We are searching data for your request:
Upon completion, a link will appear to access the found materials.
Žinau, kad yra dvi svarbiausios genetinės informacijos perdavimo gyvuose organizmuose kryptys: DNR->DNR ir DNR->RNR. Pirmasis yra replikacija, o antrasis - transkripcija. Įdomu, ar yra priežastis tokiam krypčių pasirinkimui. Pagal šį straipsnį galimos visos kitos kryptys. Kodėl, pavyzdžiui, naudojame DNR? RNR gali savaime replikuotis, nes tai vyksta virusuose. Ir kodėl mes naudojame RNR, o ne DNR, kaip pasiuntinių molekules? Ar tai tik nelaimingas atsitikimas, ar galima paaiškinti, kodėl tai yra teisingas būdas?
DNR yra chemiškai stabilesnė nei RNR, todėl ji idealiai tinka ilgalaikiam saugojimui. RNR virusai, tokie kaip ŽIV, turi trumpą gyvenimo trukmę ir turi daugintis, kad išgyventų, todėl jie gali apsieiti su mažiau chemiškai stabiliu genomu.
RNR yra naudingas transkribavimo formatas, nes ji turi keletą formų ir funkcijų (pvz., rRNR, mRNR, tRNR, siRNR, snRNR, miRNR ir kt.). RNR kartais gali veikti kaip baltymas, kuriame ji atlieka ląstelinius veiksmus be būtinybės būti išversta. Buvo iškelta hipotezė, kad RNR buvo pirmosios molekulės kaip gyvybės pirmtakai, nes jos gali veikti tiek saugodamos, tiek veikdamos. Teorija teigia, kad RNR buvo pirmoji molekulė, tačiau vėliau ją buvo galima paversti baltymais (kurie buvo kintamesni / naudingesni) ir galėjo būti saugomi kaip DNR (kuri buvo stabilesnė kaip laikmena).
Jei turėtumėte sudėtingą gyvybės formą, kuri naudotų tik DNR arba RNR, ji negalėtų atskirti transkribuotos mXNA nuo genomo gXNA. Tai sukeltų problemų rūsio replikacijos metu, nes taip pat galite atkartoti savo mXNA kartu su gXNA. Tai taip pat sukeltų problemų taisant gXNA gedimus, nes kiltų pavojus įtraukti mXNA taisymo proceso metu.
Todėl atrodo naudinga turėti informacijos, kuri šiuo metu nėra paverčiama baltymu (t. y. DNR), saugojimo sistemą, palyginti su tiesiog RNR.
Kita vertus, visiškai DNR organizmui vis tiek reikės RNR funkcinėms ribosomoms. Jei RNR naudojama ribosomoms, naudinga ją naudoti ir mRNR, kad būtų išvengta painiavos su genomo DNR.
Norėdami patikrinti šią hipotezę, turėtumėte sukurti visiškai RNR/DNR pagrįstą gyvybės formą ir ištirti jos savybes. Jei gyvybę pradėti nuo nulio kaip RNR pagrindu ir stebėti jos evoliuciją per kelis milijonus metų, sunku gauti įtikinamų įrodymų, kodėl viskas yra taip, kaip yra, o ne dėl evoliucinės istorinės avarijos!
E3. RNR pasaulis
- Prisidėjo Henry Jakubowski
- Profesorius (chemija) College of St. Benedict / St. Jono universitetas
Atsižvelgiant į tai, kad RNR išreiškia katalizinį aktyvumą ir gali nešti genetinę informaciją (kai kurių virusų genomas yra ds ir ss RNR), buvo pasiūlyta, kad ankstyvasis gyvenimas galėjo būti pagrįstas RNR. DNR vėliau išsivystys kaip saugesnė genetinės informacijos nešėja. DNR, RNR ir baltymų cheminių savybių patikrinimas rodo, kad jie turi savybių, reikalingų jų išreikštai funkcijai. Panagrinėkime kiekvieną struktūrines ypatybes, kurios gali būti svarbios funkcijai.
a. Kodėl DNR trūksta 2' OH grupės (randamos RNR), kuri buvo pakeista vandeniliu? Tam reikėjo evoliuciškai sukurti naują fermentą, ribonukleotido reduktazę, kad būtų katalizuojamas OH pakeitimas ribonukleotido monomere, kad susidarytų dezoksiribonukleotido forma. Vienas galimas paaiškinimas, jei pateikiamas toliau pateiktame paveikslėlyje. DNR, pagrindinė genetinės informacijos nešėja, turi būti itin stabilios molekulės. C'2 esantis OH gali veikti kaip nukleofilas ir atakuoti proksimalinį P fosfodiesterio jungtyje, sukeldamas nukleofilinę pakeitimo reakciją ir galimą jungties skilimą. RNR, tarpinė molekulė, kurios koncentracija (bent jau kaip mRNR) turėtų kilti ir kristi, atsižvelgiant į galimo transkripto poreikį, turėtų būti labiau atspari tokiai hidrolizei.
b. Kodėl ir DNR, ir RNR turi fosfodiesterio ryšį tarp gretimų monomerų, o ne daugiau „tradicinių“ jungčių, tokių kaip karboksirūgšties esteriai, amidai ar anhidridai? Toliau pateikiamas vienas galimas paaiškinimas. Nukleofilinis išpuolis prieš sp3 hibridizuotą P fosfodiesteryje yra daug sunkesnis nei atviresnio sp2 hibridizuoto karboksirūgšties darinio. Be to, neigiamas O krūvis fosfodiesterio jungtyje sumažintų nukleofilinio atakos tikimybę. Neigiami krūviai abiejose ds-DNR gijose tikriausiai padeda išlaikyti sruogas atskirtas, todėl galima stebėti tradicinę bazių porą ir dvigubą spiralinę struktūrą.
c. Kodėl DNR randama kaip pasikartojanti dvigrandė spiralė, o RNR paprastai randama kaip viengrandė molekulė, kuri gali sudaryti sudėtingas tretines struktūras su kai kuriais ds-RNR motyvais?
Kita priežastis, dėl kurios DNR nėra 2' OH, yra ta, kad jis leidžia DNR dezoksiribozės žiedui susitraukti tinkamu būdu, kad būtų galima steriškai išplėsti ds-DNR spiralę (B tipo). Dezoksiribozės ir ribozės susitraukimą galima vizualizuoti vizualizuojant vieną cukraus žiedo plokštumą, apibrėžtą žiedo atomais C1', O ir C4'. Jei žiedo atomas yra nukreiptas ta pačia kryptimi kaip ir C4'-C5' ryšys, žiedo atomas apibrėžiamas kaip endo. Jei jis nukreiptas priešinga kryptimi, jis apibrėžiamas kaip egzo (žr. Jmol žemiau). Dažniausioje dvigrandėje DNR formoje B-DNR, kuri yra ikoninė išplėstinė dviguba spiralė, kurią taip gerai žinote, C2' yra endo formos. Jis taip pat gali įgyti C3' endo formą, todėl susidaro kita mažiau paplitusi spiralė, atviresnė ds-A spiralė. Priešingai, steriniai trukdžiai neleidžia ribozei RNR perimti 2'endo konformaciją ir leidžia tik 3'endo formą, užkertant kelią išplėstų ds-B-RNR spiralių atsiradimui, bet leidžiant daugiau atvirų A tipo spiralių.
Toliau pateiktame paveikslėlyje parodytas dar vienas A-RNR ir B-DNR dvigubų spiralių palyginimas
po Zhou ir kt. Gamtos struktūrinės ir molekulinės biologijos. doi:10.1038/nsmb.3270
d. O kaip su A-RNR ir B-DNR molekuline dinamika?
Aukščiau pateikta informacija rodo, kad DNR cukraus žiedas yra konformaciniu požiūriu lankstesnis nei RNR ribozės žiedas. Tai aiškiai galima daryti iš stebėjimo, kad dsDNR gali turėti B ir A formas, todėl reikia pakeisti 2' endo formą B formoje į 3' endo formą A formoje. Mažesnis H 2'C sukeltų mažiau steriškų trukdžių tokiam lankstumui. Ribozės standumas yra susijęs su mažesniu atstumu nuo 5'O iki 3'O RNR, dėl kurio nukleotidai suspaudžiami į spiralę su mažesniu bazių porų skaičiumi / posūkis.
Padidėjęs DNR lankstumas leidžia suktis aplink C1'-N glikozidinę jungtį, jungiančią dezoksiribozę ir bazę DNR, todėl AT ir GC bazių poros yra skirtingos orientacijos viena su kita. Įprasta "anti" orientacija leidžia "Watson-Crick" (WC) bazių porą tarp AT ir GC bazių porų, o pakeistas sukimas leidžia "Hoogsteen" (Hoog) bazių poras. Žemiau parodytos skirtingos AT bazinės poros orientacijos.
Hoogsteen bazių porų galima rasti iškreiptose dsDNR struktūrose (sukeliančiose baltymo:DNR sąveikos), bet ir normalioje B-DNR. Toliau pateiktuose paveikslėliuose parodytos Watson-Crick ir Hoogsteen AT bazių poros MATa2 homeodomen:DNR komplekse (pdb 1K61). Atkreipkite dėmesį, kad dA bazė Hoogsteen bazių poroje yra pasukta sin (atsižvelgiant į dezoksiribozės žiedą), o ne įprastą anti, leidžiančią Hoogsteen bazių porą.
Tyrimai (Zhou ir kt., 2016) rodo, kad Watson-Crick (WC) ir Hoogsteen (HG) bazių poros B-DNR yra dinaminėje pusiausvyroje, o pusiausvyra labai palanki WC formai. DNR:baltymo komplekse WC <----> HG pusiausvyra iš tikrųjų gali teikti pirmenybę WG formai AT ir GC + formoms (pastarojoje C yra protonuotas), kai šios bazių poros taip pat dalyvauja baltymų atpažinime. Jie taip pat dažniau gali atsirasti pažeistoje DNR. Priešingai, molekulinės dinamikos tyrimai rodo, kad HG bazių poros A-U ir GC+ yra labai nepalankios ds A-RNR.
Vienas iš DNR pažeidimų tipų yra N1-adenozino ir N1-guanozino metilinimas. Ši modifikacija neleidžia normaliai susieti Watson-Crick bazių, tačiau DNR atveju šios modifikuotos bazės vis tiek gali susieti Hoogsteen bazes, išsaugodamos bendrą dsDNR struktūrą ir jos gebėjimą stabiliai pernešti genetinę informaciją. Tas pats metilinimas paprastai vyksta po transkripcijos modifikuotoje RNR. Taigi N1 adenozino ir N1 guanozino metilinimas apsaugo nuo bet kokio tipo bazių poravimosi modifikuotoje RNR. Dėl šių savybių DNR yra geresnis molekulinės informacijos nešėjas ir yra dar vienas būdas reguliuoti RNR struktūrines ir funkcines savybes.
Kodėl mokslininkai DNR vadina „gyvybės planu?“.
Nuo pat Vatsono ir Cricko laikų ir tikriausiai net iki tol mokslininkai nepaprastai domėjosi nukleorūgščių, kuriose yra gyvybės kodas, forma ir funkcija. Duke universiteto ir rsquos Hashim M. Al-Hashimi ir jo mokslininkų komanda turi turtingą DNR ir RNR struktūros tyrimo istoriją, o ankstesni rezultatai rodo, kad DNR ir rsquos lankstumas yra kokybė, todėl ji yra pranašesnė.
„Šios paprastos gražios struktūros, visiškai nauji sluoksniai ar matmenys, kurių mes buvome apakinti, nes iki šiol neturėjome įrankių jiems pamatyti, yra įtaisytas nuostabus sudėtingumas“, – sakė Al-Hashimi, naujausio „Duke“ autorius. paskelbtas tyrimas Gamtos struktūrinė ir molekulinė biologija.
Mokslininkų nuomone, tradicinė dviguba DNR spiralė, kartojama nukleorūgšties vaizduose ir atvaizduose, yra tai, kas išlaiko genomą stabilų ir tvirtą, apsaugodama nuo tokių dalykų kaip vėžys ir senėjimas. Bet ar RNR taip pat gali sudaryti dvigubą spiralę? Jis gali, bet prisitaikydamas prie šio formavimo daro RNR standžią, trapią ir „nepritaikomą“ prie nukleotidų surišimo.
Anksčiau Al-Hashimi ir rsquos tyrimai paskatino jį atrasti DNR struktūros pokyčius, kai susiduriama su vadinamaisiais „cheminiais įžeidimais“ – surišimas su baltymu arba pažeidžiama jo tradicinė struktūra. DNR reaguoja į pokyčius &ldquoconforming save į skirtingas formas, kad sugertų cheminius pažeidimus [nukleotidams].&rdquo Kai DNR sugeba išskirti surištą baltymą arba atitaisyti bet kokią žalą, ji grįžta į tradicinę, Watson ir Crick stiliaus dvigubą spiralę.
Savo naujausiame tyrime Al-Hashimi ir jo komanda ieškojo RNR nukleotidų surišimo porų pokyčių, kaip atsako į panašius cheminius įžeidimus, tikėdamasis tokios reakcijos kaip DNR. Jie naudojo sudėtingą vaizdo gavimo technologiją, vadinamą BMR relaksacine dispersija, kad stebėtų atskirų guanino ir adenino bazių pokyčius, kurie sudaro liūdnai pagarsėjusius dviejų modelių dvigubų spiralių: DNR ir RNR.
Keista, kad RNR bazių porų judėjimas buvo aptinkamas, o ankstesniuose tyrimuose DNR bazės juda bent vienu procentu, reaguodamos į baltymų surišimą arba cheminį tradicinės dvigubos spiralės pažeidimą. Norėdami patvirtinti, mokslininkai toliau išbandė daugiau RNR molekulių keliomis skirtingomis sąlygomis. Vis dar nejuda bazės.
Galiausiai, reaguodami į cheminį įžeidimą, tyrėjai rankiniu būdu pakeitė RNR susidarymą į DNR pastebėtą struktūrą. Atrodė, kad tai, ką jie pamatė toliau, visiškai paaiškino, kodėl DNR yra atsakinga už genetinio kodo laikymą. Po pakeitimo RNR bazių poros negalėjo vėl prisijungti, o RNR grandinės pakeitimo vietoje subyrėjo.
Kokia šio pagrindinio struktūrinio skirtumo tarp RNR ir DNR priežastis? Mokslininkai mano, kad tai yra, nes RNR dvigubos spiralės struktūra yra labiau suspausta nei DNR. Mokslininkai taip pat apibrėžia skirtumą kaip &ldquoA formos&rdquo (RNR) ir &ldquoB formos&rdquo (DNR) atvejį. Būtent šis skirtumas, mokslininkų manymu, suteikia DNR struktūrai papildomą &ldquodimension&rdquo, kuri, kaip manoma, suteikia aukštesnio lygio funkcionalumo, leidžiančio tinkamai perduoti genetinę informaciją.
Šaltinis: Duke universitetas
Vaizdas:
Huiqing Zhou, Duke universitetas
Keli pasirinkimai
Kuris iš šių dalykų nerandamas DNR?
A. timinas
B. fosfodiesterio jungtys
C. papildomos bazės poravimas
D. aminorūgštys
Jei 30% bazių DNR molekulėje yra adeninas, kiek procentų yra timino?
Kuris iš šių teiginių apie bazių poravimąsi DNR yra neteisingas?
A. Purinai visada bazių poros su pirimidinais.
B. Adeninas jungiasi su guaninu.
C. Bazių poros stabilizuojamos vandeniliniais ryšiais.
D. Bazės poravimas vyksta dvigubos spiralės viduje.
Jei DNR grandinėje yra seka 5ʹ-ATTCCGGATCGA-3ʹ, kuri iš toliau nurodytų yra DNR papildomos grandinės seka?
Kas iš šių dalykų atsitinka denatūruojant DNR?
A. Vandeniliniai ryšiai tarp papildomų bazių nutrūksta.
B. Fosfodiesterio jungtys nutrūksta cukraus ir fosfato stuburo viduje.
C. Vandenilinės jungtys cukraus ir fosfato stuburo viduje nutrūksta.
D. Fosfodiesterio ryšiai tarp papildomų bazių nutrūksta.
Fosfatų grupės funkcija
Ląstelių energijoje
Viena iš pagrindinių fosfatų grupės funkcijų ląstelėse yra energijos kaupimo molekulė. Kai prie adenozino molekulės pridedama fosfato grupė, ji tampa adenozino monofosfatasarba AMP. Ši molekulė naudojama daugelyje biocheminių reakcijų ir aktyviai dalyvauja energijos kaupime ir kaip antrasis pasiuntinys ląstelių signalizacijoje.
Kai pridėsite kitą fosfatų grupę, gausite adenozino difosfatas (ADP). Ši molekulė turi papildomą fosfatų grupę, susietą su pirmąja, ir šioje jungtyje kaupia energiją. Ši ADP molekulė gali priimti kitą fosfatų grupę ir tapti adenozino trifosfatas. Paprastai vadinama ATP, ši molekulė gali perduoti trečiąją fosfatų grupę daugeliui fermentų, suaktyvindama juos arba suteikdama energijos tam tikram procesui. Toliau pateiktoje diagramoje galite pamatyti fosfatų grupių perdirbimą tarp ADP ir ATP.
Fosfatų grupės yra vienas iš svarbiausių ląstelių komponentų. Deja, organizmams jis visų pirma pagrįstas fosforo atomų šaltiniu. Dėl šios priežasties fosforas paprastai yra ribojanti maistinė medžiaga. Paprastai tai yra žemės ūkio augalams skirtų trąšų komponentas, leidžiantis klestėti ir augalams, ir dirvoje esantiems mikroorganizmams.
DNR viduje
Fosfatų grupė taip pat yra pagrindinė paties gyvenimo sudedamoji dalis. Sudedamosios dalies Deoksiribonukleorūgštis yra atskirų fosfatų skaičius. DNR susideda iš atskirų vienetų, vadinamų nukleotidai. Kiekvienas laisvas nukleotidas turi dvi papildomas fosfatų grupes, kurios bus naudojamos reakcijoje, sujungiant jį su DNR grandine. Procesą galima pamatyti toliau pateiktoje diagramoje.
Kiekviename nukleotide yra a nukleotidų bazė (A, T, C arba G), cukraus (dezoksiribozės) ir fosfato grupę. DNR grandinę sudaro ryšiai tarp vienos molekulės fosfato grupės su kitos molekulės cukraus molekule. Šios fosfodiesterio jungčių serijos tampa cukraus-fosfato stuburas molekulės. Tai pasakytina ir apie RNR, tačiau cukrus yra kitoks (ribozė).
Ciklinis AMP
Kita svarbi fosfatų grupės funkcija biologinėse sistemose yra ląstelių pasiuntinio dalis, ciklinis adenozino monofosfatas. Taip pat žinoma kaip ciklinis AMP arba tiesiog cAMP, ši molekulė naudojama daugelyje signalo perdavimas keliai. Signalo perdavimas yra cheminio signalo perdavimo per ląstelės membraną procesas. Jame yra daug baltymų ir dažnai viena ar dvi fosforo grupės.
Paprastai signalo perdavimo kelias prasideda cheminei medžiagai, kuri patenka į a integruotas membraninis baltymas. Šie baltymai kerta ląstelių membraną. Kai baltymas yra aktyvuojamas cheminės medžiagos, jis šiek tiek pakeičia formą, suaktyvindamas kitą fermentą ląstelės membranos viduje. Šis fermentas, adenilato ciklazėcAMP gamybai naudoja energiją iš dviejų ATP molekulės fosfatų grupių. Tada šios signalinės molekulės veikia daugybę kitų baltymų, kanalų ir fermentų, sukeldamos bendrą ląstelių reakciją. Šis fosfatų grupės (arba daugelio) naudojimas matomas daugelyje korinio ryšio kanalų.
Kiti fosfatų grupės naudojimo būdai
Fosfatų grupė taip pat yra sudedamoji dalis lipidų bisluoksnis kuri sukuria ląstelių membranas. Kiekvienas fosfolipidas Dvigubo sluoksnio molekulė turi fosfato grupę molekulės gale. Fosfatų grupė yra hidrofilinis, pritraukiant molekulės galvutę link vandens. The hidrofobiškas uodegos surenkamos kartu, suformuojant pusiau pralaidžią membraną, kuri atskiria ląstelės turinį nuo išorės.
Laisva fosfato grupė citoplazmoje taip pat gali veikti kaip a buferis, jungiasi prie stiprių rūgščių ar bazių ir mažina jų poveikį aplinkai kaip visumai. Tai padeda ląstelėms palaikyti reguliarų ir pastovų pH ir leidžia vystytis ląstelių procesams.
5 būdai, kaip išvalyti DNR mėginį
Ar jums sunku išvalyti DNR? Tada peržiūrėkite penkis populiariausius metodus, kad galėtumėte pasirinkti geriausią variantą savo eksperimentams.
Skaityti daugiau
Funkcija
DNR suteikia gyviems organizmams gaires ir genetinę informaciją chromosomų DNR ir padeda nustatyti organizmo biologijos pobūdį, kaip jis atrodys ir funkcionuos, remiantis informacija, perduota iš ankstesnių kartų per dauginimąsi. Lėti, pastovūs DNR pokyčiai laikui bėgant, žinomi kaip mutacijos, kurios gali būti žalingos, neutralios arba naudingos organizmui, yra evoliucijos teorijos pagrindas.
Genai randami mažuose ilgų DNR grandžių segmentuose, žmonės turi apie 19 000 genų. Išsamios instrukcijos, esančios genuose, nustatomos pagal tai, kaip nukleobazės yra išdėstytos DNR, ir yra atsakingos už didelius ir mažus skirtumus tarp skirtingų gyvų organizmų ir net tarp panašių gyvų organizmų. Dėl genetinės DNR informacijos augalai atrodo kaip augalai, šunys – kaip šunys, o žmonės – kaip žmonės. Tai taip pat neleidžia skirtingoms rūšims susilaukti palikuonių (jų DNR nesutaps, kad suformuotų naują sveiką gyvybę). Dėl genetinės DNR kai kurie žmonės turi garbanotus, juodus plaukus, o kiti turi tiesius, šviesius plaukus, todėl identiški dvyniai atrodo tokie panašūs. (Taip pat žiūrėkite Genotipas vs fenotipas.)
RNR turi keletą skirtingų funkcijų, kurios, nors ir tarpusavyje susijusios, šiek tiek skiriasi priklausomai nuo tipo. Yra trys pagrindiniai RNR tipai:
- Messenger RNR (mRNR)transkribuoja genetinę informaciją iš DNR, esančios ląstelės branduolyje, o vėliau šią informaciją perneša į ląstelės citoplazmą ir ribosomas.
- Perneškite RNR (tRNR) randamas ląstelės citoplazmoje ir yra glaudžiai susijęs su mRNR kaip jos pagalbininku. tRNR tiesiogine prasme perkelia aminorūgštis, pagrindinius baltymų komponentus, į ribosomoje esančią mRNR.
- Ribosominė RNR (rRNR) randamas ląstelės citoplazmoje. Ribosomoje ji paima mRNR ir tRNR ir paverčia jų teikiamą informaciją. Iš šios informacijos jis „sumoko“, ar reikia sukurti, ar susintetinti polipeptidą ar baltymą.
DNR genai išreiškiami arba pasireiškia per baltymus, kuriuos jos nukleotidai gamina RNR pagalba. Požymiai (fenotipai), iš kurių gaminami baltymai ir kurie yra įjungiami arba išjungiami. DNR randama informacija lemia, kurie bruožai turi būti sukurti, suaktyvinti ar deaktyvuoti, o įvairios RNR formos atlieka darbą.
Viena hipotezė rodo, kad RNR egzistavo anksčiau nei DNR ir kad DNR buvo RNR mutacija. Toliau pateiktame vaizdo įraše ši hipotezė aptariama išsamiau.
Branduolinės struktūros ir funkcijų tyrimų grupė
1. Kaip galima atrasti „nekoduojančių“ sekų funkcijas gene ir aplink jį? Kiek šie metodai davė patenkinamų atsakymų?
2. Pasikartojančios DNR sekos yra pagrindinis žinduolių genomų komponentas. Apibūdinkite skirtingas tokių sekų klases ir nurodykite, kokiai biologinei funkcijai jos gali atlikti (jei yra).
3. Parašykite esė apie informacijos atpažinimą nukleino rūgštyse.
4. Kokios jėgos palaiko DNR duplekso struktūrą?
5. Iliustruokite, kaip skirtumai tarp DNR ir RNR struktūros atsispindi baltymų sąveikoje su jais.
6. Per daugelį metų genai buvo apibrėžti įvairiais būdais. Apibūdinkite kuo daugiau šių būdų. Koks apibrėžimas tinka šiandien?
7. Kas yra DNR superspiralė? Kaip jis generuojamas? Kokie jo biologiniai vaidmenys?
8. Aptarkite genomo perteklius ir jo atliekamus vaidmenis.
9. Genų skaičiaus vertinimai rodo, kad žinduoliai turi keturis kartus daugiau genų nei musės ir dešimt kartų daugiau nei mielės. Aptarti.
10. Koks yra branduolinės membranos vaidmuo?
11. Kokios yra trys pagrindinės gyvojo pasaulio linijos ir kuo jos skiriasi?
12. Kokie projektavimo principai naudojami kuriant dideles biologines struktūras, tokias kaip viruso dalelės, citoskeletas ir chromosomos?
1. Kaip branduolinės poros struktūra susijusi su jos funkcija?
2. Aptarkite, kaip baltymai importuojami į branduolį.
3. Apibūdinkite, ką žinome apie ribosomų RNR sintezę ir apdorojimą.
4. Ar apibūdintumėte branduolį kaip ribosomų gamyklą, kai tiek mažai žinome apie ribosominės RNR surinkimą į ribosomą?
5. Apibūdinkite DNR organizavimo hierarchijas nuo dvigubos spiralės iki chromosomos. Kokias problemas organizacija kelia transkripcijai ir replikacijai?
6. Kaip izoliuoto „nukleoido“ DNR struktūra yra susijusi su rastu in vivo?
7. Kokie yra įrodymai, kad chromatino kilpų sankaupos yra suskirstytos į „debesis“ aplink transkripcijos „gamyklas“?
8. Citoplazmoje yra gerai apibūdintas skeletas. Aptarkite įrodymus už ir prieš analogiško skeleto egzistavimą branduolyje.
9. Parašykite esė apie suskaidymą branduolyje.
10. Kodėl buvo taip sunku nustatyti eukariotinės chromosomos struktūrą, nesvarbu, ar ji yra tarpfazėje ar mitozėje?
11. Dauguma eukariotų chromosomų yra panašios formos, nors jose gali būti labai skirtingi DNR kiekiai. Kaip tinkamai dabartiniai DNR skaidulų organizavimo chromosomoje modeliai atspindi jos bendrą formą?
12. Aptarti dabartinius chromatino ir chromosomų struktūros modelius. Kiek jie atspindi įvairias DNR funkcijas?
13. Kas yra politeno chromosomos ir kaip jos susidaro?
14. Kodėl mitozinės chromosomos turi tokią formą, kokią turi?
15. Aptarkite telomerus pagal jų atradimą, vietą, universalumą, dubliavimąsi ir ryšį su senėjimu ir vėžiu.
1. Aptarkite įrodymus už ir prieš idėją, kad aktyvios DNR polimerazės yra suskirstytos į gamyklas.
2. Kokias problemas replikacijos procesui kelia dviguba spiralė DNR struktūra?
3. Apibūdinkite skirtingų baltymų, dalyvaujančių replikuojant DNR dupleksą, vaidmenis.
4. Kuo skiriasi replikacijos procesas vienoje replikacijos šakės pusėje nuo kito?
5. DNR polimerazės daro klaidų. Apibūdinkite mechanizmus, kurie užtikrina, kad tėvų ir dukterinių dupleksų DNR sekas būtų vienodos.
6. Apibūdinkite, kaip galima apibrėžti replikacijos pradžią pro- ir eu-kariotuose.
7. Palyginkite ir palyginkite paprastų organizmų replikacijos pradžią su žinduolių ląstelių replikacijos pradžia.
8. „Nėra tokio dalyko kaip specifinė DNR replikacijos pradžia eukariotuose“. Aptarkite.
9. Aptarkite transkripcijos vaidmenį replikacijos metu.
10. Aptarkite problemas, susijusias su chromosomos galų atkartojimu. Kaip šios problemos sprendžiamos?
1. Apibūdinkite topologines problemas, susijusias su dvigubo spiralės šablono transkribavimu. Kaip šios problemos sprendžiamos?
2. Apibūdinkite molekulinius įvykius, dėl kurių RNR polimerazė II sintezuoja pirminį transkriptą, ir apibūdinkite, kaip buvo gauti šio proceso įrodymai.
3. Aptarkite įrodymus už ir prieš idėją, kad aktyvios RNR polimerazės yra suskirstytos į gamyklas.
4. Apibūdinkite trijų eukariotinių RNR polimerazių ir jų šablonų savybes.
5. Palyginus žinduolių genų šeimos promotorių sekas, paaiškėja, kad visos turi aštuonių nukleotidų seką. Nurodykite, kaip eksperimentiškai išbandytumėte galimą šios oktamero sekos vaidmenį reguliuojant šių genų ekspresiją.
6. Apibūdinkite ribosominės RNR modifikacijas, kurios atsiranda jai bręstant. Kaip buvo atrastos šios modifikacijos?
7. Norint inicijuoti transkripciją eukariotų RNR polimerazėmis, reikia surinkti didelį kompleksą. Nurodykite įvykių, kurie sukelia inicijavimą, tvarką ir nurodykite susijusių molekulinių sąveikų tipą.
8. RNR polimerazės daro klaidų. Apibūdinkite mechanizmus, kurie užtikrina, kad pranešimuose būtų teisinga kodavimo informacija.
9. Kokiu mastu galima rasti transkripcijos veiklą in vivo būti atgaminti in vitro?
10. Aptarkite RNR polimerazės II C-galinio domeno vaidmenį kuriant transkriptą.
11. Apibūdinkite, kaip modifikuojamas RNR polimerazės II atliktas nuorašas.
12. Kaip apdorojami pirminiai nuorašai ir kokį vaidmenį atlieka tokios modifikacijos?
13. Apibūdinkite RNR:RNR sąveikų vaidmenį pašalinant intronus iš pirminio RNR polimerazės II transkribuotų eukariotinių genų transkripto.
1. Apibūdinkite DNR dažniausiai aptinkamus pažeidimus. Kokios bus pasekmės, jei jie nebus suremontuoti?
2. Aptarkite skirtingų metodų privalumus ir trūkumus, kurie buvo naudojami nustatant būdus, kuriais paprastai taisomi pažeisti šablonai.
3. Iliustruokite, kaip žmonių ligų tyrimas padėjo mums suprasti skirtingus būdus, susijusius su DNR pažeidimo taisymu.
4. Palyginkite ir sugretinkite pagrindinius žmogaus DNR pažeidimo ištaisymo būdus.
5. Kokios gali būti pasekmės, jei nepavyksta taisyti sugadintų šablonų?
6. Atrodo, kad genomuose yra daugiau genų, dalyvaujančių taisant DNR, nei ją replikuojančių. Kodėl?
7. Nurodykite įrodymus, kad kai kurie DNR pažeidimai yra susieti su transkripcija.
6: GENŲ IŠRAIŠKOS REGULIAVIMAS
1. Bakterijų genų ekspresija kontroliuojama difuzinių represorių ir aktyvatorių veikimu. Kiek panašiai kontroliuojama žinduolių genų ekspresija?
2. Kiek teisingas teiginys, kad visose žinduolio ląstelėse yra ta pati genetinė informacija?
3. Nurodykite įvairius lygius, kuriais kontroliuojama genų ekspresija? Kokius metodus naudotumėte norėdami nustatyti, kurie kontrolės mechanizmai veikė konkrečiu atveju?
4. Diferencijuota būsena paprastai yra stabili ir gali būti paveldima iš vienos somatinės ląstelės į kitą. Kokie mechanizmai gali lemti šį stabilumą ir kaip galėtumėte juos eksperimentiškai atskirti?
5. Apibūdinkite eksperimentinius metodus, kurie buvo naudojami analizuojant, kaip genų ekspresija reguliuojama nukleosomos (ir (arba)) chromatino kilpos lygyje?
6. Kaip kovalentinės histonų ir DNR modifikacijos veikia genų ekspresiją?
7. Kiek išsamios žinios apie nukleotidų seką genuose ir aplink juos padėjo paaiškinti jų specifinę raišką audiniams?
8. Aptarkite santykinę svarbą cis- ir vert-veikiantys transkripcijos kontrolės veiksniai.
9. Aptarkite įvairių metodų, naudojamų siekiant suprasti audinių specifinę genų ekspresiją, privalumus ir trūkumus?
10. Ar lokuso valdymo sritys kuo nors skiriasi nuo transkripcijos stiprintuvų?
11. Apibūdinkite eksperimentinius metodus, naudojamus stiprintuvams ir lokuso valdymo sritims apibrėžti, ir paaiškinkite, kaip skiriasi šių dviejų sekų funkcijos.
12. Kokie yra pagrindiniai heterochromatino neveiklumo veiksniai?
13. „DNR metilinimas atsiranda dėl diferenciacijos, bet nesukelia jos“. Aptarti.
14. Įvertinti DNR metilinimo, kaip genų ekspresijos slopinimo mechanizmo, reikšmę.
15. Kiek esame arti visiško heterochromatino neveiklumo molekulinio apibrėžimo?
16. Apibrėžkite įvairius mechanizmus, kurie yra susiję su diferencijuotos būsenos kūrimu (ir (arba) palaikymu).
17. „Struktūrinės biologijos metodai mums mažai ką pasakė apie genų ekspresijos reguliavimą, ko mes dar nežinojome“. Aptarti.
18. Ką apie įspaudimą ir žinduolių vystymąsi mums sako pirmosios partenogenetinės pelės gimimas?
19. Ląstelių baltymų kiekį galima kontroliuoti reguliuojant transliacijos greitį. Pateikite keletą susijusių mechanizmų pavyzdžių ir aptarkite eksperimentinius metodus, naudojamus siekiant patvirtinti, kad kontrolė vykdoma vertimo lygmeniu.
20. Kiek geno padėtis genome lemia genų ekspresiją? Aprašykite eksperimentinius metodus, kurie buvo naudojami atsakant į šį klausimą.
21. Ilgalaikė biologijos idėja mano, kad genomai yra kilpiniai, o ryšiai, palaikantys kilpas, yra kliūtys tarp skirtingų funkcinių sričių. Kokie yra kilimo įrodymai ir kaip šios kliūtys gali veikti?
22. Manoma, kad histono „kodas“ reguliuoja genų ekspresiją. Apibūdinkite eksperimentinius metodus, kurie buvo naudojami siekiant nustatyti, kaip šis kodas gali veikti.
1. Aptarkite mikrotubulių vaidmenį chromosomų segregacijoje.
2. Ašyje yra milijonai judančių dalių. Kaip šie judesiai kontroliuojami?
3. Centromerai pasižymi gluminančia struktūrine variacija. Kokios jų pagrindinės funkcijos?
4. Ląstelių ciklą reguliuoja grįžtamasis baltymų fosforilinimas. Aptarkite.
5. Kaip eukariotuose kontroliuojama DNR sintezė?
6. Peržiūrėkite įrodymus, patvirtinančius dabartinius DNR replikacijos inicijavimo eukariotinėse ląstelėse modelius.
7. Palyginkite mielių ir žmogaus ląstelių ciklų kontrolinius taškus.
8. Įvertinkite įrodymus, kad eukariotuose yra išsaugoti ląstelių ciklo kontrolės mechanizmai.
9. Peržiūrėkite mechanizmus, kurie užtikrina tvarkingą progresavimą per ląstelės ciklą.
10 .Aptarkite įrodymus, kad genetiniai defektai yra atsakingi už piktybinius navikus.
11. Apibūdinkite įvairių metodų, naudojamų nustatant su vėžiu susijusius genus, privalumus ir trūkumus.
12. Aptarkite nuomonę, kad piktybiniai navikai atsiranda dėl onkogenų ir antionkogenų veiklos disbalanso.
13. Vėžys yra daugiapakopis procesas. Aptarti.
14. Kaip sekėsi nematodo tyrimai? Caenorhabditis elegantiškas, prisidėjo prie mūsų supratimo apie apoptozę? Kuo procesas kirminuose skiriasi nuo aukštesniųjų stuburinių?
15. Kaip valdoma apoptotinė mašina?
16. „Vėžio chemoterapija nėra skolinga molekulinei biologijai“. Aptarti.
17. Kaip vystymosi biologijos tyrimas paveikė mūsų supratimą apie vėžį?
8: MEJOZĖ IR REKOMBINACIJA
1. Palyginkite ir sugretinkite mitozės ir mejozės procesus.
2. Aptarkite sinaptoneminio komplekso ir chiasmos vaidmenis mejozės metu.
3. Apibūdinkite mechanizmus, susijusius su genetinės informacijos mainais iš vienos chromosomos į kitą.
4. Apibūdinkite genų konversijos reiškinį mielėse.
5. Kaip efektyviai dabartiniai modeliai atsižvelgia į mejotinės ir mitozinės rekombinacijos savybes?
6. DNR lūžimas ir sujungimas yra plačiai paplitęs ir prokariotuose, ir eukariotuose. Ką mes žinome apie įvairius šiuose procesuose naudojamus mechanizmus?
Kaip DNR atlieka savo funkciją?
Nukleotidai A, T, C ir G veikia kaip keturios genetinės abėcėlės raidės. Kiekvienas (išskyrus identiškus dvynius) turi unikalų DNR rinkinį, vadinamą jų genomu. Štai kodėl kiekvienas yra unikalus, todėl kiekvienas žmogus turi šiek tiek kitokias instrukcijas, vedančias į šiek tiek kitokį asmenį. Maybe one person has a T at a certain spot in their DNA and so has red hair and the person with a G is blonde.
A cell reads the instructions in the DNA with something called an RNA polymerase. This RNA polymerase separates the two strands of the DNA helix and copies the DNA of one strand into a molecule called RNA.
RNA is very similar to DNA except that instead of thymine (T), it has uracil (U). So when RNA and DNA pair up, G pairs with C, and U pairs with A (the T of DNA still pairs with the A of RNA). While some of the instructions stop at the RNA stage, most go on to an additional step.
For this step, the letters of DNA are grouped into three-letter words, which are then recognized as full sentences, called genes. This process can be illustrated in the following example:
Letters (nucleotides): A, C, G, T . . .
A sentence (gene): &ldquoCAT ACT TAG . . . &rdquo
All of the possible four-letter combinations give a total of 64 three-letter words, commonly called the genetic code. This code is read and translated into different compounds, called RNA and proteins, which do important jobs in your body. These proteins perform jobs like carrying oxygen to your cells or making the pigment that gives your eye color.
Nutraukimas
The termination has two types, the first is Rho-independent and the second is Rho-dependent (Rho factor is a protein). Let&rsquos look at them one by one.
- Rho-independent transcription termination &ndash In this process, the polymerase reaches a termination sequence of guanines and cytosines. This is followed by a sequence of repeating adenines. Then, a loop is formed in the guanine-cytosine region, and as guanine forms three hydrogen bonds with cytosine, it takes longer for the RNA Polymerase to join these. All this puts a strain on the adenine region and causes the strand to break off, releasing the polymerase!
Rho-independent termination. (Photo Credit: Oalnafo1 / Wikimedia Commons)
- Rho-dependent transcription termination &ndash The Rho protein moves along the RNA sequence until it reaches the termination sequence. Once it reaches the termination sequence, the Rho protein destabilizes the interaction between template and RNA sequence.
Rho-dependent transcriptional termination. (Photo Credit : Oalnafo1 / Wikimedia Commons)