CURS 3 17 Octombrie 2012

CURS 3 – 17 octombrie 2012

GENETICA MEDICINA DENTARA

AUTOR:

PROF.DR. EMILIA SEVERIN

UMF “Carol Davila”

Bucuresti

http://www.whynotgif.com/download-image/teeth-17

GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 2

ADN versus ARN (acid ribonucleic)

COMPONENTE STRUCTURALE ALE ADN si ARN

Exclusiv in ADN Exclusiv in ARN ADN si ARN

TIMINA ADENINA GUANINA CITOZINA URACIL

DEOXIRIBOZA

GRUP FOSFAT

RIBOZA

DEFINITIE:

setul de transcripte, molecule de

ARN codante si necodante,

produse intr-o celula /

tesut / organ, intr-un anumit

moment; reflecta genele

care sunt exprimate in acel moment.

ARN necodant (ARNnc)

- molecule functionale netranslate in proteine

- Reprezinta 4/5 din transcriptom

1. Implicat in sinteza de proteine

( ARNr, ARNt)

2. Implicat in procesarea post-transcriptionala sau replicarea ADN (ARN-telomeraza)

3. Implicat in reglare genica (microARN sau ARNmi, ARN interferent mic sau ARNsi, ARN antisens sau ARNa)

GENETICA MD

TRANSCRIPTOM - ARNomul

3 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES

ARN-urile CELULARE

GENETICA MD 4 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES

TIPUL DE ARN LOCUL

unde isi indeplineste

functia in celula

FUNCTIE

ARN mesager (ARNm)

Nucleu si citoplasma

Transcriptie – translatie Purtator al mesajului genetic al unei gene ADN din nucleu in citoplasma

ARN ribozomal (ARNr)

Citoplasma

Translatie Component structural si functional al ribozomilor (sinteza proteica)

ARN de transfer (ARNt)

Citoplasma

Translatie Transportul aminoac. din citoplasma la ribozomi (sinteza proteica)

ARN nuclear mic (ARNsn) Nucleu Matisare Prelucrarea ARNm precursor

ARN nucleolar mic (ARNsno) Nucleu Modificarea ARN-urilor Biogeneza si maturarea ARNr si ARNt

micro ARN (ARNmi) Citoplasma Reglare genica Inhiba translatia ARNm sau degradeaza ARNm

ARN interferent mic (ARNsi) Citoplasma Reglare genica Degradarea ARN

LOCALIZARE SI FUNCTII IN CELULA EUCARIOTA * Toate tipurile de ARN sunt transcrise in nucleu


ARN-urile in celula eucariota

Membrana

celulara

RIBOZOM (ARNr)

NUCLEU

ADN

ARNm

CITOPLASMA

Proteine

Transcriptie

Translatie

ARNt

ARNm


SINTEZA ARN (transcriptie)

Directia transcriptiei

ARN

MATRITA

ADN-catena 3’ – 5’

Ribonucleotide

ARN polimeraza ADN-catena 5’ – 3’

PURTATOR DE MESAJ GENETIC :

- (transporta informatia genetica)

- se sintetizeaza in nucleu sub forma ARNhn.

- este prelucrat post-

transcriptional, MATISARE.

- se formeaza ARNm matur

- trece din nucleu in citoplasma

unde participa la sinteza proteica.


ARNm-acidul ribonucleic mesager

Monocatenar, cu regiuni bicatenare.

Localizat in nucleol (locul de sinteza si

asamblare al subunitatilor ).

Rol in translatie.


Punti de hidrogen

Baze azotate

Coloana fosfoglucidica

ARNr-acidul ribonucleic ribozomal

-

- micropolimer,

monocatenar, cu regiuni bicatenare,

adopta forma literei alpha.

- CCA – loc de legare al

aminoacizilor.

- anticodon: complem. unui codon ARNm,

rol in translatie.


ARNt-acidul ribonucleic de transfer

Modelul molecular

3D al ARNt

Regiuni bicatenare

Diagrama structurii ARNt

Loc de legare al aac. Brat

acceptor

Anticodon

Brat DHU

Baze rare

Brat TyC

Sursa: W.H.Freeman, 2005

ARNm


ARNt-acidul ribonucleic de transfer

SURSA: www.wiley.com

ADN-ul

din

celula umana

APARATUL GENETIC in celula umana

Este format din structurile celulare care contin ADN, nucleul si mitocondriile, precum

si cele care intervin in realizarea functiilor sale.

12

NUCLEU

MITOCONDRIE

GENETICA MD

ADNn

ADNmt

CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES

ADN-ul din celula umana

- molecule dublu-

catenare, circulare,

neramificate, organizate in

crz. mitocondrial.

- o mitocondrie

are 2-10 molecule ADN.

ADN MITOCONDRIAL

ADNmt

- molecule dublu-

catenare, liniare,

neramificate, organizate in

22 crz. autozomi, X

si Y.

ADN NUCLEAR

Source: Getty Images, Dorling Kindersley


ADN-ul nuclear uman

B-ADN Z-ADN;

B-ADN A-ADN; 1. Structural este reprezentata de forma B-ADN dar in anumite

conditii fiziologice isi poate schimba conformatia

(modificari conformationale):

2. Respecta regulile lui Chargaff (egalitatile cantitative)

ORGANISM

COMPOZITIA IN BAZE (%) RAPORTUL BAZELOR

A G T C A/T G/C A+T/G+C

Homo sapiens 30,9 19,9 29,4 19,8 1,05 1,0 1,52

3.Se gaseste in cantitate

constanta in:

celula GAMETICA:

3,5x 10-9mg ADN

(C corespunde unui set haploid, complet de cromozomi, adica 23

crz.)

celula SOMATICA:

7 x 10-9mg ADN

(2C corespunde celor 2 seturi haploide de cromozomi, adica 46

crz.)


ADN-ul nuclear uman

- pe parcursul ciclului celular cantitatea de ADN este variabila dar mitoza repartizeaza in mod egal cantitatea 4C ADN in celulele fiice.

4.Cantitatea ADN per celula/nucleu este

constanta:

MITOZA

2C

4C

INTERFAZA G1 S G2 M

4C

2C



MITOZA

INTERFAZA

2C

4C

4C ADN

2C ADN

2C ADN

ANAFAZA Separarea

cromatidelor

ANAFAZA Migrarea cromatidelor

spre polii fusului

MITOZA 4.Cantitatea ADN per

celula/nucleu este constanta:

CANTITATEA ADN in timpul MITOZEI:

PROFAZA 4C

METAFAZA 4C

ANAFAZA 2C / 2C

TELOFAZA 2C / 2C

2C

2C

CENTRIOL CENTRIOL

ADN-ul nuclear uman

5.Dimensiunea:

Exprimata prin nr.de perechi de baze

~ 6x109 p.b. pentru cele 46 molec. ADN

nuclear

Exprimata in mm este 106 mm / set haploid

de cromozomi

0,34 x 10-9 m x 3 x 109 = 1,02 m

1nm= 10-9 m= 10-6 mm

6.Masa moleculara : 2x1012 daltoni / celula haploida.


- expunerea ADN nativ la temperaturi ridicate (peste 800C) produce ruperea leg. de H care

unesc p.b. complementare

generand doua catene.

7.DENATURARE - RENATURARE:

ADN nativ ADN denaturat

Racire lenta

ADN renaturat

ADN-ul nuclear uman


Prin denaturare (separarea catenelor)

molecula ADN isi pierde capacitatea de transformare.

Daca racirea se face brusc, cele 2 catene disociate

nu au la dispozitie un timp suficient pentru a-si putea gasi secventele

complementare si raman separate.

Daca racirea se face lent catenele

vor renatura.

Denaturarea / Renaturarea au loc in conditii naturale (replicare, transcriere) si

experimentale.

DENATURAREA/RENATURAREA ADN


ADN-ul mitocondrial uman (ADNmt)

1.Dimensiune:

~16,6Kb;

2.Numar molecule:

100 – 10.000 copii/celula;

3.Structura:

dublu-catenar, cu diferente de densitate intre cele doua catene; catena grea (H=heavy) bogata in guanina si catena usoara (L=light) bogata in citozina.


GENETICA MD 21

Sinonime:

Duplicatia ADN Biosinteza sau

sinteza ADN

REPLICAREA moleculei ADN


GENETICA MD 22

DEFINITIE:

Procesul prin care este duplicata

molecula de ADN bicatenara.

REPLICAREA moleculei ADN


CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 23

REPLICAREA ADN

18 -24

ORE

MITOZA Diviziune celulara

REPLICAREA ADN si CICLUL CELULAR

Crestere celulara

Pregatirea

REPLICARII ADN

Crestere celulara

Pregatirea

DIVIZIUNII celulare

2C

ADN

4C

ADN

2C

ADN

4C

ADN

GENETICA MD

GENETICA MD 24

MODELE TEORETICE DE REPLICARE A MOLECULEI ADN EK

Modelul DISPERSIV

Modelul CONSERVATIV

Modelul SEMICONSERVATIV


GENETICA MD 25

Molec.ADN inainte de REPLICARE Dupa prima REPLICARE Model semiconservativ

Model conservativ

Model dispersiv

Molec.ADN inainte de REPLICARE

IPOTEZE (MODELE TEORETICE) DE REPLICARE A MOLECULEI ADN Ek


GENETICA MD 26

ETAPE:

Au crescut bacteriile E.coli pe un mediu de

cultura cu NH4Cl in care azotul era marcat cu 15N (izotopul greu si stabil

al azotului).

Dupa mai multe generatii, bacteriile devin mai dense.

Prin centrifugare se separa 15N de 14N.

Extrag ADN-ul bacteriilor si il

centrifugheaza.

Dupa mai multe generatii trec bacteriile

pe un mediu cu azot normal (14N).

La intervale de timp, 20’-30’, se extrage ADN

si se separa prin centrifugare.

EXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHL


ADN usor

ADN greu

ADN

intermediar

ADN usor

ADN

intermediar

Solutie

(clorura de

cesiu)

EXPERIMENTUL lui MESELSON&STAHL,

1958

Separarea moleculelor ADN prin centrifugare in functie de greutatea

lor moleculara.

1) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a ADN nemarcat se formeaza o banda caracteristica la

varful tubului de centrifuga.

2) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a ADN

marcat cu 15N se formeaza o banda caracteristica la baza

tubului de centrifuga.

3) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a ADN

hibrid (o catana marcata si una nemarcata) se

formeaza o banda cu pozitie intermediara, la mijlocul

tubului de centrifuga.

4) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a

moleculelor ADN nemarcate si hibride se formeaza benzi

distincte caracteristice fiecarui tip de molecula.


GENETICA MD 28

Arthur KORNBERG,

1956

Izoleaza o enzima numita

ADN POLIMERAZA

din bacteria E.coli

SINTEZA ENZIMATICA A ACIZILOR NUCLEICI “IN VITRO”

ADN POLIMERAZA:

1) produce elongatia in

directia 5’-3’

2) reduce frecventa

erorilor (proofreading)

3) excizeaza primer-ul

(actiune exonucleazica)



ADN POLIMERAZELE la Ek:

familie de proteine cu activitati diferite

(replicarea, repararea si recombinarea ADN)

FAMILIA ADN – polimerazelor (Pol):

- Pol a are rol de ARN primaza;

- Pol b intervine in repararea ADN;

- Pol d si e realizeaza elongatia ADN.

1. Produc polimerizarea nucleotidelor extinzand

catena ADN dar nu pot initia sinteza unei catene.

2. Reduc frecventa erorilor de replicare (autocorectie

sau proofreading) prin verificarea corectitudinii

ultimului nucleotid inserat in timpul replicarii

( activitate exonucleazica 3’-5’).

3. Corectarea bazelor modificate sau alterate dupa

replicare prin activitate exonucleazica 5’-3’.

GENETICA MD 30

Foloseste un “sistem celular liber” format din:

1. Catena matrita (amorsa) ADN;

2. toate cele 4 dezoxiribonucleozide trifosfate (dATP, dTTP, dGTP, dCTP);

3. enzima ADN POLIMERAZA.

REPLICAREA ADN “IN VITRO” –Kornberg,1956


Pentru ilusrarea experimentelor si a mecanismelor moleculare prezentate s-au preluat imagini din domeniul public.

SURSE:

http://images.google.com www.google.com http://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html

http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm

http://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.html

https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes

https://deltawire.delta.ncsu.edu/around-campus/making-metabolism-easier-to-digest/

Pentru clarificarea unor probleme legate de tematica

predata la curs se pot trimite intrebari la adresa:

[email protected]


http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf

REFERINTE ELECTRONICE

http://images.google.com/

http://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html

http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm

https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes












NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE – acelasi loc, aceeasi

ora !

Miercuri 24 octombrie

Documents

CURS 3 17 Octombrie 2012