21
25.11.2013 1 Svojstva genetičkog materijala - Kapacitet spremanja informacija -jezgra oplođene stanice –sadrži golemu zalihu uputa •– za rast i razvoj stanice - Samo-udvostručenja- replikacija -Strukturnu stabilnost -kontinuitet vrste -stvarati nove oblike alela

6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

Embed Size (px)

DESCRIPTION

ptf

Citation preview

Page 1: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

1

Svojstva genetičkog materijala

• - Kapacitet spremanja informacija • -jezgra oplođene stanice • –sadrži golemu zalihu uputa • – za rast i razvoj stanice

• - Samo-udvostručenja- replikacija

• -Strukturnu stabilnost -kontinuitet vrste

• -stvarati nove oblike alela

Page 2: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

2

Replikacija DNK - DNK – sadrži sve nasljedne upute organizma -ključ razumijevanja nasljeđa i razmnožavanja – S faza interfaze - 1000 -različitih bjelančevina – genetički programirane u DNK

Watson i Crick (1953):

-mehanizam replikacije

– Dva se lanca DNK odmotaju i odvoje nakon što su prekinute vodikove veze

- Svaki lanac: kalup za sintezu novog komplementarnog lanca

-dvije identične molekule DNK

- Model: semikonzervativna replikacija –

Page 3: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

3

Enzimi replikacije - DNK helikaza – topoizomeraza I i II

- DNK polimeraza I– povezuje slobodne nukleotide u rastući lanac (5’3’)

- DNK ligaza – povezuje fragmente DNK u novi polimerni lanac

Page 4: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

4

- DNK -visok stupanj točnosti - sparivanju baza • -DNK-polimeraza I- egzonukleazna aktivnost

• DNK-polimeraze –provjerava svaki stupanj polimerizacije

• Funkcija -korektivna 3’—5’ nukleazna aktivnost

• 5 različitih DNK-polimeraza II i III (α,β,γ,δ,ε)

• Replikacija prokariota – jedno mjesto- kružne mol. DNK –ishodišta replikacije – posebne sekvence DNK

• Mjesto istodobnog odmotavanja -replikacijske rašlje

• - Replikacija eukariota –više mjesta- - heterokromatin-kondenziran (S-faza)-kasno se replicira -eukromatin –dekondenzirana konformacija –sinteza RNK -vrijeme replikacije povezano s procesom pakiranja DNK

Page 5: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

5

• –Genom se jednom replicira -asinkrona-različita ishodišna mjesta repliciraju se različitom vremenu

• – inhibitori -vezuju se na replicirani dio DNK-takav kromatin zadržava se do mitoze- omogućuje novi ciklus replikacije u slijedećoj S fazi

• -inicijacijski proteini-vežu se na replikacijska ishodišta – djeluju samo jednom - bivaju uništeni- ponovna sinteza –vezanje za DNK -tek tijekom mitoze

Oštećenje i popravak DNK • -Mutacije – nasljedne promjene u mol. DNK • -pogreška tijekom replikacije – • - spontanim preraspodjelama dijelova DNK • -indukcija kem. i fiz. spojevima

• - Svaka st. ima monitore i mehanizam za

popravak oštećenja

• -50 različitih enzima -za popravak DNK • • DNK –polimeraza i DNK- ligaza

Page 6: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

6

Gen –sastavljen od DNK : - određuje redoslijed AK u polipeptidnom lancu

• Kako se točno čita informacija u DNK i kako se prevodi u strukturu proteina?

• -gen. info.-prenosi se od DNK do RNK i proteina • -DNK -sadrži informaciju - ne sudjeluje direktno u

sintezi proteina • -info. prenosi i upotrebljava RNK

• - DNK u jezgri – kodira proteine • -DNK mitohondrija i kloroplasta ne kodira

• -stanične proteine -svoje vlastite -

Page 7: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

7

Sinteza proteina 1. Transkripcija - prepisivanje iz DNK u RNK

– RNA-polimeraza -

-riječ koja sadrži informaciju u jednom dijalektu (DNK) -kopira se u drugi dijalekt (RNK) jezika nukleinskih kiselina

2. Translacija- prevođenje -mRNK

–tRNK i rRNK –u redoslijed AK – polipeptidni lanac

-gen. info se translatira-jezik RNK – jezik proteina

Page 8: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

8

- START KODON (signal): AUG – početak translacije (u prokariota -AK -formilmetionin -metionina)

STOP KODONI (nonsense):

UAA, UAG, UAG – prestanak translacije

-mehanizam ekspresije izražavanja genetičke

informacije postoji u svim organizmima

-opisuje na koji način gen. info. sadržana u molekuli DNK

-određuje strukturu proteina

-u virusa-iz RNK u DNK –u RNK – obrnuta ili reverzna

transkripcija (reverzna transkriptaza) - retrovirus (HIV)

Page 9: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

9

• -Gen –slijed parova nukleotida – info. za sintezu mRNK (transkripcija) - proteinskog produkta (translacija)

• -transkribirajući – info. za sintezu RNK

• – promotor- slijed baza u dijelu DNK

• -ne transkribirajući lanac- kalup za replikaciju

• (komplementaran - kodirajućem lancu)

• Biokemijske procese u stanici kontroliraju geni

• -strukturni geni –info. - funkcionalne proteine

• -regulatorni geni – kontroliraju aktivnost drugih gena

• -svaki enzim- kontrolira –jedan gen • -jedan gen –jedan enzim • -nedostatak nekog gena -manjak određenog enzima

Page 10: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

10

Genetički kod, kodon i antikodon

-stanica –šifra - prijevod riječi - jezika NK (baze) - jezik proteina (AK)

• -OBLIK KOJIM JE GENETIČKA INFORMACIJA ZA SINTEZU PROTEINA SADRŽANA U DNK -

GENETIČKI KOD

• -prevoditelj tRNK

• -genetička poruka zapisana u tri uzastopno poredana nukleotida u DNK

• - triplet nukleotida– genetički kod

• Kakav mora biti kod koji će odrediti redoslijed AK?

• -osnovnu jedinicu genetičkog koda karakterizira

- 4 RAZLIČITE BAZE (jezik- RNK :4 baze:A;C;G;U)

• -20 AMINOKISELINA (jezik proteina -20 slova )

• 1 baza - 1 AK – protein= 4 AK

• 2 baze -1 AK = protein -16 (4x4) AK

• 3 baze = dovoljan broj kombinacija za (4x4x4 =64) – 64 koda – kodira 20 AK

• -genetička šifra – govori koja skupina baza u tripletu (kodonu) odgovara određenoj AK

Page 11: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

11

Kodon- redoslijed od tri nukleotida u mRNK komplementaran genetičkom kodu –određuje samo jednu AK

Antikodon – kodonu komplementarn triplet nukleotida na

molekuli tRNA

-Koji kodon odgovara određenoj AK? - umjetne poruke u ekstrakt bakterijskih stanica - faktore za translaciju

-koja je AK prisutna u rezultirajućem polipeptidu -poruka - UUUUUUUUUUUU - translatira - polipeptid Phe-Phe-Phe-Phe - Kodon UUU – odgovoran za AK fenilalanin

Page 12: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

12

• -RIJEČNIK KODONA

• -osim metionina i triptofana

• -kodoni sinonimi - isto značenje

• -degeneracija koda (više kodona nego AK- smanjuje mutacija)

• -Stop kodoni UAA;UAG;UGA -start kodon AUG–

• Poruka -AGCAGCAGCAGCAGC -mRNK

• -3- polipeptida-translacija - na bilo kojem mjestu poruke

• AGC AGC AGC AGC AGC

• A GCA GCA GCA GC

• AG CAG CAG CAG CAG C

• razlike –u okviru čitanja šifre su

• -izvor različitog značenja neke info. u regiji RNK

Page 13: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

13

TRANSKRIPCIJA – iz redoslijeda baza u DNK sintetiziraju sve tri molekule RNK

- jezgri - enzim RNK – polimeraza

– redoslijed deoksinukleotida - u redoslijed ribonukleotida

• -određena duljina molekule DNK šifrirana - poruka za specifičan slijed AK u polipeptidnom lancu

Page 14: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

14

REPLIKACIJA TRANSKRIPCIJA

• -prepisuju se oba lanca

• - nastaje samo jedna kopija gena

• -nakon replikacije novi i stari lanac se združuju

• -transkibira se samo jedan lanac DNK u RNK

• -jedan gen se transkibira više tisuća puta

• -nakon transkripcije novi lanac RNK se odvaja od DNK lanca (uputa za sintezu proteina)

- Prokarioti –

1 vrsta -RNK –polimeraza

- katalizira sve 3 RNK

- Eukarioti –

3 vrste -RNK polimeraza

I,II, III

- svaka odgovorna za transkripciju različitog seta gena

Page 15: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

15

• RNK-polimeraza I– sinteza velikih ribosomskih RNK

• RNK polimeraza III – sinteza malih RNK (tRNK; rRNK)

• RNK polimeraza II – prepisuje informacije za sintezu mRNK

Tri faze transkripcije:

Page 16: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

16

- Kako se ta poruka prevede u bjelančevinu? - Sinteza RNK obuhvaća- prepisivanje sekvence nukleotida

s DNK u sekvencu komplementarnih nukleotida u RNK

• -uloga svakog proteina - određena njegovom strukturom koju definira AK sekvenca

• -proteini građevnu f-c (keratin i kolagen) • -funkcionalnu ulogu (inzulin, fibrinogen) • - enzimi – kontroliraju stanični metabolizam

• - mRNK -ribosome – dekodira gen. poruku čitanjem sekvence baza (triplet-1- specifičnu AK)

• -tRNK-prenositelj –AK

• 20 AK -20 tRNK

Page 17: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

17

Aktivacija AK -povezivanje s molekulom tRNK

- tRNA – veza -kodon u mRNA i odgovarajuće AK - 20 različitih enzima prepoznaje specifične regije - ”parakodone”- svake tRNA- veže AK u odgovarajući

redoslijed u mRNA

- redoslijed kodona u mRNA određuje redoslijed antikodona -svaki određuje specifičnu AK

- Specifična –tRNK- veže se s AK -u kompleks

-aminoacil-tRNK -aminoacil-tRNK-sintetaze

- Za svaku AK

- aminoacil-tRNK-sintetaza

-selektivan –pri prepoznavanju i odabiru tRNA

Page 18: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

18

-Inicijacija- • AUG –početak sinteze

• –vezivanje početne (inicijacijske) tRNKMet-na mRNK

• -formil-metionin –tRNK mRNK- prokarioti

• tRNKMet – veže se na

• P- mjesto-mala podjedinica

- (polipeptidno mjesto)

-A-mjesto (aminokiselinsko)

- veća podjedinica ribosoma

AK-se karboksilnom skupinom -na 3’ –tRNK

-aminoacil-tRNK

-aminoaccil-tRNK-sintetaze

-

-kompleks molekule mRNK i inicijacijske tRNK

-inicijacijski kompleks

- vezivanje velike za

malu podjedinicu ribosom

-završetak inicijacije

Page 19: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

19

-Elongacija-povezivanje

AK u-polipeptidni lanac

-tRNK -AK - ribosom-

produžuje se lanac -aminoacil-tRNK –veže se

na mjesto A - koja će se vezati ovisi o

kodonu

-dipeptidil-tRNK

-peptidna veza

–peptidil-transferaza

TRANSLACIJA: -5 3 –kao i sinteza mRNK – poruka u mRNK se prevodi tijekom njezine sinteze

Page 20: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

20

-Terminacija - prepisani svi kodoni sinteza

završava (terminira)

-stop kodoni (UAA, UAG, UGA)

-spec. proteini-faktori otpuštanja

- molekule tRNK i mRNK se

otpuštaju

–podjedinice ribosoma i nastali

polipeptdni lanac se odvajaju

-polipeptidi nisu konačni produkti Asp.-ser.-tre.- +šećrene skupine = glikoproteini

-neki se fosforiliraju – neki se spec. vežu (proinzulin-inzulin)

Page 21: 6. DNA, Genetička Uloga i Replikacija

25.11.2013

21

• -Info. iz DNK - u RNK -poruka iz RNK -u protein

• -stanice - nemaju isti sastav proteina • -sve stanice sintetiziraju enzime za popravak

stanične DNK • -a eritrociti sintetiziraju hemoglobin • - crijevne stanice probavne enzime • -u svakoj stanici - regulacija procesa

transkripcije i translacije

• - osigurava - određenom trenutku i na određenom mjestu sintezira određena vrsta proteina u potrebnoj količini

• -proces kontrole aktivnosti gena • – regulacija gena