Replikation, transkription och translation (föreläsning 4,5,7) Flashcards
Vad innebär replikation?
Processen som dubblerar DNA-molekylen vid celldelningen så att en kopia av molekylen kan hamna i varje dottercell.
Vad innebär semikonservativ replikation? (alternativen man spekulerat kring var konservativ, semikonservativ och mixad replikation)
Semikonservativ replikation innebär att de två nyreplikerade DNA-strängarna består av en “originalsträng” och en “ny” sträng.
Vad menas med replikationsgaffel?
När DNA strängen öppnas upp är de två strängarna fria i ena änden och sitter ihop i ena änden, och det ställe där öppningen pågår (och “går framåt” på kromosomen) kallas repikationsgaffel.
Hur ser replikationsmönstret hos bakterier ut?
Replikation hos bakterier karaktäriseras av att deras enda cirkulära kromosom endast har ett replikationsursprung (origin of replication) där replikationen börjar. Ut från båda hållen om replikationsursprunget rör sig två replikationsgafflar - en åt varje håll i cirkeln (dubbelriktad replikation) - som sedan möts vid andra sidan, på stället för replikationsterminering. Då har två identiska cirkulära kromosomer bildats från en.
Replikationen i prokaryoter utförs av proteinkomplexet DNA-polymeras, huvudsakligen DNA-pol-3. Dock kan detta endast förlänga en redan existerande bit med en fri 3’-OH-grupp, så hur börjar själva replikationen?
Någonting som visar vart replikationen ska börja, och då gör att det finns en fri 3’-OH-grupp som DNA-pol kan börja förlänga behövs. RNA-polymeraset “primas” sysntetiserar en så kallad “primer” som kan sättas någonstans på DNA strängen.
Vilka steg behövs (1-7) för att åstadkomma prokaryot replikation?
- Öppning av DNA-helixen (mha helikaser och SSBP:er)
- Motverkan av supercoiling som öppningen ger (DNA-gyras nedströms)
- Priming (enzymet primas syntetiserar primer)
- DNA-pol III-beroende polymerisering
- Granskning (proof-reading)
- Borttagning av primers och ifyllning av luckor
- Sammanligering av DNA-bitar
Vilken funktion har helikaser, SSBP:er och DNA-gyras under första och andra steget i replikationen?
Helikaser bryter vätebindningarna mellan baser och denaturerar på så sätt dubbelsträngen.
SSBP:er (single-strand binding proteins) stabiliserar de öppna strängarna genom att binda till dem temporärt.
DNA -gyras binder till DNA-strängen nedströms från replikationsgaffeln för att motverka supercoiling genom att klippa av bindningar och på så sätt “relaxa” strängen.
Vad är en primer och vad syntetiserar primers?
En primer är en kort nukleotidkedja/kort RNA bit med en fri 3’-OH-grupp som sätts på DNA strängen och gör att replikation kan initieras. Primers syntetiseras av RNA-polymeraset Primas (enzym).
DNA strängen är antiparallell, vad innebär det? I vilken riktning elongeras DNA av DNA-pol III?
Att DNA är antiparallellt innebär: att den ena strängen går i 5’ till 3’ riktning medan den andra går i motsatt riktning: 3’ till 5’.
DNA elongeras i 5’ till 3’ riktning (kallas 5’-3’ polymerisering)
DNA elongeras alltid i 5’-3’ riktning, men den ena DNA strängen är i 3’-5’ riktning och den andra i 5’-3’ riktning, vilket gör att DNA elongeringen bara borde fungera i ena riktningen, hur har replikationen löst detta?
Genom loopning!
Loopning av DNAt gör det möjligt för ett DNA-pol III-holoenzym att replikera båda strängarna i 5 ́–> 3 ́-riktning samtidigt. Detta leder till att replikationen är kontinuerlig på ena strängen (ledande sträng) och diskontinuerlig på andra (släpande sträng).
Vilken riktning har den ledande och den släpande strängen under replikationen? Vilken sträng blir fragmenterad och vad kallas fragmenten?
Den ledande strängen (med kontinuerlig DNA-syntes) går i 3’ - 5’ riktning och den släpande strängen (med diskontinuerlig DNA-syntes) går i 5’ - 3’ riktning.
Den släpande strängen syntetiseras som Okazaki-fragment m.h.a. många RNA-primrar.
Trots att DNA-polymeraser är väldigt noggranna enzymer med låg felfrekvens händer det att icke-komplementära nukleotider sätts in.
Under den prokaryota replikationen sker så kallad proof-reading och felkorrigering, hur funkar detta?
Detta upptäcks och korrigeras av polymeraserna själva, tack vare deras 3’ till 5’ exonukleasaktivitet (att de kan vända riktning och dubbelkolla att allt är korrekt)
Syntes: 5 ́ –> 3, nukleas: 5 ́ 3 ́.
Felaktiga nukleotider klipps bort och syntesen kan börja om.
Vilka funktioner har DNA-pol I och DNA-ligas under slutfaserna av replikationen?
DNA-pol I: Tar bort primers och fyller i nukleotider i luckorna som skapats, men kan inte sammanfoga fragmenten.
DNA-ligas: katalyserar sammanlänkningen av DNA snuttarna som uppstår (främst på släpande strängen).
Replikationen hos eukaryoter liknar den prokaryota men är mer komplex, vad är de tre komplicerade aspekterna i eukaryot replikation?
Eukaryota celler har:
- mycket mer DNA - fler replikationsursprung.
- DNA uppbundet i nukleosomkomplex - mer avancerade uppluckringsmekanismer behövs.
- linjära kromosomer (inte cirkulära) - fria ändar skapar problem
Vad är origin recognition complex (ORC)?
Eukaryota replikationsursprung kontrollerar när olika delar av genomet replikeras, och definieras av speciik kromatinstruktur snarare än startsekvens. Origin recognition complex känner igen kromatinstrukturen och binder dit. Ca 20 andra proteiner bilder till ORC och bildar tillsammans pre-replikations-komplexet.
Fria ändar på de linjärna kromosomerna skapar två problem.
Problem 1: ändarna känsliga för nukleaser eller ligaser då de liknar ett trasigt dubbelsträngat DNA (som inte är bra i celler).
Problem 2: 3’-ändarna går inte att replikera, då det saknas en ”startplats” när primern tagits bort. Detta kan leda till kortare och kortare ändar. Hur har eukaryota celler löst dessa problem?
Problem 1 har de löst med så kallade telomerer!
Telomerer är repetitiva ändsekvenser med 3’-överhäng som skapar loopar med sig själv för att stabilisera ändarna.
Problem 2: Telomerer tillsammans med enzymet Telomeras möjlighet till en änd- förlängningsmekanism. Telomeras uppvisar en komplementaritet med 3 ́-överhängets repetitiva sekvens och basparar med den. Hålet som uppstår där emellan kan en primer binda till och DNA polymeras kan fylla hålet.
Vad innebär transkription?
Transkription: processen av att RNA molekyler syntetiseras från ett DNA templat.
Processen resulterar i att en mRNA molekyl skapas som är komplementär till gensekvensen på en av dubbelhelixens strängar.
Vad är en gen?
Ett avgränsat segment av en nukleinsyra som transkriberas.
Arvsmassan består av både aktivt transkriberande gener och DNA-regioner som inte transkriberas. Innan och efter själva genen kommer DNA delar som är viktiga i transkriptionen, vad kallas dessa och vad har de för funktion?
Promotor och terminator. Promotorsekvensen talar om vart transkriptionen ska börja och terminatorsekvensen är en instruktion för att avsluta transkriptionen.
Hela den proteinkodande genen translateras inte till protein, vad kallas den proteinkodande delen av genen och vad kallas de delar av mRNA:t som inte kodar för protein?
Den proteinkodande delen av genen kallas open reading frame (ORF).
De delar som inte kodar för protein kallas 5’UTR och 3’UTR (untranslated region).
Promotorelementen i promotorer kallas konsensussekvenser, vad är konsensussekvensen hos eukaryota celler och bakterier?
TATA-boxen hos eukaryota celler (kring -30)
-35 TTGACA och -10 TATAAT (”Pribnow”) hos bakterier.
Vad behövs för att RNA ska kunna syntetiseras från DNA?
RNA-polymeras.
