IBO 2009 Pract 3 Genetics

IBO – 2009 JAPAN PRACTICAL TEST 3 GENETICS _______________________________________________________________________

1

Student Code: ___________

20th INTERNATIONAL BIOLOGY OLYMPIAD

12th – 19th July, 2009

Tsukuba, JAPAN

PRACTICAL TEST 3 Πρακτική Άσκηση 3

GENETICS

Γενετική

Total Points: 98

Συνολικές μονάδες: 98

Duration: 90 minutes Διάρκεια: 90 λεπτά


2

Dear Participants,

Αγαπητοί Συμμετέχοντες

• This test includes the following 5 tasks:

• Αυτό το τεστ περιλαμβάνει τις παρακάτω 5 ασκήσεις

Task 1: Phenotypic observation of mutant flies (9 points)

Ασκηση 1- Φαινοτυπική παρατήρηση μεταλλαγμένων μυγών (9 μονάδες)

Task 2: Inheritance of white eye mutation (33 points)

Ασκηση 2- Κληρονόμηση της μετάλλαξης που οδηγεί σε άσπρα μάτια (33 μονάδες)

Task 3: Separation of eye pigments (18 points)

Άσκηση 3- Διαχωρισμός χρωστικών ματιών (18 μονάδες)

Task 4: Reading chromatography (14 points)

Ανάγνωση αποτελεσμάτων χρωματογραφίας (14 μονάδες)

Task 5: Analysis of White Protein (24 points)

Ανάλυση της άσπρης πρωτεϊνης (24 μονάδες)

• You must write down your results and answers in the ANSWER SHEET. Answers

written in the Question Paper will not be evaluated.

• Πρεπει να γράψτε τα αποτελέσματα σας στα ΦΥΛΛΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ!!!!

Απαντήσεις που γράφονται στα φύλλα ερωτήσεων ΔΕΝ λαμβάνονται υπ’οψη.

• Please make sure that you have received all the materials and equipment listed for each

task. If any of these items are missing, please raise your hand.

• Παρακαλώ βεβαιωθείτε ότι έχετε λάβει όλα τα υλικά και εξαρτήματα που χρειάζεστε για

κάθε άσκηση, όπως περιγράφονται στις σελίδες που σας δόθηκαν. Αν κάτι σας λείπει

παρακαλώ σηκώστε το χέρι σας αμέσως.


3

• At the end of the test, put the Answer Sheet and Question Paper in the envelope. The

supervisor will collect this envelope.

• Στο τέλος της εξέτασης βάλτε τα ΦΥΛΛΑ ΑΠΑΝΤΗΣΕΩΝ και τα ΦΥΛΛΑ

ΕΡΩΤΗΣΕΩΝ μέσα στο φάκελο. Ο επιβλέπον θα πάρει από εσάς τον φάκελο.

• This series of practices are time consuming. You will need to be well organized and work

quickly to complete the five tasks.

• Αυτή η σειρά ασκήσεων απαιτεί πολύ χρόνο. Θα χρειαστεί να λειτουργήσετε πολύ

οργανωμένα και γρήγορα για να προλάβετε να ολοκληρώσετε και τις πέντε ασκήσεις.

Good Luck!!

Καλή επιτυχία!!


4

Task 1 (9 points)

Ασκηση 1

Phenotypic observation of mutant flies

Φαινοτυπική παρατήρηση μεταλλαγμένων μυγών

Materials and Equipment Quantity

Υλικά και Εξαρτήματα Ποσότητα

1. Petri dishes numbered (1)-(4) containing live fruit flies 1 set

Τριβλία πέτρι, με νούμερα 1-4 που περιέχουν μύγες (φρουτόμυγες) 1 σετ

2. Stand loupe (magnifying glass) Μεγεθυντικός φακός 1

Introduction

Εισαγωγή

Fruit flies are commonly used materials in genetics studies. Petri dish (1) contains the wild

type, and each of the Petri dishes (2)-(4) contains different mutant flies. Observe the flies

carefully by using the loupe (magnifying glass), but do not open the lid of the dishes. You may

adjust the height and angle of the loupe for your observations.

Οι φρουτόμυγες χρησιμποιούνται συχνά σε μελέτες γενετικής. Τo τριβλίo (1) περιέχει τις

φυσιολογικές μύγες, και κάθε ένα από τα τριβλία (2)-(4) περιέχει μύγες με διαφορετικές

μεταλλάξεις. Παρατηρήστε τις μύγες προσεκτικά χρησιμποιώντας το μεγεθυντικό φακό, αλλά

ΜΗΝ ανοίξτε τα καπάκια των τριβλίων, γιατί θα πετάξουν οι μύγες. Μπορείτε να

προσαρμόσετε το ύψος και τη γωνία του μεγεθυντικού φακού κατά πως σας βολέβει για τις

παρατηρήσεις σας.


5

Q.1.1. (9 points) In the case of each mutant, what kind of trait differs from the wild type?

Choose the characteristic phenotype of the mutant trait from the following list.

Ερώτηση 1.1 (9 μονάδες) Στην περίπτωση κάθε ομάδας μεταλλαγμένων μυγών, ποιό

χαρακτηριστικό τους διαφέρει από τις φυσιολογικές μύγες?

Επιλέξτε τον ενδεικτικό φαινότυπο κάθε μεταλλαγμένου χαρακτηριστικού από την παρακάτω

λίστα.

A. eye color B. eye shape C. wing shape D. bristle length

Α. Χρώμα ματιών Β. Σχήμα ματιών C. Σχήμα φτερών D. Μήκος τριχών

E. antenna shape F. bristle shape G. leg shape H. proboscis shape

Ε. Σχήμα κεραίας F. Σχήμα τριχών G. Σχήμα ποδιών H. Σχήμα προβοσκίδας

I. body color J. abdomen length

Ι. Χρώμα σώματος J. Μήκος κοιλιακής περιοχής


6

Task 2 (33 points)

Άσκηση 2 (33 μονάδες)

Inheritance of white eye mutation

Κληρονόμηση μετάλλαξης άσπρων ματιών



1. 1.5 ml tubes containing anesthetized fruit flies labeled

(5a) and (5b), (6a) and (6b), and (7) 1 set

Δοκιματικοί σωλήνες χωριτικότητας 1.5 ml, που περιέχουν αναισθητικό μυγών, και έχουν

ονομαστεί σωλήνες (5a) και (5b), (6a) και (6b), και (7) 1 σετ

2. Empty Petri dishes 5

Άδεια τριβλία 5

3. White cardboard (place under the Petri dishes for easy observation) 1

Άσπρο χαρτόνι –τοποθετημένο κάτω από τα τριβλία για να διευκολύνει την παρατήρηση- 1

4. Forceps 2

Τσιμπίδες/Λαβίδες 2

5. Stand loupe (magnifying glass) (used in Task 1) 1

Μεγεθυντικός φακός –που χρησιμποιήθηκε στην Άσκηση 1- 1

6. 1.5 ml tube rack 1

στατό δοκιμαστικών σωλήνων μεγέθους 1.5ml 1


7

Introduction

Εισαγωγή

Wild type fruit flies (WT) have red eyes, while the mutant flies (w) have white eyes. w is a

recessive mutation and located on the X chromosome. Each of tubes (5a) and (5b) or (6a) and

(6b) separately contains male or female flies obtained from two different crossings. Tube (7)

contains flies of both sexes from a third crossing. Note that flies can be sexed by their patterns

of the posterior dorsal abdomen, which is uniformly black in males.

Οι φυσιολογικές φρουτόμυγες (WT) έχουν κόκκινα μάτια, ενώ οι μεταλλαγμένες μύγες (w)

έχουν άσπρα μάτια. Η w μία υπολειπόμενη μετάλλαξη και βρίσκετε στο χρωμόσωμα Χ. Κάθε

ένας από τους δοκιμαστικούς σωλήνες 5a και 5b ή 6a και 6b περιέχουν χωριστά αρσενικές ή

θηλυκές μύγες, που έχουν προέλθει από δύο διαφορετικές διασταυρώσεις. Ο δοκιμαστικός

σωλήνας 7 περιέχει μύγες και των δύο φύλων από μία τρίτη διασταύρωση. Να γνωρίζετε ότι

μπορείτε να ξεχωρίσετε τις αρσενικές από τις θηλυκές μύγες παρατηρώντας το κάτω μέρος

(νωτιάιο) της πλάτης τους που είναι ομοιόμορφα μαύρο στις αρσενικές μύγες, όπως φαίνεται

στη φωτογραφία.

Female Male

Θηλυκή Αρσενική


8

Q.2.1. (8 points) Remove the flies from tubes (5a) and (5b) into different Petri dishes, and

observe them by using the loupe (magnifying glass). Examine sex and eye color, and complete

the table with the numbers of flies, including zero where necessary.

Ερώτηση 2.1. (8 μονάδες) Αφαιρέστε τις μύγες από τους δοκιμαστικούς σωλήνες (5a) και

(5b), βάλτε τις σε διαφορετικά τριβλία, και παρατηρήστε τις χρησιμοποιώντας το μεγεθυντικό

φακό. Εξετάστε το φύλο και το χρώμα των ματιών, και καταγράψτε στον πίνακα τον αριθμό

των μυγών, ακόμα κι αν αυτός είναι μηδεν, αν αφήστε κενά θα χάσετε μονάδες.

Q.2.2. (8 points) Remove the flies from tubes (6a) and (6b) into different Petri dishes, and

observe them by using the loupe (magnifying glass). Examine sex and eye color, and complete

the table with the numbers of flies, including zero where necessary.

Ερώτηση 2.2. (8 μονάδες) Αφαιρέστε τις μύγες από τους δοκιμαστικούς σωλήνες (6a) και

(6b), βάλτε τις σε διαφορετικά τριβλία, και παρατηρήστε τις χρησιμοποιώντας το μεγεθυντικό

φακό. Εξετάστε το φύλο και το χρώμα των ματιών, και καταγράψτε στον πίνακα τον αριθμό

των μυγών, ακόμα κι αν αυτός είναι μηδεν, αν αφήστε κενά θα χάσετε μονάδες.

Q.2.3. (8 points) Remove the flies from tube (7) into a Petri dish, and observe them by using

the loupe (magnifying glass). Examine sex and eye color, and record the numbers of the flies in

the table.

Ερώτηση 2.3. (8 μονάδες) Αφαιρέστε τις μύγες από το δοκιμαστικο σωλήνα (7), βάλτε τις σε

διαφορετικά τριβλία, και παρατηρήστε τις χρησιμοποιώντας το μεγεθυντικό φακό. Εξετάστε το

φύλο και το χρώμα των ματιών, και καταγράψτε τον αριθμό των μυγών στον πίνακα.


9

Q.2.6. (9 points) Which of the following crossings produce the flies of tubes (5a) and (5b),

(6a) and (6b), and (7)? Choose all possible cases and answer with symbols.

Ερώτηση 2.6. (9 μονάδες) Ποιές από τις παρακάτω διασταυρώσεις παράγουν τις μύγες των

δοκιμαστικών σωλήνων (5a) και (5b), (6a) και (6b), και (7)? Επιλέξτε όλους τους δυνατούς

συνδυασμούς και απαντήστε γράφωντας το σωστό γράμμα στο κουτί του φύλλου απαντήσεων.

A. Homozygous red-eyed females and hemizygous red-eyed males

Α. Ομοζυγώτες κοκκινο-ματες θηλυκές και ημιζυγώτες-δηλαδή μύγες που έχουν μονο ενα

χ χρωμόσωμα και άρα φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδίου αυτού- κοκκινο-ματες

αρσενικές

B. Homozygous white-eyed females and hemizygous white-eyed males

Β. Ομοζυγώτες ασπρο-ματες θηλυκές και ημιζυγωτες-δηλαδή μύγες που έχουν μονο ενα χ

χρωμόσωμα και άρα φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδίου αυτού- ασπρο-ματες

αρσενικές

C. Homozygous red-eyed females and hemizygous white-eyed males

C. Ομοζυγότες κοκκινο-ματες θηλυκές και ημιζυγωτες-δηλαδή μύγες που έχουν μονο ενα

χ χρωμόσωμα και άρα φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδίου αυτού- ασπρο-ματες

αρσενικές

D. Homozygous white-eyed females and hemizygous red-eyed males

D. Ομοζυγώτες ασπρο-ματες θηλυκές και ημιζυγωτες-δηλαδή μύγες που έχουν μονο ενα χ

χρωμόσωμα και άρα φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδίου αυτού- κοκκινο-ματες

αρσενικές

E. Heterozygous females and hemizygous red-eyed males


10

Ε. Ετεροζυγώτες θηλυκές και ημιζυγωτες-δηλαδή μύγες που έχουν μονο ενα χ

χρωμόσωμα και άρα φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδίου αυτού- κοκκινο-ματες

αρσενικές

F. Heterozygous females and hemizygous white-eyed males

F. Ετεροζυγώτες θηλυκές και ημιζυγωτες-δηλαδή μύγες που έχουν μονο ενα χ

χρωμόσωμα και άρα φέρουν μόνο ένα αντίγραφο του γονιδίου αυτού- ασπρο-ματες

αρσενικές


11

Task 3 (18 points)

Ασκηση 3 (18 μονάδες)

Separation of eye pigments

Διαχωρισμός χρωστικής ματιών



In addition to the materials and equipment used in Task 2, you will use the following set

ofequipment in this task.

Επιπρόσθετα με τα υλικά κι εξαρτήματα που χρησιμοποιήσατε για την Ασκηση 2, θα

χρησιμοποιήσετε και τα παρακάτω εξαρτήματα για την Ασκηση 3.

1. 1.5 ml tubes (8) and (9) containing eye-pigments extraction solution 1 set (1 spare set)

1. Δοκιμαστικοί σωλήνες 1.5ml (8) και (9) που περιέχουν διάλυμα απομόνωση χρωστικής

ματιών 1 σετ (1 εξτρα σετ)

2. Empty 1.5 ml tubes (10) and (11) 1 set (1 spare set)

2. Άδειοι δοκιμαστικοί σωλήνες 1.5 ml (10) και (11) 1 σετ (1 έξτρα σετ)

3. Micropestles (in 15 ml tube) 2 (1 spare)

3. Μικρο-γουδοχέρι (μέσα σε δοκιμαστικό σωλήνα 15 ml) 2 (1 έξτρα)

4. Centrifuge 1

4. Φυγόκεντρος 1

5. Micropipette (P20) 1

5. Πιπέτα P20 1

6. Pipette tips (for P200 and P20) 1 pack


12

6. Ρύγχοι πιπέτας (για πιπέτες P200 και P20) 1 πακέτο

7. Empty 1.5 ml tubes (no numbers written on the lid) 2 (2 spares)

7. Άδειοι δοκιμαστικοί σωλήνες 1.5ml (χώρις γράμματα στο καπάκι τους) 2 (2 έξτρα)

8. Cellulose/plastic sheet 1 (1 spare)

8. Πλαστική μεμβράνη 1 (1 έξτρα)

9. Micropipette (P2) 1

9. Πιπέτα P2 1

10. Pipette tips (P2) 1 pack

10. Ρύγχοι πιπέτα Ρ2 1 πακέτο

11. 50 ml tube containing solvents 1

11. Δοκιμαστικοί σωλήνες των 50ml που περιέχουν διαλύματα 1

12. Tube rack for the 50 ml tube 1

12. Στατό για δοκιμαστικούς σωλήνες των 50 ml 1


13

Procedure

Διαδικασία

1. Select five red-eyed and five white-eyed flies classified in Task 2 (either females or males),

and remove their heads from the bodies using two pairs of forceps. Be sure not to crush

eyes and abdomen of the flies.

1. Επιλέξτε πέντε κοκκινο-ματες και πέντε ασπρο-ματες μύγες κατηγοριοποιημένες στην

Ασκηση 2 (θηλυκές ή αρσενικές), και αφαιρέστε τα κεφάλια από τα σώματα τους

χρησιμοποιώντας δύο ζεύγη τσιμπίδων/λαβίδων. Βεβαιωθείτε ότι ΔΕΝ θα

λιώσετε/πιέσετε τα μάτια και την κοιλιά των μυγών καθώς κόβετε το κεφάλι.

2. By using forceps transfer the heads of red-eyed flies into tube (8), the heads of white-eyed

flies into tube (9), the bodies of red-eyed flies into tube (10), and the bodies of white-eyed

flies into tube (11). Tubes (10) and (11) will be used in Task 5.

2. Χρησιμοποιώντας τις λαβίδες μεταφέρατε τα κεφάλια των κοκκινο-ματων μυγών στο

δοκιμαστικό σωλήνα 8, τα κεφάλια των ασπρο-ματων μυγών στο δοκιμαστικό σωλήνα 9,

τα σώματα των κοκκινο-ματων μυγών στο δοκιμαστικό σωλήνα 10, και τα σώματα των

ασπρό-ματων μυγών στο δοκιμαστικό σωλήνα 11. Οι δοκιμαστικοί σωλήνες 10 και 11 θα

χρησιμοποιηθούν στην Άσκηση 5.

3. Insert a micropestle in each of tubes (8) and (9) and grind fly heads by revolving and

pressing the pestle against the bottom of the tube with your hand. Use different pestles for

different samples.

3. Εισάγετε το μικρο-γουδοχέρι σε κάθε έναν από τους δοκιμαστικούς σωλήνες 8 και 9, και

λιώστε τα κεφάλια των μυγών περιστρέφοντας και πιέζοντας το γουδοχέρι στον πάτο του

δοκιμαστικού σωλήνα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Χρησιμοποιήστε διαφορετικό

γουδοχέρι για κάθε δείγμα.


14

4. Centrifuge tubes (8) and (9) at 14,000 rpm for 3 min (see the “Instruction for the

centrifuge” at the end of this test, pages 18-19, and ask the supervisor for assistance if

required).

4. Φυγοκεντρίστε τους δοκιμαστικούς σωλήνες 8 και 9 σε ταχύτητα 14.000rpm- στροφές

το λεπτό (δες τις οδηγίες «Οδηγίες για τη χρήση φυγοκέντρου» που βρίσκονται στην

τελευταία σελίδα αυτού του φυλλαδίου και ρωτήστε τον επιβλέποντα να σας βοηθήσει

αν το χρειάζεστε)

5. Transfer 5 µl of supernatant from tubes (8) and (9) into new tubes.

5. Μετά τη φυγοκέντρηση, μεταφέρτε 5μl από το υπερκείμενο υγρό των σωλήνων 8 και 9

σε νέους δοκιμαστικούς σωλήνες, και σημειώστε επάνω τους με μαρκαδόρο ποιός

αντιστοιχεί στο οκτω και το εννιά.

6. Look at the cellulose/plastic sheet. The shorter sides of the cellulose/plastic sheet are the

top and the bottom, and the non-glazy surface is the cellulose surface, which is used in this

experiment. Write your student code with pencil at the top of the cellulose surface.

6. Κοιτάξτε την πλαστική μεμβράνη προσεκτικά. Τοποθετήστε την πλαστική μεμβράνη

μπροστά σας έτσι ώστε οι πιό κοντές πλευρές της πλαστικής μεμβράνης να αποτελούν το


15

πάνω και το κάτω μέρος της, και η μη-γυαλιστερή πλευρά, η οποία είναι επικαλυμένη με

κυτταρίνη, να βλέπει προς εσάς. Γράψτε με μολύβι τον κωδικό σας (student code) επάνω

στην επιφάνεια κυτταρίνης.

7. First, spot 1µl of the red-eyed heads extract at 1/3 from the left side and about 2 cm from

the bottom of the sheet. Do not draw a line using a pencil or a marker pen, which may

scratch the cellulose coating.

7. Πρώτον, βάλτε μία σταγόνα 1μl του εκχυλίσματος από τα κοκκινο-ματα κεφάλια σε

απόσταση 1/3 από την αριστερή πλευρά της πλαστικής μεμβράνης, και περίπου 2 cm από

το κάτω μέρος της μεμβράνης. Μη ζωγραφίστε καμία γραμμή με μολύβι ή μαρκαδόρο, που

μπορεί να γδάρουν την επιφάνεια κυτταρίνης.

8. Then, spot 1µl of the white-eyed heads extract at 1/3 from the right side and about 2 cm

from the bottom of the sheet.

8. Στη συνέχεια, βάλτε μία σταγόνα 1μl του εκχυλίσματος από τα ασπρο-ματα κεφάλια σε

απόσταση 1/3 από την δεξιά πλευρά της πλαστικής μεμβράνης, και περίπου 2 cm από το

κάτω μέρος της μεμβράνης.

9. When the spots dry, set the sheet into the 50 ml tube so that the bottom of the sheet touches

the solvent, and close the cap tightly. Make sure the spots are not touched by the solvent.

Open and close the cap of the tube quickly to minimize the leak of vapor.

9. Όταν οι σταγόνες στεγνώσουν, μετά από λίγα δευτερόλεπτα, βάλτε τη μεμβράνη μέσα

στο δοκιμαστικό σωλήνα των 50ml έτσι ώστε το κάτω μέρος της μεμβράνης να ακουμπάει

το διάλυμα, και κλείστε σφιχτά το καπάκι. Βεβαιωθείτε ότι οι σταγόνες που βρίσκονται

πάνω στη μεμβράνη ΔΕΝ ακουμπάνε στο διάλυμα. Ανοίξτε και κλείστε το καπάκι του

δοκιμαστικού σωλήνα όσο γίνεται πιό γρήγορα για να μην εξατμιστεί το διάλυμα.

10. Keep the tube straight on the tube rack to start solvent development. You can continue with

task 4 and 5 in the test and come back to this section. Please read part 11 below before


16

you continue.

10. Τοποθετήστε το δοκιμαστικό σωλήνα κάθετα επάνω στο στατό για να ξεκινήσει η

απορρόφηση του διαλύματος από τη μεμβράνη. Μπορείτε να συνεχίσετε με τις Ασκήσεις 4

και 5 της εξέτασης και να επιστρέψετε σε αυτό την ενότητα αργότερα. Παρακαλώ

διαβάστε το βήμα 11 ΠΡΙΝ προχωρήσετε.

11. When the solvent front on the sheet reaches the 30 ml graduation mark of the tube, take the

sheet out from the tube, let it dry on a piece of paper towel and close the cap of the tube.

Raise your hand once the cellulose sheet is dry. (Your assistant will collect your sheet to

evaluate the result.) (18 points)

11. Όσο περνάει η ώρα θα βλέπετε το υγρό να απορροφάται από τη μεμβράνη, κινούμενο

ανοδικά. Όταν δείτε ότι το υγρό επάνω στη μεμβράνη φτάσει στο ύψος που αντιστοιχεί στο

σημάδι των 30ml του δοκιμαστικού σωλήνα, βγάλτε τη μεμβράνη από το σωλήνα, αφήστε

τη να στεγνώσει επάνω σε μία χαρτοπετσέτα και κλείστε το καπάκι του δοκιμαστικού

σωλήνα. Σηκώστε το χέρι σας όταν η μεμβράνη στεγνώσει. (Ο επιβλέποντας θα έρθει να

πάρει τη μεμβράνη σας για να αξιολογήσει το απότελεσμα). (18 μονάδες)


17

Task 4 (14 points)


Reading chromatography

Ανάγνωση χρωματογραφίας

Introduction

Εισαγωγή

Although some of the eye pigments involved in the compound eyes of fruit flies are invisible to

our eyes, they can be visualized under UV lamp. Figure 1 shows an example of eye pigment

spots resolved by chromatography and recorded under UV light. Note that the samples include

not only WT (wild type) and w (white eyes) but also se (sepia eyes), bw (brown eyes), and cn

(cinnabar eyes).

Παρόλο που κάποιες χρωστικές των ματιών των μυγών είναι αόρατες απο τα δικά μας μάτια,

μπορούμε να τις δούμε χρησιμοποιώντας λάμπα υπέρυθρου φωτός. Η εικόνα 1 δείχνει ένα

παράδειγμα σταγόνων χρωστικής ματιών που έχουν διαχωριστεί με χρωματογραφία και έχουν

καταγραφεί κάτω από υπέρυθρο φως.

There are two pathways of eye pigment production in fruit flies, ommochrome pathway

and pteridin pathway. The wild type eye color is formed if all pigments produced in both of

the pathways are normally transferred to the compound eyes. Eyes are white if both the

ommochrome and the pteridin pigments are absent. Of the pigments and their intermediate

compounds involved in the two pathways, only those of the pteridin pathway can be separated

by chromatography of this experiment.

Υπάρχουν δύο μονοπάτια παραγωγής χρωστικής ματιών στις φρουτόμυγες, το ομοχρωμό

μονοπάτι και το μονοπάτι της πτεριδίνης. Το φυσιολογικό χρώμα των ματιών σχηματίζεται


18

όταν όλες οι χρωστικές που παράγονται και στα δύο μονοπάτια μεταφέρονται φυσιολογικά στα

μάτια. Τα μάτια είναι άσπρα όταν απουσιάζουν οι χρωστικές και των δύο μονοπατιών-δηλαδή

και του ομοχρωμου και της πτεριδίνης. Από τις χρωστικές και τα ενδιάμεσα παράγωγα των

δύο μονοπατιών, μόνο αυτά του μονοπατιού της πτεριδίνης μπορούν να διαχωριστούν με

χρωματογραφία σε αυτό το πείραμα.

The migration of each pigment during chromatography is determined by the chemical

nature of the compound, the solubility of the compound to the solvent, and the migration

distance of the solvent. The migration distance of a given pigment depends on the developing

time of chromatography, but the Rf value is constant for each pigment, which is calculated by

the following equation.

Η μετακίνηση κάθε χρωστικής κατά τη διάρκεια της χρωματογραφίας καθορίζεται από

τη χημική φύση της ουσίας, τη διαλυτότητα της ουσίας στο διάλυμα, και την απόσταση

μετακίνησης του διαλύματος. Η απόσταση μετακίνησης της κάθε χρωστικής εξαρτάται από το

πόσο χρόνο που αφήσαμε να γίνει η χρωματογραφία, αλλά η τιμή Rf είναι σταθερή για κάθε

χρωστική, και υπολογίζεται με την παρακάτω εξίσωση.

Distance from the base line to the center of the spot Απόσταση από τη βάση μέχρι το κέντρο της σταγόνας

Rf = --------------------------------------------------------------------- Distance from the baseline to the solvent front

Απόσταση από τη βάση μέχρι το ύψος που έφτασε το υγρό επάνω στη μεμβράνη

Table 1 summarizes color under UV lamp and Rf value of each pigment separated from

the compound eyes of fruit flies.

Ο πίνακας 1 συνοψίζει το χρώμα, κάτω από υπέρυθρο φως, και την τιμή Rf κάθε

χρωστικής από τα μάτια των μυγών, που διαχωρίστηκε με το πείραμα χρωματογραφίας.

Table 1 Characters of pteridin pigments in compound eyes of fruit flies


19

Πίνακας 1 Χαρακτηριστικά των χρωστικών του μονοπατιού της πτεριδίνης στα μάτια των μυγών

Code

Κωδικός Name Όνομα

Color under UV lamp Χρώμα κάτω από

υπέρυθρο φως

Rf value Τιμή Rf

A 2-amino-4-hydroxypteridin

Blue Μπλε

0.57

B biopterin Blue Μπλε

0.61

C drosopterin Orange Πορτοκαλί

0.21

D sepiapterin Yellow Κίτρινο

0.52

E isoxanthopterin Yellow Κίτρινο

0.69

F xanthopterin green-blue Πρασινο-μπλε

0.38

G isosepiapterin violet-blue Βιολετί (μωβ)-μπλε

0.25

Q.4.1. (5 points) Choose the pigment from Table 1 that corresponds to each of the spots

separated in the Figure 1 chromatography. Answer with the code in the table. How are the

compositions of the pteridin eye pigments of the mutants different from that of the wild type?

Estimate the approximate amount of each pigment deduced from the Figure 1 chromatography.

Write “++” if there is a lot more of the pigment as compared with the wild type, “+” if the

pigment is present in similar amounts as in wild type, and “-“ if the pigment is not present.

Ερώτηση 4.1. (5 μονάδες) Επιλέξτε τη χρωστική από τον Πίνακα 1 που αντιστοιχεί σε κάθε

μία από τις σταγόνες που διαχωρίστηκαν στην Εικόνα 1 της χρωματογραφίας. Απαντήστε

δίνοντας το σωστό κωδικά του πίνακα. Πώς διαφέρει η σύσταση των χρωστικών του

μονοπατιού της πτεριδίνης ανάμεσα στις μεταλλαγμένες και τις φυσιολογικές μύγες?

Υπολογίστε κατά προσέγγιση, την ποσότητα κάθε χρωστικής με βάση τα στοιχεία που έχετε

από την Εικόνα 1 χρωματογραφίας. Γράψτε «++» αν υπάρχει πολύ περισσότερο από μία


20

χρωστική σε σχέση με τις φυσιολογικές μύγες, «+» αν η χρωστική είναι παρούσα σε παρόμοιες

με τις φυσιολογικές μύγες, και «-» αν αυτή η χρωστική είναι απούσα.

Q.4.2. (9 points) Given the eye color and the results of chromatography shown in Figure 1,

which of the following abnormalities do se (sepia eyes), bw (brown eyes), and cn (cinnabar

eyes) have? Write the corresponding alphabet.

Ερώτηση 4.2. (9 μονάδες) Με βάση το χρώμα των ματιών και τα αποτελέσματα της

χρωματογραφίας της Εικόνας 1, ποιές από τις παρακάτω ανωμαλίες οδηγούν σε se, bw και cn

μάτια? Απαντήστε χρησιμποιώντας τα γράμματα.

A. Ommochrome pigments must be absent.

Α. Οι χρωστικές του ομόχρωμου μονοπατιού πρέπει να είναι απούσες.

B. All pteridin pigments are absent but ommochrome pigments must be present.

Β. Όλες οι χρωστικές του μονοπατιού της πτεριδίνης είναι απούσες αλλά οι

χρωστικές του ομόχρωμου μονοπατιού πρέπει να είναι παρούσες.

C. Both ommochrome and pteridin pigments are absent.

C. Απουσιάζουν και οι χρωστικές του ομόχρωμού και του μονοπατιού της

πτεριδίνης.

D. Constituent of pteridin pigments differs from the wild type.

D. Συστατικό των χρωστικών της πτεριδίνης διαφέρει από τις φυσιολογικές μύγες.


21

Figure 1. Chromatography of eye pigments from wild type and mutant flies

Εικόνα 1. Χρωματογραφία των χρωστικών των ματιών φυσιολογικών (WT)

και μεταλαγμένων μυγών.

Solvent front

Spot 1 (yellow)

Spot 2 (blue) Spot 3 (blue) Spot 4 (yellow)

Spot 5 (green blue)

Spot 6 (violet blue)

Spot 7 (orange)

Base line

WT w se bw cn


22


23

Task 5 (24 points)


Analysis of White Protein

Ανάλυση Άσπρης Πρωτεΐνης



1. 1.5 ml tube A: Protein extraction buffer 1

1. Δοκιμαστικός σωλήνας A των 1.5ml, που περιέχει ρυθμιστικό διάλυμα για απομόνωση

πρωτεϊνών 1

2. 1.5 ml tubes (two are (10) and (11) of Task 3) 4

2. Δοκιμαστικός σωλήνας των 1.5ml (οι δύο είναι το (10) και (11) από την Ασκηση 3) 4

3. Micropestles (in 15 ml tube) 2 (1 spare)

3. Μικρογουδοχέρια (μέσα σε σωλήνες των 15ml) 2 (1 έξτρα)

4. Electrophoresis apparatus with precast gel 1

4. Συσκευή ηλεκτροφόρησης με πήκτωμα 1

5. Micropipetter (P200) 1

5. Πιπέτα Ρ200 1

6. Micropipetter (P20) 1

6. Πιπέτα Ρ20 1

7. Pipette tips (for both P200 and P20) 1 pack

7. Ρυγχοι πιπετών (και για Ρ200 και για Ρ20) 1 πακέτο

8. 1.5 ml tube rack 1


24

8. Στατό για δοκιμαστικούς σωλήνες των 1.5ml 1

9. 1.5 ml tube C: Protein electrophoresis marker 1

9. Δοκιμαστικός σωλήνας C των 1.5ml: δείκτης μοριακού βάρους πρωτεϊνών 1


25

Protein extraction and electrophoresis

Απομόνωση πρωτεϊνών και ηλεκτροφόρηση

1. Add 50 µl protein extraction buffer (tube A) in the tube (10) (bodies of red-eyed flies) and

(11) (bodies of white-eyed flies) prepared in Task 3. Crush the flies with the micropestle. Use

different micropestles for wild type and mutant samples.

1. Προσθέστε 50 μl από το ρυθμιστικό διάλυμα απομόνωσης πρωτεϊνών (δοκιμαστικός

σωλήνας Α) μέσα στο δοκιμαστικό σωλήνα (10) (που περιέχει τα σώματα των κοκκινο-ματων

μυγών) και (11) (που περιέχει τα σώματα των ασπρο-ματων μυγών).

2. Centrifuge tubes (10) and (11) at 14,000 rpm for 3 min, and then transfer supernatant into

fresh 1.5 ml tube (see the “Instruction for the centrifuge” at the end of this test, pages

18-19, and ask the supervisor for assistance if required).

2. Φυγοκεντρίστε τους δοκιμαστικούς σωλήνες (10) και (11) στα 14.000rpm (στροφές το

λεπτό) για 3 λεπτά, και μετά μεταφέρατε το υπερκείμενο διάλυμα σε νέο δοκιμαστικό

σωλήνα των 1.5ml (δείτε την ενότητα «Οδηγίες για τη χρήση φυγοκέντρου» που

βρίσκονται στην τελευταία σελίδα αυτού του φυλλαδίου και ρωτήστε τον επιβλέποντα

να σας βοηθήσει αν το χρειάζεστε).

3. The assistant has prepared a gel for you and it is ready for use.

3. Ο επιβλέπον έχει ετοιμάσει ένα πήκτωμα για εσάς και είναι έτοιμο προς

χρήση/φόρτωμα.

4. Load 5 µl of each sample on the slots in the middle of the gel plate in the order of molecular

weight marker, red eye and white eye (from left to right). When you have finished sample


26

loading, raise your hand for the supervisor. Your assistant will take care of the apparatus

and start electrophoresis.

4. Φορτώστε 5μl από κάθε δείγμα στα πηγάδια στη μέση του πηκτώματος/τζελ με την

παρακάτω σειρά- δείκτης μοριακού βάρους πρωτεϊνών, δείγμα κοκκινο-ματων μυγών,

δείγμα ασπρό-ματων μυγών- ξεκινώντας από αριστερά προς δεξιά. Όταν τελειώσετε με τη

φόρτωση των δειγμάτων στο πήκτωμα/τζελ, σηκώστε το χέρι σας για να έρθει κοντά σας ο

επιβλέποντας. Αυτός/αυτή θα συνδέσει το μηχάνημα για να ξεκινήσει η ηλεκτροφόρηση.

5. After 5 min, call your assistant by raising your hand. Your assistant will collect the lower

part of the apparatus and take a photograph of the gel for evaluation (18 points). Please

check the image on the camera with your assistant.

5. Μετά από 5 λεπτά, ξανακαλέστε τον επιβλέποντα σηκώνοντας το χέρι σας. Αυτός/αυτή θα

συλλέξει το κάτω μέρος της συσκευής και θα βγάλει φωτογραφία το πήκτωμα/τζελ σας για

αξιολόγηση (18 μονάδες). Παρακαλείστε να κοιτάξετε τη φωτογραφία στην κάμερα με τον

επιβλέποντα σας.

Analysis of protein electrophoresis data

Ανάλυση δεδομένων ηλεκτροφόρησης πρωτεϊνών

M1, M2 and M3 flies are different mutant lines for the eye pigment genes. After separating

proteins of these mutant flies through SDS polyacrylamide gel, proteins were transferred onto a

nylon filter to be probed with antibody that specifically recognizes the protein encoded by the

white gene. The following result was obtained.

Οι μύγες Μ1, Μ2 και Μ3 φέρουν διαφορετικές μεταλλάξεις στα γονίδια που κωδικοποιούν τις

χρωστικές των ματιών. Μετά το διαχωρισμό των πρωτεϊνών αυτών των μεταλλαγμένων μυγών

με ηλεκτροφόρηση πηκτώματος/τζελ πολυακρυλαμιδίου SDS, οι πρωτεΐνες μεταφέρθηκαν σε


27

νάυλον φίλτρα, και στη συνέχεια έγινε υβριδοποίηση/σήμανση με αντισώματα που

αναγνωρίζουν συγκεκριμένα/μόνο την άσπρη πρωτεΐνη. Η άσπρη πρωτεΐνη παράγεται από το

άσπρο γονίδιο.

Q.5.1. (3 points) Which of the following defects of eye pigment genes causes the

electrophoresis results of M1, M2 and M3? Choose the corresponding symbols from A, B and

C.

Ερώτηση 5.1. (3 μονάδες) Ποιά από τις παρακάτω ανωμαλίες γονιδίων που κωδικοποιούν

χρωστικές των ματιών προκαλεί τα αποτελέσματα ηλεκτροφόρησης που βλέπετε για τις μύγες

Μ1, Μ2 και Μ3? Επιλέξτε το σωστό γράμμα από τα Α, Β ή C που αντιστοιχεί στις μύγες Μ1,

Μ2 και Μ3, και σημειώστε τα στο φύλλο απαντήσεων.

A. The mRNA initiation site of the white gene is deleted, and the gene is not

expressed.

Α. Το σημείο που ξεκινά η μεταγραφή του mRNA του άσπρου γονιδίου έχει

χαθεί/λείπει, και κατά συνέπεια το γονίδιο δεν εκφράζεται.

B. A stop codon mutation has occurred in the coding region of the White protein,

WT M 1 M 2 M 3


28

resulting in failure of translation of carboxyl terminal peptide sequence

corresponding to molecular weight 20 kDa.

Β. Μέσα στην περιοχή που κωδικοποιεί την άσπρη πρωτεΐνη, προκλήθηκε

μετάλλαξη που οδήγησε στην εμφάνιση κωδικόνιου λήξης της μετάφρασης. Κατά

συνέπεια δεν μπορεί να μεταφραστεί η καρβοξυλική άκρη του πεπτιδίου που

αντιστοιχεί σε μοριακό βάρος 20 kDa.

C. Although a normal White protein is synthesized, genes involved in the synthesis of

ommochrome pigments are defective.

C. Παρόλο που παράγεται φυσιολογική άσπρη πρωτεΐνη, τα γονίδια που

εμπλέκονται στη σύνθεση ομόχρωμων χρωστικών είναι προβληματικά.

Q.5.2. (3 points) Choose another defect of eye pigment gene from A, B and C that would cause

the same phenotypes as M1, M2 and M3.

Ερώτηση 5.2. (3 μονάδες) Επιλέξτε ποιές από τις παρακάτω Α, B και C γονιδιακές ανωμαλίες

θα προκαλούσε τον ίδιο φαινότυπο με τα M1, M2 και Μ3, και σημειώστε τις απαντήσεις σας

στο φύλλο απαντήσεων.

A. The coding sequence of the white gene is fused with the coding sequence of

another gene by chromosomal translocation, resulting in a novel sequence encoding

a fusion protein that retains antibody reacting sites but exhibits about 30 % lower

molecular weight.

Α. Η κωδική περιοχή του άσπρου γονιδίου έχει συγχωνευτεί με την κωδική

περιοχή κάποιου άλλου γονιδίου λόγω χρωμοσωμικής μετατόπισης, καταλήγοντας

σε μία νέα αλληλουχία DNA που κωδικοποιεί μια συγχωνευμένη πρωτεΐνη. Η

συγχωνευμένη αυτή πρωτεΐνη μπορεί να προσδεθεί στα αντίστοιχα αντισώματα


29

των αρχικών πρωτεϊνών, αλλά έχει 30% μικρότερο μοριακό βάρος.

B. A single base substitution has occurred in the protein-coding region of the white

gene changing an amino acid coding sequence into another amino acid coding

sequence. However, immunological reactivity of the altered protein for the

antibody is not lost.

B. Έχει γίνει μια σημειακή μετάλλαξη που αλλάζει μία μόνο βάση στην περιοχή

του άσπρου γονιδίου. Η μετάλλαξη αυτή οδηγεί στην αλλαγή ενός αμινοξέος της

άσπρης πρωτεΐνης σε ένα άλλο αμινοξύ. Όμως η μεταλλαγμένη πρωτεΐνη μπορεί

να προσδένεται στο ίδιο αντίσωμα με την αρχική πρωτεΐνη.

C. A large deletion exists in the chromosomal region that involves the entire white

gene.

C. Υπάρχει μία μεγάλη έλειψη στην χρωμοσωμική περιοχή που συμπεριλαμβάνει

ολόκληρο το άσπρο γονίδιο.


30

Instructions for the centrifuge

Οδηγίες για τη χρήση της φυγοκέντρου

Ask the supervisor for assistance if required

Ζητήστε τη βοήθεια του επιβλέποντα αν τη χρειάζεστε

1. Press the OPEN button at the upper-right of the operation panel (Fig. 1 - 1) to open the

centrifuge lid (2).

1. Πατήστε το κουμπί OPEN που βρίσκεται στο πάνω-δεξιά σημείο του πίνακα ελέγχου

(Εικόνα1-1), για να ανοίξτε το καπάκι της φυγοκέντρου (2).

2. The rotor is covered by a plastic cap (Fig. 2 - 3). To remove the cap, hold the cap with one

hand, and unfasten the central black screw (4) anti-clockwise with the other hand.

2. Η κεφαλή της φυγοκέντρου είναι σκεπασμένη με ένα πλαστικό καπάκι (Εικόνα 2-3). Για

να αφαιρέστε το καπάκι, κρατήστε το καπάκι με το ένα χέρι, και ξεβιδώστε την κεντρική

μαύρη βίδα (4) κινώντας την προς τα αριστερά-αντίθετα από την κίνηση των δεικτών του

ρολογίου- με το άλλο χέρι.

3. There are 24 holes inside the rotor (Fig. 3). Set the sample tubes in a symmetric position,

considering their balance.

3. Υπάρχουν 24 τρύπες πάνω στην κεφαλή της φυγοκέντρου (Εικόνα 3). Είναι σημαντικό

να βάλτε τα δείγματα σε συμμετρικές/απέναντι θέσεις μέσα στη φυγόκεντρο, ώστε να είναι

ισορροπημένο το βάρος.

4. Turn the rotor cap screw (4) clockwise to fasten the cap on the rotor.

4. Βάλτε το καπάκι πάνω στην κεφαλή όπως ήταν αρχικά και στρίψτε τη βίδα (4) προς τα

δεξιά-όπως κινούνται οι δείκτες του ρολογίου- για να σταθεροποιηθεί το καπάκι στη θέση

του.

5. Close the centrifuge lid firmly. You should hear a beep that tells complete closure.


31

5. Κλείστε το καπάκι της φυγοκέντρου σταθερά και σφιχτά. Θα ακούσετε ένα είχα «μπιπ»

που σημαίνει ότι κλείσατε καλά το καπάκι.

6. The centrifuge speed (140 x 100 rotation per minute) and time (3 min) is preset. Confirm

the set parameters in the windows (5) and (7) by pressing the DISP/CE button (6), and

press the START button (8) to start centrifugation.

6. Η φυγόκεντρος έχει ρυθμιστεί σε ταχύτητα (140 x 100 στροφές το λεπτό) και χρόνο (3

λεπτά). Επιβεβαιώστε ότι αυτές είναι οι ρυθμίσεις και στο δικό σας μηχάνημα, πατώντας

το κουμπί DISP/CE (6) μία φορά, και κοιτάζοντας στα παράθυρα (5) και (7) αντίστοιχα.

7. When centrifugation is finished, the lid (2) is automatically unlocked. Then, open the lid (2)

fully and remove the rotor cap by unfastening the screw (4) anti-clockwise while holding

the rotor cap with the other hand.

7. Όταν τελειώσει η φυγοκέντρηση, το καπάκι (2) απελευθερώνεται αυτόματα. Στη

συνέχεια, ανοίξτε το καπάκι (2) με το χέρι σας και βγάλτε το καπάκι της κεφαλής

ξεβιδώνοντας τη μαύρη βίδα (4) όπως περιγράφηκε παραπάνω.

8. In order to not disturb the precipitates, take out the sample tubes carefully from the rotor.

Leave them on the tube stand.

8. Για να μην διαταράξετε καθόλου το υγρό μέσα στους δοκιμαστικούς σωλήνες που μόλις

φυγοκεντρήσατε, βγάλτε τους πολύ αργά και προσεκτικά από την κεφαλή. Ακουμπήστε

τους αργά και σταθερά στο στατό που έχετε.

9. Replace the rotor cap (3) and fasten the screw (4) clockwise, and close the centrifuge lid

(2).

9. Τέλος παρακαλείστε να αντικαταστείσετε το καπάκι της κεφαλής (3), να βιδώστε τη

μαύρη βίδα (4), και να κλείσετε το καπάκι της φυγοκέντρου (2).


32

IBO 2009 Pract 3 Genetics

Documents

Transcript of IBO 2009 Pract 3 Genetics