Κεφάλαιο 6

Question 1

Καλούνται όλες οι βλάβες που υφίσταται το DNA μεταλλάξεις;

Answer 1

Όχι, μεταλλάξεις καλλούνται μονάχα οι μόνιμες αλλαγές στο DNA

Question 2

Πώς ξεκινά η διαδικασία της αντιγραφής του DNA;

Answer 2

Με την βοήθεια ειδικών εναρκτήριων πρωτεϊνών (initiator proteins) οι οποίες συνδέονται στις θέσεις έναρξης αντιγραφής. Οι πρωτεΐνες αυτές διασπούν τους δεσμούς υδρογόνου ανάμεσα στις βάσεις.

Question 3

Ποια αντίδραση καταλύει η DNA πολυμεράση;

Answer 3

Καταλύει την προσθήκη νουκλεοτιδίων στο 3 άκρο ενός αναπτυσσόμενου κλώνου DNA

Question 4

Από πού προέρχεται η ενέργεια για την κατασκευή της θυγατρικής αλυσίδας;

Answer 4

Παρέχεται από τα ίδια τα τριφωσφορικά νουκλεοτίδια.

Question 5

Με ποιον τρόπο η πιστότητα της αντιγραφής συνδέεται με το γεγονός ότι η DNA πολυμεράση λειτουργεί μονάχα πολυμερίζοντας με κατεύθυνση 5 - 3;

Answer 5

Αυτό συμβαίνει λόγω του ότι πολυμερίζοντας αποκλειστικά με κατεύθυνση 5- 3, η πολυμεράση έχει την δυνατότητα να επιδιορθώνει τα λάθη της. Η αντιπαράλληλη φορά σύνθεσης θα καθιστούσε αδύνατη την διαδικασία αυτή επιδιόρθωσης, αφού η ενέργεια για τον πολυμερισμό δεν προέρχεται από το επόμενο, αλλά από το υπάρχον νουκλεοτίδιο. Επομένως, η εκτομή ενός νουκλεοτιδίου σε μία τέτοια αλυσίδα θα οδηγούσε σε ένα χημικά νεκρό νουκλεοτιδικό άκρο.

Question 6

Περιγράψτε τους εκκινητές που δρουν για την σύνθεση του DNA;

Answer 6

Είναι μικρά τμήματα RNA μήκους περίπου 10 νουκλεοτιδίων, που συντίθεται από ένα ένζυμο, την πριμάση.

Question 7

Ποια ένζυμα χρησιμοποιούνται για να αντικαταστήσουν τα πρωταρχικά τμήματα και να συνδέουν τα επιμέρους τμήματα;

Answer 7

1) Μία νουκλεάση που αποδομεί τον RNA εκκινητή
2) Μία DNA πολυμεράση που καλείται πολυμεράση επιδιόρθωσης και αντικαθιστά το RNA με DNA χρησιμοποιώντας ως εκκινητή το γειτονικό κλάσμα Okazaki
3) DNA λιγάση

Question 8

Τι κάνουν οι DNA τοποϊσομεράσες;

Answer 8

Ανακουφίζουν την τάση που δημιουργείται στην διπλή έλικα του DNA από την δράση της ελικάσης. Το παραπάνω το επιτυγχάνουν δημιουργώντας παροδικές μονόκλωνες εντομές στον σκελετό του DNA. Στην συνέχεια επανασφραγίζουν την εντομή αυτή.

Question 9

Ποιος ο ρόλος της πρωτεΐνης συνδετήρα (sliding clamp);

Answer 9

Διατηρεί την DNA πολυμεράση ισχυρά προσδεδεμένη στο DNA εκμαγείο κατά τη σύνθεση του νέου κλώνου DNA

Question 10

Ποιο πρόβλημα ανακύπτει από την αντικατάσταση των τμημάτων RNA, λόγω του γεγονότος ότι η DNA πολυμεράση δεν μπορεί να δράσει δίχως την ύπαρξη αυτών; Πώς διορθώνεται το πρόβλημα αυτό;

Answer 10

Όταν απομακρυνθεί ο τελικός RNA εκκινητής στον καθυστερημένο κλώνο, δεν μπορεί\ να αντικατασταθεί.
Το πρόβλημα αυτό αντιμετωπίζεται με την δράση των τελομερασών

Question 11

Πώς δρουν οι τελομεράσες;

Answer 11

Χρησιμοποιώντας ένα εκμαγείο RNA που αποτελεί μέρος του ίδιου του ενζύμου, η τελομεράση επεκτείνει τα άκρα του αντιγραφόμενου καθυστερημένου κλώνου μέσω της προσθήκης πολλαπλών αντιγράφων της ίδιας βραχείας αλληλουχίας DNA στον κλώνο εκμαγείο. Η εκτεταμένη αυτή επαναλαμβανόμενη αλληλουχία DNA λειτουργεί ως εκμαγείο που επιτρέπει την ολοκλήρωση της αντιγραφής του καθυστερημένου κλώνου με τον συμβατικό τρόπο αντιγραφής του DNA.

Question 12

Ποια στάδια περιλαμβάνει η βασική οδός για την επιδιόρθωση βλαβών του DNA;
Είναι όλα τα στάδια ίδια για όλους τους τύπους βλαβών;

Answer 12

1)Το DNA που έχει υποστεί βλάβη αναγνωρίζεται και αφαιρείται με έναν από πολλούς διαφορετικούς μηχανισμούς.
2)Μια DNA πολυμεράση επιδιόρθωσης συνδέεται στον υδροξυλικό άκρο του κομμένου κλώνου DNA, δημιουργώντας ένα συμπληρωματικό αντίγραφο των πληροφοριών που είναι αποθηκευμένες στον ακέραιο κλώνο.
3)Το κενό που δημιουργείται ύστερα από την δράση της DNA πολυμεράσης επιδιόρθωσης κλείνει με την δράση της DNA λιγάσης.
Τα στάδια 2 και 3 είναι σχεδόν ίδια για τους περισσότερους τύπους βλάβης DNA, ωστόσο το στάδιο 1 χρησιμοποιεί μια σειρά διαφορετικών ενζύμων, καθένα από τα οποία είναι εξειδικευμένο για κάθε τύπο βλάβης.

Question 13

Ποιοι παράγοντες μπορούν να προκαλέσουν δίκλωνες εντομές στην διπλή έλικα;

Answer 13

Η ακτινοβολία, σφάλματα στην διαδικασία της αντιγραφής που οδηγούν σε αντιγραφικό στρες και εξωγενείς χημικοί παράγοντες.

Question 14

Ποιους μηχανισμούς διαθέτει το κύτταρο για την επιδιόρθωση δίκλωνων εντομών;

Answer 14

1) Μη ομόλογος ανασυνδυασμός

2) Ομόλογος ανασυνδυασμός

Question 15

Πώς λειτουργεί ο μηχανισμός του μη ομόλογου ανασυνδυασμού, ποια τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματά του;

Answer 15

Πραμγατοποιείται σε πολλούς τύπους κυττάρων, όπου μία εξειδικευμένη ομάδα ενζύμων καθαρίζουν τα σπασμένα άκρα και τα επανασυνδέουν με τη βοήθεια της DNA δεσμάσης.
Πλεονεκτήματα: Ταχύτητα
Μειονεκτήματα: Απώλεια γενετικής πληροφορίας, αφού νουκλεοτίδια συχνά χάνονται κατά τη διαδικασία του καθαρισμού

Question 16

Πότε πραγματοποιείται, πώς λειτουργεί ο μηχανισμός του ομόλογου ανασυνδυασμού, ποια τα πλεονεκτήματα και ποια τα μειονεκτήματά του;

Answer 16

Ο ομόλογος ανασυνδυασμός μπορεί να πραγματοποιηθεί μονάχα εφόσον η αντιγραφή του DNA έχει προηγηθεί της δίκλωνης εντομής.Αναλυτικά, η άθικτη διπλή έλικα μπορεί να λειτουργήσει ως εκμαγείο για την επιδιόρθωση της ομόλογης διπλής έλικας που φέρει τη θραύση.
Πλεονοκτήματα: Πλήρης επιδιόρθωση της βλάβης. Δηλαδή δεν υπάρχει απώλεια γενετικής πληροφορίας
Μειονεκτήματα: Δεν μπορεί να πραγματοποιηθεί σε οποιοδήποτε σημείο του κυτταρικού κύκλου.
Ο ομόλογος ανασυνδυασμός είναι πιο χρονοβόρος και πιο ενεργειακά δαπανηρός από τον μη ομόλογο.

Question 17

Τι δημιουργείται σε κάθε θέση έναρξης της αντιγραφής;

Answer 17

Δύο διχάλες, οι οποίες ύστερα απομακρύνται από αυτή, ανοίγοντας την διπλή έλικα και αντιγράφοντάς την

Question 18

Ποιος ο μηχανισμός λειτουργίας της DNA ελικάσης;

Answer 18

Χρησιμοποιεί την ενέργεια από την υδρόλυση του ΑΤΡ για να μετακινηθεί γρήγορα κατά μήκος του DNΑ ξετυλίγοντας παράλληλα την διπλή έλικα

Question 19

Τι κάνει η πρωτεΐνη που συνδέεται με μονούς κλώνους (ssb protein);

Answer 19

Προσκολλάται στο μονόκλωνο DNA και το εμποδίζει παροδικά από το να επανασχηματίσει ζεύγη βάσεων, ενώ παράλληλα το κρατά τεντωμένο ώστε να μπορεί να χρησιμεύσει ως αποδοτικό εκμαγείο

Question 20

Τι πρόβλημα διαθέτουν τα άτομα που πάσχουν από μελαγχρωματική ξηροδερμία;

Answer 20

Δεν μπορούν να επιδιορθώσουν βλάβες που προκαλούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία (διμερή θυμίνης) επειδή έχουν κληρονομήσει ένα ελαττωματικό γονίδιο για μία από τις πρωτεΐνες που εμπλέκονται στην διαδικασία επιδιόρθωσης. Τέτοια άτομα αναπτύσσουν σοβαρές δερματικές παθήσεις συμπεριλαμβονομένου και του καρκίνου του δέρματος, λόγω της συσσώρευσης βλαβών στο DNA των κυττάρων που εκτείθενται στο ηλιακό φως

Question 21

Αναφέρετε τρεις αυθόρμητες αντιδράσεις που εκλαμβάνονται ως βλάβες στο DNA;

Answer 21

1) Αποπουρίνωση (απώλεια βάσεων πουρίνης (Α,G))
2) Αυθόρμητη απώλεια αμινομάδας από την κυτοσίνη του DNA που οδηγεί στον σχηματισμό ουρακίλης
3) Ομοιοπολική σύνδεση δύο γειτονικών βάσεων πυριμιδίνης πχ διμερή θυμίνης (προκαλούνται από την υπεριώδη ακτινοβολία)

Question 22

Ποια η λειτουργία του συστήματος επιδιόρθωσης αταίραιστων βάσεων MMR και τι συμβαίνει στην περίπτωση που κάποιος έχει κληρονομήσει ένα ελαττωματικό γονίδιο του συστήματος αυτού;

Answer 22

Επιδιόρθωση των λαθών που συμβαίνουν κατά την αντιγραφή και αφορούν στην τοποθέτηση αταίριαστων βάσεων από την DNA πολυμεράση.
Όποιος έχει κληρονομήσει ένα ελαττωματικό γονίδιο επιδιόρθωσης δεν εμφανίζει συμπτώματα, έως ότου το φυσιολογικό αντίγραφο του γονιδίου υποστεί μία επίκτητη μετάλλαξη σε σωματικό κύτταρο. Η ελαττωματική λειτουργία του εν λόγω συστήματος συνδέεται με αυξημένο ρίσκο καρκίνου (παχέος εντέρου)