FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, DNA, RNA, Translasjon, Transkripsjon Proteinsyntese, Cellesyklus

Transkript

1 FYS 3710 Biofysikk og Medisinsk Fysikk, DNA, RNA, Translasjon, Transkripsjon Proteinsyntese, Cellesyklus Einar Sagstuen, Fysisk institutt, UiO

2 DNA A / C / G / T 2 -deoxyribose monofosfate Chargaff s rule (1950) T/A 1 og C/G 1 2 -deoxythymidine monofosfat A-form B-form Z-form 5-3 retning regnes som positiv potensial for H-bindinger # H-bindinger geometri A B Z Short -broad Long-thin Longer-thinner Diameter ~26Å ~20 Å ~ 18 Å Rise / base-pair 2.3Å 3.4Å 3.8Å Base-pair pr turn ~ 11 ~ 10 ~ 12 Helix pitch 25Å 34Å 47Å Tilt of the bases 20 ⁰ (70⁰) 1 ⁰ (90⁰) -9 ⁰ (80⁰) Relativt vanninnhold < 75 % H 2 O > 80% H 2 O Sukker bukling C3 -endo C2 -endo

3 DNA replikasjon

4 Meselson Stahl eksperimentet, 1958 DNA-replikasjonen Matthew S. Franklin W. Meselson Stahl (1930-) (1929-) konservativ? dispersiv? eller semikonservativ?

5 Replication models:

6 Replication models:

7 Replication models: To distinkte typer molekyler Alt samme vekt tilsv. 50% lett ( 14 N), 50% halvtung ( 14 N/ 15 N) 75/25% blanding

8 Meselson Stahl eksperimentet, 1958 DNA-replikasjonen Matthew S. Franklin W. Meselson Stahl (1930-) (1929-)

9 Replication models: DNA-replikasjonen er semikonservativ

10 Meselson Stahl eksperimentet, 1958 DNA-replikasjonen Matthew S. Franklin W. Meselson Stahl (1930-) (1929-)

11 Summeoppgave #15 Hva menes med semikonservativ replikasjon? Gå gjennom Meselsohn/Stahl eksperimentet og forklar at dette viser at DNA replikasjonen er semikonservativ!

12 DNA-Replikasjon Video1 : DNA nukleosomer og DNA replikasjon Video2 : DNA replikasjon helicase

13 DNA Helicase DNA Polymerase Single-Strand Binding (SSB) Proteins Topoisomerase DNA Gyrase Helicase separates the two strands of DNA at the Replication Fork behind the topoisomerase. The enzyme responsible for catalyzing the addition of nucleotide substrates to DNA in the 5' to 3' direction during DNA replication. Also performs proof-reading and error correction. There exist many different types of DNA Polymerase. Bind to ssdna and prevent the DNA double helix from re-annealing after DNA helicase unwinds it Relaxes the DNA from its super-coiled nature. Relieves strain of unwinding by DNA helicase; this is a specific type of topoisomerase DNA Ligase Re-anneals the semi-conservative strands and joins Okazaki Fragments of the lagging strand. Primase Provides a starting point of RNA (or DNA) for DNA polymerase to begin synthesis of the new DNA strand. 13

14 RNA RiboNucleicAcid m-rna t-rna r-rna RNA U Ribose C3 -endo (messenger RNA) (transfer RNA) (ribosmal RNA) DNA T deoxyribose C2 -endo (B-form) C3 -endo (A-form) Enkel-trådet (vanligvis) dobbel-helix

15

16

17

18 Summeoppgave #16 Forklar transkripsjons-prosessen! Prøv å holde rede på hva som er kode-tråder og hva som er komplementær-kode tråder

19 t-rna ca 40 typer Kløverbladmodel Noen fellestrekk for t-rna: nukleotider - Acceptor stem; konstant antall basepar avslutter 3 -enden med CCA, hvor den spesifikke aminosyren bindes til A -T-loop/arm; konstant antall basepar inneholder Tymin -Variable loop/arm; størst variasjon (4-21 basepar) -Anticodon; inneholder de tre (komplementære basene) som koder for en spesifikk aminosyre - D-loop/arm; konstant antall basepar inneholder dihydrouridine C U U mrna 19

20 Translation t-rna Ribosom med r-rna m-rna m-rna t-rna r-rna Ribosom

21

22 Ribosom Protein + RNA (r-rna) én stor del; 50 S-enheten; 3 r-rna + protein én liten del; 30 S-enheten; 1 r-rna + protein The 50S subunit of the ribosome. Proteins are in blue, RNA is in orange, and the active site in red 22

23

24 DNA A-form B-form Z-form A-DNA B-DNA Z-DNA Right-handed helix Right-handed Left-handed Short and broad Long and thin Longer and thinner Helix Diameter ~26Å ~20 Å ~ 18 Å Rise / base-pair 2.3Å 3.4Å 3.8Å Base-pair pr turn ~ 11 ~ 10 ~ 12 Helix pitch 25Å 34Å 47Å Tilt of the bases 20 ⁰ (70⁰) -1 ⁰ (90⁰) -9 ⁰ (80⁰) Relativt vanninnhold < 75 % H 2 O > 92 % H 2 O Sukker bukling C3 -endo C2 -endo

25 RNA-polymerase må binde seg til promotor for at transkripsjon (og proteinsyntese) skal finne sted. En del av promotoren kalles operator. Hvis repressor binder seg til operator forhindres RNApolymerase fra å binde seg til promotor. Repressor trenger nærvær av en effektor for å kunne danne binding med operatoren! Effektor kan være inducer eller co-repressor Repressor + inducer INAKTIV REPRESSOR Repressor binder IKKE til operator Polymerase kan binde til promotor Transkripsjonen kan finne sted Proteinsyntesen går sin gang! Gen ON Repressor + co-repressor AKTIV REPRESSOR Repressor binder til operator Polymerase kan ikke binde til promotor Ingen transkripsjon ingen proteinsyntese Gen OFF co-repressor:

26 Summeoppgave #17 Repeter translasjons-prosessen. Hvilke funksjoner har promotor, operator, repressor og co-repressor/inducer??

27 Cellesyklus

28

29 Video3: Cell Division