Chapter 5-7 Introduction Double helix, Watson and Crick + Maria Bolin + fig 5-2 On Feb. 28, 1953, Francis Crick walked into the Eagle pub in Cambridge, England, and, as James Watson later recalled, announced that "we had found the secret of life." Actually, they had. That morning, Watson and Crick had figured out the structure of deoxyribonucleic acid, DNA. And that structure a "double helix" that can "unzip" to make copies of itself confirmed suspicions that DNA carries life's hereditary information. Nobelpris 1962 The sentence "This structure has novel features which are of considerable biological interest" may be one of science's most famous understatements. (Ms June Johnson 1954-1960) Content Chapter 5 DNA and Chromosomes Structure and function Eukaryotic chromosomes (Regulation) Chapter 6 Replication, Repair and Recombination Replication Repair (Homologous recombination) (Mobile genetic elements and Viruses) Chapter 7 From DNA to Protein From DNA to RNA transcription From RNA to Protein - translation 1
Chapter 5 Fig 5.1 Chromosomes visible as cell divide Fig 5-2 DNA-molekylen Socker-fosfatryggrad (rita på tavlan) Riktning. 5 -ändan först. NH3-ändan först. Motriktade Fyra baser Vätebindningar, 2 resp 3 Dubbelhelix Ritkning och detaljer fig 5-6 Film 5-1 Nucleobase Nucleoside Nucleotide Major and minor groove fig 5-7 Genome = total genetic information carried by a cell or organism (or the DNA-molecule) Hela mänskliga genomet skulle fylla 1000 böcker som denna. Varje mänsklig cell innehåller ca 2 m DNA uppdelat på 2*23 kromosomer. Cellkärnan är bara 5-8 mikrometer i diameter. Måste packas väl, men ändå kunna läsas av. Packas samman till chromatintråd mha speciella proteiner. Bakterier har typiskt bara en cirkulär kromosom. Människa har 3,2 10 9 nukleotidpar per haploid cell. Förenklat En gen ger ett protein fig 5-9 Fördelningen av gener på de två strängarna fig 5-13 En enkel bakterie har ca 500 gener. Människan har ca 25000 gener. Prokaryoter har nästan inget överflödigt DNA utan i princip bara gener. Eukaryoter har stora mängder junk DNA. (vi vet inte vad det är bra till) (Obs! Vissa växter och amöbor har mkt större genom än människan.) Människan har 46 kromosomer, men vissa hjortdjur har bara 6, och vissa karpfiskar har 100. Mkt nära arter kan ha mkt olika antal kromosomer fig 5-14 Genomen och kromosomerna har bildats genom ett stort antal slumpartade händelser. De arter som finns kvar är de som överlevde. De allra allra flesta dog med en gång, resten ganska snart. 2
Cellcykeln fig 5-15 (Kromosomdelning fig 5-16 (bra förklaring! Blir ofta missförstånd)) Replication origin fig 5-16 Telomerer (årets medicinpris) fig 5-16 återkommer i kap 6 Packning av DNA Histoner, små hårda positivt laddade proteiner fig 5-21 60 miljoner st i en cell Packning fig 5-22 Låsning med H1 fig 5-24 Alltihop fig 5-25 Histonerna är oerhört konserverade genom evolutionen. Bara två ändrade aminosyror mellan ko och ärta. Förändringar i kromatinstruktur kan ärvas, Epigenetik. Film 5-2 3
Chap 6 Replication Fig 7-1 (The Central Dogma) Noggrant system för att kopiera och reparera DNA-molekylerna Kopiering upp till 1000 baser per sekund (bakterier) 100 baser per sekund (människor) För en djurcell kan det ta 8 timmar och endast en till två baser blir fel. Börjar vid en eller flera Replication origins Fig 6-5 Replication Forks fig 6-9 DNA polymeras Replikation i färg Film 6-1 Replikationsgaffeln är osymmetrisk Fig 6-11 och 6-12 Primas (RNA polymeras) Replikation i färg Helicase and single-strand binding proteins Fig 6-17 Movie 6-5 först och sedan 6-4 (Telomeras Fig 6-18 Nobelpris Medicin 2009) Utanför kursen DNA Repair och Homologous combination Människa schimpans 5 milj år 98% identiska Människa val 50-100 milj år, många kromosomer som är mkt lika. Fig 6-28 Virus 223-226 Fig 6-36 och fig 6-38 Kan vara gjorda av enkelsträngat eller dubbelsträngat RNA eller DNA. 4
Chap. 7 From DNA to Protein Transcription and Translation + Origin of Life The Central Dogma Fig 7-1 Genuttrycket Fig 7-2 Vad skiljer RNA och DNA? Transskription Transskriptionen Fig 7-6 och 7-7 (Nobelpris Kemi 2006) Movie 7-2 I prokaryoter så börjar nästa RNA-molekyl transkriberas innan nästa är klar Fig 7-8 Flera sorters RNA, i denna kurs mrna, rrna, trna, snrna, mirna Table 7-1 Start och Stopp Fig 7-9 Båda DNA-strängarna innehåller gener Fig 7-11 mrna bildas i eukaryoter inne i kärnan Fig 7-14 Exoner och Introner 7-17 Splicing fig 7-20 Alternative splicing och exonshuffling fig 7-21 plus mina två overhead Jämförelse pro- och eukaryot transskription Fig 7-23 Troligen har prokaryoter rationaliserat bort introner. Min skiss på tavlan av mrna, trna, rrna, ribosom och protein Translation Tripletter Genetic Code Min overhead Några få undantag hos mitokondriedna, några svampar och protozoer Översättningen görs mha trna Fig 7-28 I bakterier 31 st olika trna. Wobbling. Kontroll och koppling görs av aminoacyl-trna synthetase Fig 7-29 Ribosomen (Nobelpris Kemi 2009, publicerat 2000) läser av mrna, ser till att rätt trna basparar, och kopplar ihop aminosyrorna till en polypeptid Fig 7-32 (D) Ca 2 aminosyror per sekund hos eukaryoter och upp till 40 st per sekund hos prokaryoter. Ribosomen består till två tredjedelar av mrna och en tredjedel protein. Det är mrna som är de aktiva delarna. Processen består av fyra steg Fig 7-33 Movie 7-8 Startsignal. Initiator trna är inte detsamma som vanliga metionin-trna. Starten måste vara mkt noggrann!!! 5
Stoppsignal. Speciella proteiner Release factors binder till stoppcodon. Chaperons normalt. Syntesen av ett protein tar typiskt någonstans mellan 20 sek och några minuter. Movie 7-7 I prokaryoter så translaterar flera ribosomer samma mrna Movie 7-10 Nedbrytning av tillverkade proteiner. Vissa proteiner skall ha kort livstid. Andra proteiner är felveckade eller skadade. Dessa måste förstöras snabbt. Sammanfattning Fig 7-40 plus min sammanfattning Posttranskriptional modifications Fig 7-41 Hur uppstod livet? Nukleinsyror krävs för att sätta ihop proteiner Och Proteiner krävs för att styra och katalysera tillverkningen av nukleinsyror. Omöjligt! RNA-världen Fig 7-46 6