συνέβη θραύση και απώλεια (έλλειψη) του τμήματος του $X$ χρωμοσώματος που έφερε το φυσιολογικό αλληλόμορφο $X^A$. Το ελλειμματικό αυτό χρωμόσωμα ($X^{-}$) μεταβιβάστηκε μέσω του σπερματοζωαρίου και, μετά τη γονιμοποίηση του φυσιολογικού ωαρίου ($X^a$), προέκυψε το ζυγωτό $X^a{X}^{-}$.

---

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Απόδοση της ανωμαλίας του II₄ σε μη διαχωρισμό των φυλετικών χρωμοσωμάτων στην 1η μειωτική διαίρεση του γονέα I₁, με τεκμηρίωση γιατί πρέπει να είναι αυτός ο γονέας και αυτή η διαίρεση 2/2
2. ✓ Περιγραφή της γονιμοποίησης που δίνει τον γονότυπο του II₄ (γαμέτης του I₁ με Χ και Υ × γαμέτης της I₂) 1/1
3. ✓ Αναγνώριση ότι το ένα Χ του III₁, αυτό που φέρει το παθολογικό αλληλόμορφο, προέρχεται από τη μητέρα II₂ 1/1
4. ✓ Αναγνώριση της δομικής χρωμοσωμικής ανωμαλίας στο Χ που το III₁ κληρονόμησε από τον πατέρα II₃ (απουσία της περιοχής του γονιδίου) 1/1

Τι απάντησε

α. Προσανατολισμός των αλυσίδων I και II: Παρατηρούμε τις αλληλουχίες αναγνώρισης των περιοριστικών ενδονουκλεασών στα άκρα του τμήματος DNA:

• Στο αριστερό άκρο, η αλυσίδα Ι περιέχει την αλληλουχία $5^{\prime }\text{-CTGCAG-}{3}^{\prime }$ (θέση αναγνώρισης της $P{E}_{II}$), η οποία διαβάζεται από αριστερά προς τα δεξιά.
• Στο δεξιό άκρο, η αλυσίδα Ι περιέχει την αλληλουχία $5^{\prime }\text{-GAATTC-}{3}^{\prime }$ (θέση αναγνώρισης της $P{E}_I$), η οποία επίσης διαβάζεται από αριστερά προς τα δεξιά.

Συνεπώς, ο προσανατολισμός των αλυσίδων είναι:

• Αλυσίδα Ι: $5^{\prime }\to 3^{\prime }$ (από αριστερά προς τα δεξιά)
• Αλυσίδα ΙΙ: $3^{\prime }\to 5^{\prime }$ (από αριστερά προς τα δεξιά)

β. Κωδική αλυσίδα κάθε γονιδίου:

• Γονίδιο Α: Ο υποκινητής $Y_A$ βρίσκεται αριστερά, άρα η μεταγραφή γίνεται από αριστερά προς τα δεξιά. Η RNA πολυμεράση συνθέτει το mRNA με κατεύθυνση $5^{\prime }\to 3^{\prime }$, διαβάζοντας τη μη κωδική (καλουπική) αλυσίδα με κατεύθυνση $3^{\prime }\to 5^{\prime }$. Εφόσον η αλυσίδα ΙΙ έχει κατεύθυνση $3^{\prime }\to 5^{\prime }$ από αριστερά προς τα δεξιά, αυτή αποτελεί τη μη κωδική αλυσίδα. Άρα, η αλυσίδα Ι είναι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου Α.
• Γονίδιο Β: Ο υποκινητής $Y_B$ βρίσκεται δεξιά, άρα η μεταγραφή γίνεται από δεξιά προς τα αριστερά. Η RNA πολυμεράση κινείται πάνω στη μη κωδική αλυσίδα από $3^{\prime }\to 5^{\prime }$ (δηλαδή από δεξιά προς τα αριστερά). Εφόσον η αλυσίδα Ι έχει κατεύθυνση $3^{\prime }\to 5^{\prime }$ όταν διαβάζεται από δεξιά προς τα αριστερά, αυτή αποτελεί τη μη κωδική αλυσίδα. Άρα, η αλυσίδα ΙΙ είναι η κωδική αλυσίδα του γονιδίου Β.

γ. Ασυνεχές γονίδιο: Το ασυνεχές γονίδιο είναι το γονίδιο Β.

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Δήλωση του προσανατολισμού και των δύο αλυσίδων I και II (αντιπαράλληλες, με το άκρο κάθε μιας δηλωμένο) 2/2
2. ✓ Αντιστοίχιση της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου Α σε μία από τις I ή II 1/1
3. ✓ Αντιστοίχιση της κωδικής αλυσίδας του γονιδίου Β σε μία από τις I ή II 1/1
4. ✓ Αναγνώριση ποιο από τα δύο γονίδια είναι ασυνεχές 1/1

Τι απάντησε

Για την ενσωμάτωση του φυσιολογικού τμήματος DNA στο πλασμίδιο θα χρησιμοποιηθούν οι περιοριστικές ενδονουκλεάσες $P{E}_I$ και $P{E}_{II}$.

Αιτιολόγηση:

1. Διατήρηση της ανθεκτικότητας στην αμπικιλίνη: Τα γενετικά τροποποιημένα βακτήρια πρέπει να αναπτύσσονται παρουσία του αντιβιοτικού αμπικιλίνη. Αυτό σημαίνει ότι το γονίδιο ανθεκτικότητας στην αμπικιλίνη στο πλασμίδιο πρέπει να παραμείνει ανέπαφο και λειτουργικό. Επειδή η θέση αναγνώρισης της περιοριστικής ενδονουκλεάσης $P{E}_{III}$ βρίσκεται στο εσωτερικό αυτού του γονιδίου, η χρήση της $P{E}_{III}$ θα κατέστρεφε τη λειτουργικότητά του. Συνεπώς, η $P{E}_{III}$ δεν πρέπει να χρησιμοποιηθεί.

2. Απομάκρυνση του γονιδίου gfp και χρήση του υποκινητή Υ: Οι θέσεις κοπής των $P{E}_I$ και $P{E}_{II}$ οριοθετούν το γονίδιο $gfp$. Με τη διπλή κοπή του πλασμιδίου από τις $P{E}_I$ και $P{E}_{II}$, το γονίδιο $gfp$ απομακρύνεται, ενώ ο βακτηριακός υποκινητής Υ παραμένει ανέπαφος στο πλασμίδιο.

3. Κοπή του τμήματος DNA και προσανατολισμός: Στο ανθρώπινο τμήμα DNA (Εικόνα 2), η θέση αναγνώρισης της $P{E}_{II}$ βρίσκεται στο αριστερό άκρο (πριν από το σημείο Κ) και η θέση αναγνώρισης της $P{E}_I$ στο δεξιό άκρο (μετά το σημείο Λ). Η χρήση και των δύο αυτών ενζύμων απελευθερώνει ολόκληρο το ενδιάμεσο τμήμα που περιέχει το γονίδιο Β. Επειδή χρησιμοποιούνται δύο διαφορετικές περιοριστικές ενδονουκλεάσες, παράγονται δύο διαφορετικά μονόκλωνα άκρα («κολλώδη άκρα»). Αυτό εξασφαλίζει ότι το τμήμα DNA θα ενσωματωθεί στο πλασμίδιο με συγκεκριμένο προσανατολισμό: το άκρο που κόπηκε από την $P{E}_I$ (δεξιά, κοντά στο γονίδιο Β) θα συνδεθεί με το άκρο $P{E}_I$ του πλασμιδίου, τοποθετώντας το γονίδιο Β αμέσως μετά τον ισχυρό βακτηριακό υποκινητή Υ του πλασμιδίου. Αυτό είναι απαραίτητο, καθώς ο ευκαρυωτικός υποκινητής $Y_B$ δεν αναγνωρίζεται από την RNA πολυμεράση των βακτηρίων.

Πώς βαθμολογήθηκε

1. ✓ Επιλογή και ονομασία των περιοριστικών ενδονουκλεασών που θα χρησιμοποιηθούν 2/2
2. ✓ Αιτιολόγηση ότι οι θέσεις τους στο τμήμα DNA της Εικόνας 2 βρίσκονται πριν από την αρχή και μετά το τέλος της κωδικοποιούσας περιοχής του γονιδίου Β, ώστε να απομονώνεται ολόκληρο το γονίδιο 2/2
3. ✓ Αιτιολόγηση ότι τα δύο διαφορετικά μονόκλωνα άκρα εξασφαλίζουν την ενσωμάτωση με σωστό προσανατολισμό ως προς τον υποκινητή του πλασμιδίου, ώστε το γονίδιο Β να εκφράζεται 1/1
4. ✓ Αιτιολόγηση της απόρριψης της τρίτης περιοριστικής ενδονουκλεάσης, με βάση τη θέση της μέσα στο γονίδιο ανθεκτικότητας στην αμπικιλίνη και την ανάγκη επιβίωσης των μετασχηματισμένων βακτηρίων παρουσία του αντιβιοτικού 2/2