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

 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 trójk

zasad

 charakterystyczna dla daneg

aminokwasu

, oraz komplementarna do 

kodonu

 tego aminokwasu 

znajdującego się 

mRNA

. Występuje on 

cząsteczce

 

tRNA

 biorącej udział 

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

 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 daneg

aminokwasu

, oraz komplementarna d

kodonu

 tego aminokwasu znajdującego się w 

mRNA

. Występuje on 

cząsteczce

 

tRNA

 biorącej udział 

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