Σημειώσεις κεφ.7-8-9

Ονοματεπώνυμο...................................................................................................................................

Βιολογία Κατεύθυνσης

Γ' Λυκείου
Κεφ.7-8-9

Χανιά 2015-2016

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 1
Κεφ.7-8-9

Κεφ. 7 Αρχές και μεθοδολογία της βιοτεχνολογίας

Βιοτεχνολογία : Με την ευρεία έννοια είναι η χρήση ζωντανών οργανισμών
προς όφελος του ανθρώπου.

Παλιά : παραγωγή ψωμιού , η μαγιά περιέχει μικροοργανισμούς.
παραγωγή μπύρας και κρασιού , την αλκοολική ζύμωση την
πραγματοποιούν μικροοργανισμοί.

Σήμερα : παραγωγή τροφίμων , αντιβιοτικών , εμβολίων .

Ο πρώτος ορισμός δόθηκε το 1919

«Ακατέργαστα υλικά με τη βοήθεια ζωντανών μικροοργανισμών μετατρέπονται σε
χρήσιμα προϊόντα .»

Η βιοτεχνολογία i) Τεχνικές καλλιέργειας και ανάπτυξης μικροοργανισμών.
χρησιμοποιεί ii) Τεχνικές ανασυνδυασμένου DNA.

Μικροβιακές καλλιέργειες

Μας ενδιαφέρει σε κάθε καλλιέργεια να βρούμε τις ιδανικές συνθήκες για κάθε
μικροοργανισμό .
Για να αναπτύσσεται γρηγορότερα και για να παράγει σε μικρότερο χρόνο το
χρήσιμο προϊόν.

Ο χρόνος διπλασιασμού κάθε μικροοργανισμού καθορίζεται από

i) Τα θρεπτικά υλικά ( πηγή άνθρακα, πηγή αζώτου , μεταλλικά ιόντα κ.ά)
ii) Το pH
iii) Τη συγκέντρωση του οξυγόνου ,Ο2 .
iv) Τη θερμοκρασία.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 2
Κεφ.7-8-9
1. Θρεπτικά υλικά.

Πηγή Αυτότροφοι οργανισμοί. Ετερότροφοι οργανισμοί.
άνθρακα.
Το CO2 της ατμόσφαιρας το Οργανικές ενώσεις , κυρίως
οποίο δεσμεύουν με τη υδατάνθρακες.
φωτοσύνθεση.

Πηγή αζώτου. Αμμωνιακά ή νιτρικά ιόντα. Οργανικές ενώσεις , πρωτείνες
νουκλεικά οξέα .

2. Συγκέντρωση Ο2.

Υποχρεωτικά αερόβιοι. Προαιρετικά αερόβιοι. Υποχρεωτικά
αναερόβιοι

Απαιτούν υψηλή συγκέντρωση Ο2 Ζουν είτε παρουσία είτε Ζουν χωρίς Ο2 .
π.χ Mycobacterium απουσία Ο2 . Το Ο2 είναι τοξικό ,
Αναπτύσσονται καλύτερα προκαλεί το θάνατο για
παρουσία Ο2 . τους παραπάνω
οργανισμούς.
π.χ Clostridium.

3.pH.

Οι περισσότεροι μικροοργανισμοί αναπτύσσονται σε pH 6-9 .
Εξαίρεση βακτήρια του γένους Lactobacillus τα οποία αναπτύσσονται σε pH 4-5.

4.Θερμοκρασία. Είναι ένας από τους πιο σημαντικούς παράγοντες που
καθορίζουν το ρυθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών.

Συνήθως η θερμοκρασία στη καλλιέργεια κυμαίνεται από 20 –45 0C.
Η E.coli έχει ως άριστη θερμοκρασία τους 37 0C.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 3
Κεφ.7-8-9
1. Εργαστηριακή καλλιέργεια.

Πρωτοπόρος στη καλλιέργεια των μικροοργανισμών
ήταν ο Παστέρ . ( Pasteur ).

Βήματα της εργαστηριακής καλλιέργειας.
1. Απομόνωση του μικροοργανισμού από το
φυσικό περιβάλλον.

2. Παρασκευή κατάλληλων θρεπτικών υλικών ,
της τροφής του μικροοργανισμού.

Στα θρεπτικά υλικά πρέπει να περιέχονται πηγή
άνθρακα, πηγή αζώτου, ιόντα.
Συνήθως βρίσκονται σε στερεή κατάσταση με
τη βοήθεια του άγαρ.

3. Διαμόρφωση των κατάλληλων συνθηκών
της καλλιέργειας.

Θερμοκρασία , συγκέντρωση Ο2 , pH .
Συσκευή : κλίβανος

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 4
Κεφ.7-8-9
Περιγραφή εργαστηριακής καλλιέργειας .

1. Εμβολιασμός Η προσθήκη μικρού αριθμού μικροοργανισμών στο θρεπτικό
υλικό .

Τα τρυβλία με το θρεπτικό υλικό , συνήθως σε στερεή μορφή ,
αποστειρώνονται πριν τον εμβολιασμό για να μην αναπτυχθούν άλλοι
μικροοργανισμοί οι οποίοι

i ) Μπορεί να καταστρέψουν τους ωφέλιμους.
ii ) Μπορεί να χρησιμοποιούν τα θρεπτικά υλικά με αποτέλεσμα ο ωφέλιμος

μικροοργανισμός να μην αναπτύσσεται .

2. (Πριν τη τοποθέτηση των τρυβλίων με τους
μικροοργανισμούς , ο κλίβανος έχει
αποστειρωθεί για να μην αναπτυχθούν
άλλοι μικροοργανισμοί.)

Οι μικροοργανισμοί βρίσκουν ιδανικές
συνθήκες μέσα στο κλίβανο με
αποτέλεσμα σε 12-76 ώρες να παράγεται
μεγάλος αριθμός μικροοργανισμών.
Αύξηση του πληθυσμού.

3. Τα τρυβλία με τους μικροοργανισμούς
τοποθετούνται στη συνέχεια σε
καταψύκτη ( -800C) για να διατηρηθούν
σε αδρανή κατάσταση.

Ο κλίβανος και ο καταψύκτης είναι προϊόντα της τεχνολογίας. Βιοτεχνολογία.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 5
Κεφ.7-8-9

2. Βιομηχανική καλλιέργεια.

Μεγάλης κλίμακας καλλιέργεια με σκοπό την παραγωγή του χρήσιμου προιόντος.
Τα θρεπτικά υλικά βρίσκονται σε υγρή μορφή, δεν χρησιμοποιούμε άγαρ.

Ζύμωση: Η διαδικασία ανάπτυξης μικροοργανισμών σε υγρό θρεπτικό υλικό κάτω
από οποιεσδήποτε συνθήκες.

Οι συσκευές που χρησιμοποιούνται στις βιομηχανικές καλλιέργειες ονομάζονται
ζυμωτήρες ή βιοαντιδραστήρες .
Επιτρέπουν τον έλεγχο και τη ρύθμιση των συνθηκών της μικροβιακής
καλλιέργειας , θερμοκρασία , pH ,συγκέντρωση Ο2 .
Σχεδιάζονται και κατασκευάζονται από μηχανολόγους , συμβολή τεχνολογίας
στη βιοτεχνολογία .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 6
Κεφ.7-8-9

Ένα βαρέλι μέσα στο οποίο ο μούστος ζυμώνεται από μικροοργανισμούς οι οποίοι
χρησιμοποιούν τους υδατάνθρακες για να κατασκευάσουν αλκοόλη ,θεωρείται
βιοαντιδραστήρας .
Θρεπτικό υλικό : Μούστος
πηγή άνθρακα : Γλυκόζη
Μικροοργανισμός : Ζυμομύκητας
Χρήσιμο προϊόν : Αλκοόλη

Θρεπτικά υλικά

Για τους ετερότροφους μικροοργανισμούς σαν πηγή άνθρακα χρησιμοποιούμε
μελάσα ένα φυτικό υδατάνθρακα .

Εμβολιασμός

Στον βιοαντιδραστήρα τοποθετούμε μικροοργανισμούς συνήθως από την αρχική

καλλιέργεια που είχε γίνει στο εργαστήριο.
Όλες οι διεργασίες πρέπει να γίνονται κάτω από στείρες συνθήκες για
να μη γίνει μόλυνση της καλλιέργειας δηλαδή ανάπτυξη ανεπιθύμητων
μικροοργανισμών

Τα προϊόντα της ζύμωσης είναι

i) Είτε τα ίδια τα κύτταρα ( βιομάζα )
ii) Είτε προϊόντα των κυττάρων όπως πρωτείνες και αντιβιοτικά .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 7
Κεφ.7-8-9

Οι μικροοργανισμοί μπορούν να καλλιεργηθούν με
διαφορετικούς τρόπους . ( Κλειστή καλλιέργεια , Συνεχής καλλιέργεια )

1.Κλειστή καλλιέργεια.

Έχει 4 φάσεις , ανάλογα με την ανάπτυξη του πληθυσμού των μικροοργανισμών.
Λανθάνουσα Φάση , Εκθετική Φάση , Στατική Φάση , Φάση θανάτου.

1.Λανθάνουσα φάση. Ο πληθυσμός των μικροοργανισμών παραμένει σχεδόν

σταθερός .

Γιατί ; Μικρή διαφορά μεταξύ Ν1 και Ν 0.
Οι μικροοργανισμοί χρειάζονται κάποιο χρονικό

διάστημα ( 0 έως t1 ) για να προσαρμοστούν στο νέο

περιβάλλον , στις νέες συνθήκες και να αρχίσουν να

αναπτύσσονται.

2.Εκθετική φάση. Ο αριθμός των μικροοργανισμών αυξάνεται εκθετικά .

Γιατί; Πολύ μεγάλη διαφορά μεταξύ Ν2 και Ν1 .
Οι μικροοργανισμοί διαιρούνται με εκθετικό ρυθμό

επειδή η καλλιέργεια πραγματοποιείται κάτω από

ιδανικές συνθήκες θερμοκρασίας , pH ,συγκέντρωσης

Ο2 ,επίσης υπάρχουν άφθονα θρεπτικά υλικά με πηγή

άνθρακα , αζώτου και μεταλλικά ιόντα.

3.Στατική φάση. Ο πληθυσμός των μικροοργανισμών δεν αυξάνεται.

Γιατί ; Ν3=Ν2 για το χρονικό διάστημα t2 – t3 .
Λόγω εξάντλησης κάποιου θρεπτικού συστατικού ή

λόγω συσσώρευσης τοξικών προϊόντων από το

μεταβολισμό των μικροοργανισμών.

4.Φάση θανάτου. Ο αριθμός των μικροοργανισμών μειώνεται.

Γιατί ; Ν4 μικρότερο του Ν3 .
Η έλλειψη των θρεπτικών υλικών είναι τόσο μεγάλη

που δεν δίνει τη δυνατότητα επιβίωσης σε όλους τους

μικροοργανισμούς.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 8
Κεφ.7-8-9

2. Συνεχής καλλιέργεια.

Έχει δυο φάσεις , τη λανθάνουσα και την εκθετική .

Οι μικροοργανισμοί δεν μπαίνουν στη στατική φάση διότι δεν αφήνουμε να
υπάρχουν οι λόγοι που τους αναγκάζουν να το κάνουν .

i ) Τροφοδοτούμε συνεχώς με θρεπτικά υλικά την καλλιέργεια ,
άρα δεν υπάρχει έλλειψη .

ii) Ταυτόχρονα , απομακρύνονται από την καλλιέργεια κύτταρα και άχρηστα ,
τοξικά προϊόντα , άρα δεν υπάρχει συσσώρευση.

Παρατήρηση

Οι μικροοργανισμοί παράγουν τα χρήσιμα προϊόντα συνήθως κατά τη διάρκεια
της εκθετικής και της στατικής φάσης της καλλιέργειας .

Αυτό καθορίζει και το τύπο της καλλιέργειας , κλειστής ή συνεχής , που θα
επιλέξουμε.

Αν το παράγει κατά την εκθετική φάση τα πράγματα γίνονται ποιο εύκολα στη
συνεχή καλλιέργεια .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 9
Κεφ.7-8-9

Παραλαβή προϊόντων ζύμωσης .

1. Διαχωρισμός . Μέθοδοι

• Διήθηση με την βοήθεια φίλτρων
• Φυγοκέντρηση , ανάλογα το μοριακό βάρος των

οργανικών ενώσεων .

Υγρά συστατικά Στερεά συστατικά
Περνούν τα φίλτρα . Μικροοργανισμοί , Βιομάζα

Μένουν πάνω στα φίλτρα.

2. Παραλαβή του χρήσιμου προϊόντος .
Αυτό μπορεί να βρίσκεται είτε στα υγρά είτε στα στερεά συστατικά.

3. Διαχωρισμός και καθαρισμός προϊόντος .
4. Συσκευασία , αποθήκευση , διανομή .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 10
Κεφ.7-8-9

Κεφ.9 Εφαρμογές της Βιοτεχνολογίας στη γεωργία και στη
κτηνοτροφία .

Βιοτεχνολογία με την ευρεία έννοια είναι η χρήση ζωντανών οργανισμών προς
όφελος του ανθρώπου .

Η αύξηση του ανθρώπινου πληθυσμού , μέχρι το 2050 8.5 δις εκατομμύρια
άνθρωποι θα ζουν πάνω στη γη , δημιουργεί την ανάγκη για αύξηση της φυτικής
και της ζωικής παραγωγής .

Πως μπορούμε να πετύχουμε την αύξηση ;

1. Με ελεγχόμενες διασταυρώσεις

• Επιλέγουμε φυτά τα οποία παράγουν μεγαλύτερη ποσότητα καρπών ,
σε σχέση με άλλα φυτά του ίδιου είδους και τα διασταυρώνουμε έτσι
ώστε οι απόγονοι τους να κληρονομήσουν το συγκεκριμένο
χαρακτηριστικό.

• Επιλέγουμε ζώα τα οποία παράγουν μεγαλύτερη ποσότητα γάλακτος
και τα διασταυρώνουμε έτσι ώστε και οι απόγονοι να κληρονομήσουν
το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό.

Μειονεκτήματα ελεγχόμενων διασταυρώσεων.

• Είναι χρονοβόρος και επίπονος , επειδή απαιτούνται συνεχείς
διασταυρώσεις .

• Οι απόγονοι που προκύπτουν φέρουν συνήθως ορισμένους από τους
επιθυμητούς χαρακτήρες μαζί με άλλες μη επιθυμητές ιδιότητες.

2. Δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών .(Γενετικά τροποποιημένοι)

Διαγονιδιακοί Φυτικοί και ζωικοί οργανισμοί που έχουν δημιουργηθεί με

οργανισμοί τεχνικές γενετικής μηχανικής , τεχνολογία ανασυνδυασμένου

DNA και περιέχουν γονίδια από άλλο οργανισμό συνήθως διαφορετικού

είδους .

π.χ Φυτά με γονίδια βακτηρίων.
Ζώα με ανθρώπινα γονίδια που κωδικοποιούν φαρμακευτικές πρωτείνες.

Μειονεκτήματα από τη δημιουργία διαγονιδιακών οργανισμών Γ.Τ.Ο

• Επιπτώσεις στην υγεία του ανθρώπου που τους καταναλώνει.
• Επιπτώσεις στο περιβάλλον όπως κίνδυνος εξαφάνισης φυσικών πληθυσμών.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 11
Κεφ.7-8-9

Δημιουργία διαγονιδιακών φυτών.

Διάβασε το ένθετο σελ. 176 καλλιέργεια φυτικών κυττάρων .
Τα φυτά κλώνοι προέρχονται από κύτταρα ρίζας!!!

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 12
Κεφ.7-8-9

Πώς εισάγουμε τα γονίδια , ξένο DNA , μέσα στα φυτικά κύτταρα ;
Με τη βοήθεια του βακτηρίου Agrobacterium tumefaciens.

Στο εργαστήριο χρησιμοποιούμε το πλασμίδιο Ti σαν φορέα κλωνοποίησης για να το
ενώσουμε με το γονίδιο που θα προσδώσει στο φυτό την επιθυμητή ιδιότητα και να
κατασκευάσουμε ανασυνδυασμένο DNA.
Παρατήρηση. Για να μην εμφανιστούν όγκοι στα διαγονιδιακά φυτά ,
απενεργοποιούμε τα γονίδια που υπάρχουν στο πλασμίδιο Ti και τα οποία είναι
υπεύθυνα για τη δημιουργία τους .
Αυτό μπορεί να γίνει με την βοήθεια περιοριστικών ενδονουκλεασών οι οποίες θα τα
κόψουν καταστρέφοντάς τα .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 13
Κεφ.7-8-9

Δημιουργία διαγονιδιακού φυτού ανθεκτικά στα έντομα ( Bt ποικιλία)

Τα φυτά ποικιλίας Bt περιέχουν στο γονιδίωμα τους DNA από 3 διαφορετικούς
οργανισμούς.

1.Το DNA του φυτού που τροποποιήσαμε γενετικά.

2.Γονίδιο από το βακτήριο Bacillus th. με την πληροφορία για την παραγωγή μιας
τοξίνης ισχυρής για σκουλήκια και έντομα.

3.Το πλασμίδιο Ti από το βακτήριο Agrobacterium tum. που το χρησιμοποιήσαμε ως
φορέα κλωνοποίησης για να μεταφέρουμε το επιθυμητό γονίδιο στα φυτικά
κύτταρα .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 14
Κεφ.7-8-9

Δημιουργία διαγονιδιακών ζώων.

Διαγονιδιακά ζώα . Ονομάζονται εκείνα στα οποία έχει τροποποιηθεί το γενετικό

τους υλικό με τη προσθήκη γονιδίων συνήθως από κάποιο άλλο είδος .
π.χ γονίδια βακαλάου σε κύτταρα σολομού .

Πως εισάγουμε τα γονίδια και σε ποια κύτταρα για τη δημιουργία του
διαγονιδιακού ζώου ;

• Τα γονίδια εισάγονται με μικροέγχυση με τη βοήθεια ειδικής μικροβελόνας.
Είναι η μοναδική μέθοδος δημιουργίας διαγονιδιακών αγελάδων ,

διαγονιδιακών προβάτων, διαγονιδιακών αιγών .

• Τα γονίδια εισάγονται στο γονιμοποιημένο ωάριο , ζυγωτό . Είναι το πρώτο
κύτταρο του νέου οργανισμού και από αυτό με μιτωτικές διαιρέσεις θα
δημιουργηθούν όλα τα σωματικά κύτταρα του νέου οργανισμού.
Συνεπώς τα επιπλέον γονίδια , συνήθως από κάποιο άλλο είδος , θα βρίσκονται
στο πυρήνα όλων των σωματικών κυττάρων του διαγονιδιακού ζώου.
Μέσω των γαμετών θα μεταβιβάζονται και στους απόγονους !!!

Δημιουργία Tracy . Διαγονιδιακό πρόβατο με ανθρώπινο γονίδιο που κωδικοποιεί
τη φαρμακευτική πρωτείνη ATT , και την παράγει στο γάλα της .
Η έλλειψη της συγκεκριμένης πρωτείνης λόγω μετάλλαξης στους ανθρώπους
οδηγεί στο εμφύσημα .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 15
Κεφ.7-8-9

Κλωνοποίηση

Στη φύση για να δημιουργηθεί ένας οργανισμός πρέπει να ενωθούν δυο
αναπαραγωγικά κύτταρα . Το ένα το προσφέρει το αρσενικό άτομο και το άλλο το
θηλυκό. Γιαυτό ο κάθε οργανισμός έχει κληρονομήσει τη μισή ποσότητα DNA που
περιέχει σε κάθε σωματικό του κύτταρο από τη μητέρα και την υπόλοιπη μισή από
τον πατέρα.
Αυτός είναι και ο λόγος που σε κάποια χαρακτηριστικά μοιάζουμε στη μητέρα μας
ενώ σε κάποια άλλα μοιάζουμε στον πατέρα μας. ( κεφ.5 Mendel ).
Όλα τα παραπάνω ανατρέπονται με τη κλωνοποίηση , ολόκληρη η ποσότητα DNA
προσφέρεται από ένα άτομο.
Επειδή οι γαμέτες είναι απλοειδή κύτταρα , απομονώνουμε το DNA από ένα
σωματικό κύτταρο του ατόμου που θέλουμε να κλωνοποιήσουμε για να έχουμε τη
γενετική πληροφορία σε δυο αντίγραφα .
Αφού τη γενετική πληροφορία ,DNA , τη προσφέρει εξ’ ολοκλήρου ένα άτομο , ο
οργανισμός που θα γεννηθεί , ο κλώνος θα είναι πανομοιότυπος .
Μειονέκτημα . To σωματικό DNA έχει βλάβες γιαυτό ο κλώνος δεν έχει ηλικία
νεογέννητου !!. Η Dolly όταν γεννήθηκε είχε βιολογική ηλικία 6 ετών.
Το 1997 γεννήθηκε η Dolly και άφησε το μάταιο τούτο κόσμο το Φλεβάρη του
2003.

Πως μπορεί να συνδέονται οι δυο παραπάνω φωτογραφίες ;

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 16
Κεφ.7-8-9

Η Dolly μαζί με το πρόβατο που πρόσφερε το
DNA .
Μοιάζουν ;

Η Dolly μαζί με το πρόβατο που την γέννησε
θετή μητέρα..
Μοιάζουν ;

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 17
Κεφ.7-8-9

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 18
Κεφ.7-8-9

Κεφ.8 Εφαρμογές της βιοτεχνολογίας στην Ιατρική.

1. Έγκαιρη διάγνωση ( χρήση μονοκλωνικών αντισωμάτων )

Στόχοι της 2. Πρόληψη ( χρήση εμβολίων )
Ιατρικής.

3. Αποτελεσματική θεραπεία ( χρήση φαρμακευτικών πρωτεϊνών
μονοκλωνικών αντισωμάτων
γονιδιακή θεραπεία. )

Οι παραπάνω στόχοι της ιατρικής πραγματοποιούνται με τη βοήθεια της
βιοτεχνολογίας η οποία χρησιμοποιεί :

i ) Τεχνολογία ανασυνδυασμένου DNA ( Ξεκινάει το 1972 )
ii) Τεχνική PCR ( Μας επιτρέπει να αντιγράφουμε επιλεκτικά , εκατομμύρια φορές

ειδικές αλληλουχίες DNA από ένα σύνθετο μείγμα μορίων DNA , χωρίς τη
μεσολάβηση ζωντανού κυττάρου , δηλαδή την επίπονη διαδικασία της
κλωνοποίησης . ( Εφαρμόζεται ευρέως από το 1985 )
iii) Ανιχνευτές DNA. Ιχνηθετημένα μόρια DNA που περιέχουν αλληλουχίες
συμπληρωματικές προς το κλωνοποιημένο DNA. Οι ανιχνευτές αναμιγνύονται
με το DNA , το οποίο έχει αποδιαταχθεί , και υβριδοποιούν μόνο το
συμπληρωματικό τους DNA .

1. Φαρμακευτικές πρωτείνες . ( Ινσουλίνη , Ιντερφερόνες)

Χρησιμοποιούνται για την θεραπεία ασθενειών.

Πριν την τεχνολογία του Mε τη βοήθεια της τεχνολογίας του
ανασυνδυασμένου DNA . ανασυνδυασμένου DNA .

• Οι φαρμακευτικές πρωτείνες ήταν • Παραγωγή σε σημαντικές ποσότητες.
διαθέσιμες σε πολύ μικρές ποσότητες.

• Μικρός κόστος , ευρεία κατανάλωση.
• Η παραγωγή τους ήταν πολύ ακριβή.

• Αποτελεσματικό έλεγχο της δράσης

• Δεν γνωρίζαμε πλήρως τη βιολογική τους.

τους δράση.

Σήμερα έχουν κλωνοποιηθεί τα γονίδια για περισσότερες από 300 ανθρώπινες
φαρμακευτικές πρωτείνες .

Δες πίνακα 8.1 σελ. 117 σχολικού βιβλίου.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 19
Κεφ.7-8-9

Ινσουλίνη . Ορμόνη που παράγεται από ειδικά κύτταρα του παγκρέατος και
αποτελείται από 51 αμινοξέα .
Ρυθμίζει το μεταβολισμό των υδατανθράκων στο αίμα , συγκέντρωσης γλυκόζης
στο αίμα . Σήμερα 60 εκατομμύρια άνθρωποι πάσχουν από σακχαρώδη διαβήτη
και χρειάζονται καθημερινά ινσουλίνη.
Τα γονίδια που κωδικοποιούν την ινσουλίνη υπάρχουν σε όλα τα σωματικά
κύτταρα ενός ανθρώπου αλλά λόγω της γονιδιακής ρύθμισης εκφράζονται μόνο
σε ειδικά κύτταρα του παγκρέατος.

1. Πριν το 1982 η ινσουλίνη που χρησιμοποιούσαν οι διαβητικοί παραγόταν από
το πάγκρεας χοίρων και βοοειδών.

Μειονέκτημα:
• Μεγάλο κόστος.
• Δεν ήταν ίδια με την ανθρώπινη , διαφορετική αλληλουχία αμινοξέων , με

αποτέλεσμα αλλεργικές αντιδράσεις .

2. Με τη βοήθεια της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA κατασκευάζουμε
ανθρώπινη ινσουλίνη από γενετικά τροποποιημένα βακτήρια .

Τα βακτήρια που χρησιμοποιούμε σαν εργοστάσια παραγωγής ανθρώπινης
ινσουλίνης δεν διαθέτουν :
• Μηχανισμούς ωρίμανσης του πρόδρομου m-RNA.
Γιαυτό κατασκευάζουμε c-DNA βιβλιοθήκη , απομονώνουμε τη γενετική
πληροφορία από κύτταρα του παγκρέατος στη μορφή του ώριμου m-RNA.
• Μηχανισμούς τροποποίησης των πρωτεϊνών.
Γιαυτό χρειάζεται την προινσουλίνη που παράγουν τα Γ.Τ βακτήρια να την
επεξεργαστούμε ενζυμικά στο εργαστήριο για να την μετατρέψουμε σε ινσουλίνη.

Δες εικόνα 8.1 σελ. 118 σχολικού βιβλίου καθώς και σημειώσεις στο κεφ. 4.

Ιντερφερόνες . Είναι αντιικές πρωτείνες που παράγονται από κύτταρα που
έχουν μολυνθεί από ιούς . Οι πρωτείνες αυτές επάγουν την παραγωγή άλλων
πρωτεϊνών από τα γειτονικά υγιή κύτταρα οι οποίες εμποδίζουν τον
πολλαπλασιασμό των ιών σε αυτά.
Έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον ως

• Αντιικοί παράγοντες.
• Πιθανόν ως αντικαρκινικοί παράγοντες .

1. Πριν τη χρήση της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA , επειδή παράγονται σε
ελάχιστες ποσότητες στο σώμα δεν ήταν ευρεία η χρήση τους .

2. Με τη χρήση της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA , κλωνοποιήσαμε ορισμένα
γονίδια ιντερφερονών και σήμερα είναι δυνατή η παραγωγή τους σε μεγάλες ποσότητες με
παρόμοια μέθοδο με αυτή της ινσουλίνης .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 20
Κεφ.7-8-9

2. Μονοκλωνικά αντισώματα.

Το ιδανικό φάρμακο όπως είπε ο πρωτοπόρος γερμανός γιατρός Ehrlich ,

πρέπει να μπορεί να εξουδετερώσει τις μολύνσεις , χωρίς να προκαλεί

παρενέργειες στον οργανισμό .
Η φύση έχει φτιάξει το τέλειο φάρμακο , τα αντισώματα.

Πρόβλημα . Τα Β- Λεμφοκύτταρα δεν μπορούν να καλλιεργηθούν διότι δεν

επιβιώνουν για πολύ έξω από το ανθρώπινο σώμα.
Λύση. Να ενωθούν με καρκινικά κύτταρα και να κατασκευάσουμε τα

υβριδώματα τα οποία μπορούν να καλλιεργηθούν για να παράγουν τα

μονοκλωνικά αντισώματα.

Περιγραφή του τρόπου παραγωγής των μονοκλωνικών αντισωμάτων.

Εφαρμογές μονοκλωνικών αντισωμάτων .
1.Ανοσοδιαγνωστικά π.χ τεστ εγκυμοσύνης.

2.Θεραπευτικά . π.χ για τον καρκίνο . Στα καρκινικά κύτταρα υπάρχουν τα
καρκινικά αντιγόνα.
3.Μεταμοσχεύσεις. Τα κύτταρα των οργάνων έχουν στην επιφάνειά τους ειδικά
αντιγόνα επιφάνειας , που αναγνωρίζονται από ειδικά μονοκλωνικά
αντισώματα.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 21
Κεφ.7-8-9
3. Γονιδιακή θεραπεία.

Έχει σαν στόχο να διορθώσει τη γενετική βλάβη εισάγοντας στους ασθενείς
φυσιολογικά αλληλόμορφα του μεταλλαγμένου γονιδίου.

4.000 1. Μερικές οφείλονται σε ένα μόνο γονίδιο ( Μονογονιδιακές )
ασθένειες π.χ Κυστική ίνωση , υπολειπόμενο αυτοσωμικό γονίδιο.
Ανεπάρκεια ανοσοποιητικού συστήματος , υπολειπόμενο
αυτοσωμικό γονίδιο .

2. Άλλες οφείλονται σε αλληλεπίδραση δύο ή περισσότερων
γονιδίων . ( Πολυγονιδιακές )

3. Ακόμη περισσότερες οφείλονται σε συνδυασμό γενετικών και
περιβαλλοντικών παραγόντων.

Αποτελέσματα γενετικών ασθενειών :

• Δυσμορφίες.
• Με πιθανότητα 80% διανοητική καθυστέρηση.
• Το 1/5 από αυτές έχουν σαν αποτέλεσμα θάνατο στη παιδικά ηλικία .

Η παραδοσιακή γενετική ( γενεαλογικά δένδρα ) μαζί με τη βοήθεια της
τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA οδήγησε στον εντοπισμό της θέσης πάνω
στα χρωμοσώματα πολλών μεταλλαγμένων γονιδίων .
π.χ Γονίδια για τη κυστική ίνωση , για την ασθένεια του Huntington,

μυϊκή δυστροφία Duchenne.

Η γονιδιακή θεραπεία στηρίζεται στη τεχνολογία του ανασυνδυασμένου
DNA.

Βήματα : 1. Κλωνοποίηση του υπεύθυνου γονιδίου . ( Του φυσιολογικού για να το
εισάγουμε στη συνέχεια στο άτομο που πάσχει .)

2. Προσδιορισμός των κυττάρων που εμφανίζεται η βλάβη από την
ασθένεια λόγω της έκφρασης του παθολογικού γονιδίου.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 22
Κεφ.7-8-9

Α) ex vivo γονιδιακή θεραπεία .

ex vivo Τα κύτταρα τροποποιούνται έξω από τον οργανισμό και εισάγονται πάλι σε
αυτόν .

Σεπτέμβρης 1990.
Ασθένεια : Ανεπάρκεια του ανοσοποιητικού συστήματος λόγω έλλειψης του

ενζύμου απαμινάσης της αδενοσίνης ( ADA )
• Το κοριτσάκι δεν είχε το φυσιολογικό γονίδιο οπότε δεν μπορούσε να

κατασκευάσει το ένζυμο.
• Εμφανίζει αυτοσωμικό υπολειπόμενο τρόπο κληρονομικότητας.

Συμπτώματα ασθένειας:
• Χρόνιες λοιμώξεις.
• Προδιάθεση για πολλούς τύπους καρκίνου.
• Πολλοί πεθαίνουν ύστερα από λίγους μήνες ζωής. Μεγάλη θνησιμότητα στη

βρεφική ηλικία .

Το συγκεκριμένο γονίδιο εκφράζεται λόγω της γονιδιακής ρύθμισης στα
λεμφοκύτταρα . ( άρα αυτά πρέπει να τροποποιήσουμε !!!).

Τα αδιαφοροποίητα λεμφοκύτταρα παράγονται στο μυελό των οστών και στη
συνέχεια τα βρίσκουμε στο αίμα όπου συμμετέχουν στην ειδική άμυνα του
ανθρώπινου οργανισμού .

Πως εισάγουμε τα φυσιολογικά γονίδια στα σωματικά κύτταρα που
έχουν την βλάβη ;

Με τη βοήθεια ιών φορέων που έχουν τη φυσική ικανότητα να ενσωματώνουν το
DNA τους στο γονιδίωμα των κυττάρων που μολύνουν .
Κάθε ιός παρουσιάζει εξειδίκευση , μπορεί δηλαδή και μολύνει συγκεκριμένο τύπο
σωματικών κυττάρων του ανθρώπινου οργανισμού. π.χ ιός flu τα επιθηλιακά
κύτταρα των πνευμόνων , ιός HIV τα βοηθητικά λεμφοκύτταρα ή τα κυτταροτοξικά
λεμφοκύτταρα .

Βήματα ex vivo γονιδιακής θεραπείας.

• Λεμφοκύτταρα του κοριτσιού , παθολογικά , παραλαμβάνονται και
πολλαπλασιάζονται σε κυτταροκαλλιέργειες.

• Το φυσιολογικό γονίδιο της απαμινάσης της αδενοσίνης ενσωματώνεται σε ένα
ιό-φορέα ( οποίος έχει καταστεί αβλαβής ) με τις τεχνικές του
ανασυνδυασμένου DNA.

• Ο γενετικά τροποποιημένος ιός εισάγεται στα λεμφοκύτταρα με μια διαδικασία
που ονομάζεται διαμόλυνση.

• Τα γενετικά τροποποιημένα λεμφοκύτταρα εισάγονται με ενδοφλέβια ένεση
στο παιδί και παράγουν το ένζυμο ADA.

Παρατήρηση. Τα τροποποιημένα λεμφοκύτταρα , όπως όλα τα κύτταρα , Δε ζουν
για πάντα μέσα στον οργανισμό , δηλαδή η θεραπεία δεν είναι μόνιμη ,και
χρειάζεται συνεχής έγχυση τέτοιων κυττάρων .

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 23
Κεφ.7-8-9

Β) in vivo γονιδιακή θεραπεία.

Τα κύτταρα του αιμοποιητικού συστήματος μπορούν να τροποποιηθούν γενετικά ,
να αναπτύσσονται σε κυτταροκαλλιέργειες και να εισάγονται με ενδοφλέβια ένεση
στον οργανισμό.

Τι γίνεται όμως αν πρέπει να τροποποιηθούν κύτταρα ενός άλλου
οργάνου όπως ο πνεύμονας ;

1993 θεραπεία κυστικής ίνωσης.

Ο Anderson και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν έξυπνους φορείς οι οποίοι
προσβάλλουν τα κύτταρα του ιστού κατευθείαν μέσα στον οργανισμό. ( in vivo )

Η κυστική ίνωση οφείλεται σε μεταλλάξεις ενός γονιδίου , μονογονιδιακός
χαρακτήρας , το οποίο κωδικοποιεί μια πρωτείνη , που είναι απαραίτητη για τη
σωστή λειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων των πνευμόνων .

Η ασθένεια παρουσιάζει υπολειπόμενη αυτοσωμική κληρονομικότητα και
επηρεάζει πρωτίστως τα κύτταρα των πνευμόνων .

Βήματα in vivo γονιδιακής θεραπείας.

• Το φυσιολογικό γονίδιο ενσωματώνεται αρχικά σε αδενοιό με τη βοήθεια της
τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA.

• Ο ανασυνδυασμένος ιός εισέρχεται στο άτομο που πάσχει από κυστική ίνωση
με ψεκασμό με τη βοήθεια βρογχοσκοπίου και μολύνει τα κύτταρα των
πνευμόνων .

• Μετά την εισαγωγή του στα κύτταρα των πνευμόνων το φυσιολογικό γονίδιο
ενσωματώνεται στο γονιδίωμά τους και παράγει τη φυσιολογική πρωτείνη η
οποία είναι απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία των επιθηλιακών κυττάρων
των πνευμόνων .

Πρόβλημα. Στις περισσότερες περιπτώσεις ως φορείς χρησιμοποιούνται ιοί οι
οποίοι αν και καθίστανται αβλαβείς , έχουν μικρή πιθανότητα να προκαλέσουν
παρενέργειες και σε ορισμένες περιπτώσεις καρκίνο.
Η ανάπτυξη πιο κατάλληλων φορέων είναι ο επόμενος στόχος για τη
βελτίωση μεθόδων της γονιδιακής θεραπείας.

Παρατήρηση. Λόγω της γονιδιακής ρύθμισης το μεταλλαγμένο γονίδιο
εκφράζεται μόνο σε ορισμένα κύτταρα π.χ λεμφοκύτταρα στην ανοσοποιητική
ανεπάρκεια ( ADA ) ή στα κύτταρα των πνευμόνων στην κυστική ίνωση .
Γιαυτό με τη γονιδιακή θεραπεία δεν γίνεται υποκατάσταση της λειτουργίας του
μεταλλαγμένου γονιδίου σε όλους τους τύπους σωματικών κυττάρων ενός
οργανισμού .
Αφού λοιπόν δεν τροποποιούμε τα άωρα γεννητικά κύτταρα από τα οποία με τη
μείωση παράγονται οι γαμέτες μέσω των οποίων θα διαιωνιστεί η γενετική
πληροφορία στους απογόνους , δεν μεταβιβάζεται η αλλαγή , το
φυσιολογικό γονίδιο στους απογόνους των ατόμων που εφαρμόσαμε
γονιδιακή θεραπεία .
Αλλάζουμε , τροποποιούμε το γονότυπο μόνο σε συγκεκριμένα κύτταρα στόχους
στα οποία παρουσιάζεται η βλάβη λόγω της έκφρασης του μεταλλαγμένου
γονιδίου.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 24
Κεφ.7-8-9

4. Το πρόγραμμα του ανθρώπινου γονιδιώματος.

Στόχος i) Να βρούμε τη θέση των γονιδίων πάνω στα χρωμοσώματα.
ii) Να βρούμε την αλληλουχία των βάσεων των γονιδίων.

Χρωμόσωμα . Νηματοειδής δομή που υπάρχει στον πυρήνα των κυττάρων .
Δομείται από DNA , δίκλωνο γραμμικό , και πρωτείνες .
DNA μήκους 146 ζ.β τυλιγμένο γύρω από το οκταμερές ιστονών
συγκροτούν το νουκλεόσωμα. Πολλά νουκλεοσώματα
κατασκευάζουν το χρωμόσωμα.
Τα χρωμοσώματα βρίσκονται σε δυο αντίγραφα , σε
ζεύγη , στον πυρήνα των σωματικών κυττάρων ενός διπλοειδούς
οργανισμού. Στον άνθρωπο 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων βρίσκονται
στον πυρήνα κάθε σωματικού κυττάρου με ποσότητα DNA 6 X
109 ζ.β .
Δυο χρωμοσώματα που έχουν το ίδιο σχήμα και μέγεθος και
περιέχουν την ίδια σειρά γονιδίων ονομάζονται ομόλογα και
ανήκουν στο ίδιο ζεύγος.
Εξαίρεση οι γαμέτες , απλοειδή κύτταρα , στον πυρήνα των
οποίων δεν θα βρούμε τα χρωμοσώματα σε ζεύγη . Ένας
ανθρώπινος γαμέτης περιέχει στον πυρήνα του 23
χρωμοσώματα 22 αυτοσωμικά και ένα φυλετικό .
Από το DNA των χρωμοσωμάτων κατασκευάζονται τα γονίδια
τα οποία είναι τοποθετημένα κατά μήκος του χρωμοσώματος.
( αλληλόμορφα γονίδια , ανεξάρτητα γονίδια , φυλοσύνδετα
γονίδια )
Το χρωμόσωμα κατά τη μεσόφαση έχει μικρό βαθμό
συσπείρωσης , ινίδιο χρωματίνης , και αποτελείται από ένα
μόριο DNA.
Το χρωμόσωμα κατά τη κυτταρική διαίρεση έχει μεγάλο βαθμό
συσπείρωσης , αδελφές χρωματίδες , και αποτελείται από δυο
μόρια DNA , αφού έχει προηγηθεί στο τέλος της μεσόφασης η
αντιγραφή .

Σχεδιάστηκε το 1986 , ξεκίνησε το 1990 τέλειωσε το 2001 .

Που θα συμβάλει το πρόγραμμα του ανθρώπινου γονιδιώματος ;

Σελ. 126 σχολικού βιβλίου.

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 25
Κεφ.7-8-9

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 26
Κεφ.7-8-9

Βιολογία Θετικής Κατεύθυνσης 27
Κεφ.7-8-9

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

Κεφ.7-8-9

1

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

• Ποια ζώα ονομάζονται διαγονιδιακά;

• Τι εννοούμε με τον όρο ζύμωση;
Ποια είναι τα προϊόντα της ζύμωσης;

• Τα παρακάτω βήματα περιγράφουν μια εργαστηριακή καλλιέργεια μικροοργανισμών.
Να τοποθετήσετε τα βήματα στη σωστή σειρά, γράφοντας μόνο τον αντίστοιχο
αριθμό.

1. Προετοιμασία κατάλληλων θρεπτικών υλικών
2. Εμβολιασμός μικρής ποσότητας του μικροοργανισμού
3. Απομόνωση του οργανισμού στο εργαστήριο
4. Ανάπτυξη καλλιέργειας σε κατάλληλες συνθήκες
5. Αποστείρωση θρεπτικών υλικών και μέσων

• Μια από τις πιο ενδιαφέρουσες χρήσεις των μονοκλωνικών αντισωμάτων είναι η
εφαρμογή τους στη θεραπεία του καρκίνου.

Σε ποια ιδιότητα των μονοκλωνικών αντισωμάτων βασίζεται αυτή η εφαρμογή;
Να περιγράψετε τον τρόπο της θεραπευτικής τους δράσης.

• Να εξηγήσετε με ποιον τρόπο μπορεί να επιτευχθεί η βελτίωση της φυτικής
και ζωικής παραγωγής εκτός από τη χρήση μεθοδολογιών Γενετικής Μηχανικής.
Ποια είναι τα μειονεκτήματα από την εφαρμογή αυτής της μεθόδου;

• Να περιγράψετε τη διαδικασία που εφαρμόστηκε για πρώτη φορά το 1990
στη γονιδιακή θεραπεία της ανεπάρκειας του ανοσοποιητικού συστήματος, η
οποία οφείλεται στην έλλειψη του ενζύμου απαμινάση της αδενοσίνης (ADA).

• Να περιγράψετε τη μέθοδο της μικροέγχυσης.

• Ποια μειονεκτήματα παρουσιάζει η καταπολέμηση παρασίτων και εντόμων με
χημικά εντομοκτόνα ;
Να αναφέρετε τους εναλλακτικούς τρόπους που βρέθηκαν για την αντιμετώπιση του
προβλήματος αυτού .

2

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

• Πώς χρησιμοποιούνται τα μονοκλωνικά αντισώματα για την επιλογή οργάνων
συμβατών στις μεταμοσχεύσεις;

• Να περιγράψετε τη διαδικασία κλωνοποίησης με την οποία δημιουργήθηκε το
πρόβατο Dolly.

• Να αναφέρετε ποια θρεπτικά συστατικά είναι απαραίτητα για να αναπτυχθεί ένας
μικροοργανισμός σε μια καλλιέργεια.

• Πώς μπορεί να συμβάλει η ανάλυση του ανθρώπινου γονιδιώματος στη μελέτη της
εξέλιξής του;

• Ποια είναι συνοπτικά τα στάδια παραγωγής ανθρώπινης ινσουλίνης σε καλλιέργεια
βακτηρίων;

• Tι είναι ζύμωση;

• Τι ονομάζεται αντιγονικός καθοριστής;

• Να μεταφέρετε στο τετράδιό σας τις παρακάτω προτάσεις συμπληρωμένες με τους
σωστούς όρους.

1. Οι ιντερφερόνες παράγονται από κύτταρα που έχουν μολυνθεί από .......... .

2. Τα υβριδώματα μπορούν να παράγουν μεγάλες ποσότητες ενός ............... αντισώματος.

3. Η εισαγωγή ξένου DNA σε γονιμοποιημένο ωάριο γίνεται με τη μέθοδο της .....................

4. Η διαδικασία με την οποία επιτυγχάνεται η ανάπτυξη μικροοργανισμών σε υγρό θρεπτικό
υλικό ονομάζεται .......... .

5. Τα ένζυμα που διασπούν τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των δύο αλυσίδων του DNA
ονομάζονται .......... ..........

3

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

• Πώς το οξυγόνο επηρεάζει την ανάπτυξη των μικροοργανισμών;

• Να περιγράψετε τις διαδικασίες με τις οποίες μπορούν να παραχθούν μονοκλωνικά
αντισώματα, τα οποία συνεισφέρουν στον προσδιορισμό των ομάδων αίματος του ανθρώπου.

• Να αναφέρετε ποιους τύπους αιμοροφιλίας γνωρίζετε και πού οφείλονται .
Να περιγράψετε τη διαδικασία αντιμετώπισης μίας εξ αυτών, με βάση τη μέθοδο δημιουργίας
διαγονιδιακών ζώων .

• Ένας νέος τομέας της βιοτεχνολογίας που αναπτύσσεται ταχύτατα είναι η γονιδιακή
θεραπεία.
1. Ποιος είναι ο στόχος της γονιδιακής θεραπείας;
2. Ποιες είναι οι προϋποθέσεις για την εφαρμογή της γονιδιακής θεραπείας;
3. Να αναφέρετε ονομαστικά τους τύπους γονιδιακής θεραπείας.

• Πρόκειται να καλλιεργηθεί στο εργαστήριο ένας ετερότροφος μικροοργανισμός.
1. Να αναφέρετε ονομαστικά τα θρεπτικά συστατικά τα οποία πρέπει να προστεθούν στο
μέσο καλλιέργειας, ώστε ο μικροοργανισμός αυτός να αναπτυχθεί φυσιολογικά.

Μονάδες 8
2. Πώς μπορούμε να διαπιστώσουμε αν ο μικροοργανισμός αυτός είναι υποχρεωτικά
αναερόβιος;

Μονάδες 7
3. Τι γνωρίζετε για τους άλλους παράγοντες που επιδρούν στην ανάπτυξη του
μικροοργανισμού;

Μονάδες 10

• Τι εννοούμε με τον όρο ζύμωση και ποια τα προϊόντα της;

• Πώς τα μονοκλωνικά αντισώματα χρησιμοποιούνται στη θεραπεία του καρκίνου;
• Ποια είναι τα πλεονεκτήματά τους συγκριτικά με άλλες μεθόδους θεραπείας;

• Πώς συμβάλλει η ανάλυση του ανθρώπινου γονιδιώματος στη μελέτη της εξέλιξής του
και στη μαζική παραγωγή προϊόντων;

• Τι είναι η γονιδιακή θεραπεία και ποιος ο στόχος της;

4

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

• Η Βιοτεχνολογία με την ανάπτυξη της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNA, τη
χρήση της τεχνικής PCR και την παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων συνεισφέρει σε
τομείς, όπως η γεωργία, η κτηνοτροφία και η Ιατρική.
1. Τι επιτρέπει η μέθοδος της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης (PCR); (μονάδες 4)

Να αναφέρετε τρεις πρακτικές εφαρμογές της (μονάδες 3).
Μονάδες 7

2. Να περιγράψετε τη διαδικασία παραγωγής στο εργαστήριο μονοκλωνικών αντισωμάτων για
ένα επιλεγμένο αντιγόνο.
Μονάδες 8

3. Να περιγράψετε τη διαδικασία παραγωγής διαγονιδιακών φυτών, ανθεκτικών στα
έντομα, με τη χρήση της τεχνολογίας του ανασυνδυασμένου DNΑ και του βακτηρίου
Bacillus thuringiensis.

Μονάδες 10

• Τι είναι και πού οφείλεται η κυστική ίνωση;
• Ποια είναι η διαδικασία που εφαρμόστηκε για τη γονιδιακή θεραπεία της κυστικής

ίνωσης το 1993;

• Ποια διαδικασία ακολούθησαν οι ερευνητές του Ινστιτούτου Roselin της Σκωτίας για
τη δημιουργία ενός κλωνοποιημένου προβάτου;

• Ποιοι παράγοντες επηρεάζουν το ρυθμό ανάπτυξης των μικροοργανισμών σε μια
μικροβιακή καλλιέργεια και με ποιο τρόπο;

• Ποιες φάσεις ανάπτυξης παρατηρούνται σε μια κλειστή καλλιέργεια μικροοργανισμών;
Να τις περιγράψετε.

• Ποια είναι τα πλεονεκτήματα της χρησιμοποίησης διαγονιδιακών ζώων και φυτών για
την αύξηση της ζωικής και φυτικής παραγωγής έναντι της κλασικής μεθόδου των
διασταυρώσεων;

• Τι είναι οι ιντερφερόνες, τι προκαλούν και σε ποιες περιπτώσεις μπορούν να
χρησιμοποιηθούν για την αντιμετώπιση ασθενειών;

• Τι δυνατότητες δίνουν στους αγρότες τα γενετικά τροποποιημένα φυτά ;
και ποια είναι τα κυριότερα φυτά που έχουν τροποποιηθεί γενετικά ;

5

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

• Η Βιοτεχνολογία με την παραγωγή μονοκλωνικών αντισωμάτων και τη γονιδιακή
θεραπεία έχει συμβάλει αποτελεσματικά στην υλοποίηση των βασικών στόχων της Ιατρικής,
μεταξύ των οποίων είναι και η αποτελεσματική θεραπεία ασθενειών.
1. Γιατί τα μονοκλωνικά αντισώματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη θεραπεία του
καρκίνου (Μονάδες 6)
και ποια είναι τα πλεονεκτήματα που παρουσιάζει η χρήση τους έναντι άλλων μεθόδων
θεραπείας του (Μονάδες 2);

Μονάδες 8
2. Ποια διαδικασία ακολουθείται στη γονιδιακή θεραπεία της ανεπάρκειας του
ανοσοποιητικού συστήματος η οποία οφείλεται στην έλλειψη του ενζύμου απαμινάση
της αδενοσίνης (Μονάδες 8)
και τι πιθανά προβλήματα αντιμετωπίζουν τα άτομα που πάσχουν από τη συγκεκριμένη
ασθένεια (Μονάδες 3);

Μονάδες 11
3. Γιατί η χρήση της γονιδιακής θεραπείας θα είναι περιορισμένη στο άμεσο μέλλον;

Μονάδες 6

• Ποια βήματα απαιτούνται για την παραγωγή μιας φαρμακευτικής πρωτεΐνης
ανθρώπινης προέλευσης από ένα διαγονιδιακό ζώο;

• Ποιος ο ρόλος των μονοκλωνικών αντισωμάτων ως ανοσοδιαγνωστικά;

• Τι εννοούμε με τον όρο ζύμωση και ποια είναι τα προϊόντα της ;

• Με ποια διαδικασία παράγονται μονοκλωνικά αντισώματα στο εργαστήριο για ένα
επιλεγμένο αντιγόνο ;

• Το 1997 οι ερευνητές του Ινστιτούτου Roselin της Σκωτίας ανακοίνωσαν ότι
κλωνοποίησαν ένα πρόβατο (Dolly). Ποια διαδικασία ακολούθησαν;

• Μεταξύ των φάσεων που παρατηρούνται σε μια κλειστή καλλιέργεια μικροοργανισμών
είναι και η στατική.
Να εξηγήσετε τι συμβαίνει στον πληθυσμό των μικροοργανισμών μιας κλειστής καλλιέργειας
κατά τη στατική φάση.

6

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

1. Πώς αντιμετωπίζεται η κυστική ίνωση με γονιδιακή θεραπεία;
Μονάδες 10

2. Άνδρας ο οποίος πάσχει από κυστική ίνωση και υποβλήθηκε σε γονιδιακή θεραπεία για τη
νόσο αποκτά παιδιά με φυσιολογική γυναίκα.
Τι πιθανότητες υπάρχουν να είναι τα παιδιά τους φυσιολογικά; Να δικαιολογήσετε την
απάντησή σας.

Μονάδες 15

Η ινσουλίνη είναι μία ορμόνη απαραίτητη για την καλή λειτουργία του ανθρώπινου
οργανισμού.
1. Ποιος είναι ο ρόλος της ινσουλίνης στον οργανισμό μας;

Μονάδες 5
2. Από τι αποτελείται το μόριο της ινσουλίνης;

Μονάδες 5
3. Να γράψετε συνοπτικά τα στάδια παραγωγής της ανθρώπινης ινσουλίνης σε καλλιέργεια
βακτηρίων.

Μονάδες 15

7

Βιολογία κατεύθυνσης - θέματα πανελλαδικών κεφ.7-8-9

8