TBT 4170 🧬🧫🧪🌱

Hva er LUCA (Last Universal Common Ancestor)?

Felles forfedrecelle som alle celler nedstammer fra. Minste og første enhet for liv

Når dukket de første cellene opp på jorden?

Jorden er 4,6 milliarder år gammel, og de første cellene dukket opp mellom 3,8 og 3,9 milliarder år siden

Hvilke to overordnede typer celler har vi? Og hvilke typer celler hører til de to kategoriene?

De to overordnede typene celler er prokaryote og eukaryote. Prokaryote celler inkluderer bakterier og arkebakterier, mens eukaryote celler inkluderer plante-, dyre- og soppceller

Hva slags prosess er dette, og hva brukes den til?

Analysering av ribosomalt RNA (rRNA) som kan brukes til å finne ut hvordan organismer er i slekt med hverandre. Dette brukes til å lage fylogenetiske trær, altså slektstrær for livsformer.

Hva er definisjonen av fylogeni?

Studier av evolusjonære relasjoner mellom organismer. Fylo = stamme/klan, geni = opprinnelse/skapelse

Hva er et mikrobielt samfunn? Gi ett eksempel på et mikrobielt samfunn

Et mikrobielt samfunn er en gruppe ulike mikroorganismer som lever og samhandler i samme miljø.

Eksempler på mikrobielle samfunn:

• Tarmfloraen hos mennesker

• Bakterier i jord

• Mikroorganismer i innsjøer og hav

• Mikroliv i varmende kilder eller is

• Mikrober på planteblader eller røtter

Hva kontrollerer overflod og mangfold i et mikrobielt samfunn?

Ressurser (mat) og forhold (temperatur, pH, tilstedeværelse eller fravær av oksygen osv.)

Hvilke viktige mikrobielle økosystemer har vi?

– Akvatiske (hav, dammer, innsjøer, bekker,
is, varme kilder)

– Terrestriske (jordoverflate, dype undergrunnslag)

– Høyere organismer (i eller på planter og
dyr, f.eks. menneskets tarm)

Hvilke komponenter finnes i alle prokaryote celler? Beskriv kort funksjonene

Alle prokaryote celler har en cellemembran som kontrollerer stofftransport og energiproduksjon, cytoplasma som huser cellulære komponenter, ribosomer som driver proteinsyntese, og DNA som bærer genetisk informasjon

Hvilke komponenter finnes i nesten alle prokaryote celler? Beskriv kort funksjonene

De fleste prokaryote celler har en cellevegg som gir strukturell støtte og beskyttelse, flagella som gir cellen bevegelse, pili som brukes til kommunikasjon, og plasmid som er små DNA-fragmenter (ekstra DNA)

Hva er den største forskjellen mellom Gram-positive og Gram-negative bakterier, og hva er konsekvensen?

Gram-positive celler har et tykt lag av peptidoglykan, mens Gram-negative celler har et tynnere lag som gjør at den primære fargen, krystallfiolett, kan vaskes bort når etanol tilsettes

Hva er de vanligste formene (morfologiene) til prokaryote celler?

Kokker (sfæriske), staver (sylindriske) og spiriller (spiralformede)

Hva er 'kompartmentalisering' i eukaryote celler?

Membranbundne rom der spesifikke metabolske aktiviteter skjer

Hvilke komponenter finnes i alle eukaryote celler? Beskriv kort funksjonene

Cellemembran som kontrollerer stofftransport og energiproduksjon, cytoplasma som huser cellulære komponenter, ribosomer som driver proteinsyntese, cellekjerne som inneholder cellens DNA, mitokondrier som produserer energi, endoplasmatisk retikulum (ER) som transporterer og modifiserer molekyler, og golgiapparatet som bearbeider og pakker proteiner og lipider

Hvilke komponenter finnes i noen eukaryote celler? Beskriv kort funksjonene

Kloroplast som utfører fotosyntese og cellevegg som beskytter cellen mekanisk og kjemisk mot omgivelsene

Hvordan er cellemembranen organisert?

Hydrofobe fettsyrer peker innover og danner et hydrofobt miljø, mens hydrofile deler er eksponert mot utsiden eller cytoplasmaet

Hvilke innebygde proteiner finnes i cellemembranen, og hvilke funksjoner har proteinene?

Integrerte membranproteiner sitter godt festet i membranen, mens perifere membranproteiner har én del er forankret i membranen. De har viktige roller i transport, energiproduksjon, og cellekommunikasjon

Hva er steroler, og funksjonen deres i cellemembranen?

Rigide, flate lipider som finnes i eukaryote membraner; styrker og stabiliserer membranen

Hva er Mg²⁺ og Ca²⁺ sin funksjon i cellemembranen?

De bidrar til å stabilisere membranen ved å danne ionebindinger med negative ladninger på fosfolipidene

Hva er forskjellen mellom passiv og aktiv transport gjennom cellemembranen?

Passiv transport krever ikke energi (enkel diffusjon, fasilitert diffusjon og osmose), mens aktiv transport krever energi (transportproteiner og partikkeltransport)

Er det en fordel å være en liten eller stor celle, og hvorfor?

Det er fordel å være en liten celle fordi små celler har mer overflateareal i forhold til volum, noe som gir bedre næringsutveksling

Hvorfor er prokaryote celler mindre enn eukaryote?

Prokaryote celler er mindre fordi de er enklere bygd og har fordel av å være små for rask næringsopptak og vekst, takket være høy overflate-til-volum-ratio

Hva er de tre viktigste kjennetegnene til alle celler?

Metabolisme, vekst og evolusjon

Hvilke egenskaper gjelder bare noen celler?

Differensiering/spesialisering, kommunikasjon, utveksle arvemateriale og bevegelse

Hva er de genetiske funksjonene til cellen?

Replikasjon, transkripsjon og translasjon

Hva er de katalytiske funksjonene til cellen?

Energikonservering og metabolisme

Innen medisin, hva kan man bruke stamceller til?

Alt mulig rart

Man kan studere stamceller på ulike komplekitetsnivåer, hvilke?

• én enkelt stamcelle

• stamcelle populasjon

• komplekst vev

• organer

Cellelinjer og primærceller er to typer cellekultur som brukes i forskning. Hva er forskjellen mellom disse?

Cellelinjer: Er ofte kreftceller eller genmodifiserte celler. Er derfor lette å dyrke og mer homogene

Primærceller: Hentet direkte fra vev. Er derfor mer representativt for ekte vev, men er vanskelig å dyrke. Er og mer hetrogen.

Hvorfor er det fordelaktig å bruke stamceller til medisinsk bruk?

Billig, raskt, etisk gunstig i forhold til dyreforsøk

Gi et eksempel på en vanlig stamcelleterapi

Beinmargstransplantasjon

(Hematopoetisk stamcelletransplantasjon (HSCT) )

Hva får man fra beinmargstransplantasjon

Hematopoetiske stamceller som kan bli til røde blodlegemer, hvite blodlegemer og trombocytter (blodplater)

Hva kan man bruke beinmargstransplantasjon til?

• Blodkreft

• Andre blodsykdommer

Hva kan være problematisk med imunforsvaret i stamcelleterapi

“Transplantat-mot-vert-sykdom”

Transplantatet angriper vertsvevet eller motsatt. Kan føre til skade på viktige organer som lever eller lunger

Hva kan man gjøre for å minske komplikasjoner i stamcelleterapi?

• Matche donor

• Minimere andelen immunceller i transplantatet (f.eks. T-celler)

• Hemme eller dempe immunsystemets aktivitet

Forklar hvordan man kan behandle leddgikt med stamcelleterapi

Bruskvev regenereres dårlig, men man kan bruke multipotente stamceller som kan bli til kondrocytter. Disse er bruskdannende celler og inflammasjonsdempende.

Forklar hvordan man kan gjøre bruke stamceller til å reparere bruskvev.

Skraper av skadet vev. Blander donorceller med celler fra pasienten (gjerne fra det skadde vevet) og fibrinlim (for at cellene skal holde seg på plass og ikke flyte utover)

Hvorfor velger man å regenerere vev framfor andre behandlingsmetoder?

• Kroppen har allerede en viss evne til å reparere seg selv

• Mindre bivirkninger enn legemidler

• Mangel på organer for transplantasjon

Vi deler biomaterialer inn i tre generasjoner (grupper) hvilke?

1. Inert: Et ikke-levende (mekanisk) materiale som brukes i medisin, ment for å samhandle med biologiske systemer. Eks: protese

2. Bioaktiv: Et materiale som er ment å samvirke med biologiske systemer for å vurdere, behandle, forsterke eller erstatte ethvert vev, organ eller funksjon i kroppen. Eks: Sting som brytes ned

3. Bioreaktiv: Avansere biomaterialer som man skal kunne styre og få respons på. Eks: Vevsteknologi

Hva er noen egenskaper man må tenke på med biomaterialer?

Avhenger av bruksområdet, men eksempler er:

• Biokompatibelt (ikke giftig, irriterende, osv)

• Fysiske egenskaper (stivhet, overflate topografi, stabilitet)

• Produksjonsvennlig (formbart, injiserbart)

Hva menes med vevsteknologi?

Biomedisinsk ingeniørvitenskap som benytter en kombinasjon av celler, ingeniørteknikker, materialteknologi, og egnete biokjemiske og fysikalsk-kjemiske faktorer for å:

• Gjenopprette

• Opprettholde

• Forbedre eller

• Erstatte ulike typer biologisk vev

Hva er vevsteknologi triaden?

De tre tingene man må ha kontroll på når man lager vev:

• Celler

• Struktur

• Signaler

Hvordan påvirker stivheten til substratet til cellekulturen differensieringen til stamcellene?

Stivere substrat gjør at stamcellene differensierer til stivere celler

Nevroner (myk) → Muskler → Bein (stivt)

Selv om man matcher donorer kan imunforsvaret avvise transplanterte celler. Hva er noe man kan gjøre for å unngå dette?

Man kan lage en barriere rundt cellene som beskytter den fra imunforsvaret, men hvor viktige stoffer som cellen lager fortsatt kan trenge gjennom barrieren

Hva skjer når imunforsvaret avviser et transplantat?

Imunceller tiltrekkes implantatet og fagocyterende celler som makrofager prøver å bryte ned implantatet. Ofte er det for stort til å brytes ned, da kommer fibroblaster og danner en kolagenkapsel rund implantatet.

Hva er en klone?

En organisme eller celle, eventuelt en gruppe av organismer eller celler som er produsert ukjønnet fra én forfader eller stamme, som de er genetisk identisk med

Gi noen eksempler på kloning i naturen

Jordbær og potet

Hva er de to hovedkatogoriene av kloning?

Reproduktiv kloning: Målet er å lage et helt individ

Terapautisk kloning: Målet er et produkt, feks stamceller eller vev

Hvordan fungerer kloning i praksis?

SCNT (somatisk cellekjerne transplantasjon):

Trekker ut cellekjernen fra et egg, implanterer en cellekjerne i det denukulerte egget

Får man en genetisk identisk klone ved å bruke SCNT?

Nei, fordi man bytter cellekjerne, men mitokondrie-DNA kommer forsatt fra den opprinnelige eggcellen.

Hva kan gjøre at kloner er ulike?

Epigenetikk

Forklar noe av metoden som ble brukt for å klone sauen dolly?

Somatiske celler ble sultet for å unngå celledeling. Bruker disse og denukulert egg for å få utviklingen av et foster. Krever og elektroporering for å gjøre cellene mer permeable.

Hva er noen problemer ved kloning?

• Uvanlig fosterutvikling som ofte fører til syndromer

• Etisk uforsvarlig?

PRANK! Slapp av, vi skal ikke kunne denne

Metabolisme

Kroppens forbrenning av næringsstoffer for å sikre energitilførsel og stoffer som er nødvendige for at kroppen skal fungere

Katabolisme

Første av to delen av metabolisme der større molekyler blir brutt ned til mindre molekyler og energi frigjøres.

Anabolisme

Andre del av metabolismen der energi blir brukt til å lage større komponenter i cellen, som proteiner og nukleinsyrer.

Chemoorganotrophs

Får energien gjennom oksidasjon av ORGANISKE molekyler

Chemolithotrophs

Får energien gjennom oksidasjon av UORGANISKE molekyler. (litho → stein)

Fototrof

Har pigmenter som gjør at lys blir energikilden. (klorofyll omdanner energien i lyset til kjemisk energi). FOTOSYNTESE

Autotrof

Får karbonkilden sin kun fra CO2

Heterotrof

Får karbonkilden sin fra organiske forbindelser, ofte gjennom konsum av andre organismer.

Hva står ATP for

Adenosin trifosfat

Energifrigjøring:

ATP→ADP→AMP→Ade

ATP→ADP: 31 kJ/mol

ADP→AMP: 31 kJ/mol

AMP→Ade: 14 kJ/mol

ATP-molekylet

Blå: adeningruppe

Grønn: ribose

(blå+grønn: adenosin)

Fosfatgrupper

Termodynamikkens lover (for levende organismer)

Levende organismer kan ikke skape energi fra ingenting.

Levende organismer kan ikke tilintetgjøre energi.

Levende organismer kan transformere energi fra en form til en annen.

Fri energi, hvilken retning går reaksjonen spontant?

Negativ gibbs fri energi→Spontan.

Avhenger av konsentrasjonene til stoffene i reaksjonen.

Hvordan hjelper ATP i reaksjoner?

X → Y: ΔG > 0

X + ATP → Y + ADP + P ΔG < 0 SPONTAN!

De to prosessene i dannelse av ATP

1. Substrat-nivå fosforylering

2. Oksidativ fosforylering

Oksidativ fosforylering

Foregår i mitokondrie.

Trenger: elektroner, en H+ gradient, enzymer (f.eks: ATP-syntase)

Elektrontransportkjeden

En serie proteiner i mitokondriemembranen som overfører elektroner og pumper protoner for å danne ATP.

NAD+

Energilagring. Deltar i  frakt av elektroner og protoner i oksidasjoner og reduksjoner i cellene. NAD er en redoksbærer med NAD⁺ i oksidert form og NADH i redusert form.

FAD

Energilagring. Et koenzym som kan motta eller avgi to protoner og to elektroner når det er fullstendig redusert

Glukosemetabolisme

Legg merke til med og uten oksygen.

Utbytte av ATP per glukosemolekyl med og uten oksygen

Med oksygen: opp til 32 ATP

Uten oksygen: 1-4 ATP

Hvilke produkter kan vi få fra glukose

Aerobt: 4CO2 og 4H2O

Anaerobt: 2Etanol + 2CO2/ 2melkesyre

Annet: Glykogen/stivelse, Pyrovat (steget før co2 osv), Ribose 5-fosfat, Polysakkarider i celleveggen og ekstracellulær matriks

Karbohydrater

Komponent i cellevegg og energilagring

Glykolyse

Nedbryting av glykose til pyruvat, ønsker å produsere ATP. I cytoplasma (mye muskler/hjernen)

Glykoneogenese

Nydanning av glukose fra ikke-karbohydratkilder, for å opprettholde blodsukkeret når glukose ikke er tilgjengelig fra mat. Gjerne i lever

Hva er nukleotider?

Byggesteinene i DNA og RNA, bestående av en sukkergruppe, en fosfatgruppe og en nitrogenholdig base.

Hva er leseretningene i DNA og RNA-trådene angitt som?

5' til 3'

Hva er baseparingsreglene?

Reglene for hvordan basene i DNA parer seg: A med T og G med C.

Hva er DNA-replikasjon?

Prosessen der DNA kopierer seg selv.

Hva er DNA-polymerase?

DNA-polymerase er et enzym som katalyserer DNA-replikasjon.

Hva er transkripsjon?

Prosessen der genetisk informasjon overføres fra DNA til RNA.

Hva er translasjon?

Translasjon er prosessen der informasjonen i mRNA (nukleotidene) brukes til å bygge et polypeptid, altså en kjede av aminosyrer.

Initiering – elongering – terminering

Hva er mRNA?

Messenger RNA er en type RNA som overfører genetisk informasjon fra DNA til ribosomene.

Hva er tRNA?

Transfer RNA frakter aminosyrer til ribosomene under proteinsyntesen.

Hva er rRNA?

Ribosomal RNA er en type “ikke-kodende” RNA som sammen med proteiner utgjør ribosomene, og er essensielt for proteinsyntesen ved å katalysere dannelsen av peptidbindinger.

Hva er hovedulikhetene mellom RNA og DNA?

RNA er enkeltrådet, mens DNA er dobbelttrådet. RNA inneholder uracil (U) i stedet for tymin (T), og sukkeret i RNA er ribose, mens DNA inneholder deoksyribose.

Hva er en promotor?

En region på DNA som RNA-polymerase binder seg til for å starte transkripsjon.

Hva er startkodon og stoppkodon?

En spesifikk sekvens av nukleotider på mRNA som signaliserer hhv. starten (vanligvis AUG) og avslutningen av translasjonsprosessen.

Hva er den genetiske kode?

Det er et sett med regler som oversetter sekvenser av nukleotider i DNA og RNA til aminosyrer, som danner proteiner.

Hva er operon?

En gruppe gener i prokaryoter som blir transkribert sammen og regulert av en felles promotor. Operoner gjør det mulig for celler å koordinere uttrykk av gener som er involvert i relaterte funksjoner.

Hva er forskjellen på genekspresjon i prokaryoter og eukarioter?

Genekspresjon i prokaryoter skjer i cytoplasma samtidig med transkripsjon, mens i eukarioter skjer transkripsjon i kjernen og translasjonen i cytoplasma. I eukarioter er genregulering mer kompleks, involverer flere trinn og regulerende elementer.

Hva er epigenetikk?

Epigenetisk informasjon påvirker hvordan genene uttrykkes i cellene (genuttrykk eller genekspresjon). DNA metylering er den mest utbredte epigenetiske mekanismen.

Hva er regulatorer?

Regulatorer er elementer eller proteiner som kontrollerer uttrykket av gener ved å binde seg til spesifikke DNA-sekvenser og påvirke transkripsjonen. De kan være aktivatorer som øker uttrykket eller repressorer som hemmer det.

Hva er introner og eksoner?

Introner er ikke-kodende sekvenser i eukaryote gener som transkriberes men fjernes (“splicing”) under RNA-bearbeiding, mens eksoner er de kodende sekvensene som forblir i det modne mRNA.

Hva er “capping” og “tailing”?

Capping og tailing refererer til de modifikasjonene som skjer med RNA-molekyler i Eukaryoter etter transkripsjon og før translasjon. “Capping” innebærer å legge til GTP på 5'-enden, mens “tailing” involverer å legge til en poly(A)-hale på 3'-enden.

Hva er et plasmid?

Et lite sirkulært DNA-molekyl som replikeres uavhengig av kromosomet i bakterier. Enkle å isolere fra og overføre til bakterier.