ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 1 ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ ΤΟΥ mRNA Με τη διαδικασία της μετάφρασης ολοκληρώνεται η γονιδιακή έκφραση. Παράγονται οι πρωτεΐνες που καθορίζουν τα δομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά κάθε κυττάρου . προεκτείνεται από το άλλο άκρο του ριβοσώματος. Στην εικόνα πάνω-πάνω παρουσιάζεται το δίκλωνο μόριο DNA. Κατά τη μεταγραφή (το τμήμα του DNA που μεταγράφεται έχει ξετυλιχθεί) η RNA πολυμεράση με καλούπι τη μία αλυσίδα του DNA συνθέτει το πρόδρομο μόριο mRNA. Με το πρώτο βέλος παρουσιάζεται το στάδιο που οδηγεί στην ωρίμανση του mRNA. Το mRNA παρουσιάζεται ως μία χτένα όπου τα δοντάκια υποδηλώνουν τις βάσεις του RNA. Το δεύτερο βέλος οδηγεί στη μετάφραση. Το ριβόσωμα προσδένεται στο μόριο του mRNA και η πολυπεπτιδική αλυσίδα http://www.nature.com/scitable/topicpage/translation-dna-to-mrna-to-protein-393

Βασικές Ερωτήσεις για την κατανόηση της διαδικασίας και του ρόλου της μετάφρασης

5.

6.

1.

2.

3.

4.

Γιατί η σύνθεση πρωτεϊνών ονομάζεται και μετάφραση; Ποια είναι τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα; Πού πραγματοποιείται η μετάφραση μέσα στο κύτταρο και ποιες είναι οι απαραίτητες προϋποθέσεις για να ολοκληρωθεί; Ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ προκαρυωτικού και ευκαρυωτικού κυττάρου αναφορικά με τη διαδικασία της μετάφρασης; Ποια είναι τα γονίδια που δεν μεταφράζονται αλλά μόνο μεταγράφονται; Γιατί η μετάφραση θεωρείται μία οικονομική διαδικασία του κυττάρου;

ΣΤΑΔΙΑ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗΣ

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 2 Εικόνα 2 ΕΡΩΤΗΣΗ: Τι είναι αυτό που κατά τη γνώμη σας λείπει από την απεικόνιση της διαδικασίας;

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 3 ΕΠΙΣΗΜΑΝΣΕΙΣ 1.

Όλες οι πολυπεπτιδικές αλυσίδες την στιγμή που παράγονται έχουν για πρώτο αμινοξύ την μεθειονίνη. Στη συνέχεια η πρωτεΐνη υφίσταται

μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις

για να γίνει βιολογικά λειτουργική. Μία από τις τροποποιήσεις είναι και η απομάκρυνση αμινοξέων από το αρχικό αμινικό τους άκρο γι΄ αυτό δεν έχουν όλες οι πρωτεΐνες του οργανισμού ως πρώτο αμινοξύ τη μεθειονίνη.

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 4

ΚΡΙΤΗΡΙΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ

Να σημειώσετε την σωστή απάντηση στις ακόλουθες ερωτήσεις και να αιτιολογήσετε την επιλογή σας.

1.

Ο όρος γονιδιακή έκφραση σημαίνει συνήθως__ α) τη μεταγραφή και τη μετάφραση ενός γονιδίου β) τη διαδικασία της μετάφρασης 2.

γ) τη συνολική διαδικασία με την οποία ένα γονίδιο που κωδικοποιεί tRNA, ενεργοποιείται για να παράγει μια πρωτεΐνη δ) τη διαδικασία της μεταγραφής Ο μεταγραφόμενος κλώνος του DNA που φέρει πληροφορία για τη σύνθεση πρωτεΐνης__ α) στο 5΄ άκρο του έχει το κωδικόνιο έναρξης AUG και στο 3΄ άκρο του ένα από τα κωδικόνια λήξης β) στο 3’ άκρο του έχει το κωδικόνιο έναρξης TAC και στο 5’ άκρο του ένα από τα κωδικόνια λήξης γ) τα κωδικόνια έναρξης και λήξης, μπορούν να βρίσκονται σε οποιοδήποτε άκρο του δ) τίποτα από τα παραπάνω 3.

Η τριάδα των βάσεων 3’-TGA-5’ καθορίζει την ένταξη του αμινοξέος θρεονίνη στην πολυπεπτιδική αλυσίδα. Ο συνδυασμός που δίνει τις σωστές τριάδες βάσεων για το αμινοξύ θρεονίνη στο mRNA και το tRNA αντίστοιχα είναι__ α) ACT UGA β) ACU UGA 4.

5.

γ) UCU AGA δ) UGU ACU

να σημειώσετε και τους προσανατολισμούς στις τριάδες που έχετε επιλέξει

Στη διαδικασία της μετάφρασης δεν είναι απαραίτητη η παρουσία__ α) rRNA β) ενέργειας γ) ενζύμων δ) DNA Πολύσωμα είναι__ α) το οργανίδιο που πραγματοποιείται η πρωτεϊνοσύνθεση β) ομάδα ριβοσωμάτων στο κυτταρόπλασμα γ) το σύμπλεγμα mRNA, tRNA της μεθειονίνης και μικρής υπομονάδας του ριβοσώματος δ) το σύμπλεγμα πολλών ριβοσωμάτων με το mRNA 6.

Το γεγονός ότι κάθε νουκλεοτίδιο ανήκει σε ένα μόνο κωδικόνιο σημαίνει ότι ο γενετικός κώδικας είναι __ α) συνεχής β) μη επικαλυπτόμενος γ) εκφυλισμένος δ) σχεδόν καθολικός

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 5

Να χαρακτηρίσετε με (Σ) σωστό ή με (Λ) λάθος τις παρακάτω προτάσεις

7.

8.

Πολλά ριβοσώματα κινούνται κατά μήκος του mRNA ταυτόχρονα καθώς αυτό μεταφράζεται. Η πρωτεινοσύνθεση στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς γίνεται στο κυτταρόπλασμα, στα μιτοχόνδρια και στους χλωροπλάστες. 9.

Στα κύτταρα του σπλήνα περιέχονται γονίδια για την σύνθεση των αιμοσφαιρινών. 10.

Η μετακίνηση των ριβοσωμάτων γίνεται προς το 5’ άκρο του mRNA. 11.

Τρία συνεχόμενα νουκλεοτίδια της αλυσίδας του DNA κωδικοποιούν πάντα ένα αμινοξύ. 12.

Όλα τα γονίδια οποιουδήποτε οργανισμού, πρέπει οπωσδήποτε να περιέχουν κωδικόνιο έναρξης και κωδικόνιο λήξης 13.

Τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού παρόλο που είναι δομικά όμοια έχουν λειτουργικές διαφορές. 14.

Αν η περιοχή του mRNA που μεταφράζεται αποτελείται από 105 κωδικόνια τότε η πρωτεΐνη που θα παραχθεί θα έχει 103 αμινοξέα. 15.

Κάθε κωδικόνιο AUGείναι κωδικόνιο έναρξης.

Ερωτήσεις Συμπλήρωσης Κενών

1.

Ο όρος κωδικόνιο αναφέρεται και στο _______ αλλά και στο ___________. Έτσι, το κωδικόνιο AUG του _________ αντιστοιχεί στο κωδικόνιο έναρξης της _____________________ του γονιδίου 2.

3.

_______. Το τμήμα ενός γονιδίου και του mRNA του που κωδικοποιεί μια πολυπεπτιδική _________________, αρχίζει με το ____________ _____________και τελειώνει με το ___________ __________. Επειδή κάθε νουκλεοτίδιο ανήκει σε ένα μόνο κωδικόνιο, ο γενετικός κώδικας χαρακτηρίζεται ____________________ 4.

Τα αμινοξέα που κωδικοποιούνται από μια τριπλέτα του γενετικού κώδικα είναι η ________________ και η ________________ 5.

Κάθε ριβόσωμα αποτελείται απ δύο ______________, μία ______ ___και μία _______________. Η __________ έχει μια θέση ____________ του _______ και η μεγάλη έχει 2 θέσεις ______________ των _________. 6.

Κάθε tRNA έχει μια ειδική τριπλέτα, το ___________ που ενώνεται με συγκεκριμένο ____________ του ________ λόγω ___________________. Επιπλέον κάθε tRNA διαθέτει μία ειδική θέση ____________ με ένα συγκεκριμένο __________. 7.

Το σύμπλεγμα των ριβοσωμάτων με το mRNA ονομάζεται _______________

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 6

Στην εικόνα παρουσιάζεται στιγμιότυπο από τη διαδικασία της μετάφρασης γονιδίου. Να επιλέξετε τη σωστή ή τις σωστές προτάσεις και να αιτιολογήσετε

α. Η μεθειονίνη βρίσκεται στο άκρο 1 β. Το κωδικόνιο έναρξης βρίσκεται πλησιέστερα στο άκρο B. γ. Το κωδικόνιο λήξης βρίσκεται κοντά στο άκρο Α δ. Το τελευταίο αμινοξύ που τοποθετείται στην πολυπεπτιδική αλυσίδα βρίσκεται πλησιέστερα στο άκρο 2. ε. Οι τέσσερις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, μετά την ολοκλήρωση της σύνθεσής τους, είναι πανομοιότυπες.

Σύνθετες Ερωτήσεις

1.

2.

3.

Πού χρησιμοποιείται ο όρος κωδικόνιο; Υπάρχει περίπτωση να μεταφραστεί ένα mRNA χωρίς να πρέπει να περάσει από πυρηνική μεμβράνη; Με ποιους μηχανισμούς ένα κύτταρο εξασφαλίζει την γρήγορη παραγωγή των πρωτεϊνών του;

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 7

Ασκήσεις

1.

Το πεπτίδιο που προκύπτει από τη μετάφραση ενός mRNA είναι: Η2Ν-μεθειονίνη-Λυσίνη-Προλίνη-Γλυκίνη—COOH Ποιο είναι το αντικωδικόνιο του tRNA που θα τοποθετηθεί στο ριβόσωμα μετά την αποσύνδεση του tRNA, το οποίο μεταφέρει το αμινοξύ λυσίνη; Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας 2.

Δίνεται τμήμα DNA της μη κωδικής αλυσίδας ενός γονιδίου που κωδικοποιεί την παραγωγή ενός tRNA. H τριπλέτα στο πλαίσιο αντιστοιχεί στο αντικωδικόνιο του tRNA 5’….. C G A A G G T T G G A C T A C T A….3’ Ποιο από τα 4 tRNA κωδικοποιεί η παραπάνω αλληλουχία; Να σημειώσετε με ένα αιτιολογήσετε την επιλογή σας

x

και να _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________ 3.

Η ακόλουθη αλληλουχία βάσεων αποτελεί τμήμα βακτηριακού mRNA, το οποίο μεταφράζεται πλήρως για τη σύνθεση αμινοξέων σε πρωτεΐνη. 3΄ AUGCGUUAGUUAAUU 5΄ Να εξηγήσετε τα χαρακτηριστικά του γενετικού κώδικα σύμφωνα με τα οποία αυτή η αλληλουχία των βάσεων του mRNA καθορίζει την αλληλουχία των αμινοξέων στην πρωτεΐνη και να γράψετε την αλληλουχία των αμινοξέων που προκύπτει από τη μετάφρασή της. (Να κάνετε χρήση του γενετικού κώδικα).

ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γ΄ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ 8 4.

Α.

Στο σχήμα απεικονίζεται το tRNA που μεταφέρει το αμινοξύ τρυπτοφάνη και το οποίο κωδικοποιείται από το γονίδιο του οποίου σας δίνεται ένα τμήμα του με το κωδικόνιο για την τρυπτοφάνη: αλυσίδα I C G C T C C C G G G T T G T C T C A A A G C αλυσίδα II G C G A GG G C C C A A C A G A G T T T C G Α.1) Να εξηγήσετε ποια αλυσίδα είναι η μη κωδική του γονιδίου και να σημειώσετε τα 5΄και 3΄άκρα των δύο αλυσίδων. Α.2) Να γράψετε την αλληλουχία των βάσεων του tRNA που προκύπτει από τη μεταγραφή αυτού του γονιδίου και να αιτιολογήσετε.

Β.

Η πιο κάτω αλληλουχία αποτελεί γονίδιο προκαρυωτικού κυττάρου το οποίο μεταγράφεται σε mRNA και μεταφράζεται σε πεπτιδική αλυσίδα. αλυσίδα I G G GG A T C T G C G T A C T C C A G G T A A A T C T G T A G C C αλυσίδα II C C C C TA G A C G C A T G AG GT C C A T T T A G A C A T C G G Β.1) Να εξηγήσετε ποια αλυσίδα είναι η κωδική και να σημειώσετε τα 5΄και 3΄άκρα των δύο αλυσίδων, αν γνωρίζετε ότι στη μετάφραση που θα ακολουθήσει της μεταγραφής συμμετέχει το παραπάνω tRNA Β.2) Σε ποιο άκρο της μη κωδικής αλυσίδας βρίσκεται ο υποκινητής του γονιδίου; Β.3) Να γράψετε τα αντικωδικόνια όλων των tRNA με τη σειρά που θα χρησιμοποιηθούν κατά τη μετάφραση.