Replikation både eukaryota och prokaryota

Question 1

Hur fungerar DNA replikation?

Answer 1

• Varje gång en cell delar sig så måste arvsmassan kopieras så att båda cellerna får arvmassa.
• Kopieringen sker mha att ett “enzymatiskt maskineri” som består av flera proteiner med olika “uppdrag”
• Det finns ytterligare ”enzymatiska maskinerier” som kan laga felen som kan uppstå under DNA kopieringen eller om DNA:t skadats av tex UV-ljus

Question 2

Hur fungerar DNA?

Answer 2

DNA fungerar som mall för sin egen syntes.
Eftersom A bara basparar perfekt med T och G med C så kan varje sträng av DNA fungera som en mall och bestämma sekvensen av nukleotider i sin komplementära sträng.

Question 3

Vad gör enzymet DNA-polymeras?

Answer 3

DNA-polymeras kallas enzymet som ansvara för själva DNA syntesen.

• Både prokaryota och eukaryota celler innehåller flera olika DNApolymeraser med olika funktioner vid DNA replikation och reparation.
• De har olika funktioner men alla delar två grundläggande egenskaper:
  a) Syntetiserar alltid DNA i 5till 3’riktning.
  b) Kräver en primer för att kunna initiera DNA syntes.
  c) Behöver en mall för ny syntes

Question 4

DNA-polymeras är det centrala enzymet i DNA-replikation, hur fungerar det?

Answer 4

DNA-polymeras katalyserar stegvis insättandet av en ny bas till 3’ - OH änden avnukleotidkedjans primersträng som är parad med den andra strängen, dvs “templatsträngen”. Den nya strängen syntetiseras då i 5’ till 3’ riktning. I prokaryoter är det DNA polymerase III (Pol III) som syntetiserar det nya DNA:t

Question 5

DNA Polymeraset kan ”rätta sig själv” hur?

Answer 5

Noggrannheten av DNA replikationen är avgörande för cellreproduktionen.Mutationsfrekvensen är mindre än en felaktig bas per 10^10 nukleotider och beror på tre steg.

Question 6

Hur fungerar steg 1- DNA syntes?

Answer 6

• DNA-polymeras hjälper till att välja den rätta basen för inducerar en konformationsförändring i DNA-polymeraset som leder till inkorporering av nukleotiden
• Detta ökar noggrannheten (eng. fidelity) av replikationen

Question 7

Hur fungerar steg 2-korrenturläsning mha en exonukleas aktivitet?

Answer 7

• Exonukleas aktiviteten kan hydrolysera DNA i 3´till 5´riktning (dvs i motsatt riktning till DNA syntesen).
• Om en felaktig bas sätts in i DNA:t, kan DNA polymeraset känna detta så att den plockas bort mha exonukleas aktivitet.
• DNA polymeraset får en ny chans att sätta in korrekt bas.

Question 8

Vad händer i editeringsläget ?

Answer 8

I editeringsläget så “flyttas” det nysyntetiserade DNA:t bort från DNA mallen (P) samtidigt som polymeraset genomgår en konformationsförändring så att det nysyntetiserade DNA:t istället hamnar i det aktiva sätet (E) för exonukleas aktivitet som plockar bort den felaktiga nukleotiden.

Question 9

Hur syntestiserar DNA-polymeraset ?

Answer 9

syntetiserar DNA i 5´ till 3´ riktningen.

“Riktningen” på DNA syntesen på de två strängarna ör olika, men syntesen sker i 5´-3´ riktningen på båda strängarna.

Question 10

Vad innebär Leading strand ?

Answer 10

Leading strand syntetiseras kontinuerligt i samma riktning som replikationsgaffeln

Question 11

Vad innebär Lagging strand ?

Answer 11

Lagging strand syntetiseras i motsatt riktning och i korta ”bitar”, så kallade Okazaki fragment.

Question 12

Vad startar DNA syntes?

Answer 12

Ett ”problem” för DNA polymeraser är att de inte kan starta DNA syntes ”de novo”.
De måste starta från en primer.
Primers fixas av ett annat protein som kallas Primas!

Question 13

Hur fungerar primaset?

Answer 13

primas- Syntetiserar korta RNA fragment (s.k. primers) som DNA polymeraset kan starta DNA syntes ifrån.

Question 14

När behövs primaset?

Answer 14

Primaset behövs hela tiden på lagging strand för att starta DNA syntesen av varje okazaki fragment

Question 15

RNA:t byts ut till DNA? Hur?

Answer 15

RNA primers måste sedan bytas ut mot DNA så att de korta okazakifragmenten kan sammanfogas för att skapa en “hel” DNA-sträng.

Question 16

Vad gör DNA-polymerase 1?

Answer 16

DNA polymerase I (Pol I) tar bort RNA primersen samtidigt som den syntetiserar nytt DNA hos prokaryoter

I prokaryoter avlägsnas RNA-primern mha DNA-polymeras 1. Detta polymeraset uppgift är att både ta bort RNA primern mha sin 5´-3´ exonukleas aktivitet och samtidigt syntetiserar nytt DNA.

Question 17

Vad gör DNA-ligas slutligen?

Answer 17

Okazaki fragmenten sammanfogas sedan till en kontinuerlig sträng mha DNA ligas.

När RNA primersen byts ut till DNA så sammanfogas okazaki fragmenten mvh ett DNA ligas. DNA ligaser använder ATP som energikälla.

Question 18

Vad gör sliding clamp komplexet?

Answer 18

• Sliding clamp komplexet ökar DNA polymerasets processivitet!
  (Processivitet = hur många nukleotider
  DNA polymeraset kan syntetisera innan det trillar av templaten)
• DNA polymeraset binder till en ”sliding clamp” När den syntetiserar DNA:t sliding clampbinder som en cirkel runt DNA:t så att DNA polymeraset sitter mycket hårdare till DNA:t och inte trillar av så lätt.

Question 19

Vad gör helikaser?

Answer 19

• Helikaser öppnar upp den dubbelsträngade DNA (dsDNA) helixen.
• Helikaser involverade I DNA replication bildar också en cirkel runt DNA:t precis som sliding clamp. Detta gör att de sitter stabilt på DNA:t och kan öppna långa sträckor av dsDNA
• Katalyserar upptvinningen av det dubbelsträngade DNA:t längst fram på replikationsgaffeln så att enkelsträngade DNA-templat bildas (Replikations gaffeln)

Question 20

vad gör single-stranded DNA binding proteins (SSB) ?

Answer 20

• Single-stranded DNA binding proteins (SSB) binder till enkel strängat DNA.
• SSB stabiliserar sedan de upptvinnade strängarna så att den kan bli kopierad av DNA polymeraset.
• Prokatyoter kallas det SSB
• Eukaryoter kallas det RPA
• Binder framförallt till “laggings” strängen och sträcker ut DNA:t.

Question 21

Vart sitter Topoisomeras och vad gör de?

Answer 21

Topoisomeras sitter framför replikations gaffeln och tar bort ihop snurrat DNA.

Question 22

Vad är det för skillnad på replikationsgaffeln vid eukaryot och prokaryota celler?

Answer 22

En eukaryot replikationsgaffel har samma ”typ” av enzymer som en prokaryot replikationsgaffel men är lite mer ”komplicerad”

Question 23

Eukaryota celler har tre polymeraser, vilka?

Answer 23

• polα, finns i ett komplex med primas som syntetisera först en primer innan Pola syntetiserar en kort DNA bit.
• polδ, kopierar lagging.
• polε, kopierar leading stängen

Question 24

Vart startar den eukaryota replikationen?

Answer 24

Replikationen startar alltid på specifika startställen(origins of replication) i genomet.

Question 25

Vad finns det för skillnad i genomet hos E.coli och eukaryoter ?

Answer 25

I E.coli finns det bara ett origin i genomet medan i eukaryota celler innehåller varje kromosom flera origin men funktionen är den samma!

OBS! Replikationen startar inte från ändarna på kromosomerna!

Question 26

Hur fungerar DNA kopiering? vart startar den?

Answer 26

DNA kopiering startar på specifika ställen i DNA:t, som kallas replikations origin.
Två replikationsgafflar bildas vid varje origin. I eukaryota celler har flera origins som startas samtidigt.

Question 27

Hur fungerar repliktionsgaffeln?

Answer 27

Vid varje replikationsgaffel syntetiseras lagging strand i korta fragment.

Question 28

Proteiner som initierar DNA replikation hos bakterier, hur fungerar

Answer 28

• Replikationen startar vid orginet som öppnar upp sig till en replikationsbubbla efter att initieringsproteinet, DNA A bundit intill en specifik sekvens vid originet.
• Origin känns ofta igen då dessa är AT-rika
• Till replikationsbubblan binder först helikaset, DnaB in mha DnaC som fungerar som en laddningsfaktor för helikaset. DnaC lossar när DnaB laddats på DNA:t.
• Efter detta binder primaset DnaG in och syntetiserar RNA primers (primas behövs även på leading strand vid originet för att starta DNA syntesen men sen klarar sig denna sträng sig utan primas)
• Sist binder DNA polymeraset, DNA polymeraset 3, inoch startar DNA syntesen från RNA primern.
  OBS! replikationen startar åt båda riktningar.

Question 29

I vilken fas startar replikationen i eukaryota celler?

Answer 29

Replikationen i eukaryota cellerär reglerad i cellcykeln så att DNA syntesen bara kan starta i S-fas.

Question 30

Vad finns det för skillnader mellan struktur hos eukaryoter och prokaryoter?

Answer 30

• Prokaryoter är runt men eukaryoter är linjärt.
  Linjära kromosomer får problem i slutet av DNA replikationen när ändarna ska kopieras.
• Eukaryoter har en sekvens som kallas telomerer i ändarna för att lösa detta problem.

Question 31

Hur förkortas och förlängs telomerer?

Answer 31

• telomerer (en GT rik repeterande sekvens), de yttersta ändarna på våra kromosomer -kan förkortas och förlängas.
• I våra vanliga kroppsceller förkortas kromosomerna vid varje celldelning, vilket gör att cellerna har en begränsad livslängd.
• I stamceller finns det ett ett enzym som kallas telomeras som kan förlänga kromosomer.

Question 32

Hur fungerar telomererna ?

Answer 32

• Telomerer finns i båda ändarna på kromosomerna eftersom DNA replikationen inte startar i änden på den linjära kromosomen utan ”mitt på”.
• Vid replikationsstart bildas en replikationsbubbla med två replikationsgafflar som går åt var sitt håll. Detta medför att varje ände av en linjär kromosom har en leading strand och en lagging strand

Question 33

Replikation av linjära kromosomer skapar problem när man ska replikera änden av lagging strand, hur löser man detta?

Answer 33

Eftersom DNA polymeraser kräver en primer för att starta DNA syntes innebär det att en primers måste läggas längst ut på lagging strand.

När primersen tas bort så finns det en bit av kromosmen i änden som inte blivit kopieradProblemet fixas med hjälp av att ändarna har telomersekvenser samt med telomeras.

Question 34

Vad gör enzymet telomeras?

Answer 34

• Telomeras förlänger kromosomerna genom att addera korta bitar av DNA 3´ änden av parentel lagging strängen och förlänger dessa ändar. Dessa förlängda ändar fungerar sedan som template för lagging strängen.
• Enzymet telomeras har en RNA sträcka bundit till sig som fungerar som mall för förlängningen av den ”parentel lagging strängen”
• När väl strängen är förlängd kan Pola /Primas initiera DNA syntes som vanligt genom att först syntetisera en kort RNA primer och sedan DNA.