Cellecyklus og kontrolpunkter
Hvad er cellecyklusens grundlæggende formål?
At kopiere DNA'et korrekt og fordele det mellem to datterceller, så hver celle får en komplet kopi af genomet.
Hvad står Cdk for?
Cyclinafhængig proteinkinase.
Hvad kaldes den ikke-delende tilstand, som en celle kan gå ind i fra G1-fasen?
G0-fasen.
Hvad sker der i S-fasen?
DNA replikeres, så cellen får kopieret sit genom inden celledelingen.
Hvilke to proteinkomplekser holder styr på de duplikerede kromosomer og hjælper med at forberede dem til adskillelse?
Cohesiner holder søsterkromatiderne sammen, mens condensiner hjælper med at kondensere kromosomerne til en mere kompakt form.
Hvilke tre faser består interfasen af, og hvad sker der i hver af dem?
G1-fasen, hvor cellen vokser og udfører sine normale funktioner; S-fasen, hvor DNA replikeres; og G2-fasen, hvor cellen fortsætter sine funktioner og kontrollerer, om den er klar til mitose.
Hvilken funktion har cycliner i cellecyklussen?
Cycliner er regulerende proteiner der binder til og aktiverer Cdks. Deres koncentration stiger og falder gennem cellecyklussen, så Cdk-aktiviteten reguleres på bestemte tidspunkter.
Hvilken funktion har RB-proteinet normalt, og hvordan kan mitogener fremme cellecyklussen gennem dette protein?
RB-proteinet binder til bestemte transkriptionsregulatorer, der er nødvendige for celleproliferation. Mitogener stimulerer dannelsen af G1-Cdk og G1/S-Cdk, som fosforylerer RB, så det frigiver transkriptionsregulatorerne og tillader progression mod S-fasen.
Hvilke funktioner har ORC og Cdc6 i forberedelsen til DNA-replikation?
ORC bliver ved replikationsorigin og hjælper med at rekruttere Cdc6. Sammen medvirker de til at placere DNA-helikaser, som senere åbner DNA-dobbelthelixen, så den kan replikeres.
Hvad sker der under prometafasen?
Kernemembranen nedbrydes, så mitotic spindles mikrotubuli kan nå kromosomerne og binde sig til deres kinetochorer.
Hvilke tre vigtige kontrolpunkter findes i cellecyklussen, og hvad undersøger de?
Kontrolpunktet ved slutningen af G1 undersøger blandt andet næringsstoffer og ekstracellulære signaler. Dette punkt kaldes ofte for start. Kontrolpunktet ved overgangen fra G2 til M undersøger, om DNA er replikeret korrekt og fuldstændigt. Kontrolpunktet under mitosen undersøger, om kromosomerne er korrekt fastgjort til tentrådsapparatet.
Hvordan reguleres aktiviteten af M-Cdk af Wee1 og Cdc25?
Wee1 hæmmer M-Cdk ved at tilføje en hæmmende fosfatgruppe. Cdc25 fjerner denne fosfatgruppe og aktiverer dermed M-Cdk.
Forklar, hvordan p53 og p21 hjælper en celle med at reagere på DNA-skader i G1-fasen.
DNA-skader øger mængden af p53, som aktiverer genet for p21. p21 hæmmer G1/S-Cdk og S-Cdk, så cellen ikke går ind i S-fasen, før DNA-skaden kan repareres. Hvis skaden er for alvorlig, kan p53 udløse apoptose.
Hvordan sikrer S-Cdk, at DNA kun replikeres én gang per cellecyklus?
S-Cdk aktiverer DNA-helikaser og fosforylerer samtidig ORC og Cdc6, så de inaktiveres og ikke kan genindlæse flere DNA-helikaser ved replikationsorigin. Dermed forhindres DNA i at blive replikeret igen i samme cellecyklus.
Hvad er forskellen mellem anafase A og anafase B?
Under anafase A forkortes kinetochor-mikrotubuli, så kromosomerne bevæger sig mod spindlens poler. Under anafase B bevæger polerne sig væk fra hinanden. Kinesin slider mikrotubuli forbi hinanden ved equator af mitotic spindlen, imens dynein kravler langs astral mikrotubuli der sidder fast på celle cortexet.
Hvorfor er cellecyklus-kontrolsystemet vigtigt?
Det sikrer, at processerne udføres i den rigtige rækkefølge. Eksempelvis skal DNA være replikeret korrekt, før cellen går ind i mitosen. Hvis en fase forsinkes, forsinkes de efterfølgende faser, så fejl kan håndteres, før celledelingen fortsætter.
Hvordan kan APC/C få cellen til at afslutte mitosen?
APC/C markerer blandt andet M-cyclin med ubiquitin, så det nedbrydes i proteasomer. Når M-cyclin forsvinder, inaktiveres M-Cdk, og cellen kan bevæge sig ud af mitosen.
Hvorfor ville det være uhensigtsmæssigt, hvis en nervecelle efter sin endelige differentiering fortsat aktiverede cellecyklussen lige så let som en hurtigt delende tarmcelle?
Nerveceller er normalt terminalt differentierede og har nedbrudt dele af deres cellecyklus-kontrolsystem samt permanent slukket gener for cyclin- og Cdk-syntese. Stabiliteten af nervecellernes forbindelser vigtig for, at nervesystemet kan fungere korrekt.
Hvordan kan ufuldstændig DNA-replikation forhindre cellen i at gå fra G2-fasen til mitosen?
Hvis DNA-replikationen går i stå, opstår der enkeltstrenget DNA, som fører til hæmning af Cdc25. Cdc25 kan derfor ikke fjerne den hæmmende fosfatgruppe fra M-Cdk. M-Cdk forbliver inaktivt, og cellen kan ikke starte mitosen normal
Hvordan forhindrer cellecyklus-kontrolsystemet, at søsterkromatiderne adskilles, før alle kromosomer er korrekt fastgjort til tentrådsapparatet?
Ufastgjorte kinetochorer udsender et hæmmende signal, der hæmmer APC/C. Dermed forhindres den normale nedbrydning af securin, som ellers ville frigive separase. Søsterkromatidernes cohesin-forbindelser brydes derfor ikke, før kromosomerne er korrekt fastgjort.
En celle har tilstrækkeligt med næringsstoffer og de nødvendige vækstsignaler, men dens DNA er ikke blevet replikeret fuldstændigt. Hvad sker der nu?
S-Cdk stimulerer DNA-replikationen i S-fasen, mens kontrolproteiner som hæmmer aktiveringen af M-Cdk. Dermed forhindres cellen i at gå for tidligt ind i mitosen og fordele ufuldstændigt replikeret DNA til dattercellerne. Når DNA-replikationen er fuldført, kan M-Cdk aktiveres, så mitosen begynde
Hvad ville konsekvensen være, hvis APC/C ikke kunne ubiquitinere securin og M-cyclin under mitosen, og hvordan ville det påvirke aktiveringen af separase, søsterkromatidseparationen og overgangen til G1-fasen?
Securin ville ikke blive nedbrudt, hvilket ville holde separase inaktiv og forhindre søsterkromatidseparationen. Samtidig ville M-cyclin ikke blive nedbrudt, så M-Cdk forblev aktiv, hvilket ville forhindre mitosens normale afslutning og overgangen til G1-fasen.
En celle modtager stærke mitogene signaler, men Dens DNA er stadig alvorligt skadet. Hvilket signal bør forhindre cellen i at fortsætte til S-fasen, og hvorfor?
DNA-skade-responsen bør forhindre cellen i at fortsætte. P53 bør atkvierer p21. p21 hæmmer G1/S-Cdk og S-Cdk, selv om mitogener fremmer cellecyklussen. Det er vigtigt, fordi korrekt genetisk materiale skal prioriteres over celledeling.
Hvorfor er det nødvendigt, at aktiviteten af S-Cdk falder, og M-Cdk først senere inaktiveres af APC/C, for at cellen kan gennemføre en ny cellecyklus?
S-Cdk bidrager til DNA-replikationen og forhindrer, at DNA replikeres flere gange i samme cellecyklus. Senere aktiverer APC/C nedbrydningen af M-cyclin, så M-Cdk inaktiveres, og cellen kan afslutte mitosen og vende tilbage til G1-fasen.
Hvordan ville en defekt i fragmoplastens funktion påvirke cytokinese i en plantecelle?
Kromosomerne kunne fordeles korrekt til de to datterkerner, men en defekt i fragmoplasten ville forstyrre transporten og organiseringen af vesikler, der skal fusionere og danne cellepladen. Dermed ville den nye cellevæg muligvis ikke blive dannet korrekt, så cytokinesen ikke kunne fuldføres, og de to datterceller ikke blev fysisk adskilt.