04a TRANSKRIPCE DNA a sestrih

  1. 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).
    • Image Upload 1
    • 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
  2. 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
  3. 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

    Image Upload 2
  4. 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

    Image Upload 3


    Image Upload 4
  5. 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
    • Image Upload 5
  6. 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

    Image Upload 6


    • 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
  7. 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)

    Image Upload 7
  8. 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)
    • Image Upload 8

    Image Upload 9
  9. 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’
  10. 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
  11. 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
  12. Co rozhoduje o tom, které vlákno DNA bude v procesu transkripce templátem?
    určují signální sekvence (promotory)
  13. 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

    Image Upload 10



    • 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
  14. vznikající řetězec RNA se prodlužuje ve směru ...
    5´-3´

    Image Upload 11
  15. substráty polymerace jsou ...  
    Nutnou energii poskytuje ...
    nukleozidtrifosfáty ATP, CTP, UTP a GTP

    hydrolýza makroergických vazeb
  16. 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

    Image Upload 12

    • 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

    Image Upload 13

    Image Upload 14
  17. 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
  18. 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)

    Image Upload 15
  19. 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
  20. 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
  21. 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

    Image Upload 16

    • 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
    • Image Upload 17
  22. 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)
  23. 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)
  24. 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
  25. 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)
    • Image Upload 18

  26. 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

    • Image Upload 19
  27. 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
  28. 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
  29. 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

    Image Upload 20
  30. 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

    Image Upload 21
Author
iren
ID
346880
Card Set
04a TRANSKRIPCE DNA a sestrih
Description
molekularni biologie
Updated