-
co je centrální dogma molekulární biologie?
- popisuje cestu přenosu informace mezi biopolymery. V principu dovoluje přepis mezi nukleovými kyselinami a překlad z RNA do proteinů. To má za důsledek nemožnost toku informací z bílkovin do nukleových kyselin, a tedy zanášení změn v organismu zpět do genetické informace – tím je mj. popřen základní předpoklad teorie lamarckismu (dle níž se získané vlastnosti a dovednosti dědí).
-
- Samotný pojem „centrální dogma“ zavedl laureát Nobelovy ceny Francis Crick, avšak šlo o chybné pochopení toho, co slovo dogma znamená. Domníval se, že slovo dogma znamená něco zjevného, a nikoliv něco, co nelze zpochybnit.
- 1. REPLIKACE DNA (DNA dependentní DNA polymeráza)
- 2. TRANSKRIPCE (DNA depedentní RNA polymeráza) + možná zpětná transkripce
- 3. TRANSLACE
- translace + transkripce = proteosyntéza
- ↦fenotyp je výsledkem funkce enzymů, tj. proteinů
- ↦proteiny jsou syntetizovány podle zadáni genetické informace, transkripci a translaci
- ↦každá porucha tohoto toku informace se může projevit defektem v tvorbě proteinu a fenotypovou změnou
-
charakterizuj transkripci
- = převedení informace v podobě sekvence deoxyribonukleotidů v DNA do sekvence ribonukleotidů v RNA (transkriptu)
- ↦ informace si v RNA udržuje podobnou chemickou povahu jako v DNA
- ↦ jedno z vláken dvoušroubovice DNA se použije jako templát pro syntézu komplementárního vlákna RNA
- ↦ kóduje-li transkript protein, podrobí se translaci v ribozomech, tj. informace se ze sekvence ribonukleotidů převede do pořadí AK v proteinech
-
Transkripce se významně podílí na regulaci genové exprese: geny mohou být podrobeny transkripci a translaci s různou účinností, jak často se exprimují např. provozní geny?
- provozní („housekeeping“) geny se exprimují trvale
- x většina genů se exprimuje jen, když je potřeba
-
jaký je hlavní rozdíl v transkripci eukaryot a prokaryot? aneb charakterizuj prokaryotu:)
- ↦ primární transkript je ekvivalentní molekule mRNA (žádné introny, exony)
- ↦ mRNA se podrobuje translaci v ribozomech, které jsou díky absenci jaderné membrány snadno dostupné, tj. transkripce i translace jsou blízké fyzicky i časově - translace v těsném sousedství s transkripcí
- ↦ geny jsou často ve shlucích, řízeny jedním promotorem
-
co jsou exony a introny?
- Specialita genů eukaryot
- introny: nekodujici sekvence
- exony: exprimovane sekvence
- objeveny v roce 1977 v důsledku rozvoje sekvenčních technik
- sekvence zahrnující introny i exony se přepisují do pre-mRNA
- neódující sekvence se následně vyštěpují sestřihovými úpravami ("splicing") ve speciálních makromolekularnich komplexech zvaných spliceozomy
-
-
jak probíhá transkripce a translace u eukaryot?
- transkripce a translace jsou prostorově i časově odděleny
- v jadře vzniká primární transkript (premRNA) obsahující přepisy exonů i intronů
- pre-mRNA se na obou koncích modifikuje a zbavuje přepisů intronů
- po úpravách se mRNA exportuje do cytoplazmy, kde se podrobí translaci
- jaderná membrána odděluje prostor pro transkripci a sestřih (jádro) od prostoru translace (cytoplazmy)
- existuje několik typů RNA, většinou se uplatňují mimo jádro, nutný export jadernými póry
-
Vyjmenuj molekuly RNA zapojené do genové exprese a stručně charakterizuj jejich funkci
mediátorová RNA (mRNA)—přenáší genetickou informaci z DNA do ribozomů
transférová RNA (tRNA)—adapter spojující AK a kodony v mRNA
ribozomová RNA (rRNA)—strukturní a katalytická složka ribozomů
malé jaderné RNA (snRNA)—strukturní složky spliceozomů, učast na sestřihu pre-mRNA
micro RNA (miRNA)—krátké jednořetězcové RNA, které blokují translaci komplementárních mRNA
small interfering RNA (siRNA)—krátké dvouřetězcové RNA, které selektivně rozkládaji komplementární mRNA a tak znemožňuji jejich translaci
další nekódující RNA (různé funkce, např. složka telomerázy)
-
jaká je struktura RNA?
- ↣ jednořetězcová molekula
- skladá se do specifického tvaru (párováním bází uvnitř téže molekuly) podobně jako polypeptidový řetězec proteinu
- ↣ je méně stabilní než DNA (atom kyslíku v ribóze zvyšuje jejií reaktivitu)
-
Které rysy transkripci jsou shodné s rysy replikace?
- 1. začíná rozvolněním malé oblasti dvoušroubovice DNA- obnažení několika bází obou řetězců
- 2. jeden z řetězců DNA slouží jako templát pro syntézu komplementárního vlákna (RNA)
- 3. výběr začleňovaného nukleotidu vyplývá z principu párování komplementárních bází
- 4. nový nukleotid je do rostoucího vlákna začleněn kovalentní vazbou
- 5. vzniklá RNA je přesnou komplementární verzí templátového řetězce
- 6. syntéza RNA probíhá ve směru 5’_3’
-
Jaké jsou odlišnosti transkripce a replikace?
- 1. prekurzory jsou ribonukleozidtrifosfáty a ne deoxyribonukleozidtrifosfáty
- 2. přepisuje se jen jedno vlákno DNA
- 3. syntéza RNA iniciována de novo
- 4. vzniklý řetězec RNA nezůstává připojen vodíkovými vazbami k DNA, ale odvíjí se od něj, čímž umožňuje obnoveni struktury DNA
- 5. transkripty se z templátu uvolňují jako jednořetězce
- 6. velikost transkriptů je podstatně menší než velikost genomů
- 7. transkripci zajišťuje DNA-dependentní RNA-polymeráza, zatímco replikaci katalyzuje DNA-dependentní DNA-polymeráza
-
jaké jsou odlišnosti RNA- a DNA-polymeráz?
- 1. odlišná chemická povaha substrátů a produktů reakce
- 2. RNA-polymerázy mohou katalyzovat tvorbu RNA za nepřítomnosti primeru
- 3. RNA-polymerázy jsou méně přesné než DNA-polymerázy
-
Co rozhoduje o tom, které vlákno DNA bude v procesu transkripce templátem?
určují signální sekvence (promotory)
-
co přesně dělají RNA polymerázy?
- katalyzují tvorbu fosfodiesterových vazeb mezi nukleotidy a vytvářejí tak lineární řetězec
- pohybují se podél DNA, postupně rozvíjejí dvoušroubovici, obnažují templátový řetězec pro párováni s komplementárními bázemi
- RNA-polymerazy jsou složite vicepodjednotkove proteiny, ktere katalyzuji syntezu vlakna RNA komplementárního templatovemu vlaknu DNA
- kovalentni prodlužovani řetězců RNA probiha uvnitř oblasti lokalniho rozvinuti DNA
- elongace konči v mistech, kde RNA-polymeraza zaznamena signal pro terminaci transkripce
-
vznikající řetězec RNA se prodlužuje ve směru ...
-
substráty polymerace jsou ...
Nutnou energii poskytuje ...
nukleozidtrifosfáty ATP, CTP, UTP a GTP
hydrolýza makroergických vazeb
-
stručně charakterizuj jednotlivé kroky transkripce
- iniciace:
- rozeznání promotoru RNA-polymerázou, vazba na DNA, rozvinutí dvoušroubovice v místě startu transkripce, zahájení syntezy RNA
- elongace:
- pokračování v syntéze transkriptu podle informace v DNA-templátu
- terminace:
- ukončení synteéy transkriptu, uvolnění RNA polymerázy z templátu
- charakteristické rysy transkripce:
- 1. RNA-polymeráza se váže na specifickou nukleotidovou sekvenci DNA, tzv. promotor
- 2. první bázi transkriptu není první báze kódující sekvence - součástí transkriptu je krátká 5´-nekódující oblast
- 3. RNA transkript je komplementární templátovému vláknu a má analogickou sekvenci jako kódující vlákno
-
jak moc je proces transkripce rychlý?
- vzniklá RNA se rychle uvolňuje z templátu
- transkripce téhož genu může být zahájena ještě před dokončením transkripce předchozí
- stejný gen může byt podroben často opakované transkripci
- RNA-polymeráza se pohybuje rychlostí 20 nukleotidů za sekundu (u eukaryot), resp. 40 nukleotidů za sekundu (u prokaryot)
- za hodinu se může vytvořit vice než 1000 transkriptů téhož genu
-
co je to transkripční jednotka?
- úsek DNA, který začíná prvním a končí posledním přepisovaným nukleotidem
- může a nemusí být ekvivalentní genu (u prokaryot běžně zahrnuje několik genů)
-
které oblasti transkriptu označují pojmy "Upstream" (proti směru) a "downstream" (po směru)?
- oblasti transkriptu RNA, které jsou umístěny směrem k 5´-konci (upstream, minus)
- nebo 3´-konci (downstream, plus) vzhledem k určitému referenčnímu bodu
- termíny se používají i pro ekvivalentní sekvence DNA
- místo iniciace transkripce se značí +1
-
popiš strukturu RNA polymerázy u prokaryot
- = vícepodjednotkový proteinový komplex (5 polypeptidů, z toho dva jsou identické) – kompletní enzym = tzv. holoenzym↣ jádro enzymu obsahuje podjednotky α2, beta, beta´
- ↣ podjednotky α napomáhají sestavení jádra RNA-polymerázy
- ↣ podjednotka beta obsahuje vazebné místo pro rinobukleozidtrifosfáty
- ↣ podjednotka beta´obsahuje vazebné místo pro templátovou DNA
- ↣ podjednotka σ (sigma faktor) se učástní iniciace transkripce (po dokončeni iniciace a zahájení elongace se z komplexu uvolňuje) - zajišťuje specifickou vazbu RNA-polymerázy na promotor
-
jaký je průběh iniciace transkripce u prokaryot?
- 1. k jádru enzymu se připojuje sigma faktor a vzniká tak holoenzym RNA-polymerázy
- 2. tento komplex klouže po molekule DNA
- pokud při pohybu po DNA narazí na promotor, naváže se na něj pevněji
- 3. promotor představuje startovní bod transkripce
- 4. za rozeznání promotoru zodpovídá sigma faktor RNA-polymerázy, který vytváří specifické kontakty s bázemi promotoru
- 3 kroky:
- 1. vazba holoenzymu RNA-polymerázy do promotorové oblasti DNA v dvojřetězcové konformaci (vzniká uzavřený komplex)
- 2. lokální rozvinutí vláken DNA, obnažení bází templátu v promotoru (včetně místa startu transkripce), aby se mohly párovat s volnými ribonukleotidy (vzniká otevřený komplex)
- 3. RNA-polymeráza katalyzuje tvorbu fosfodiesterovych vazeb mezi několika prvními nukleotidy vznikajícího vlákna RNA
- po spojení cca 10 prvních nukleotidů se oslabuje vazba mezi RNA-polymerázou a promotorem a mezi jádrem enzymu a sigma faktorem, iniciace konči, začíná elongace
-
Iniciace transkripce u prokaryot: jak dojde ke vzniku uzavřeného komplexu?
- = 1.krok iniciace
- vazba holoenzymu RNA-polymerázy do promotorové oblasti DNA v dvojřetězcové konformaci (vzniká uzavřený komplex)
-
Iniciace transkripce u prokaryot: jak dojde ke vzniku otevřeného komplexu?
lokální rozvinutí vláken DNA, obnažení bází templátu v promotoru (včetně místa startu transkripce), aby se mohly párovat s volnými ribonukleotidy (vzniká otevřený komplex)
-
Iniciace transkripce u prokaryot: kdy končí a začíná elongace?
- RNA-polymeráza katalyzuje tvorbu fosfodiesterovych vazeb mezi několika prvními nukleotidy vznikajícího vlákna RNA
- po spojení cca 10 prvních nukleotidů se oslabuje vazba mezi RNA-polymerázou a promotorem a mezi jádrem enzymu a sigma faktorem, iniciace konči, začíná elongace
-
popiš strukturu prokaryotických promotorů
- = krátké konzervativní sekvence vzdálené 35 a 10 nukleotidů proti směru transkripce od místa startu pro vazbu sigma faktoru
- sekvence -35: TTGACA
- sekvence -10: TATAAT (Pribnowův box, bohaté zastoupeni AT, místo prvotního rozvíjení dvoušroubovice)
-
-
stručně popiš průběh Elongace transkripce u prokaryot
- katalyzována RNA-polymerázou po uvolnění σ faktoru
- prodlužování RNA tvorbou kovalentních vazeb mezi ribonukleotidy
- RNA-polymeráza se pohybuje po templátu a postupně rozvíjí DNA
- za polymerázou se obnovuje dvoušroubovice DNA, tím se vytěsňuje vznikající vlákno RNA
- oblast přechodného párování mezi DNA a RNA je velmi krátká (cca 3 páry bází)
- rychlost: 40 ribonukleotidů za sekundu
-
kdy nastává Terminace transkripce u prokaryot?
- elongace transkripce pokračuje, dokud enzym nezaznamená ve struktuře DNA terminační signál (terminátor)
- v místě terminátoru se pohyb RNA-polymerázy zastaví, přeruší se vodíkové vazby mezi DNA a RNA a transkripční komplex se rozpadá
- dojde k uvolnění řetězce RNA
- uvolněna RNA-polymeráza může znovu asociovat se sigma faktorem a opět zahájit transkripci
-
jaké znáš 2 typy bakteriálních terminátorů?
- terminátory závislé na r (Rho) - vyžadují spoluúčast proteinu
- terminátory nezávislé na Rho - fungují za nepřítomnosti proteinu Rho a nevyžadují ani žádné další proteiny
-
jak fungují Terminátory závislé na Rho?
- protein Rho se váže k syntetizované RNA ve specifickém místě umístěném proti proudu transkripce od terminátoru a pohybuje se po ni ve směru 5´- 3´
- jakmile se pohyb RNA-polymerázy na terminátoru zpomalí, protein Rho ji dostihne a zajistí uvolnění vlákna RNA
-
jak fungují Terminátory NEzávislé na Rho?
- obsahují sekvence bohaté na GC, po kterých následuje šest nebo více párů AT
- po přepisu do RNA v důsledku intramolekulárního párování bází GC vzniká vlásenka
- tato vlásenka zpomaluje pohyb RNA-polymerázy, což vede k terminaci transkripce v přilehlé oblasti AU a uvolnění transkriptu
|
|