3 - replikacija DNA

Question 1

princip replikacije DNA

Answer 1

• enak v vseh treh domenah (bakterije, arheje in evkarionti) - nekaj razlik, enaka zanesljivost, semikonzervativnost (pol starega pol novega), replikacijski mehurček (iz 2 vilic)
• 3 stopnje: INCIACIJA, SINTEZA DNA, TERMINACIJA

Question 2

kateri so prekurzorji za sintezo DNA

Answer 2

dATP, dGTP, dCTP, dTTP
nastanejo iz ribozanukleozid difosfatov s pomočjo ribonukleotid reduktaze in kinaze

npr. GDP /ribonukleotid reduktaza) -> dGDP (kinaza) -> dGTP

Question 3

kako nastane dTTP

Answer 3

UDP (RIBONUKLEOTID REDUKTAZA) -> dUDP (kinaza) -> dUTP (fosfataza) -> dUMP (timidilat sintetaza) -> dTMP (kinaza) -> dTTP

Question 4

encimi in proteini pomembni pri replikaciji

Answer 4

DNA polimeraza: sinteza v smeri 5-3
primaza: sinteza RNA začetnega oligonukleotida 10-12bp
DNA ligaza
pomožni proteini

Question 5

razlike v replikaciji med P in E

Answer 5

P: neprekinjeno tekom rasti, en ORI
E: samo v S fazi interfaze, več ORI mest, hitreje poteka

Question 6

kdo je odkril semikonzervativen mehanizem podvajanja DNA

Answer 6

Meselson in Stahl.

POSKUS: parentalno DNA sta gojila na težkem dušiku in jih potem prenesla na gojišče z običajnim dušikom - ena stara ena nova veriga -> v drugi generaciji je ena mešana druga z iztopom
po prvi delitvi en hibrid med težko in lahko verigo

Question 7

polimerizacija nukleotidov

Answer 7

nova veriga nastaja v smeri 5-3 z dodajanjem komplementarnih dNTP. potrebuje prosto 3’OH skupino - tam poteče sinteza dveh nukleotidov (fosfodiesterska vez) s pomočjo ligaze

Question 8

replikacijske vilice - encimi, zgradba

Answer 8

topoizomeraza: odstrani superzvitje
helikaza: odpira verigo
SSB proteini: stabilizirajo enojno verigo
primaza: naredi začetni oligonukleotid
DNA polimerza: sinteza nove verige - eksonukleazna aktivnost
ligaza: poveže sosednja nukleotida s fosfodiestersko vezjo

imamo vodilno in zastajajočo verigo. na zastajajoči verigi nastajajao Okazakijevi fragmenti in tam je potreben začetni olig

Question 9

helikaza

Answer 9

iz več podenot
odpira dvojno vijačnico

Question 10

primaza

Answer 10

naredi začetni oligonukleotid (10-12bp) na zastajajoči verigi - RNA polimeraza

Question 11

dušikove baze

Answer 11

purina (2 obroča): A, G
pirimidini: U, T, C

Question 12

dvosmerno podvajanje

Answer 12

skica

Question 13

DNA polimeraze pri bakterijah

Answer 13

l: odstranitev in zamenjava začetnega oliga (zapolni verzel)
ll: popravljanje DNA, začne podvojevanje ki je bilo ustavljeno zaradi poškodb
lll: podaljševanje verige
lV: popravljanje
V: popravljanje

Question 14

DNA polimeraze pri sesalcih

Answer 14

1. klasične:
   alfa- sinteza zastajajoče verige
   beta- popravljanje napak
   gama- sinteza vodilne verige
   epsilon- popravljanje napak
2. error prone: v imunskih celicah
3. reverzna transkriptaza: sinteza DNA na osnovi RNA matric

Question 15

primerjava podvajanja P in E
hitrost, število ori, dolžina replikona, dolžina OF

Answer 15

HITROST:
p- 1000 nukleotidov/sekundo
e - 500-5000 na minuto

ŠTEVILO ORI
P: 1
E: več tisoč

DOLŽINA REPLIKONA
P: dolžina celega kromosoma
E: 20.000 do 300.000bp

DOLŽINA OKAZAKIJEVIH FRAGMENTOV
P: 1000-2000 nu
E: 100-200 nu

Question 16

proteini vpleteni v replikacijo DNA pri E.coli

Answer 16

DnaA: iniciatorski protein, nastanek primosoma
DnaB: DNA-helikaza
DnaC: dostavi DnaB v replikacijski kompleks
SSB: stabilizacija enojne verige
primaza: sinteza začetnega oliga
ligaza: lepljenje DNA - fosfodiesterska vez
giraza: superzvitje

Question 17

biokemijske lastnosti evkariontskih polimeraz

Answer 17

alfa: jedro, nizka procesivnost, visoka zanesljivost, replikacija

beta: jedro, nizka procesivnost in zanesljivost, popravljanje

gama: mitohondrij, visoka procesivnost in zanesljivost, replikacija

delta: jedro, visoka procesivnost in zanesljivost, replikacija, popravljanje

epsilon: jedro, visoka procesivnost in zanesljivost, replikacija, popravljanje

Question 18

popravljanje napak (proof reading)
popravljanje neujemanja

Answer 18

• vgrajen napačni nu zaradi tavtomerije, nepravilnega parjenja
• spremeni se konformacija DNA
  primaza dela več napak ker nima eksonukleazne aktivnosti

popravljane neujemanja: se zgodi če imamo dva nukleotida, ki nimata me sabo ustreznih vodikovih vezi. med njima ni popolne vzporednosti in pride do strukturnega neujemanja. to zazna protein MUT, ki preko hemimetilacije loči katera baza je prava. vklopijo se helikaza in bralec MUT-H (tudi endonukleaza). ta zazna metilirane baze in povzroči da se od mesta metilacije do napake vsa DNA izreže.

Question 19

frekvence napak

Answer 19

polimeraza lll naredi 1 napako na 105 nu
popravljanje odstrani 99% napak
popravljanje neujemanja še dodatnih 99% ostalih napak

po replikaciji je po popravljanju v povprečju 1 napaka med 10^10 nu
… 1 od 2000 potomk ima 1 napako v DNA

Question 20

frekvence napak če ni popravljanja

Answer 20

če ni popravljanja ima 1 od 20 potomk 1 napako v DNA
če ni niti popravljanja neujemanja ima vsaka potomka 50 napak

Question 21

problemi podvajanja

Answer 21

problem replikacije je krajšanje kromosoma. ko se RNA začetni olig odstrani imamo izgubljeno zaporedje. encim telomeraza dodaja telomerna ponavljajoča se zaporedja na konce kromosomov in s tem prepreči krajšanje pri vsakem podvajanju

Question 22

linearni kromosomi bakterij

Answer 22

pri rodovih Streptomyces, Borrelia in Rhodococcus

Question 23

replikacija arhej

Answer 23

podobna podvojevanju E DNA
encimi podobni E
eno ali več ORI mest
struktura ORI: ORB-DUE-ORB
due- at bogata mesta
orb- origin recognition box - vezava proteinov, ki prepoznajo ori
iniciatorski proteini podobni E

Question 24

povzetek: razlika med P in E/A

Answer 24

P: kromosomska DNA –> razprtje verige –> vezava helikaze
E/A: kromosomska DNA –> vezava helikaze –> razprtje verige