Quiz 3 10
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 97

Quiz ครั้งที่ 3 : เวลา 10 นาที PowerPoint PPT Presentation


  • 84 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Quiz ครั้งที่ 3 : เวลา 10 นาที. 1. ใน Translation ของ Prokaryote บน mRNA มี docking site สำหรับ ribosome คือ (1) …………. 2. ใน Translation ของ Eukaryote บน mRNA มี docking site สำหรับ ribosome คือ (2) …………. 3. tRNA ที่ ใช้เริ่ม translation คือ(3) ……………

Download Presentation

Quiz ครั้งที่ 3 : เวลา 10 นาที

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Quiz ครั้งที่ 3 : เวลา 10 นาที


1. ใน Translation ของ Prokaryote บน mRNA มี docking site สำหรับ ribosome คือ (1)………….

2. ใน Translation ของ Eukaryoteบน mRNA มี docking site สำหรับ ribosome คือ (2)………….

3. tRNA ที่ ใช้เริ่ม translation คือ(3) ……………

4. ใน ribosome สามารถรับ tRNA ได้ที่ (4)…………..และ (5)…………….

5. Start codon คือ (6)………………….

6. Stop codons คือ (7) ……… , (8) .…… , และ (9) ...……

7. Factor ที่ recognize stop codons ได้คือ (10) …………...


กำหนดเดิม:

เสาร์ที่ 25 พ.ย.

เปลี่ยนเป็น

เสาร์ที่ 2 ธ.ค.

(9:00-12:00 น.)

ขอเปลี่ยนแปลงวันสอบ Midterm ครั้งที่ 2


Gene Mutation & Repair


Mutation

กระบวนการเปลี่ยนโครงสร้างของ Genes

ทำให้เกิด Alternative forms ของ genes

ผล- เปลี่ยน Phenotype หรือไม่เปลี่ยน

- เกิด Biodiversity

- ใช้ศึกษา การควบคุมพันธุกรรม


Mutation เป็นลักษณะอย่างหนึ่งของ gene

Alternative forms of genes

Change ใน phenotypes

Biological diversity

Genetic study


Types of Mutation

I. Effects on the Phenotype of

Mutant Organisms

II. Effects on the Genetic

Materials


I. Effects on the Phenotype of Mutant Organisms

1. Somatic & Germ-line Mutations

2. Morphological Mutations

3. Nutrition Mutations

4. Lethal Mutations

5. Condition Mutations


1. Somatic & Germ-line Mutations

1.1 Germ-line mutation : sex cells, progeny

e.g. Queen Victoria of Great Britain - hemophilia

1.2 Somatic mutation : nonsex cells, within lifetime of individual

e.g. Indian corn --> transposable genetic element


1.1 Germ-line mutation : sex cells, progeny


1.2 Somatic mutation : nonsex cells, within lifetime of individual


2. Morphological or Visible mutation

Appearance ต่างจาก wild type

e.g. - albino mammal

- สีตา & ลักษณะปีกของแมลงหวี่

- colony ของ bacteria/yeas, plaque ของ virus


Visible mutation


3. Nutrition mutation :

Microbes wild-type เจริญได้ใน minimal media เรียกว่า Prototrophs

Mutant เจริญใน minimal media ไม่ได้ ต้องการ extra substances เรียก Auxotrophs เพราะ defective genes / ขาด enzymes สร้างสารและพลังงานจาก glucose และ salt เพื่อดำรงชีพไม่ได้ ต้องมีอาหารพิเศษ


เช่นbio mutant E.coli ต้องการ biotinleu mutant E.coli ต้องการ leucinepantothenateless mutant Neurospora ต้องการ pantothenate


4. Lethal mutation : death

mutation ใน gene ของ subunits ของ

RNA Polymerase --> inactive RNA Pol --> no transcription --> no RNA


4.1 Lethal mutation ใน haploid organisms

ตายทันที เพราะ ไม่มี wild-type gene / allele ที่ผลิต RNA Polymerase เพื่อ compensate


4.2 Lethal mutation ใน diploid organisms

มี wild-type allele ปกปิดไว้ไม่แสดงผลร้ายได้หลายรุ่น จนกว่า heterozygous mate --> Lethal เช่น yellow mice

- heterozygous --> survive

- homozygous --> ไม่เคยมีปรากฏเพราะ

ตายในท้องแม่และเป็น recessive


5. Condition mutation

mutation แล้วมี condition เป็น lethal หรือไม่

5.1 Conditional lethal

5.1.1 Temperature-sensitive (ts)

normal growth temperature = Restrictive หรือ

Non permissive

allowed growth temperature = Permissive

mutants ที่ grow ใน restrictive ไม่ได้ เพราะ mutated protein ถูก denatured --> lethal จึงเป็นTemperature-sensitive mutants


ตัวอย่าง ovalbumin :ในไข่ --> restrictive/ nonpermissivelow temperature --> permissivebioled egg --> sensitive --> denatured --> lethal


5.1.2 Premature translation

normal codons mutate เป็น stop codon(s) ภายใน reading frame ของ gene

- survive ถ้ามี supressor tRNA --> mature translation

- lethat ถ้าไม่มี suprresor tRNA --> premature translation


5.2 Condition without lethal

Temperature-sensitive coat color gene ของ แมวไทย

Body : warm --> inactivate color-producing enzyme --> white color

Feet, nose, & ears : cool --> produce enzyme --> dark color


II. Effects on the Genetic Materials

1. Point Mutations

2. Silent Mutations

3. Frameshift Mutations

4. Reversion Mutations


1. Point Mutations

mutation เกิดกับ 1 หรือ 2-3 bases

เปลี่ยนแปลง base โดย

- alteration หรือ

- insertion หรือ

- deletion

ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงกับ

codon และ

reading frame ของ codon


Point mutation


1.1 Missense Mutationsเปลี่ยน 1 base ทำให้เปลี่ยน sence ของ codon จาก a.a. หนึ่งเป็นอีก a.a. หนึ่ง เช่น


1.2 Nonsense Mutationsconvert sense codon ให้เป็น stop codontryptophan codon UGG --> stop codon UGAใน translation ไม่มี tRAN recognize ได้มีแต่ RF recognize stop codon ได้ premature translation --> protein ผิดปกติ


1.3 Transition Mutation

เปลี่ยนในกลุ่ม base เดียวกัน

pyrimidine replace pyrimidine

purine replace purine


1.4 Transversion Mutation

เปลี่ยนสลับกลุ่ม base

pyrimidine replace purine

purine replace pyrimidine


2. Silent mutation

mutation ที่ detect ไม่ได้โดยวิธีธรรมดา

เปลี่ยน base ของ codon UCA เป็น codon UCG

ทั้ง 2 codons คง code ให้ serine

protein ชนิดเดิม

mutation ที่ 3rd base/wobble position ของ codon

mutation ภายใน intron จะสะสม ให้ลูกหลาน


Silence mutation


3. Frameshift mutation Insertion หรือ Deletion 1 base เปลี่ยน reading frame ชุดใหม่ของ gene นับจากตำแหน่ง mutation เป็นต้นไปcodon เปลี่ยน ---> useless proteinstop codon ---> immature proteinไม่มี stop codon ---> readthroughเป็นผลให้ได้ mutant phenotype


Frameshift mutation


4. Reversion หรือ Back-mutation

mutation ที่ reversible ให้กลับไปยัง

original phenotype เกิดได้ 2 ทาง

4.1 True reversion

4.2 second-site reversion

(Forward mutation or Suppression)


Reversion mutation


4.1 True reversion mutation

alteration ของ mutated base กลับไปเหมือนเดิม

ทุกอย่าง หรือ restore original reading frame เช่น

Ser Pro Gln Gly Thr

original frame :TCC CCC CAA GGC ACT

Ser Pro Pro Arg His

insert one C : TCC CCC CCA AGG CAC T

Ser Pro Gln Gly Thr

delete one C : TCC CCC CAA GGC ACT


4.2 Second-site reversion / Suppression

เป็นการ mutate ครั้งที่ 2 ที่อีก codon หนึ่ง

ไม่ให้ original gene แต่ restore function

ของ protein

mutate ให้ amino acid ใหม่ อีกตัว

แล้วทำให้ function ของ protein

เหมือนก่อน mutation ครั้งแรก


4.2.1 Intragenic suppression mutationmutation แรกกับ mutation 2 เกิดใน gene เดียวกันเพื่อ compensate กันได้ protein ที่ function กลับคืน


4.2.2 Intergenic suppression mutation

เกิดต่าง genes แต่ compensate กัน เช่น

mutation ที่ codon บน mRNA --> mutated codon

--> a.a. เปลี่ยน

mutation ที่ anticodon บน tRNA --> complement

หรือ suppress ต่อ mutant codon -> translation ปกติ

ได้ protein ที่ยาวเท่าเดิม แต่มี a.a. 1 ตัวไม่ถูกต้อง


mutation ที่ codon ของ mRNA อาจเป็น Missence mutant หรือNonsence mutant ก็ได้

mutation ที่ anticodon บน tRNA ได้ mutant เป็น suppressor ต่อ mutant codon mRNA

Nonsense mutantSuppressor mutant

Ochre mutant - UAA Ochre suppressor

Amber mutant - UAG Amber suppressor

Opal mutant - UGA Opal suppressor


Causes of Mutations

1. Spontaneous Mutations

2. Chemical Mutations

3. Radiation-induced Mutations

Mutagens = mutation causing agents


1. Spontaneous mutations

mutation เกิดเอง ไม่มี mutagens

ใน bacterial cell เกิดทุก ๆ 1 cell ใน 108 cell divisions

ในคน spontaneous rate mutation ยิ่งสูงกว่า มักเกิดอย่าง random โดยเป็น errow ของ DNA replication ที่เล็ดลอด proofreading function ของ replicating enzymes

Spontaneous mutation เกิดจากหลายสาเหตุ


1.1 DNA replication machinery

E.coli mutant strains มี unfaithful replication

เรียกว่า Mutators

Gene ของ DNA Polymerase encode ให้ mutant subunits --> mismatch repair และ proofreading ไม่ได้ ใน replication

rate mutation ของ mutator สูงกว่าปกติและ

mutator adapt ต่อ environment ได้ดี


1.2 Replication mistakes โดย DNA bases

base ของ DNA มี form / Tautomer 2 forms

มีโครงสร้างหลักของ atom เหมือนเดิมแต่ การเรียง base ต่างกันเล็กน้อย

การเปลี่ยน form ของ base เรียกว่า

Tautomerization หรือ Tautomeric shift

ปกติ Base แต่ละ base ของ DNA มี form เดียว


DNA polymerase supply base เข้า alternate form

ทำให้

mismatch base pairing และ

mistakes ยังคงอยู่ใน replication ในรอบต่อไป

ทำให้เกิด mutation


1.3 Frameshift mutation during replication insertion/deletion ระหว่าง DNA replication

เกิด codon เปลี่ยนตั้งแต่จุดเกิด mutation เป็นต้นไป

ยังไม่รู้ mechanism แท้จริง อาจเป็น Slip a cog

โดย base pair เข้า partner ไม่ได้ looping out ติดอยู่

replication รอบต่อไปอาจ insert looping base

หรือ delete looping base


Hypothesis of Frameshift mutation


1.4 Deamination

การเสีย amino group ของ base หนึ่ง กลายเป็นอีก base หนึ่ง ทำให้ base pairing เปลี่ยนใหม่ โดยเฉพาะ cytosine และ adenine

C -->U ทำให้ G = C --> G = U

หลัง replicate ได้ GC (เดิม) และ A T (ใหม่)

[GC ==> AT]

A --> Hypoxanthine ทำให้ A = T --> H = C

หลัง replicate ได้ HC และ CG [AT ==> CG]


Deamination of Cytosine and Adenine


ในภาวะปกติ Deamination ของ C -->U ไม่เป็นสาเหตุ mutation เพราะ mismatched U จะถูกตัดออก ทำให้ G ว่างไม่มีคู่ pairC ถูกนำมาใส่กลับที่ว่าง จะได้ G = C คืน


แต่ ถ้ามี methylation C ถูก methylated ได้ 5-methylcytosine แล้วถูก deaminated ได้ T

G = T mismatch pair

หลัง replication ไดั G = C wild-type

A = T mutant

CG เป็น target สำหรับ methylation และ 5-methylcytosine เป็น Hot spot สำหรับ

Spontaneous mutation


Deamination of methylated Cytosine


2. Chemical mutagenesis

Mutation โดย chemicals และ radiation

เกิดบ่อยกว่า spontaneous mutation

Chemicals บางอย่าง accelerate อัตรา mutation หรือinduced mutation

chemicals นั้นเรียก Mutagens

เช่น mutagens และ UV ช่วยเร่ง spontaneous mutation


2.1 Base analogues

เสริม frequency ของ tautomerization เช่น 5’-bromodeoxyuridine (BrdU) คล้าย Thymidine

BrdU = A แต่ถ้า BrdU ---> enol tautomer ==> C

BrdU = G ซึ่ง frequency สูงกว่า tautomerization

ของ thymidine

e.q. สารเร่ง tautomerization คือ nitrous acid, bisulfite


Base analogue


2.2 Alkylation

environmental carcinogen หลายชนิด

เป็น Electrophilic - ชอบ negative charge

จึงหา center ของ negative charge คือ DNA ซึ่งมี PO-4 และ bases แล้ว Alkylation ใส่ Alkyl groups เข้า DNA ที่

Phosphoduester bonds ระหว่าง 2 sugars,

N3 ของ adenine และ

N7 ของ guanine


Alkylation ไม่ทำให้ mismatch

แต่ทำให้ bond ระหว่าง base กับ sugar อ่อนแอ

base หลุดออก จาก DNA เหลือแต่ sugar เป็น apurinic site = ไม่มี purine base

หรือ อาจทำให้เกิด tautomer ที่ผิด

เซลล์ต้อง repair ให้ปกติก่อนจึง replicate ได้


หรือ repair ไม่สำเร็จ เกิด disrupt base pairing

เกิด faulty DNA replication ทำให้เกิด mutation

electrophiles / carcinogens ที่นิยมใช้ใน lab คือ

Ethylmethane sulfonate : EMS

=> transfer methyl group ให้ DNA

Ethylethane sulfonate : EES

=> transfer ethyl group ให้ DNA


Alkylation


2.3 Intercalation ของ flat molecules

สอดแทรกโมเลกุลเข้าในโมเลกุล DNA

Ethrdium bromide และ Acridine dyes เช่น proflavin และ acridine orange insert เข้าระหว่าง flat base pairs ของ DNA ทำให้ helix บริเวณ insertion จะใหญ่ขึ้น เป็นโอกาสให้เกิด insertion / deletion ของ base ขณะ replication หรือเกิด looping out process ได้ frameshift ของ reading frame


3. Radiation - induced mutations

Mutagenic radiation ที่ common ในธรรมชาติ คือ Ultraviolet, gamma radiationและ X-radiation

Radiation ต่างชนิดกัน มี energy ต่างกัน

จะ damage DNA ได้ต่างกัน


3.1Ultraviolet radiation

UV ให้ energy อ่อน และ damage ปานกลาง

UV cross link pyrimidine bases ที่อยู่ติดกันบน DNA strand เดียวกันได้ dimers ของ 2 bases

ปกติเกิด T=T เป็น Thymine dimer ซึ่ง interrupt base pairing, block DNA replication

DNA pol. enzymeใส่ pair ของ base T=Tไม่ได้

หรือใส่ base อย่าง random เป็นผลให้เกิด mutation


UV damage ต่อ DNA มากที่สุดที่ Wavelength ~ 260 nm ซึ่ง DNA absorb ได้มากที่สุด และมีมากที่สุดในแสงแดดmutagenicity ของ UV ทำให้เสีย control ของ cell division กลายเป็น skin cancer


3.2 Gamma และ X ray

energy มากกว่า UV กระทำต่อ DNA โดยตรง

โดย ionize H2O รอบ ๆ DNA ได้ free radicals

โดยเฉพาะ free radical ที่มี O- จะ reactive มาก

และattack DNA ทำให้ - base change

- single strand break

- double stand break

- chromosome break


ในกรณีของ double - stranded break และ

ของ chromosome break

damage ที่เกิดจะถูกเก็บ (severed) และ repair ยาก

ionizing radiation จึงเป็นทั้ง mutagen และ

เป็น clastogen คือ ตัวทำให้แตก (breaker)


3.3 Beta ray

พลังงานน้อยกว่า r-ray และระยะทางสั้นกว่า

แต่เมื่อรังสีทะลุผ่านเซลล์/เนื้อเยื่อ

จะซิกแซกสะท้อนไปมา ทำให้ทำลายเนื้อเยื่อ

ได้มากกว่า


3.4 Heatเป็น the most important environmental mutagen จะตัด bond ระหว่าง purine กับ sugar ได้ apurinic siteได้ถึง 10 000 sites ใน 1 cell ของคน


DNA Repair

ซ่อมแซม damaged DNA ให้กลับสู่ original state


DNA Repair Mechanisms

I. True repair กำจัด defective DNAทั้งหมด

1. Direct reversal mechanism หรือ

Directly undoing DNA damage

2. Excision repair

II. Non-repair method คงเหลือ defective DNA

3. Recombination repair

4. Error-prone repair


1. Directly undoing repair / Direct reverse

1.1 UV damage repair / Light repair

Pyrimidine dimer (T=T) ที่เกิดจากแสง UV ถูกทำให้แยกออกจากกันแสงสว่าง (light > 300 nm)

และ photoreactivating enzyme หรือ DNA photolyase


DNA photolyase enzyme

จับที่ dimer แล้ว absorb

พลังงานจาก visible light

ตัด dimer ออกได้ แล้ว fill

gap ด้วย DNA pol I และ

DNA ligaseใน E. coli และ

phage พบว่ามี phr gene

encode ให้ DNA

photolyase


DNA polymerase I มีคุณสมบัติของ

5’-> 3’ exonuclease และ

DNA polymerase activity

DNA pol I จึงสามารถ remove damage และ fill gap ได้ในเวลาเดียวกัน เรียกว่า Nick translation

ซึ่งเป็นวิธีทั่วไปในการ repair DNA damage ไม่เกิด mutation


1.2 O6- methylguanine methyltransferase

O6 - mGua methyltransferase รับ methyl และ

ethyl group ออกจาก DNA โดย มี acceptor site รับ Alkyl group sulfur ของ cysteine

enzymeไม่สามารถนำกลับมาใช้ได้อีก เป็นSuicide enyme

repair process นี้จึงแพงมากไม่เกิดบ่อย

พบได้ตั้งแต่ E. coli ถึง human beings


Mechanism of O6-methylguanine methyl transferase


2. Excision repair

ซ่อมแซมโดยตัดเอา damaged DNA ออก

แล้วใส่ fresh DNA segment เข้ามาแทน

Excision repair เป็น repair ที่เกิดมากที่สุด และเกิดได้หลาย mechanisms


2.1 DNA Glycosylase/AP repair

โดย DNA glycosylase create AP site ขึ้นมาก่อน

1) DNA glycosylase ตัด glycosidic bond ระหว่าง

damaged base กับ sugarได้ AP site

(Apurinic หรือ Apyrimidinic sites)

2) Incision โดย AP site ถูก nick ด้วย

5’ AP endonuclease

(Class II AP endonuclease)


3) Excision damaged bas

โดย 2 วิธี

a. 5’ -> 3’ exonucleas หรือ

b. 3’AP endonucleas

(Class I AP endonuclease)

ตัดหลัง AP site พอดี เอา AP

deoxpyribise phosphate ออก

4) fill gapโดยใช้ strand

ตรงข้ามเป็น template ด้วย

DNA pol I และ DNA ligase


กรณี Pyrimidine dimer (T=T)

1) DNA glycosylase ตัด bond ระหว่าง T ตัว

แรกกับ sugar ได้ AP site(ไม่ตัด bond T=T)

2) 3’AP endonuclease ตัด phosphodiester bond หลัง AP site (incision)

3) 5’AP endonuclease หรือ 3’-5’endonuclase

ตัด AP sugar (excision)


4) 5’->3’exonuclease ตัด 2-4 nucleotides รวมทั้งdimer ออก

5) fill gap ด้วย DNA pol I และ DNA ligase


2.2 Repairing damage w/o creating AP Site

repair damaged bases จำนวนมาก รวมทั้ง

Thymine dimers โดยไม่มี DNA glycosylase ช่วย

ทำได้ 2 วิธี

2.2.1 one-nick pathway

2.2.2 two-nick pathway


2.2.1 One-nick pathway

1) damage-specific DNA incising enzyme จำ

bulky damage

2) cut DNA strand upstream จาก damage

3) 5’->3’ exonuclease remove damage ออก

2-4 nucleotides

4) fill gap ด้วย DNA pol I และ DNA ligase


2.2.2 Two-nick pathway

incising enzyme nick ข้างใดข้างหนึ่งของ damaged DNA และ remove oligonucleotides ที่มี damage ออก แล้ว fill gap DNA pol I และ DNA ligase

ใน E. coli มี enz เฉพาะ ชื่อ uvrABC endonucleass เป็น 3 polypeptides โดย uvrA gene, uvrB gene และ uvrC gene ที่สามารถ cutได้ 12-30 bases


DNA incision without AP sites


2.3 Mismatch repair

mismatch เมื่อ (1) ใส่ base ผิด (2) failure ของ proofreading system จึงต้อง repair

เพื่อให้รู้ ความแตกต่างระหว่าง

parental strand กับ progeny strand

E.coli มี safeguard system ป้องกันปัญหานี้

โดยมี sequence GA*TC ซึ่ง A ถูก methylated ทุก 250 base pairs ไม่ไกลจาก mismatch และเป็น ฉลาก ให้กับ parental strand


GATC เป็น palindrome คือ strand ตรงข้ามอ่าน

GATC เหมือนกัน ในทิศ 5’->3’ เหมือนกัน

5’ --- GA*TC NNNN-------------------GA*TC NNNN---3’

3’ ----NNNN CTA*G----------------- NNNN CTA*G---5’

เมื่อเกิด mismatch ตามด้วย replication เซลล์จะ repair mismatched base ก่อนที่ ที่ A บน progeny strand จะถูก methylate เพราะ methylation เกิดช้ากว่า mismatch repair system

process นี้ใน eukaryote ยังไม่รู้ เพราะไม่มี methylation


3. Recombination repair/ Post replicative repair

เป็น repair mechanism ที่สำคัญที่สุด เพราะต้องการ DNA replication ก่อนจึง repair ได้

(1) Replication process

T=T dimer ทำให้ DNA replication หยุดชั่วคราว

replication ดำเนินต่อหลัง dimer ด้วย primer ใหม่

ได้ duplex สาย 1: strand ที่มี T=T กับ strand ที่มี gap

duplex สาย 2 : complete ทั้ง 2 strands


(2) Recombination

gapped strand ของ duplex 1 cross กับ

homologue strand ซึ่งเป็นของ duplex 2

- gapped strand ของ duplex 1 แลกเอา

nucleotides มาfill ให้เต็ม gap และ

strand ที่มี T=T คงอยู่ ซึ่งจะถูกตัดออกภายหลัง

- homologue strand ของ duplex 2 เสีย

nucleotides เกิด เป็น gapped strand

อันใหม่ ซึ่ง จะถูก fill ให้เต็ม

duplex 2 จะเป็น complete duplex


Recombination repair


4. Error-prone repair

เป็นส่วนหนึ่งของ SOS response และ

DNA damage เป็นตัว induce pathway

(1) mutagen หรือ activate recA => RecA protease

(2) RecA ย่อย LexA --> LexA หลุดจาก umuDC

operon

(3) umuDC operon active -> ให้ UmuD & UmuC

(4) UmuD & UmuC ทำให้ replication ที่หยุด เพราะ มี T=T ดำเนินการต่อ


Error-prone (SOS) repair


Http://i.am/aptech.sut


  • Login