Tentafrågor i molekylärbiologi

From Carls wiki

Tentafrågor i Molekylärbiologi.

Contents 1 Urval av föreläsningar 2 Introduction to protein structure 2.1 Aminosyror 2.2 Cis- och transpeptider 2.3 Ramachandran 2.4 Hydrofob kärna 2.5 Olika spiraler 2.6 Beta 2.7 Motiv 2.8 Domäner 3 Translation 3.1 Syntetas 4 Prokaryota genom 5 Viruses 6 Se även

Urval av föreläsningar

Tentan kommer att bestå av tio frågor från olika föreläsningar:

• En fråga från en av föreläsningarna "Introduction to protein structure", "alpa, beta and alpha-beta structures" eller "Protein folding"

• En fråga från "Transcription" eller "Post-transcriptional control"

• En fråga från "Transcription control in eucaryotes" eller "Transcription control in procaryotes"

• En fråga ur Taals föreläsningar om signalöverföring

• En fråga från "Viruses" or "Non coding RNAS"

• En fråga ur Jans föreläsningar om prokaryota genom

• En fråga från "Translation"

• En fråga från "Microfilaments" eller "Microtubules"

• En fråga om "Comparative modelling" eller "Structure prediction" (något som har att göra med de två motsvarande datorlabbarna)

• En fråga om "PCR and cloning" eller "Protein expression and purification" (vissa tekniker som täcks av labbarbetet)

Introduction to protein structure

Aminosyror

Aminosyror och deras egenskaper.

Vilka aminosyror är hydrofoba, polära respektive laddade?

Det icke-polära aminosyrorna är hydrofoba.

icke-polära

alanin
fenylalanin
isoleucin
leucin
methionin
prolin
valin
tryptofan

De övriga grupperna är hydrofila:

polära

cystein
glycin
asparagin
glutamin
serin
treonin
tyrosin

negativa

asparaginsyra
glutaminsyra

positiva

histidin
lysin
arginin

Vad är det för speciellt med glycin, prolin och cystein?

glycin

har världens minsta sidokedja och kan därför böja sig lite hur som helst

prolin

har en ring som gör att huvudkedjekolen sitter i en böj

cystein

kan bilda svavelbryggor med andra cysteiner

Cis- och transpeptider

Vad är omega vinkeln, cis- och trans- peptider? Varför är cis-peptider ovanliga? Varför är de flesta cis-peptider som man hittar proline?

Steriska hinder medför att de flesta är trans. För böjda prolin är steriska hinder inte ett problem och den kan alltså finnas både i cis och trans.

ω_trans

~180 grader

ω_cis

~0 grader

Image:Omega.png

Ramachandran

Vilka vinklar är φ och ψ i peptidhuvudkedjan?

De är diedervinklarna runt alfakolet.

Vad är en Ramachandranplot?

I korthet, en "karta" över vilka kombinationer av φ och ψ som är tillåtna i en polypeptidkedja. På en helt annan kurssida finns en fin bild som Carl inte känner att han törs stjäla och lägga på sidan på grund av upphovsrätt.

Varför uppträder aminosyror bara på vissa godkända ställen i Ramachandranplotten?

Detta är bara delvis sant. I det stora flertalet av fall hamnar aminosyrorna på de godkända ställena. "Godkänd" betyder här "steriskt gynnsam", vilket förklarar varför de hamnar där: peptider tenderar att hamna i steriskt gynsamma konformationer, vilket avspeglas på φ- och ψ-vinklarna. Det förklarar även varför de inte alltid hamnar där: "steriskt ogynnsam" betyder inte att en aminosyra inte kan befinna sig utanför de godkända ställena, bara att det är relativt ovanligt.

Varför kan glycin uppträda var som helst i Ramachandranplottar?

Den är så liten att den inte har några (steriska) problem att böja sig lite hur som helst, och alltså kan φ och ψ anta vilka kombinationer av värden som helst.

Hydrofob kärna

Vad är en en hydrofob kärna hos ett protein? Vilka sorters aminoSyror finns oftast i kärnan? Vilka sorts aminoSyror finns normalt sett på ytan av ett protein?

En hydrofob kärna består av opolära aminosyror som skyr vatten och därför är riktade inåt mot varandra och på så vis slipper vara i kontakt med vatten. På ytan finns normalt sett polära, positivt och negativt laddade aminosyror.

Olika spiraler

Vad är α-helix? Vad är det för skillnad på α-helix, π-helix och 3₁₀-helix? Är α-helixar oftast höger eller vänsterhänta?

α-helix

är aminosyror som är vätebundna och bildar en spiral. Det går 3.6 aminosyror per varv. Aminosyra n binder till aminosyra n+4.

π-helix

aminosyra n vätebinder med aminosyra n+5

3₁₀-helix

aminosyra n vätebinder med aminosyra n+3

α-helixar är oftast högerhänta.

Beta

Vad är "beta strands" och "beta sheets"? Vad är skillnaden mellan mellan parallella och antiparallella "beta strands"?

β-strand är en sträng av aminosyror på en nästan rak rad. β-sheet är flera sådana strängar som ligger intill varandra och hålls ihop med vätebindningar. Många svaga vätebindningar bidrar till att göra β-sheetet ovanligt stabilt.

Image:Beta.png

Parallella kedjor är riktade åt samma håll, dvs att alfakolen ligger på samma sida om kväverna (för samma peptid) i båda kedjorna. Anti-parallella kedjor ligger fortfarande längsmed varandra, men är motriktade.

Motiv

Vad är "protein motifs"? Berätta om helix-turn-helix, beta hairpin, helix-strand-helix och "greek motifs".

Motiv är enkla kombinationer av ett litet antal sekundärstrukturelement som förekommer ofta i proteinstrukturer.

Image:Motifs.png

Domäner

Vad är proteindomäner?

En domän är en del av en polypeptidkedja som kan vecka sig självständigt i en stabil tertiär struktur med sin egen hydrofoba kärna. I ett protein med flera domäner fyller ofta varja domän en åtskild biologisk funktion.

Translation

Syntetas

1. Beskriv allmänt uppbyggnaden av ett aminosyre-tRNA-syntetas. Detta enzym måste för korrekt funktion kunna känna igen flera molekyler med god specificitet. Vilka? Hur åstadkoms i allmänhet igenkänning av tRNA-molekylen? Finns det några alternativ till denna typ av igenkänning?

Ett syntetas för varje aminosyra. Två klasser av aminosyre-tRNA-syntetas. Två grupper:

Klass I

ribos 2' → tRNA

Klass II

ribos 3' → tRNA

(Det finns undantag.)

Igenkänning av tRNA görs ofta genom direkt interaktion med antikodonet i molekylens andra ände. (Det finns undantag.) Serin har sex matchande kodon, i vilka alla antikodonpositioner kan skilja sig åt. Därför diskriminerar syntetaset inte på antikodonen; seryl-tRNA har istället en extra arm som syntetaset kan känna igen.

2. Vissa aminosyre-tRNA-syntetaser har en editeringsfunktion. Varför har en sådan funktion uppkommit och vilken tycks mekanismen vara?

      +------ binding site ------+
      |                          |
      v                          v
+-----------+              +-----------+
| Val, Ile  |              |    Ile    |
|           +---+          |           +---+
|               |<--+      |            Val|<--+
|           +---+   |      |           +---+   |
|           |       |      |           |       |
                    |                          |
                    +------ editing site ------+

Funktionen har uppkommit för att det är fördelaktigt att kunna skilja på Val och Ile. Mekanismen tycks vara att göra ett negativt bortval med hjälp av ett positivt tillval. Exempel: om jag vill ha en grupp av människor mellan 20 och 39, kan jag först välja ut grupp 1, med alla <40 och grupp 2 med alla <20. Sedan säger jag att jag vill behålla alla som bara är med i grupp 1.

3. Vilken uppgift har initieringsfaktorerna i translationen?

Initieringsfaktorerna har i translationen till uppgift att stimulera ihopsättningen av ribosomen.

Hos eukaryoter bildas ett komplex av många proteiner som bland annat har till uppgift att känna igen och binda till 5'-CAP.

Hos Bacteria finns det tre initieringsfaktorer, med de fantasifulla namnen IF-1, IF-2 och IF-3.

4. Den bakteriella elongeringsfaktorn EF-Tu är ett multidomänprotein som genomgår stora konformationsförändringar. Beskriv konformationen av de olika formerna av EF-Tu! Vilken funktion har proteinet? Förklara hur konformationsförändringarna kan reglera denna funktionen!

EF-Tu kontrollerar att kodon-antikodon binder korrekt och saktar ned processen. Tar tRNA:n med aminosyror till A-siten. Konformationer:

EF-TU-GTP

binder starkt till aminoacylerade tRNA

tRNA-EF-Tu-GTP

binder så att antikodon får kontakt. Om interaktionen är korrekt går en signal i ribosomen ⇒ klyvning av GTP

EF-Tu-GDP

enzymet lossnar och tRNA med aminosyra binder till A-siten

5. Elongeringsfaktorn EF-Tu (liksom dess motsvarighet från eukaryota celler) är ett G-protein som har vissa likheter i struktur och funktion med andra G-proteiner. Beskriv uppbyggnaden av proteiner och hur det skiljer sig från Ras! EF-Tu har som andra G-proteiner olika konformationer beroende på vilken nukleotid som är bunden. Beskriv hur dessa konformationsförändringar liknar och skiljer sig från motsvarande förändringar hos andra G-proteiner!

Ehm.

6. Vilken del av ribosomen ansvarar för bildningen av peptidbindningen vid proteinsyntesen?

P-siten på den stora subenheten ansvarar för att nya aminosyror peptidbinds till den redan befintliga kedjan.

Prokaryota genom

1. Livet brukar delas in prokaryoter och eukaryoter. Nämn tre egenskaper som skiljer dessa celltyper åt.

2. Redogör för vilka huvudtyper av genetisk information genomet hos en typisk prokaryot innehåller.

3. Vad är GC-skew och hur detekteras det? Vad orsakas det av och vad kan man använda det till? Motivera dina svar.

4. Vad kännetecknar typiska kromosomer och plasmider? Vilka avvikelser förekommer? Motivera dina svar.

5. Redogör för en bakterie där arvsmassan återfinns i en ovanlig konfiguration. Namnge bakterien och nämn hur den lever, samt hur arvsmassan är organiserad och vad som skiljer detta mot den typiska bakterien.

6. Vad är operoner och vad kännetecknar dem? Spekulera varför denna geniala uppfinning inte är konserverad mellan arter!

7. Beskriv hur genordningen i prokaryota genom kan studeras. Vilka mönster brukar uppkomma och hur kan detta förklaras?

8. Hur stor är variationen av den totala GC-halten mellan olika prokaryota genom? Hur korrelerar den totala GC-halten i genomen med GC-halten i de olika delarna av genomet (protein-kodande gener, rRNA, tRNA, respektive spacer områden)? Rita och beskriv. Hur kan detta förklaras i evolutionära termer?

9. Synonyma kodon är olika kodon som kodar för samma aminosyra. Det har visat sig att synonyma kodon inte används slumpmässigt i många arter. Vad kan detta bero på? Motivera ditt svar.

10. Hur stora (antal bp) är prokaryota genom? Finns det något samband mellan livsstil och genomstorlek hos prokaryoter? Motivera ditt svar.

11. Rickettsia har förlorat en stor del av den genetiska informationen som fanns hos dess anfader. Hur har denna förminskning av genomet påverkat olika kategorier av gener? Hur korrelerar detta med livsstilen hos Rickettsia? Motivera ditt svar.

12. Vad är horisontell genöverföring och hur kan den gå till hos prokaryoter?

13. Horisontell genöverföring kan detekteras genom att identifiera gener med avvikande sekvensmönster (GC-halt) inom ett genom. Dessa gener antas ha tagits upp från en annan art. Varför kan denna metod enbart identifiera gener som upptagits relativt nyligen evolutionärt sett? Motivera ditt svar.

14. BLAST-sökningar har ofta används för att identifiera horisontella genöverföringar. Vad är det största problemet med denna metod? Motivera ditt svar.

15. Hur identifieras en horisontell genövering i ett fylogenetiskt träd baserat på en enskild sekvens?

16. Genom att jämföra förekomsten av gener i närbesläktade stammar är det relativt enkelt att identifiera gener som nyligen tagits upp eller förlorats. Redogör för ett släkte av bakterier där sådana studier har gjorts och vad de i stora drag visade.

17. Horisontell genöverföring är en viktig process under evolutionen av prokaryoter. Hur påverkas olika typer av gener och hur kan eventuella skillnader förklaras?

Viruses

1. Vad är virus? Vilka är teorierna om virus ursprung?

Virus är submikroskopiska obligata intracellulära parasiter. ("Obligat" betyder att den inte har en egen metabolism utan är beroende av en metabolism utifrån.) De tre rådande teorierna är:

progressiva teorin

virus utvecklades från t.ex. plasmider

regressiva teorin

virus "tillbakavecklades" från andra intracellulära parasiter såsom bakterier

samevolutionsteorin

virus kan ha funnits lika länge som sina värdorganismer

Notera att var och en av teorierna kan stämma, för olika virustyper.

2. Hur är viruspartikeln organiserad? Vad är skillnaden mellan "enveloped" och "non-enveloped" virus? Vad är en nukleokapsid? Vilka är de två typerna av nukleokapsid?

Ett virus består av en behållare utav en polymer av en eller flera olika typer av monomerer.

"enveloped" virus

innesluts i ett dubbelt lipidlager av cellulärt ursprung

nukleokapsid

är behållaren och nukleinsyrorna

filamentösa nukleokapsider

är en proteinspiral runt en nukleinhelix

ikosaeder-nukleokapsider

har 60 subenheter, eller en av vissa tillåtna multiplar av 60, formade i en 20-sidig regelbunden polyeder

3. Hur kan virus klassificeras enligt genomtyp?

Virus klassificeras i 7 grupper efter sina genom.

nukleinsyra	dubbelsträngat	plussträngat	minussträngat
DNA	typ I, VII*	typ II
RNA	typ III	typ IV, VI**	typ V

(* med intermediat av RNA)
(** med intermediat av DNA)

4. Beskriv ett virus livscykel.

Ett virus livscykel består av 3 faser:

Initiation

vidhäftning, inträngning, avlipidisering. Bakteriofager sprutar istället in genomet rakt in i cellen.

Replication

replikerar sig själv. nukleinsyra ⇒ nukleokapsid

Release phase

viruset tar sig ur cellen och mognar. "Enveloped" virus kan sättas samman vid release.

5. Beskriv HIVs livscykel.

HIV har två likadana kopior av genomet. HIV-virionen penetrerar cellväggen och infogar sitt reverse transcriptase som transkriberar det virala RNAt in i värdens DNA. Omoget HIV bildas i kärnan och lämnar den för att sedan mogna. Mognad innebär att mumble mumble proteiner klyvs till aktiva enheter. Detta orsakar omorganisation av virionstrukturen, och gör viruspartikeln smittsam.

6. Vad är satellitvirus? Vilka typer av satellitvirus känner du till?

Satellitvirus eller virusoider är små RNA-molekyler i fullständigt beroende av andra virus. Ett satellitvirus ger ofta andra symtom än sitt värdvirus. De flesta kända satelliterna är kopplade till växter. Det finns fyra huvudtyper:

Typ A

>700 nukleotider, kodar för sin egen kapsid

Typ B

>700 nukleotider, kodar för ett ickestrukturellt protein

Typ C

<700 nukleotider, linjär RNA, icke-kodande

Typ D

<700 nukleotider, cirkulär RNA, icke-kodande

7. Vad är viroider? Hur replikeras viroid-RNA? Vad är hepatit-deltavirus?

8. Vad är prioner? Vilka sorts prioner känner du till? Vad är PrP^c och PrP^Sc? Hur konverteras PrP^c till PrP^Sc?

Se även

• Möjliga tentafrågor enligt Kaspars
• Sara har lagt upp svar på Powerpointpresentationer.