Bakteriegenetik och mobila element

Question 1

Vad heter den plats i bakterien där dess arvsmassa finns?

Answer 1

Nukleoid

Question 2

Har nukleoiden hos en bakterie ett cellmembran?

Answer 2

Nej

Question 3

Vad är den molekylärbiologiska (centrala) dogmen?

Answer 3

Question 4

Jämför DNA replikationen för en E. coli-bakterie och en människa. Vad är störst/minst hos följande i respektive organism?

• Kromosomstorlek (baspar)
• DNA synteshastighet
• Okazakifragment
• Antal replikationsorigin
• Tid för fullständig replikation

Answer 4

• Kromosomstorlek (baspar) - betydligt större för människa (bakterie har dessutom bara 1 cirkulär kromosom, människor 46)
• DNA synteshastighet - betydligt snabbare för bakterie
• Okazakifragment - Fler för bakterier
• Antal replikationsorigin - Endast 1 för bakterie, 30.000 för männska
• Tid för fullständig replikation - Nästan samma (0,64 vs 1 h)

Question 5

Nämn tre fundamentala skillnader i trankriptionen hos en prokaryot, jämfört med en eukaryot?

Answer 5

• Ingen processing av mRNA, prokaryoter saknar intron.
• Prokaryoter har polycistroniskt mRNA.
• Hos prokaryoter kan transkription och translation av en och samma mRNA sträng ske samtidigt.

Question 6

Vad är en intron för något?

Answer 6

Junk DNA/RNA, skräp i sekvensen

Question 7

Vad är polycistroniskt mRNA?

Answer 7

mRNA som kan koda för flera olika gener. På samma transkript ryms kod för flera olika proteiner.

Question 8

Vems ribosom är störst, din ribosom eller en bakteries?

Answer 8

Din ribosom

Den mänskliga ribosomen är 80S (60S + 40S)

En bakteries är 70S (50S + 30S)

Question 10

I bakteriers ribosom finns en välkänd gen som kan utnyttjas för att identifiera och typa bakterier. Vilken?

Answer 10

16S-genen

Question 11

Förklara hur 16S typning funkar?

Answer 11

16S typning innebär att man tittar på likheter och skillnader mellan din bakterie du analyserar och information i databaser där andra bakteriers 16S-gen. Likheter och skillnader i genens innehåll används för att göra jämförelser och typa din bakterie.

Question 12

Vad är topoisomeraser?

Answer 12

Enzymer som ändrar DNA molekylers topologi, hur molekylerna är tvinnade/konfigurerade)

Question 13

Vad heter enzymen som iniberar transkription (inhiberar bakteriellt polymeras)?

Answer 13

Rifamyciner

Question 14

Vad innebär pangenom och core genom? Skillnader?

Answer 14

• Pangenom: alla gener som hittats i t.ex. olika E. coli varianter (gener som kan förekomma)
• Core genom: gener som är gemensamma för alla E.coli varianter (gener som alltid förekommer hos alla varianter av E. coli)

Question 15

Vilken process i bakterien angriper många antibiotika?

Answer 15

Translationsprocessen

Question 16

Vad innebär det att bakteriella genom har en hög gendensitet?

Answer 16

• Inga introner
• Kodade gener sitter tät ihop

Question 17

Vad har en bakteriell kromosom oftast för form?

Answer 17

Den är cirkulär

Det finns undantag med flera kromosomer eller linjära sådana

Question 18

Vad innebär en gen-dos effekt när vi talar om replikation? (replication-associated gene dosage effects)

Answer 18

Att gener nära bakteriens replikationsorigin uttycks i högre grad. De replikeras mer.

Question 19

Vad är ett operon?

Answer 19

Ett operon är en samling gener som avläses från en gemensam startpunkt på DNA och regleras gemensamt som en enhet.

Question 20

Vad är transposoner?

Answer 20

• Transposoner är speciella DNA strukturer som kan flyttas omkring genom katalysering från enzymet transposas
• Transposas känner igen transposonernas ändar och klipper ut dem. Antingen som “copy + paste” eller som “cut + paste”

Question 21

Vad är insertion sequence (IS)?

Answer 21

Insertion sequence är den enklaste formen av en transposasgen. I mitten av genomet finns själva transposasgenen och på vardera sida om den sitter det inverted repeat (IR)-strukturer.

Question 22

Vad är en inverted-repeat (IR) struktur?

Answer 22

Det är en sekvenser med kvävebaser som är speglade. De sitter på sidorna om transposasgenen i ett IS-element.

Question 23

Vad är ett simpelt transposon?

Answer 23

Ett IS-element med extra gener mellan de två IR-ändarna. Vid flytt följer även de andra generna mellan IR med.

Question 24

Vad är ett komposit-transposon?

Answer 24

• En genetisk sekvens där två hela IS-element utgör ändarna och flera gener finns i mitten
• Hela strukturen kan flyttas som en enhet

Question 25

Vad är ett integron?

Answer 25

* Ett integron är en genetisk struktur som kan ansamla gener * Enzymet integras rekombinerar gen-kasetter med integroners existerande sekvens

Question 26

Bakterier har kort generationstid. Vilka två mekanismer är det som är extra käcka tillsammans med kort generationstid när det gäller bakteriell anpassning till nya förhållanden?

Answer 26

* Mutationer, förändringar i befintligt DNA * Horisontell genöverföring

Question 27

Vad är horisontell genöverföring?

Answer 27

* Förärvning av DNA från andra bakterier i omgivningen * Bakterier kan förvärva DNA från sina kompisar i samma generation, inte bara vertikalt med varje ny generation avkomma...

Question 28

Vad är de tre huvudsakliga mekanismerna i horisontell genöverföring?

Answer 28

* **Konjugation** - fysisk närkontakt, "bakteriesex" * **Transduktion** - bakteriefager överför DNA mellan två bakterier * **Transformation** - upptag av naket DNA

Question 29

Vad är och gör restrektionsenzymer?

Answer 29

De är enzymer som bakterier har för nedbrytning av främmande DNA

Question 30

Vad är CRISPR?

Answer 30

* CRISPR är det närmsta bakterier kommer ett immunförsvar * CRISPR är en lång DNA-sekvens som tillsammans med enzymet Cas9 bryter ned DNA som tidigare invaderat cellen

Question 31

Hos vilka bakterier sker konjugation och överföring av DNA via etablerad kanal, "bakteriesex", oftast?

Answer 31

De Gram-negativa bakterierna

Question 32

Plasmider förekommer i tre utföranden, vilka?

Answer 32

* Konjugativa * Mobiliserbara * Ej överförbara

Question 33

För att plasmider ska vara konjugativa krävs tre ingående mekanismer, vilka? Vad är deras funktion?

Answer 33

* Typ4-coupling proteins - proteiner som skapar kanal * T4SS - typ 4 sekretionssystem. Möjliggör transport i överföringskanal mellan celler. * Relaxase - enzym som öppnar upp plasmiden

Question 34

Vad är integrativa konjugativa element (ICE)?

Answer 34

* Delar av en bakteries kromosom som kan knoppas av exkluderas. Men den måste konjugera med kromosomen hos en annan bakterie * Efter replikation kan den fortsätta spridas vidare.

Question 35

Vad är transformation?

Answer 35

Bakteriellt upptag av DNA från omgivningen

Question 36

Vad kallas de bakterier som genomgå transformation?

Answer 36

* **Naturligt kompetenta** * Ex. *P**neumnokocker* och *G**onokocker*

Question 37

Vad är en bakteriofag?

Answer 37

* Ett virus som infekterar bakterier * Transduktion medieras genom dessa

Question 38

Vad är fag konversion?

Answer 38

* När en bakteriofag infekterar en bakterie vilket leder till att dess fenotyp ändras * Fagens DNA innehåller toxiner som kodar för sjukdom

Question 39

Vad är skillnaden på lytiska fager och temperata fager?

Answer 39

* **Lytiska fager** sprutar in sitt genom i bakterien, de virala proteinerna uttrycks i replikation. Detta gör att bakterien lyseras och viruset sprids vidare * **Temperata fager** kan spruta in sitt genom och lysera bakterier på samma sätt som lytiska fager, men de kan också integreras med bakteriens kromosom och ändra bakteriens arvsmassa. När den integreras med bakteriens kromosom blir den en profag och bakterien kan börja uttrycka det ursprungliga virusets toxiner.

Question 40

Vilka två former av transduktion finns det och vad skiljer dem åt?

Answer 40

* **Generell transduktion** - vilken gen som helst kan överföras när bakterie-DNA packas i fagen vid lytisk cykel. Kan göras av både lytisk och temperat fag. Mer slumpmässigt vilka gener som sprids vidare. * **Specialiserad transduktion** - bara de gener som sitter i närheten av profagen kan överföras i övergång från lysogen till lytisk cykel. För detta krävs temperata fager.

Question 41

Vad är genomiska öar för något?

Answer 41

* Genomiska öar är stora hok av DNA som kodar för specifika funktioner * Öarna har uppkommit från horisontell överföring mellan bakterier * Man kan identifiera öarna genom att de skiljer sig från omgivande DNA då de har annat G/C-innehåll (proportioner av guanine och cytosine i DNA-sekvensen)