Budowa DNA sciaga id 94104 (2)

background image

Budowa DNA: DNA- kwas dezoksyrybonukleinowy – występuje w komórce w postaci podwójnej nici spiralnie za sobą skręconych w

postaci tzn. helisy,, każda nic zbudowana jest z pojedynczych „cegiełek” zwanych nukleotydami.

W skład nukleotydu DNA wchodzą: cukier C 5- deoksyryboza ,reszta kwasu fosforowego, jedna z zasad azotowych:

-adenina (A),tymina (T), cytozyna (C), - guanina (G) Reguła komplementarności: A=T

DNA- zawiera informację genetyczną komórki (organizmu).

RNA- kwas rybonukleinowy. Występuje w komórce w postaci jednej nici i jest wierną kopią DNA, a zatem umożliwia realizowanie

informacji genetycznej. Jego podstawową jednostką budulcową jest nukleotyd zbudowany z:

a) cukier C 5- ryboza, reszta kwasu fosforowego, jedna z zasad azotowych:

-adenina (A), -urazyl (U), -cytozyna (C), -guanina (G).

3 rodzaje RNA: -mRNA – matrycowa RNA- powstaje na matrycy DNA i jest roboczą kopią genu.

-tRNA – transportowy RNA- transportuje aminokwasy do miejsca biosyntezy białek,

-rRNA- rybosomalny RNA- wchodzi w skład rybosomów i uczestniczy w biosyntezie białka.

DNA w komórce występuje: - w jądrze, mitochondriach, plastydach (u roślin),

RNA w komórce występuje: -w jądrze, cytoplazmie, rybosomach.

Replikacja DNA- podwojenie ilości DNA w komórce bezpośrednia przed podziałem.

Przebieg replikacji: polimeraza DNA znajduje na nici DNA miejsce inicjacji replikacji. Takich miejsc w obrębie jednej cząsteczki DNA jest

wiele, z tąd replikacja przebiega na w wielu miejscach jednocześnie.

w miejscu inicjacji replikacji następnie rozplecenie podwójnej helisy. W tym miejscu powstają tzw. widełki replikacyjne.

w widełkach replikacyjnych polimeraza DNA ustawia naprzeciwko każdemu nukleotyd.

Nowe nukleotydy łączą się replikacja DNA pół zachowawcze - nowa cząsteczka DNA zawiera nić starą i jedną nić nową.

Celem replikacji- jest dokładne skupione cząsteczki DNA i następnie przekazane komórkom potomnym identycznej informacji genetycznej.

Miejsce łączenia się helis to miejsce inicjacji

Replikacja –ciągła synteza Synteza fragmentami Polimeraza DNA III

- katalizuje krok po kroku przyłączenie deoksyrybonukleotydów do nowego łańcucha DNA

- katalizuje wytwarzanie wiązania fosfodiestrowegomiędzy grupą –OH na końcu 3’, a fragmentami na końcu 5’ deoksyrybonukleotydu

Składniki niezbędne do syntezy DNA - odcinek starterowy – jego syntezę katalizuje enzym PRUMAZA

- matryca DNA - jony Mg, -5’ – trifosforanydeoksyrybonukleotydów (dATP, dGTP, dTTP, dCTP)

Enzymy i białka uczestniczące w replikacji DNA:

- Helikaza uczestniczy w rozpleceniu nici DNA - wiązanie białek stabilizujących rozwinięcie nici

- prymaza – syntezuje krótki starterowy odcinek RNA - polimeraza DNA III syntezuje łańcuch DNA

- polimeraza DNA I – usuwa starter - ligaza – łączy odcinki DNA (tzw. Fragmenty okazaki)

Transkrypcja – przepisywanie informacji z DNA na mRNA

Nowy RNA jest syntetyzowany zgodnie z regułą komplementarności w stosunku do nici stanowiącej szablon

- katalizowana przez enzym polimeraza zgodnie z matrycą DNA - substancjami są trifosforanyrybonukleozydów

- synteza mRNA odbywa się w kierunku 5’→3’ - obejmuje trzy etapy: inicjację, elongację, terminację

-transkrypcja rozpoczyna się od końca 5’ a jej początek ma miejsce w rejonie zwanym promotorem

- są to rejony w matrycy DNA, które wiążą polimerazę RNA i determinują miejsce startu transkrypcji

- eukariota : w rejonie -25-kasetaTATA, w rejonie -75- kaseta CAAT

- proces transkrypcji inicjuje połączenie polimerazy RNA z promotorem

REPLIKACJA DNA: proces podwojenia ilości DNA. Zachodzi w fazie S (podwojenie ilości histonów ) .

REPLIKACJA SEMIKONSERWATYWNA : (półzachowawcza) - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić

macierzysta i jedna nowa.

-semikonserwatywna

[rozplątanie heliksa, a potomne cząstki DNA są w połowie nowe, a w połowie ze starej nici]

-konserwatywna

[macierzysta cząsteczka DNA nie ulega rozplątaniu, powstaje jedna nowa cząsteczka DNA,

-przypadkowa

[macierzysta cząsteczka DNA ulega fragmentacji, nowa nić zawiera elementy starej i nowej nici]

PRZEBIEG PROCESU :INICJACJA, ELONGACJA, TERMINACJA

U PROKARIOTA : INICJACJA : naga nić w postaci α- helisy , aby można było utworzyć nową nić :

rozplecenie nici DNA : pomiędzy nici wnika

białko inicjatorowe DNA A

, które zgina nić, naprężenie wiązań wodorowych i rozerwanie

wnika kolejne białko enzymatyczne

HELIKAZA

: aby zapobiec powstawaniu ponownie α-helis. powstają

WIDEŁKI REPLIKACYJNE

: 1

oczko (=widełki) replikacyjne. tuż obok miejsca

ORI

(miejsce początku replikacji)

wchodzi kolejny enzym

PRYMAZA

: wytwarza

PRIMERY

( odcinki RNA komplementarne do DNA )

ELONGACJA : Wydłużanie nowopowstałego łańcucha DNA Warunki: - duża ilość wolnych nukleotydów

- dostarczona energia, obecność związków wysoko energetycznych . Donor energii : trifosforany nukleozydu (TTP , CTP, GTP, ATP)

- enzym katalizujący proces * musi mieć miejsce aktywne przestrzennie pasujące do nukleotydów.

- zachowana komplementarność dobudowywanych nukleotydów

*

enzym

: - czyta tylko w kierunku od 3’ do 5’ - syntetyzuje nową nić od końca 5’ do 3’- jest to enzym który potrafi dobudowywać tylko do

istniejących już fragmentów , nie czyta od nowa

Elongacja trwa do momentu odczytania

REPLIKONU

(jednostka replikacji – od sekwencji ori do sekwencji term)

u prokariota elongacja trwa do momentu dotarcia widełek do przeciwległego końca kolistej cząsteczki genoforu.

Na nici wiodącej ( 3’ – 5’ ) -

replikacja

ciąg

Na nici opóźnionej –

replikacja

opóźniona

.

FRAGMENTY

OKAZAKI

: fragmenty DNA z własnym primerem długości widełek replikacyjnych.

TERMINACJA :• wycięcie primerów ( u prokariota robi to

POLIMERAZA

KORNBERGA

: naprawia fragmenty, wycina primery, w miejscu

wycięcia primerów dobudowuje nukleotydy typowe dla DNA )

LIGAZY

łączą fragmenty DNA powstałe w miejscu po primerach i fragmenty okazaki w 1 ciągłą nić.

odtwarzanie wiązań wodorowych pomiędzy nicią starą a nową

U EUKARIOTA : Dna u prokariota jest cząsteczką nagą, kolistą ; u eukariota bardziej niedostępna ze względu na połączenie z białkami przez

co tworzy kolejne struktury upakowania

Replikacja zaczyna się od uwolnienia cząsteczki DNA od białek towarzyszących

Pierwszy enzym to

TROPOIZOMERAZA

3 polimerazy :-

α

: czyta tylko DNA jądrowe,-

β

: naprawia błędy,-

γ

: replikuje DNA mitochondrialne

szybkość włączania nukleotydu: P: 50 tys/min - E : 500 – 3600/min czas trwania procesu dużo krótszy u E

- P : 1 replikon i 1 oczko replikacyjne - E : wiele replikonów i wiele oczek replikacyjnych

W komórkach embrionalnych wiele więcej replikonów niż w somatycznych →skrócony czas replikacji →szybsze powielanie się komórek

OBRÓBKA POSTREPLIKACYJNA : Do końca 3’ przyłącza się enzym

TELOMERAZA

, który ma właściwości katalityczne ( u Eukariota ! u P nie )

i posiada je tylko dlatego, że ma wbudowaną krótką sekwencję RNA .

W tym procesie na krótkim odcinku RNA tworzone się telomery w procesie

ODWROTNEJ

TRANSKRYPCJI

– czyli przepisania informacji z

RNA na komplementarne DNA , które powstaje w procesie odwrotnej transkrypcji.

Telomery nie są fragmentami kodującymi , ale pełnią bardzo ważną funkcję: chronią DNA przed działaniem

egzonukleaz

(przed skracaniem

* komórka nowotworowa – jedyna komórka , która nie skraca telomerów.

Mechanizm elongacji łańcucha RNA polimeraza RNA – wytwarza wiązanie fosfodiestrowe

Terminacja – nowo syntetyzowany RNA

Regulacja aktywności genów na etapie transkrypcji – na przykładzie operonu laktozowego

Operon – jednostka mechanizmu regulacji aktywności genów

Geny struktury – w nich jest zakodowana informacja o syntezie enzymów

Promotgor - miejsce przyłączenia polimerazy RNA Operator – aktywator genów struktury

Operator laktozowy - odpowiedzialny za syntezę enzymów :

- β – galaktozydaza – podstawowy enzym uczestniczący w rozkładzie laktozy

- permeaza- uczestniczy w regulacji transportu przez błony

- acetylotransferaza – uczestniczy w przeniesieniu grupy acetylowej w metabolizmie laktozy

Negatywna regulacja transkrypcji : negatywny regulator (represor) blokuje przyłączenie polimerazy RNA do miejsc promotorowych i

uniemożliwia transkrypcję

Pozytywna regulacja transkrypcji : pozytywny regulator (aktywator) usprawnia wiązanie polimerazy RNA (RNAP) w miejscach

promotorowych – w efekcie umożliwia transkrypcję

Translacja – proces syntezy białka na rybosomach, przekazywanie informacji genetycznej tzn proces syntezy białka o kolejności

aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym wg sekwencji kodonów w mRNA

Translacja - inicjacja : od połączenie małej jednostki rybosomu z mRNA oraz przyłączenia t-RNA do kodonu startowego (AUG)

- elongacja – przyłączenie kolejnego aminokwasu z wytworzeniem wiązania peptydowego, kolejne przyłączenie aminokwasów

- terminacja- zakończenie syntezy białka w chwili pojawienia się kodonów stop na matrycy mRNA – UAA, UAG, UGA

Transkrypcja- jest to proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na mRNA. Zachodzi w jądrze komórki.

Etapy transkrypcji: 1. polimeraza- NRA odnajduje na nici DNA odpowiednie miejsce zwane promotorem w którym rozpoczyna się proces

- rozplecenie podwójnej helisy DNA i ustawianie naprzeciwko nukleotydów nici DNA komplementarnych nukleotydów tworzących nić RNA

3. powstaje pojedyncza nić RNA, która jest jednak niedojrzała i musi zostać poddana obróbce potranskrypcyjnej.

Miejsce styku helis to promotor. T zamienia się na U!!

Dojrzewanie mRNA Powstały mRNA jest produktem w stanie surowym który wymaga wykończenia bo geny mają budowę nieciągłą tz.

zawierają odcinki kodujące ekson oraz odcinki nie kodujące introny. Dojrzewanie mRNA polega więc na wycinaniu odcinków nie

kodujących a łączeniu się sobą odcinków kodujących. powstały mRNA może stanowić matrycę do syntezy białka i opuścić jądro.

Ekson 1/ INTRON/ EKSON 2/ INTRON/ EKSON 3/ - (nie dojrzałe pre- mRNA).

Ekson 1/ ekson 2/ ekson 3/ - dojrzały mRNA

Transkrypcja ma na celu: -ochronę oryginału informacji genetycznej zawartej w DNA,

-stworzenie możliwie dużej ilości kopii informacji genetycznej, które będą stanowiły matrycę do biosyntezy białka.

Kolejność ekspresji informacji genetycznej.1. replikacja ZACHODZI W JĄDRZE 2. transkrypcja 3. translapcja (biosynteza białka) –

cytoplazma,4.odwrotna translacja

Kod genetyczny- jest to system zapisu informacji genetycznej w którym każdemu aminokwasowi odpowiada określony kodon.

Kodon- (triplet)- to trzy kolejne nukleotydy wyznaczające aminokwas.

1 aminokwas- 3 nukleotydy, 1 triplet-3 nukleotydy, 1kodon = 30 aminokwasów. 90 nukleotydów = 30 aminokwasów

DNA T A C C G A A T T  nić matrycowa

A T G G C U U A A

mRNA A U G G C U U A A

Biosynteza zawsze zaczyna się od aminokwasu Metioniny. 3 kodony kończące to: UUA, UGA, UAG.

Antykodon jest to trójka

zasad

charakterystyczna dla danego

aminokwasu

, oraz komplementarna do

kodonu

tego aminokwasu

znajdującego się w

mRNA

. Występuje on w

cząsteczce

tRNA

biorącej udział w

translacji

. Podczas tego procesu przyłącza się on do

komplementarnej trójki zasad w mRNA wraz z znajdującym się na przeciwnym końcu cząsteczki tRNA aminokwasem.

Kod genetyczny jest: trójkowy – trzy sąsiadujące ze sobą nukleotydy (tzw. kodon) określają jeden aminokwas,

bezprzecinkowy – sekwencja zasad jest odczytywana kolejno,

niezachodzący – kodony leżą kolejno jeden za drugim i nie mają elementów wspólnych,

jednoznaczny – jeden kodon koduje tylko jeden aminokwas,

zdegenerowany – jeden aminokwas może być kodowany przez kilka rożnych kodonów,

kolinearny kolejność ułożenia kodonów w łańcuchu polinukleotydowym kwasu odpowiada kolejności ułożenia aminokwasów w białku,

uniwersalny – zasady kodowania oraz znaczenie kodonów są takie same u wszystkich organizmów.

Informacyjny RNA (mRNA) w sekwencji swoich nukleotydów ma zakodowaną informację o sekwencji aminokwasów w białku. Geny

eukariotyczne składają się z sekwencji kodujących białko (tzw. eksonów) oraz z sekwencji niekodujących białko (tzw. intronów). Z

utworzonej cząsteczki RNA wycinane są introny, a eksony łączone w cząsteczkę mRNA, która dopiero wtedy opuszcza jądro.

Rybosomalny RNA (rRNA) jest głównym składnikiem rybosomów, pełni funkcje katalityczne i strukturalne.

Transportujący RNA (tRNA) przenosi zaktywowane aminokwasy do rybosomów. Ma unikalną strukturę przestrzenną określaną mianem

„liścia koniczyny”. Najistotniejsza w tRNA jest pętla antykodonowa, zawierająca tzw. antykodon, tj. trojkę nukleotydów, która umożliwia

rozpoznanie kodonóww mRNA. Do końca 3’ następuje przyłączenie właściwego aminokwasu.

Translacja polega na przetłumaczeniu informacji genetycznej zawartej w sekwencji nukleotydów w mRNA na sekwencję aminokwasóww

syntetyzowanym białku. Proces translacji poprzedza aktywacja aminokwasu (aminoacylacja), która polega na przyłączeniu do tRNA

odpowiedniego aminokwasu. Biosynteza białek odbywa się na rybosomach.

Nukleotydy składają się z zasady organicznej (pochodnej puryny lub pirymidyny), pentozy (D-rybozy lub D-2-deoksyrybozy) oraz kwasu

ortofosforowego. W skład kwasów nukleinowych wchodzą zasady pirymidynowe: cytozyna, uracyl, tymina.

elektrostatyczne oddziaływania rolę kwasu spełniają reszty fosforowe kwasów nukleinowych lub grupy karboksylowe aminokwasów

kwasowych, a rolę zasady – grupy aminowe aminokwasów zasadowych lub grupy aminowe zasad purynowych i pirymidynowych; 2)

wiązania wodorowe między odpowiednimi atomami azotu i tlenu zasad azotowych i aminokwasów; 3) wiązania chelatowe, w

których jon dwuwartościowego metalu łączy się ze związkiem organicznym dwoma wiązaniami, tj. jonowym, w którym zastępuje np. jon

wodoru i drugim – koordynacyjnym – z inną grupą związku organicznego Niewielki dodatek np. NaHCO3, zwiększa rozpuszczalność

nukleoprotein, powoduje odszczepienie się kwasów nukleinowych od białka, a nawet degradację kwasów rybonukleinowych bardziej

wrażliwych na hydrolizę zasadową. 0,6% roztworem NaCl, w którym rozpuszczają się rybonukleoproteiny

deoksyrybonukleoproteiny ekstrahuje się 10% roztworem NaCl, następnie wytrącić za pomocą alkoholu etylowego.

OTRZYMYWANIE DNA Z WĄTROBY. Wątrobę pokroić i homogenizować z 40ml oziębionego do 4st C 0,6% NaCl w

cytrynianie sodu prz

ez 3 minuty, wirować 10 min, osad do zlewki i dodać 10% NaCl, do łaźni z lodem i ekstrahować 15 minut i

odwirować, dodać alkoholu 96% i zebrać DNA.

OTRZYMYWANIE RNA Z DROŻDŻY. Drożdże i 40 ml 0,4% NaOH, osad odwirować, supernatant przenieść i zakwasić 15 ml 5%

kwasu octowego, do wirówki z 40ml etanolu i (3000 obr./min przez 10 minut) i rozpuścić w małej ilości 0,4% NaOH

IDENTYFIKACJA SKŁADNIKÓW NUKLEOPROTEIN. Hydrolizy związków do kwasu fosforowego, pentozy oraz zasad

azotowych, a następnie ich rozdziału. Lub Niehydrolizowane kwasy nukleinowe (DNA i RNA) wykazują reakcję wspólną na obecność

pentoz, tzw. reakcję Biala i Tollensa. reakcją odróżniającą oba typy kwasów w formie niehydrolizowanej jest reakcja Dischego na obecność -

D-2-deoksyrybozy

WYKRYWANIE BIAŁKA - BIURETOWA 1 ml próbki badanej + 2 ml 10% NaOH + 2-3 krople 1% roztworu CuSO4
WYKRYWANIE PENTOZ: PRÓBA TOLLENSA 1ml stężonego HCl i po 1 ml floroglucyny i ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej,

czerwona PRÓBA BIALA 2 ml 0,2% roztworu orcyny w 20% roztworze HCl i dodać kroplę 1% roztworu FeCl3. Ogrzewać we wrzącej

łaźni wodnej 5-10 minut. Zielona

ODRÓŻNIENIE DNA OD RNA – REAKCJA DISCHEGO polega na tworzeniu w środowisku kwaśnym przez 2-
d

eoksyrybozę zdifenyloaminą produktu kondensacji o barwie niebieskiej

.

3 ml 0,4% NaOH i dokładnie rozgnieść bagietką

(przesączyć. Do 1 ml przesączu 2 ml odczynnika dwufenyloaminy. ogrzewać 10 minut we wrzącej łaźni wodnej. DNA barwa niebieska.
WYKRYWANIE ZASAD PURYNOWYCH PRÓBA Z AgNO3 5 ml 5% H2SO4 i ogrzewać 30 minut na wrzącej łaźni. Zobojętnić

stężonym amoniakiem wobec czerwieni metylowej i odsączyć. dodać kilka kropli 10% AgNO3. biały osad

PRÓBA MUREKSYDOWA próbki do parowniczek, kilka kropel HNO3 i odparować do sucha. zwilżyć kilkoma kroplami amoniaku

w obecności zasad purynowych pojawia się czerwone zabarwienie purpuranu amonu (mureksydu).

WYKRYWANIE KWASU ORTOFOSFOROWEGO0,3 ml 0,5 M HCl i po przykryciu korkami plastikowymi ogrzewać we wrzącej

łaźni 15 minut. Po oziębieniu dodać 1 ml odczynnika molibdenowego i 1 ml reduktora. na chwilę do wrzącej łaźni wodnej. niebieski
kompleks fosforowo-molibdenowego.

Kodon- fragment DNA określający jeden aminokwas, odczyt od N-końca

Pirymidowe:

Cytozyna- 2-hydroksy-4-aminopirymidyna

Uracyl- 2,4-dihydroksypirymidyna
Tymina- 2,4-dihydroksy-5-metylopirymidyna

Purynowe:

Adenina- 6-aminopuryna

Guanina- 2-amino-6-hydroksypuryna

Hipoksantyna- 6-hydroksypuryna

Forma laktamowa: ketonowa forma przy C-2
Nietypowe: 6-Nmetylo-, 6-N-dimetyloadeniny, pseudourydyny

Pentozy w kw: B-D-ryboza i B-D-2-deoksyryboza, łączą się przez C-1 z NH i estrowym z OH przy C-3 i 5

Zasada org+ aldopentozą wiązaniem N-glikozydowym daje nukleozyd, a estrowo w C-5 fosforanu – nukleotyd

W hydrolizatach (śr. Naturalne) są też nukleozydo-3-monofosforany

Nukleotrifosforany: ATP, GTP, UTP, koenzymy: NAD+,NADP+,FAD

Budowa DNA: łańcuch dwuniciowy skręcony w heliks w którym obie nici są spojone jednoznacznie (deoksy)rybozy i fosforanu, zasady na

zewnątrz, nukleotydy powiązane diestrowo przez fosforan z OH i z C-5` pentozy własnego nukleotydu, a drugą grupą OH łączy się z C-

3`następnego nukleotydu.

Cechy: -2 odwrotnie skierowane łańcuchy oplatają hipotetyczną oś

-Płaszczyzny zasad są prostopadłe do osi heliksu

-wielkości cząsteczek pary zasad pasują do odległości miedzy łańcuchami sacharydonowo-fosforanowymi

-średnica heliksu 2 nm, odległość między zasadami 0,34 nm
-kolejność zasad w łańcuchu nie jest ograniczona

Mutacje: efekt metaboliczny, morfologiczny, letarny

Genomy prokariotów: np. E.coli. chromosom bakteryjny, DNA nie oddzielony od cytosolu, chromosom kulisty, ok 59 domen(pętli)

Eukariotów: w jądrze, 10^8 par zasad i 40k odrębnych genów, sekwencje pojedyncze i powtarzalne

Geny: podzielone: introny(wewnętrzne) i eksony(do syntezy białek) DNA jako chromosomy-ściśle upakowane z białkami histonowymi

Selenoidem-heliks wyższego rzędu, z 6 nukleosomów
RNA-mniejsze masy od DNA, w cytoplazmie i w jądrze. Zamiast tyminy uracyl, często pojedyncze łańcuchy

RNA komórkowy: transportujący 25kDa, informacyjny mRNA- w jądrze i w cytoplazmie rRNA-w rybosomach, matryca do łańcuchów

polipeptydowych, snRNA do dojrzewania mRNA

Replikacja-rozplecienie podwójnego heliksu na dwie nici i odbudowę od każdej z nich nowej. Polimeraza do syntezy DNA

Replikacja DNA u prokariotów:

Różnice: u prokariotów kolistych chromosomów, replikacja zaczyna się w oczku replikacyjnym

Replikacja Dna u eukariotów: 10 razy wolniej,


Budowa DNA: DNA- kwas dezoksyrybonukleinowy – występuje w komórce w postaci podwójnej nici spiralnie za sobą skręconych w postaci tzn. helisy,,

każda nic zbudowana jest z pojedynczych „cegiełek” zwanych nukleotydami.

W skład nukleotydu DNA wchodzą: cukier C 5- deoksyryboza ,reszta kwasu fosforowego, jedna z zasad azotowych:

-adenina (A),tymina (T), cytozyna (C), - guanina (G) Reguła komplementarności: A=T

DNA- zawiera informację genetyczną komórki (organizmu).

RNA- kwas rybonukleinowy. Występuje w komórce w postaci jednej nici i jest wierną kopią DNA, a zatem umożliwia realizowanie informacji

genetycznej. Jego podstawową jednostką budulcową jest nukleotyd zbudowany z:

a) cukier C 5- ryboza, reszta kwasu fosforowego, jedna z zasad azotowych:

-adenina (A), -urazyl (U), -cytozyna (C), -guanina (G).

3 rodzaje RNA: -mRNA – matrycowa RNA- powstaje na matrycy DNA i jest roboczą kopią genu.

-tRNA – transportowy RNA- transportuje aminokwasy do miejsca biosyntezy białek,

-rRNA- rybosomalny RNA- wchodzi w skład rybosomów i uczestniczy w biosyntezie białka.

DNA w komórce występuje: - w jądrze, mitochondriach, plastydach (u roślin),

RNA w komórce występuje: -w jądrze, cytoplazmie, rybosomach.

Replikacja DNA- podwojenie ilości DNA w komórce bezpośrednia przed podziałem.

Przebieg replikacji: polimeraza DNA znajduje na nici DNA miejsce inicjacji replikacji. Takich miejsc w obrębie jednej cząsteczki DNA jest wiele, z tąd

replikacja przebiega na w wielu miejscach jednocześnie.

w miejscu inicjacji replikacji następnie rozplecenie podwójnej helisy. W tym miejscu powstają tzw. widełki replikacyjne.

w widełkach replikacyjnych polimeraza DNA ustawia naprzeciwko każdemu nukleotyd.

Nowe nukleotydy łączą się replikacja DNA pół zachowawcze - nowa cząsteczka DNA zawiera nić starą i jedną nić nową.

Celem replikacji- jest dokładne skupione cząsteczki DNA i następnie przekazane komórkom potomnym identycznej informacji genetycznej. Miejsce

łączenia się helis to miejsce inicjacji

Replikacja –ciągła synteza Synteza fragmentami Polimeraza DNA III

- katalizuje krok po kroku przyłączenie deoksyrybonukleotydów do nowego łańcucha DNA

- katalizuje wytwarzanie wiązania fosfodiestrowegomiędzy grupą –OH na końcu 3’, a fragmentami na końcu 5’ deoksyrybonukleotydu

Składniki niezbędne do syntezy DNA - odcinek starterowy – jego syntezę katalizuje enzym PRUMAZA

- matryca DNA - jony Mg, -5’ – trifosforanydeoksyrybonukleotydów (dATP, dGTP, dTTP, dCTP)

Enzymy i białka uczestniczące w replikacji DNA:

- Helikaza uczestniczy w rozpleceniu nici DNA - wiązanie białek stabilizujących rozwinięcie nici

- prymaza – syntezuje krótki starterowy odcinek RNA - polimeraza DNA III syntezuje łańcuch DNA

- polimeraza DNA I – usuwa starter - ligaza – łączy odcinki DNA (tzw. Fragmenty okazaki)

Transkrypcja – przepisywanie informacji z DNA na mRNA

Nowy RNA jest syntetyzowany zgodnie z regułą komplementarności w stosunku do nici stanowiącej szablon

- katalizowana przez enzym polimeraza zgodnie z matrycą DNA - substancjami są trifosforanyrybonukleozydów

- synteza mRNA odbywa się w kierunku 5’→3’ - obejmuje trzy etapy: inicjację, elongację, terminację

-transkrypcja rozpoczyna się od końca 5’ a jej początek ma miejsce w rejonie zwanym promotorem

- są to rejony w matrycy DNA, które wiążą polimerazę RNA i determinują miejsce startu transkrypcji

- eukariota : w rejonie -25-kasetaTATA, w rejonie -75- kaseta CAAT

- proces transkrypcji inicjuje połączenie polimerazy RNA z promotorem

REPLIKACJA DNA: proces podwojenia ilości DNA. Zachodzi w fazie S (podwojenie ilości histonów ) .

REPLIKACJA SEMIKONSERWATYWNA : (półzachowawcza) - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić macierzysta i jedna

nowa.

-semikonserwatywna

[rozplątanie heliksa, a potomne cząstki DNA są w połowie nowe, a w połowie ze starej nici]

-konserwatywna

[macierzysta cząsteczka DNA nie ulega rozplątaniu, powstaje jedna nowa cząsteczka DNA,

-przypadkowa

[macierzysta cząsteczka DNA ulega fragmentacji, nowa nić zawiera elementy starej i nowej nici]

PRZEBIEG PROCESU :INICJACJA, ELONGACJA, TERMINACJA

U PROKARIOTA : INICJACJA : naga nić w postaci α- helisy , aby można było utworzyć nową nić :

rozplecenie nici DNA : pomiędzy nici wnika

białko inicjatorowe DNA A

, które zgina nić, naprężenie wiązań wodorowych i rozerwanie

wnika kolejne białko enzymatyczne

HELIKAZA

: aby zapobiec powstawaniu ponownie α-helis. powstają

WIDEŁKI REPLIKACYJNE

: 1 oczko (=widełki)

replikacyjne. tuż obok miejsca

ORI

(miejsce początku replikacji)

wchodzi kolejny enzym

PRYMAZA

: wytwarza

PRIMERY

( odcinki RNA komplementarne do DNA )

ELONGACJA : Wydłużanie nowopowstałego łańcucha DNA Warunki: - duża ilość wolnych nukleotydów

- dostarczona energia, obecność związków wysoko energetycznych . Donor energii : trifosforany nukleozydu (TTP , CTP, GTP, ATP)

- enzym katalizujący proces * musi mieć miejsce aktywne przestrzennie pasujące do nukleotydów.

- zachowana komplementarność dobudowywanych nukleotydów

*

enzym

: - czyta tylko w kierunku od 3’ do 5’ - syntetyzuje nową nić od końca 5’ do 3’- jest to enzym który potrafi dobudowywać tylko do istniejących

już fragmentów , nie czyta od nowa

Elongacja trwa do momentu odczytania

REPLIKONU

(jednostka replikacji – od sekwencji ori do sekwencji term)

u prokariota elongacja trwa do momentu dotarcia widełek do przeciwległego końca kolistej cząsteczki genoforu.

Na nici wiodącej ( 3’ – 5’ ) -

replikacja

ciąg

Na nici opóźnionej –

replikacja

opóźniona

.

FRAGMENTY

OKAZAKI

: fragmenty DNA z własnym primerem długości widełek replikacyjnych.

TERMINACJA :• wycięcie primerów ( u prokariota robi to

POLIMERAZA

KORNBERGA

: naprawia fragmenty, wycina primery, w miejscu wycięcia

primerów dobudowuje nukleotydy typowe dla DNA )

LIGAZY

łączą fragmenty DNA powstałe w miejscu po primerach i fragmenty okazaki w 1 ciągłą nić.

odtwarzanie wiązań wodorowych pomiędzy nicią starą a nową

U EUKARIOTA : Dna u prokariota jest cząsteczką nagą, kolistą ; u eukariota bardziej niedostępna ze względu na połączenie z białkami przez co tworzy

kolejne struktury upakowania

Replikacja zaczyna się od uwolnienia cząsteczki DNA od białek towarzyszących

Pierwszy enzym to

TROPOIZOMERAZA

3 polimerazy :-

α

: czyta tylko DNA jądrowe,-

β

: naprawia błędy,-

γ

: replikuje DNA mitochondrialne

szybkość włączania nukleotydu: P: 50 tys/min - E : 500 – 3600/min czas trwania procesu dużo krótszy u E

- P : 1 replikon i 1 oczko replikacyjne - E : wiele replikonów i wiele oczek replikacyjnych

W komórkach embrionalnych wiele więcej replikonów niż w somatycznych →skrócony czas replikacji →szybsze powielanie się komórek

OBRÓBKA POSTREPLIKACYJNA : Do końca 3’ przyłącza się enzym

TELOMERAZA

, który ma właściwości katalityczne ( u Eukariota ! u P nie ) i posiada je

tylko dlatego, że ma wbudowaną krótką sekwencję RNA .

W tym procesie na krótkim odcinku RNA tworzone się telomery w procesie

ODWROTNEJ

TRANSKRYPCJI

– czyli przepisania informacji z RNA na

komplementarne DNA , które powstaje w procesie odwrotnej transkrypcji.

Telomery nie są fragmentami kodującymi , ale pełnią bardzo ważną funkcję: chronią DNA przed działaniem

egzonukleaz

(przed skracaniem

* komórka nowotworowa – jedyna komórka , która nie skraca telomerów.

Mechanizm elongacji łańcucha RNA polimeraza RNA – wytwarza wiązanie fosfodiestrowe

Terminacja – nowo syntetyzowany RNA

Regulacja aktywności genów na etapie transkrypcji – na przykładzie operonu laktozowego

Operon – jednostka mechanizmu regulacji aktywności genów

Geny struktury – w nich jest zakodowana informacja o syntezie enzymów

Promotgor - miejsce przyłączenia polimerazy RNA Operator – aktywator genów struktury

Operator laktozowy - odpowiedzialny za syntezę enzymów :

- β – galaktozydaza – podstawowy enzym uczestniczący w rozkładzie laktozy

- permeaza- uczestniczy w regulacji transportu przez błony

- acetylotransferaza – uczestniczy w przeniesieniu grupy acetylowej w metabolizmie laktozy

Negatywna regulacja transkrypcji : negatywny regulator (represor) blokuje przyłączenie polimerazy RNA do miejsc promotorowych i uniemożliwia

transkrypcję

Pozytywna regulacja transkrypcji : pozytywny regulator (aktywator) usprawnia wiązanie polimerazy RNA (RNAP) w miejscach promotorowych – w

efekcie umożliwia transkrypcję

Translacja – proces syntezy białka na rybosomach, przekazywanie informacji genetycznej tzn proces syntezy białka o kolejności aminokwasów w

łańcuchu polipeptydowym wg sekwencji kodonów w mRNA

Translacja - inicjacja : od połączenie małej jednostki rybosomu z mRNA oraz przyłączenia t-RNA do kodonu startowego (AUG)

- elongacja – przyłączenie kolejnego aminokwasu z wytworzeniem wiązania peptydowego, kolejne przyłączenie aminokwasów

- terminacja- zakończenie syntezy białka w chwili pojawienia się kodonów stop na matrycy mRNA – UAA, UAG, UGA

Transkrypcja- jest to proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na mRNA. Zachodzi w jądrze komórki.

Etapy transkrypcji: 1. polimeraza- NRA odnajduje na nici DNA odpowiednie miejsce zwane promotorem w którym rozpoczyna się proces

- rozplecenie podwójnej helisy DNA i ustawianie naprzeciwko nukleotydów nici DNA komplementarnych nukleotydów tworzących nić RNA

3. powstaje pojedyncza nić RNA, która jest jednak niedojrzała i musi zostać poddana obróbce potranskrypcyjnej.

Miejsce styku helis to promotor. T zamienia się na U!!

Dojrzewanie mRNA Powstały mRNA jest produktem w stanie surowym który wymaga wykończenia bo geny mają budowę nieciągłą tz. zawierają

odcinki kodujące ekson oraz odcinki nie kodujące introny. Dojrzewanie mRNA polega więc na wycinaniu odcinków nie kodujących a łączeniu się sobą

odcinków kodujących. powstały mRNA może stanowić matrycę do syntezy białka i opuścić jądro.

Ekson 1/ INTRON/ EKSON 2/ INTRON/ EKSON 3/ - (nie dojrzałe pre- mRNA).

Ekson 1/ ekson 2/ ekson 3/ - dojrzały mRNA

Transkrypcja ma na celu: -ochronę oryginału informacji genetycznej zawartej w DNA,

-stworzenie możliwie dużej ilości kopii informacji genetycznej, które będą stanowiły matrycę do biosyntezy białka.

Kolejność ekspresji informacji genetycznej.1. replikacja ZACHODZI W JĄDRZE 2. transkrypcja 3. translapcja (biosynteza białka) –

cytoplazma,4.odwrotna translacja

Kod genetyczny- jest to system zapisu informacji genetycznej w którym każdemu aminokwasowi odpowiada określony kodon.

Kodon- (triplet)- to trzy kolejne nukleotydy wyznaczające aminokwas.

1 aminokwas- 3 nukleotydy, 1 triplet-3 nukleotydy, 1kodon = 30 aminokwasów. 90 nukleotydów = 30 aminokwasów

DNA T A C C G A A T T  nić matrycowa

A T G G C U U A A

mRNA A U G G C U U A A

Biosynteza zawsze zaczyna się od aminokwasu Metioniny. 3 kodony kończące to: UUA, UGA, UAG.

Antykodon jest to trójka

zasad

charakterystyczna dla danego

aminokwasu

, oraz komplementarna do

kodonu

tego aminokwasu znajdującego się w

mRNA

. Występuje on w

cząsteczce

tRNA

biorącej udział w

translacji

. Podczas tego procesu przyłącza się on do komplementarnej trójki zasad w mRNA

wraz z znajdującym się na przeciwnym końcu cząsteczki tRNA aminokwasem.

Kod genetyczny jest: trójkowy – trzy sąsiadujące ze sobą nukleotydy (tzw. kodon) określają jeden aminokwas,

bezprzecinkowy – sekwencja zasad jest odczytywana kolejno,

niezachodzący – kodony leżą kolejno jeden za drugim i nie mają elementów wspólnych,

jednoznaczny – jeden kodon koduje tylko jeden aminokwas,

zdegenerowany – jeden aminokwas może być kodowany przez kilka rożnych kodonów,

kolinearny kolejność ułożenia kodonów w łańcuchu polinukleotydowym kwasu odpowiada kolejności ułożenia aminokwasów w białku,

uniwersalny – zasady kodowania oraz znaczenie kodonów są takie same u wszystkich organizmów.

Informacyjny RNA (mRNA) w sekwencji swoich nukleotydów ma zakodowaną informację o sekwencji aminokwasów w białku. Geny eukariotyczne

składają się z sekwencji kodujących białko (tzw. eksonów) oraz z sekwencji niekodujących białko (tzw. intronów). Z utworzonej cząsteczki RNA wycinane

są introny, a eksony łączone w cząsteczkę mRNA, która dopiero wtedy opuszcza jądro.

Rybosomalny RNA (rRNA) jest głównym składnikiem rybosomów, pełni funkcje katalityczne i strukturalne.

Transportujący RNA (tRNA) przenosi zaktywowane aminokwasy do rybosomów. Ma unikalną strukturę przestrzenną określaną mianem „liścia

koniczyny”. Najistotniejsza w tRNA jest pętla antykodonowa, zawierająca tzw. antykodon, tj. trojkę nukleotydów, która umożliwia rozpoznanie

kodonóww mRNA. Do końca 3’ następuje przyłączenie właściwego aminokwasu.

Translacja polega na przetłumaczeniu informacji genetycznej zawartej w sekwencji nukleotydów w mRNA na sekwencję aminokwasóww

syntetyzowanym białku. Proces translacji poprzedza aktywacja aminokwasu (aminoacylacja), która polega na przyłączeniu do tRNA odpowiedniego

aminokwasu. Biosynteza białek odbywa się na rybosomach.

Nukleotydy składają się z zasady organicznej (pochodnej puryny lub pirymidyny), pentozy (D-rybozy lub D-2-deoksyrybozy) oraz kwasu

ortofosforowego. W skład kwasów nukleinowych wchodzą zasady pirymidynowe: cytozyna, uracyl, tymina.

elektrostatyczne oddziaływania rolę kwasu spełniają reszty fosforowe kwasów nukleinowych lub grupy karboksylowe aminokwasów

kwasowych, a rolę zasady – grupy aminowe aminokwasów zasadowych lub grupy aminowe zasad purynowych i pirymidynowych; 2) wiązania

wodorowe

między odpowiednimi atomami azotu i tlenu zasad azotowych i aminokwasów; 3) wiązania chelatowe, w których jon

dwuwartościowego metalu łączy się ze związkiem organicznym dwoma wiązaniami, tj. jonowym, w którym zastępuje np. jon wodoru i drugim –

koordynacyjnym – z inną grupą związku organicznego Niewielki dodatek np. NaHCO3, zwiększa rozpuszczalność nukleoprotein, powoduje

odszczepienie się kwasów nukleinowych od białka, a nawet degradację kwasów rybonukleinowych bardziej wrażliwych na hydrolizę zasadową. 0,6%

roztworem NaCl, w którym rozpuszczają się rybonukleoproteiny

deoksyrybonukleoproteiny ekstrahuje się 10% roztworem NaCl, następnie wytrącić za pomocą alkoholu etylowego.

OTRZYMYWANIE DNA Z WĄTROBY. Wątrobę pokroić i homogenizować z 40ml oziębionego do 4st C 0,6% NaCl w cytrynianie

sodu prz

ez 3 minuty, wirować 10 min, osad do zlewki i dodać 10% NaCl, do łaźni z lodem i ekstrahować 15 minut i odwirować, dodać

alkoholu 96% i zebrać DNA.

OTRZYMYWANIE RNA Z DROŻDŻY. Drożdże i 40 ml 0,4% NaOH, osad odwirować, supernatant przenieść i zakwasić 15 ml 5% kwasu

octowego, do wirówki z 40ml etanolu i (3000 obr./min przez 10 minut) i rozpuścić w małej ilości 0,4% NaOH

IDENTYFIKACJA SKŁADNIKÓW NUKLEOPROTEIN. Hydrolizy związków do kwasu fosforowego, pentozy oraz zasad azotowych, a

następnie ich rozdziału. Lub Niehydrolizowane kwasy nukleinowe (DNA i RNA) wykazują reakcję wspólną na obecność pentoz, tzw. reakcję Biala i

Tollensa. reakcją odróżniającą oba typy kwasów w formie niehydrolizowanej jest reakcja Dischego na obecność -D-2-deoksyrybozy

WYKRYWANIE BIAŁKA - BIURETOWA 1 ml próbki badanej + 2 ml 10% NaOH + 2-3 krople 1% roztworu CuSO4

WYKRYWANIE PENTOZ: PRÓBA TOLLENSA 1ml stężonego HCl i po 1 ml floroglucyny i ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej, czerwona

PRÓBA BIALA 2 ml 0,2% roztworu orcyny w 20% roztworze HCl i dodać kroplę 1% roztworu FeCl3. Ogrzewać we wrzącej łaźni wodnej 5-10

minut. Zielona

ODRÓŻNIENIE DNA OD RNA – REAKCJA DISCHEGO polega na tworzeniu w środowisku kwaśnym przez 2-deoksyrybozę
z

difenyloaminą produktu kondensacji o barwie niebieskiej

.

3 ml 0,4% NaOH i dokładnie rozgnieść bagietką

(przesączyć. Do 1 ml przesączu 2 ml odczynnika dwufenyloaminy. ogrzewać 10 minut we wrzącej łaźni wodnej. DNA barwa niebieska.

WYKRYWANIE ZASAD PURYNOWYCH PRÓBA Z AgNO3 5 ml 5% H2SO4 i ogrzewać 30 minut na wrzącej łaźni. Zobojętnić stężonym

amoniakiem wobec czerwieni metylowej i odsączyć. dodać kilka kropli 10% AgNO3. biały osad

PRÓBA MUREKSYDOWA próbki do parowniczek, kilka kropel HNO3 i odparować do sucha. zwilżyć kilkoma kroplami amoniaku w

obecności zasad purynowych pojawia się czerwone zabarwienie purpuranu amonu (mureksydu).

WYKRYWANIE KWASU ORTOFOSFOROWEGO0,3 ml 0,5 M HCl i po przykryciu korkami plastikowymi ogrzewać we wrzącej łaźni 15

minut. Po oziębieniu dodać 1 ml odczynnika molibdenowego i 1 ml reduktora. na chwilę do wrzącej łaźni wodnej. niebieski kompleks fosforowo-

molibdenowego.
Kodon- fragment DNA określający jeden aminokwas, odczyt od N-końca

Pirymidowe:

Cytozyna- 2-hydroksy-4-aminopirymidyna

Uracyl- 2,4-dihydroksypirymidyna

Tymina- 2,4-dihydroksy-5-metylopirymidyna
Purynowe:

Adenina- 6-aminopuryna

Guanina- 2-amino-6-hydroksypuryna

Hipoksantyna- 6-hydroksypuryna

Forma laktamowa: ketonowa forma przy C-2

Nietypowe: 6-Nmetylo-, 6-N-dimetyloadeniny, pseudourydyny
Pentozy w kw: B-D-ryboza i B-D-2-deoksyryboza, łączą się przez C-1 z NH i estrowym z OH przy C-3 i 5

Zasada org+ aldopentozą wiązaniem N-glikozydowym daje nukleozyd, a estrowo w C-5 fosforanu – nukleotyd

W hydrolizatach (śr. Naturalne) są też nukleozydo-3-monofosforany

Nukleotrifosforany: ATP, GTP, UTP, koenzymy: NAD+,NADP+,FAD

Budowa DNA: łańcuch dwuniciowy skręcony w heliks w którym obie nici są spojone jednoznacznie (deoksy)rybozy i fosforanu, zasady na zewnątrz,

nukleotydy powiązane diestrowo przez fosforan z OH i z C-5` pentozy własnego nukleotydu, a drugą grupą OH łączy się z C-3`następnego nukleotydu.
Cechy: -2 odwrotnie skierowane łańcuchy oplatają hipotetyczną oś

-Płaszczyzny zasad są prostopadłe do osi heliksu

-wielkości cząsteczek pary zasad pasują do odległości miedzy łańcuchami sacharydonowo-fosforanowymi

-średnica heliksu 2 nm, odległość między zasadami 0,34 nm

-kolejność zasad w łańcuchu nie jest ograniczona

Mutacje: efekt metaboliczny, morfologiczny, letarny

Genomy prokariotów: np. E.coli. chromosom bakteryjny, DNA nie oddzielony od cytosolu, chromosom kulisty, ok 59 domen(pętli)

Eukariotów: w jądrze, 10^8 par zasad i 40k odrębnych genów, sekwencje pojedyncze i powtarzalne

Geny: podzielone: introny(wewnętrzne) i eksony(do syntezy białek) DNA jako chromosomy-ściśle upakowane z białkami histonowymi

Selenoidem-heliks wyższego rzędu, z 6 nukleosomów

RNA-mniejsze masy od DNA, w cytoplazmie i w jądrze. Zamiast tyminy uracyl, często pojedyncze łańcuchy

RNA komórkowy: transportujący 25kDa, informacyjny mRNA- w jądrze i w cytoplazmie rRNA-w rybosomach, matryca do łańcuchów
polipeptydowych, snRNA do dojrzewania mRNA

Replikacja-rozplecienie podwójnego heliksu na dwie nici i odbudowę od każdej z nich nowej. Polimeraza do syntezy DNA

Replikacja DNA u prokariotów:

Różnice: u prokariotów kolistych chromosomów, replikacja zaczyna się w oczku replikacyjnym

Replikacja Dna u eukariotów: 10 razy wolniej,



background image


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Budowa DNA - ściąga, Budowa DNA:
DNA ściąga, BUDOWA I WŁAŚCIWOŚCI KWASÓW NUKLEINOWYCH
metro sciaga id 296943 Nieznany
OKB SCIAGA id 334551 Nieznany
budowa i dzialanie FDD id 94136 Nieznany (2)
kaizen to dna toyoty id 230023 Nieznany
Polaczenia sciaga id 364018 Nieznany
4 Budowa ciala stalego id 3714 Nieznany
Budowa osrodka sportowo1 id 943 Nieznany
Mikroekonomia sciaga id 301161
budowa wyrazow i zdan id 94443 Nieznany (2)
hydro sciaga id 207638 Nieznany
atomatyka sciaga id 71799 Nieznany (2)
meply sciaga id 293325 Nieznany
Chemia fizyczna sciaga id 112218
Budowanie systemu 11 id 94500 Nieznany (2)
Bezpieczenstwo sciaga id 83454 Nieznany (2)
Administracja sciaga2 id 51742 Nieznany (2)

więcej podobnych podstron