Κεφάλαιο 8.1 – Δομή των ιών. Κύκλος ζωής βακτηριοφάγων – Απαντήσεις – Λύσεις (σελ. 57)

Ερωτήσεις (σελ. 57)

Άσκηση Ε1 (σελ. 57)

Σε μερικούς ιούς το DNA είναι μονόκλωνο, δηλαδή αποτελείται από μία μόνο πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα. Ποια από τις παρακάτω προτάσεις, που αφορούν το DNA των ιών αυτών, είναι σωστή; α. Η αναλογία βάσεων μεταξύ γουανίνης και κυτοσίνης πρέπει να είναι 1:1. β. Οπωσδήποτε υπάρχει ίση αναλογία μεταξύ των τεσσάρων βάσεων. γ. Δεν υπάρχει συγκεκριμένη αναλογία μεταξύ των τεσσάρων βάσεων. Να αιτιολογήσετε την απάντησή σας.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Ο κανόνας Chargaff (A=T, G=C) προκύπτει από τη συμπληρωματικότητα βάσεων μεταξύ δύο αλυσίδων δίκλωνου DNA. Σε μονόκλωνο μόριο δεν υπάρχει συμπληρωματική αλυσίδα, άρα δεν επιβάλλεται καμία σχέση ισότητας.

Απάντηση: Σωστή είναι η πρόταση (γ): δεν υπάρχει συγκεκριμένη αναλογία μεταξύ των τεσσάρων βάσεων σε μονόκλωνο DNA, γιατί ο κανόνας Chargaff ισχύει μόνο λόγω της συμπληρωματικότητας ανάμεσα σε δύο αλυσίδες δίκλωνου DNA· σε μονόκλωνο μόριο δεν υπάρχει τέτοιος περιορισμός.

Πρόσεξε:

• Μην συγχέεις τον κανόνα Chargaff (ισχύει μόνο για δίκλωνο DNA) με γενικό «νόμο» για κάθε DNA.

Άσκηση Ε2 (σελ. 57)

Να αναφέρετε τα γενικά χαρακτηριστικά των ιών.

Απάντηση: Οι ιοί: (1) είναι υποχρεωτικά ενδοκυτταρικά παράσιτα — χρειάζονται κύτταρο-ξενιστή για όλες τις βιολογικές λειτουργίες αναπαραγωγής τους· (2) είναι μικρότεροι και από τα πιο μικρά βακτήρια, ορατοί μόνο με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο· (3) έχουν έναν μόνο τύπο νουκλεϊκού οξέος, είτε DNA είτε RNA, ποτέ και τα δύο μαζί· (4) δεν ανιχνεύονται αμέσως μετά την είσοδό τους στο κύτταρο-ξενιστή, καθώς μεσολαβεί χρόνος αναπαραγωγής του γενετικού τους υλικού και παραγωγής πρωτεϊνών, μέχρι να συγκροτηθούν οι νέοι ιοί.

Άσκηση Ε3 (σελ. 57)

Ποιος είναι ο κύκλος ζωής των βακτηριοφάγων;

Απάντηση: Ο φάγος προσκολλάται στο βακτήριο μέσω της ουράς του, η οποία αναγνωρίζει ειδικούς υποδοχείς στην κυτταρική μεμβράνη· το DNA του φάγου εισχωρεί στο βακτήριο και χρησιμοποιεί τα υλικά του (ένζυμα, ΑΤΡ) για να αναπαραχθεί και να παράγει τις πρωτεΐνες του, που συναρμολογούνται σε νέους ιούς. Ακολουθεί είτε ο λυτικός κύκλος — το ένζυμο λυσοζύμη διασπά το κυτταρικό τοίχωμα, το βακτήριο λύεται και ελευθερώνονται οι νέοι φάγοι — είτε ο λυσιγονικός κύκλος, όπου το DNA του φάγου ενσωματώνεται στο βακτηριακό DNA και αντιγράφεται μαζί του χωρίς να καταστρέφει άμεσα τον ξενιστή· υπό ορισμένες συνθήκες (π.χ. υπεριώδης ακτινοβολία) ο λυσιγονικός κύκλος μπορεί να μετατραπεί σε λυτικό.

Άσκηση Ε4 (σελ. 57)

Ένας ασθενής πάσχει από μία άγνωστη ασθένεια. Προκειμένου να εντοπιστεί το αίτιο, γίνεται απομόνωση προσβεβλημένων κυττάρων του ασθενούς τα οποία καλλιεργούνται. Από αυτά απομονώνεται DNA. Διαπιστώνεται ότι υπάρχουν δύο διαφορετικά μόρια: το ένα είναι του ασθενούς και το άλλο ενός ιού. Ανάλυση της σύστασης των δύο DNA έδωσε τα παρακάτω αποτελέσματα: Σωλήνας 1 (DNA 1): 22,1% A, 27,9% C, 27,9% G, 22,1% T. Σωλήνας 2 (DNA 2): 31,3% A, 31,3% C, 18,7% G, 18,7% T. Ποιος από τους δύο σωλήνες περιέχει το DNA του ιού και ποιος αυτό του ασθενούς; Αιτιολογήστε την απάντησή σας.

Σκέψη / Μεθοδολογία: Και τα δύο δείγματα υπακούν στον κανόνα Chargaff (άρα και τα δύο είναι δίκλωνο DNA) — αυτό δεν τα ξεχωρίζει. Το κριτήριο είναι το ποσοστό GC: το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει τυπικά %GC περίπου 40-42%.

Λύση:

1. Επαλήθευση Chargaff: Σωλήνας 1: A=T=22,1%, G=C=27,9% ✓. Σωλήνας 2: A=T=31,3%, G=C=18,7% ✓ — και τα δύο δίκλωνα μόρια DNA.
2. Υπολογισμός %GC: Σωλήνας 1 → %GC = 27,9+27,9 = 55,8%. Σωλήνας 2 → %GC = 18,7+18,7 = 37,4%.
3. Το ανθρώπινο γονιδίωμα έχει %GC περίπου 40-42%, πιο κοντά στο 37,4% του Σωλήνα 2 παρά στο 55,8% του Σωλήνα 1.
4. Άρα ο Σωλήνας 2 αντιστοιχεί στο DNA του ασθενούς, και ο Σωλήνας 1 (με σαφώς υψηλότερο %GC) στο DNA του ιού.

Απάντηση: Ο Σωλήνας 1 (%GC≈56%) περιέχει το DNA του ιού, ενώ ο Σωλήνας 2 (%GC≈37%, πιο κοντά στο τυπικό ανθρώπινο ποσοστό) περιέχει το DNA του ασθενούς.

Πρόσεξε:

• Και τα δύο δείγματα υπακούν στον κανόνα Chargaff — αυτό ΔΕΝ τα διακρίνει· η διάκριση γίνεται συγκρίνοντας το %GC με το γνωστό ανθρώπινο ποσοστό.