Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

Embed Size (px)

Citation preview

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    1/23

    SEMINARSKI RAD IZ BIOLOGIJETema:Dezoksiribonukleinske kiseline

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    2/23

    2

    SADRAJ

    Uvod (Genetika i nasljedni materijal).............................................3Hromatin.........................................................................................3

    Hromozomi.....................................................................................4Geni.................................................................................................5Nukleinske kiseline: DNK i RNK..................................................6Struktura,osobine i funkcija DNK................................................14Struktura DNK kao molekulska osnova za ouvanje i prenoenjegenetske informacije......................................................................16Struktura i funkcija RNK ..............................................................20Znaaj i upotreba DNK..................................................................22

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    3/23

    3

    UVOD

    GENETIKA I NASLJEDNI MATERIJAL

    Genetika je nauka koja prouava nasljedni materijal,procese izakonitosti biolokog nasleivanja.

    Zahvaljujui nasleivanju i promjenljivosti javljaju seslinosti i razlikeosobina u potomstvu u odnosu na roditelje i dalje pretke. Rasvjetljavanjeuzroka tih slinosti i razlika u potomstvu jeste osnovni cilj genetike kako biona u doglednoj budunosti mogla da upravlja procesima nasleivanja i

    promjenljivosti.Pod biolokim nasleivanjempodrazumjeva se proces razvianovih ivih

    bia-organizama slinih roditeljima i daljim precima. Potomstvo lii naroditelje zbog slinosti materijalnih osnova nasleivanja u polnimelijama,koje uestvuju u procesu oploenja i zato to se u toku razvia

    jedinke dijelom ponavlja istorijski razvoj vrste.Razlike izmeu roditelja ipotomaka mogu da budu uslovljene nasljednom promjenljivou(novimkombinacijama postojeih nasljednih inilaca i promjenama u nasljednojsupstanci) i sredinom koja se neprekidno mijenja u toku razvia jednike.Bioloko nasleivanje i promjenljivost tijesno su povezani sa procesimarazmnoavanja i razvia jedinke.Nasljeivanje i promjenljivost su dvije osnovne katakteristike ivih

    bia,meusobno suprotne ,ali nerazdvojno povezane. Poto jedinke stare iumiru,priroda obezbjeuje neprekidnost ivota putem razmnoavanja i

    prenoenja nasljednih inilaca na nove jedinke-potomstvo.

    U nasljedni materijalspadaju: hromatin,hromozom,DNK i gen.

    HROMATIN

    Hromatin je supstanca jedra koja sadri dezoksiribonukleinske kiseline i

    proteine.Tanije u hromatinu je dolo do uvijanja DNK oko proteina,zato ga jos i

    zovemo nukleoprotein.Hromatin se uoava u interfaznom jedru (to je jedroelije koja nije u deobi, ve se nalazi u interfazi). On je u oblikuhromatinskih vlakana koja kondenzovanjem (u toku elijske diobe) postajusamostalna telaca hromozomi.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    4/23

    4

    HROMOZOMI

    Prouavajui elijsku diobu,naunik trasburger je 1875.godine zapaziokonaste tvorevine koje lako primaju boju,pa ih je nazvao hromozomi(grki

    chroma = boja, soma = tijelo).Hromozomi ine sastavni dio jedra. Vidljivi su pod mikroskopom obino utoku diobe elije.Hromozomi su izgraeni od dezoksiribonukleinskihkiselina,ribonukleinskih kiselina i bjelanevina. Nasljedni genetikimaterijal hromozoma sainjavaju dezoksiribonukleinsle kiseline.

    Hromozomi mogu da se reprodukuju,pa pri diobi jedra osiguravajuneprekidnost prenoenja nasljednih (genetikih) informacija iz generacije ugeneraciju. Hromozomi imaju vodeu ulogu u procesima nasljevanja i

    promjenljivosti.Oblik,veliina,graa i broj hromozoma stalni su i karakteristini za

    odreenu vrstu i poznati pod imenom kariotip (formula vrste).Hromozomi se po veliini jako razlikuju u zavisnosti od vrste organizma.

    Unutranja graa hromozoma je sloena i najbolje se moe uoiti na poetkuelijske diobe. Tada se svaki hromozom sastoji iz dva kerinska vlakna(hromatide) koja su povezana centromerom. U zavisnosti od poloajacentromere,tipovi hromozoma su:metacentrian,submetacentrian,subtelocentrian i telocentrian.

    Kod biljaka i ivotinja koje se polno razmnoavaju razliit je brojhromozoma u tjelesnim (somatskim) i u polnim elijama (gametima).

    Gameti sadre jednostruk-haploidan (n) broj hromozoma, a somatine elijedvostruk-diploidan (2n). Haploidnni hromozomi sainjavaju haploidnugarnituru iligenom.Broj tjelesnih hromozoma kod ovjeka je 46 a brojpolnih hromozoma je 23.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    5/23

    5

    GENI

    Gen je fizika i funkcionalna jedinica nasleivanja, koja prenosi nasljednuporuku iz generacije u generaciju, a ini ga cjelovit dio DNK potreban za

    sintezu jednog proteina ili jednog molekula RNK. Geni su nanizani duhromozoma. Gen za odreeno svojstvo uvijek se nalazi na istom mjestu nahromozomu koje se nazivagenski lokus.Razliiti oblici jednog istog gena nazivaju segenski aleli i na njima se

    zasniva polimorfnost svih organizama. Geni su linearno rasporeeni delovihromozomske DNK. Njihova veliina (broj nukleotida DNK) i raspored nahromozomima su stogo odreeni. Graa gena je ustvari graa same DNK iogleda se u tano odreenom redosledu nukleotida (A, T, C i G).Vrlo serijetko primjeuju iznenadne promjene nasljednih faktora. Promjenjeni gennasljeuje se dalje u istoj formi.Promena tog redosleda, manjak ili viaknukleotida rezultira u promeni funkcije gena i naziva se genska mutacija(takasta mutacija).Takvim mutacijama objanjava se mnotvo nasljednorazliitih rasa.Sveukupnost nasljednih inilaca (tj. gena) koji ulaze u sastav elijskih

    hromozoma jednog organizma oznaavamo kaogenotip tog organizma,dokskup gena u njegovim gametima (tj. u jednoj garnituri hromozoma) ini

    genom. Koliina DNK u genomu eukariota daleko premauje zbir gena kojikodiraju sve proteine prisutne u elijama. To znai da dio genoma sadrinizove nukleotida koji ne nose ifru za sintezu proteina. Segmenti gena koji

    sadre informaciju za sintezu proteina su nazvani egzoni, a nekodirajuinizovi izmeu njih su introni.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    6/23

    6

    Gen je odreen koliinom materijala u hromozomu koja se moe odvojitiod njega i zamjeniti odgovarajuim dijelom (ali nijednim drugim)homolognog hromozoma.

    NUKLEINSKE KISELINE: DNK i RNK

    Nukleinske kiseline se danas smatraju kljunim molekulima ivota, jersadre genetske informacije i neposredno sudjeluju kod biosinteze proteina.Nukleinske kiseline se najvie nalaze u jedru (lat. nucleus) pa su po tome i dobile naziv.

    Prvi ih je izolovao Fridrih Mier 1872. godine. Neto kasnije ustanovljeno je da se, osimu jedru, nalaze i u citoplazmi. Prema dananjim podacima poznato je da zasebnenukleinske kiseline sadre i neke od elijskih organela, kakve su npr. mitohondrije ihloroplasti.

    Nukleinske kiseline su krupni i sloeni organski molekuli znaajni za elijui odgovorni za najznaajnije procese, kao to su nasleivanje i sintezaproteina.Razlikujemo razliite stupnjeve molekulskog reda:1.primarnu strukturu,tj.sekvencu nukleozida,odnosno baza; u toj je sekvenci

    pohranjena informacija koju nosi molekul DNK,2.sekundarnu strukturu, koja je ovdje definisana kao nain sparivanja baza,3.tercijarnu strukturu,tj. potpunu prostornu strukturu sa definisanim

    poloajem svih atoma u prostoru.Postoje dva tipa nukleinskih kiselina:

    dezoksiribonukleinska kiselina (DNK) i ribonukleinska kiselina (RNK).

    DNK je nosilac naslednih informacija u eliji, dok RNK uestvuju uprenoenju tih informacija i njihovom prevoenju u proteine.Nukleinske kiseline su makromolekuli izgraeni od velikog brojagraevinskih jedinica koje se nazivaju nekleotidi. Prema tome nukleinskekiseline su po hemijskom sastavupolinukleotidi.Nukleotidi su sloena

    jedinjena koja obrazuje jedan pentozni eer za koje je vezana fosfatna frupai jedna azotna,purinska ili pirimidinska baza.Nukleotidi se meusobno

    povezuju i na taj nain, zahvaljujui vezi koja se uspostavlja izmeu fosfata ieera,formirajui lanac.Osim u virusima,koji sadre jednu ili drugu nukleinsku kiselinu (nikadaobe), DNK i RNK se nalaze u svim vrstama organizama.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    7/23

    7

    Prema grai su polimeri izgraeni od monomera - nukleotida.U izgradnji nukleotida, koji formiraju DNK uesvuju:

    pentozni eer-D-dezoksiriboza, purinske (derivati purina, izgraene od jednog petolanog prstena)

    baze adenin i guanin ili pririmidinske(derivati pirimidin, izgraeneiz jednog petolanog i jednog estolanog prstena) baze citozin itimin,

    kiselinski ostatak fosforne kiseline.U izgradnji nukleotida RNK uesvuju:

    pentozni eer-Driboza, purinske (derivati purina, izgraene od jednog petolanog prstena)

    baze adenin i guanin ili pririmidinske(derivati pirimidina, izgraeneiz jednog petolanog i jednog estolanog prstena) baze citozin i

    uracil, kiselinski ostatak fosforne kiseline.

    -D-riboza -D-dezoksiriboza

    Meu heterociklinim bazama sreu se dvije vrste-derivati purina ilipirimidina.

    purin pirimidin

    Hemijski nazivi baza se izvode na osnovu prirode supstituenta i numeracijeatoma osnovnog heterociklinog jedinjenja,ali se daleko ee koristetrivijalna imena.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    8/23

    8

    Purinske baze.Najvanije purinske baze su adenin (6-aminopurin) iguanin (2-amino-6-oksopurin) koje ulaze u sastav DNK i RNK.Piramidinske baze.Najvanije pirimidinske baze su citozin (2-okso-4-aminopirimidin) ,uracil(2,4-dioksopirimidin)i timin (2,4-diosko-5-metilpirimidin). Uracil se nalazi iskljuivo u RNK, a timin uglavnom uDNK.

    adenin (A) guanin(G)

    citozin(C) uracil(U) timin(T)

    Pored pentoze i baze neophodna je i fosforna grupa da bi nastao jedannukleotid;

    fosforna kiselina

    Meutim,prije nastajanja nukleotida,dolazi do reakcije jedne baze sapentozom i dolazi do graenja N-glikozida koji se nazivaju nukleozidi.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    9/23

    9

    Nukleozidi su prokursori nukleotida i uvijek sadre -N-glikozidnuvezu,dok je pentoza u furanoznom obliku.

    Nukleozidiimaju trivijalna imena,koja se izvode iz imena baza;Kod pirimidinskih nukleozida na korijen imena baze se dodaje sufiks idin

    (npr.cistidin,timidin,deoksicistidin

    1

    )a kod purinskih nukleozida se dodajesufiks ozin (npr. guanozin,adenozin).Za razliku od numerisanja prstena baze C-atomi eera oznaavaju se sa 1

    do 5 . Nukleozidi nastaju iz baze i eera odvajanjem vode i nastajanjem -N-glikozidne veze:

    -D-dezoksiriboza

    Nukleotidi nastaju esterifikacijom jedne od slobodnih hidroksilnih grupaostatka pentoze fosfornom kiselinom,pri emu mogu nastati 2-,3- i 5ribonukleotidi,odnosno 3- i 5-dezoksiribonukleotidi.Meu njima su najrasprostranjeniji i najznaajniji 5-nukleotidi (ilinukleozid 5-fosfati).

    Nomenklatura nukleotida je takva,da na naziv nukleozida dodajemo sufiks-monofosfat,-difosfat,-trifosfat,u zavisnosti od toga koliko imamofosfatnih grupa u nukleozidu.Uobiajno je i skraeno ispisivanje nazivanukleotida, npr. dAMP(deoksiadenozinmonofosfat) ili GTP(guanozintrifosfat).

    1 Ukoliko se u imenu nukleozida nalazi prefiks deoksi-,rije je onda o nukleozidima koji ulaze u sastavDNK i obnuto,ukoliko nukleozid nema prefiks deoksi- ,rije je o nuklozidima koji ulaze u sastav RNK.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    10/23

    10

    deoksiadenozinmonofosfat

    (dAMP)

    Meutim,primarna hidrokislna grupa pentoze se moe esterfikovati ipirofosfornom ili trifosfornom kiselinom,pri emu se dobijaju difosfati itrifosfati nukleozida. U sluaju adenozina ovim reakcijama nastajuadenozindifosfat (ADP), odnosno adenozintrifosfat (ATP).Nukleotidi se ne

    nalaze samo u nukleinskim kiselinama.Neki od njih ulaze u sastav tzv.nukleotidnih koenzima,a neki se nalaze slobodni.Tako,na primjer,u svimelijama su prisutni,kao stalni sastojci,AMP,ADP i ATP.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    11/23

    11

    Adenozintrifosfat (ATP) je nukleotid poznat u biohemiji kao molekulskavaluta za unutarelijski transfer energije; to jest, ATP je u stanju dauskladiti i transportuje energiju unutarelija. ATP takoe igra vanu uloguu sintezi nukleinskih kiselina. Molekuli ATP-a se takoe koriste zaskladitenje korisne energije koju biljke konvertuju u elijskoj respiraciji.Nukleinske kiseline su sastavljene od velikog broja nukleotida,povezanih

    fosfodiestarskim mostovima preko 3- i 5- hidroksilnih grupapentoza.Prema tome,skelet polunukleotidnog lanca (kako DNK, tako i RNK)ine naizmjenino povezani ostaci fosforne kiseline i odgovarajue pentoze,a azotne baze su orijentisane bono u odnosu na skelet ili kimu lanca.Kod polinukleotida je karakterisian 5-kraj,koji ini prvi nukleotid i 3-kraj, koji ini posljednji nukleotid u lancu.

    Redoslijed ili sekvenca baze u polinukleotidnim lancima, od bitnog jeznaaja za konformaciju nukleinskih kiselina,odnosno za njihovu biolokufunkciju.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    12/23

    12

    Prikazano je povezivanje jednog lanca,tanije povezivanje nukleotida,aliDNK je dvostruki,spiralno uvijeni lanac.Svaki polinukleotidni lanac je

    pridruen drugome zbog vodoninih veza koje nastaju meu njima iodreuju komplementarno sparivanje prema pravilu: adenin satiminom;citozin sa guaninom. Identitet baza pri tome odreuje i jainu iduinu trajanja veze.Zbog sparivanja baza, same baze su okrenute prema unutranjosti molekule

    tvorei osovinu zavojnice, a fosfatne grupe i eeri nukleotida su okrenuteprema van pri emu lanci ine kostur zavojnice.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    13/23

    13

    Dakle,DNK se sastoji iz dva polinukleotidna lanca,koji su uvijeni udesno(u pravcu kretanja kazaljke na satu) oko iste ose.Sparivanjem baza dobijamostrukturu,gdje su ovi lanci antiparalelni,to znai da njihovi 3,5-internukleotidni fosfodiestarski mostovi teku u suprotnim smjerovima.Lancinisu identini ve su komplementarni.To znai da se nasuprot adeninu ulancu I,u lancu II nalazi timin,odnosno nasuprot guanozinu-citozin.Utvreno je da se DNK razliitih organizama meusobno razlikuju premasastavu baza, ali je kod svih ispitivanih DNK ustanovljeno da su molarniodnosi adenina i timina, odnosno citozina i guanina isti tj. A=T i G=C . Oviodnosi se oznaavaju kao ekvivalencija baza. Interakcija parova bazadovodi do formacije duplog heliksa.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    14/23

    14

    STRUKTURA,OSOBINE I FUNKCIJA DNK

    DNK- je materija specifina za svaku ivu jedinku na planeti. Ona jeosnovna materija naslijea - prenoenja osobina sa roditelja na

    potomke.Smjetena je unutarelijskog jezgra u strukturnim jedinicamazvanim hromozomi. Na svakom od hromozoma se nalaze specifini dijelovikoji se nazivajugeni. Svaki gen definie jednu od osobina kod ovjeka, koju

    je naslijedio od svojih roditelja.Duina ukupne DNK u jednoj eliji se kod ovjeka procijenjuje na 174 cm.

    Molekulske teine DNK su vrlo velike i kreu se od 1 do 10 miliona,a upojedinanim sluajevima i od 50 do 100 miliona.Tako DNKEsherichiaecoli ima molekulsku masu 2,4 * 109 i sadri 8,4 * 106 nukleotida.Najveimolekul DNK naen je kod vinske muice, a izgraen je od 4 * 1010

    nukleotida,dok DNK kod ovjeka sadri oko 2 * 1010 nukleotida.

    Sama DNK je graena od specifinih supstanci. Osnovna gradivna jedinicaDNK je nukleotid koji ine dezoksiriboza, fosforna kiselina i jednaheterociklina baza (adenin,guanin,timin ili citozin) .

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    15/23

    15

    DNK je spiralizovana, ima dva lanca, a na svakom od tih lanaca su"nanizani" nukleotidi, po principu komplementarnosti heterociklinih baza.Heterocokline baze, koje su dio nukleotida, podijeljene su prema svojimhemijskim specifinostima na purinske baze i pirimidinske baze. U purinske

    baze spadaju adenin i guanin, a u pirimidinske spadaju citozin, timin i uracil(uracil je dio RNK). Sistem komplementarnosti se zasniva na spajanju jedne

    purinske sa jednom pirimidinskom bazom, vezajui tako DNK u dvolananuspiralnu strukturu. U dvostrukom lancu DNK se spajaju adenin-timin iguanin-citozin.Takva jedna specifina sekvenca ini genetiki kod, koji e svojimispoljavanjem na organizmu dati odreenu osobinu.Danas pridajemo velikoznaenje metodama utvrivanja sekvence DNK,jer njom razjanjavamogenetski kodon koji se koristi za pojedine amino kiseline i za utvrivanjesignala koji reguliu, npr. poetak lanca, kraj transkripcije, poetak

    replikacije i dr.Dakle, gen je jedna precizna sekvenca kombinacija nukleotida koja odreujeodreenu osobinu kod organizma. Svaki gen se nalazi na odreenom, njemuspecifinom mjestu na posebnom hromozomu, na DNK. To DNKiniosnovnom nasljednom makrostrukturom.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    16/23

    16

    Ako se DNK paljivo izoluju iz biolokog materijala, dobijaju se jakoviskozni rastvori, to je u skladu sa njihovom makromolekularnomstrukturom. Kada se ovaj rastvor zagrije, ili se dodaju kiseline ili baze,viskozitet opada. Ova injenica ukazuje da je molekul DNK kruto ureensistem koji pod uticajem agenasa , koji raskidaju vodonine veze, podlijee

    promjeni konformacije u nasumice izuvijane polinukleotidne nizove. Ovapojava se naziva denaturacija.

    STRUKTURA DNK KAO MOLEKULSKA OSNOVA ZAOUVANJE I PRENOENJE GENETSKE INFORMACIJE

    Kao to je ve reeno,osnovna uloga DNK je uvanje i prenoenje genetskeinformacije. Ova informacija se nalazi upisana u redoslijedu azotnih baza i

    prenosi se na potomke procesom koji se naziva replikacija, odnosnobiosinteza DNK. Replikacija je proces kopiranja, kojim iz roditeljske DNKnastaju dva idnetina molekula DNK potomka, nosei iste genetskeinformacije.Replikacija DNK odvija se prije svake elijske diobe i omoguava kasniju

    podjelu svakog hromozoma na dvije hromatide. Zapoinje odmotavanjemlanaca DNK i njihovim razdvajanjem. Za osloboene baze u svakom odlanaca veu se komplementarne baze koje meusobno povee DNK

    polimeraza. Tako na svakom lancu nastane jedan novi lanac i cijela se DNK

    udvostrui.Pre nego to se elija podeli, neophodno je da se hromozomi tj.DNK udvostrui (duplira, kopira) kako bi kerke elije sadrale istu koliinuDNK, odnosno sve kopije gena kao i roditeljska elija.

    Semikonzervativnost replikacije

    Sposobnost DNK da duplira samu sebe od osnovne je vanosti za njenuulogu nasljednog materijala. Za replikaciju je od najvee vanosti principkomplementarnosti vezivanja naspramnih baza u polinukleotidnim lancima

    DNK. Udvajanju molekula DNK prethodi rasplitanje dvostruke spirale iodvajanje roditeljskih lanaca. Roditeljski lanci slue kao kalup (matrica) zasintezu novog komplementarnog lanca DNK. Svaki novonastali molekulDNK sadri po jedan stari i jedan novi lanac DNK, pa se zbog toga kae da

    je replikacija semikonzervativan proces (lat. semi= polu; konservativan=ouvan).

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    17/23

    17

    faza br. 1 faza br. 2

    Bidirekcionost

    Replikacija se i kod prokariota i kod eukariota vri bidirekciono, to znai

    da se od mjesta gde poinje vri istovremeno u oba smijera i to iskljuivo u5' 3' smijeru.Kod prokariota, ija je DNK prstenasta (kruna) replikacija poinje na samo

    jednom mjestu i odvija se bidirekciono. Kada se lanci DNK razmotajuobrazuje se replikaciona viljuka (ima oblik slova Y).Kod prokariota usvakom trenutku replikacije postoje dvije replikacione viljuke: jedna sekree u smeru kazaljke na satu, a druga u suprotnom smijeru.Replikacija DNK u eukariotama, ija je DNK linearna, zapoinje

    istovremeno na mnogo mijesta du hromozoma i tee istovremeno. Na tajnain replikacija ukupne hromozomske DNK se u eukariotskim elijama

    zavrava za nekoliko sati, iako je brzina ugraivanja nukleotida znatnosporija nego kod prokariota.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    18/23

    18

    Enzimi replikacije

    Iako je princip replikacije veoma jednostavan, u eliji je to sloen proces ukome uestvuje dvadesetak enzima i drugih proteina, od kojih su najvaniji:

    helikaze, nukleaze,

    DNK-polimeraze, ligaze i primaza.

    Helikaze su enzimi koji hodaju po DNK raskidajui vodonine vezeizmeu lanaca DNK u 5 3' pravcu.Nukleaze su enzimi koji raskidaju fosfodiestarske veze, pri emu serazlikuju one koje deluju na krajevima lanaca (egzonukleaze) i one koje

    deluju na veze unutar lanca (endonukleaze).DNK- polimeraze su enzimi koji imaju kljunu ulogu u replikaciji. One u5 3 pravcu povezuju nukleotide novog lanca fosfodiestarskim vezama,

    poto su se oni postavili komplementarno (A-T, C-G) nukleotidima starog(roditeljskog) lanca. DNK polimeraza (kod prokariota je DNK polimerazaIII, a kod eukariota je DNK polimeraza delta) ima jo jednu ulogu: usuprotnom pravcu, 3 5, ona raskida fosfodiestarske veze izmeu

    pogreno vezanih nukleotida novog lanca. Ukoliko DNK polimeraza naiena pogreno sparen nukleotid, ona upotrebi svoju egzonukleaznu aktivnost u

    smijeru 3 5 i raskine vezu tog nukleotida sa lancem. Ta njenaegzonukleazna aktivnost omoguava ispravljanje greaka, koje tokomreplikacije nastanu to doprinosi tome da je replikacija izuzetno taan

    proces.Ligaze deluju suprotno nukleazama one delove novog lanca povezuju ucjelinu obrazujui izmeu tih delova fosfodiestarske veze.Primaza meusobno povezuje nukleotide RNK u kratke lance da bi timeomoguila dejstvo DNK polimeraze.

    Mehanizam replikacije

    Endonukleaza zasjeca samo jedan lanac DNKime poinje njenorasplitanje. Helikaze raskidaju vodonine veze izmeu lanaca ime se lancirazdvajaju i obrazuju se replikativne viljuke. Poto se replikacija odvija

    bidirekciono, na svakom mjestu gde ona poinje obrazuju se dvijereplikativne viljuke koje se kreu u suprotnim smijerovima.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    19/23

    19

    Pratiemo sada ta se deava u jednoj replikativnoj viljuci. Svakareplikaciona viljuka je asimetrina jer su lanci antiparalelni, a istovremenose naspram oba sintetiu novi lanci u 5 3 pravcu. Lanac DNK koji sesintetie u pravcu kretanja replikativne viljuke naziva se vodei lanac, aonaj koji se sintetie u suprotnom smijeru je lanac koji zaostaje. Vodeilanac se sintetie kao cjelovit dok se ovaj drugi sintetie u vidu dijelova kojise nazivaju Okazakijevi fragmenti. Sintezu oba lanca obavlja DNK

    polimeraza tek poto se vee za roditeljski lanac koji slui kao matrica. Ovajenzim ne moe da se vee za ogoljeni lanac-matricu ve zahteva postojanjezaetnika (prajmera; engl. primer). Zaetnik je kratki lanac RNK i njegovusintezu katalizuje enzim primaza. Kada se kratki lanac RNKkomplementarno spari (hibridizuje) sa poetkom lanca matrice to omoguujevezivanje DNK polimeraze i poinje sinteza novog lanca. Za sintezu lancakoji zaostaje potrebno je da se sintetie vei broj zaetnika. Okazakijeve

    fragmente, po zavretku sinteze, meusobno povezuje enzim ligaza.

    faza br. 3 krajnji produkt:od jednog DNK-lanca nastala sudva sa istim redosljedom nukleotida

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    20/23

    20

    STRUKTURA I FUNKCIJA RNK

    Postoje tri osnovne vrste RNK u elijama: ribozomalneRNK(rRNK),transportne RNK(tRNK) i informacione RNK(iRNK), koje se nekad

    nazivaju mesender (engleski, message poruka) RNK (mRNK). Svakavrsta ima karakteristian sastav baza, molekulski masu i bioloku funkciju.Sve RNK su jednolanani molekuli, mada se u nekim dijelovima

    polinukleotidnog lanca moe obrazovati dvostruki heliks. Udio helikoidalnestrukture u pojedinim vrstama RNK je razliit, mada se grubo kree oko50%.Ribozomalne RNKsu glavne komponente ribozoma. Njohova uloga nije

    sasvim razjanjena ali se pretpostavlja da sudjeluju u procesu kretanjaribozoma za vrijeme sinteze proteina.Transportne RNKsu relativno mali molekuli koji u molekulu sadre od

    75 do 90 nukleotidnih ostataka. Ove nukleinske kiseline uestvuju u procesuaktivacije i prenoenja aminokiselina pri biosintezi proteina. U organizmimase moe nai oko 60 razliitih tRNK, pri emu svaka od dvadesetakaminokiselina, koje ulaze u sastav proteina, ima barem jednu specifinutRNK, a neke i vie. One imaju karakteristinu trodimenzionalnu strukturuu kojoj je oko 70% u obliku heliksa.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    21/23

    21

    Informacione (mesender) RNKse u elijama javljaju u velikom broju, au strukturi, odnosno sekvenci nukleotida, nose informaciju za sintezurazliitih proteina.Sve ribonukleinske kiseline se u eliji sintetiu procesom koji se naziva

    transkripcija, odnosno prepisivanje odreenog segmenta DNK . Da bidolo do transkripcije, dvostruka spirala DNK se na odreenom dijelu odvijai djelimino razdvaja. Na razdvojenom dijelu, na jednoj niti DNK, koji jegen za odreeni tip RNK, zapoinje sinteza ribonukleotidnog lanca, priemu se ribonukleotidi reaju na kalupu po poznatom principu sparivanja

    baza ( guanin sa citozinom, a adenin sa uracilom2), a poreani nukleotidi sepovezuju fosfodiestarskim mostovima, zahvaljujui djelovanju enzimaRNK-polimeraze.Nakon zavrene transkripcije, ribonukleinska kiselina seodvaja od DNK. Preko pora jedarne membrane prelazi u citoplazmu, gdje,zavisno od prirode, ispoljava bioloku funkciju (izgradnja ribozoma,

    aktivacija aminokiselina ili prenos informacije za sintezu proteina).

    2 U ribonukleinskim kiselinama se po pravilu ne nalazi timin, ve uracil.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    22/23

    22

    ZNAAJ I UPOTREBA DNK

    Bioinformatika(en. bioinformatics ili computational biology) je nauka koja

    se bavi informatikim osnovama kao i pohranjivanjem, organizacijom ianalizom biolokih podataka. Na poetku su ti podaci dolazili mahom izgenetike ali se u meuvremenu bioinformatika upotrebljava i u farmaciji, za

    proraun prognoze proteinskih struktura i interakcije. Simulacija i proraunbiolokih eksperimenata i podataka se naziva i in siliko proraun (in silico).Prvi bioinformatiki programi su bili razvijeni za DNK sekvencijalnuanalizu. Tu se radi prvenstveno o brzom pronalaenju ponovljenih dijelova(ablona) u veoma dugim DNK sekvencama i rjeavanje problema

    preklapanja i pozicioniranja dvije ili vie sekvenci da bi se dobila njihovanajvea podudarnost. Primjenu u toj oblasti su nali algoritmi dinaminog imetodolokog programiranja. Kod biolokih hipoteza se rijetko trae tane

    podudarnosti kratkih sekvencijalnih dijelova i to najee za odvojene"signale" kao startna i zavrna sekvenca genetskog koda.Genetska identifikacija, genetsko testiranje i genetski profil su tehnikekojim se vri identifikacija izmeu individua iste vrste koristei pritom samouzorke njihovih dezoksiribonukleinskih kiselina (DNK), odnosno genetskogmaterijala. Ovakva upotreba genetskog materijala je predstavljena 1985. naUniverzitetu Lajkester od strane njenog izumitelja gospodina AlekaDefrisa.

    Upotpeba DNK analizeDvoje ljudi mahom imaju veliku veinu DNK sekvenci zajednikih.Genetska identifikacija se slui mikrosatelitima - sekvence koje se

    ponavljaju i imaju visok stepen varijacija. Dvoje ljudi koji nisu u krvnomsrodstvu e imati razliit broj mikrosatelita na datom lokusu. Koristei PCRza utvrivanje stepena ponavljanja sekvenci na nekoliko lokusa, mogue je

    pronai istu sekvencu koja u normalnim okolnostima nikad ne bi mogla bitiuspostavljena igrom sluaja.Sudski vetaci koriste u velikoj meri genetsku identifikaciju kako bi utvrdilimoguu vezu izmeu uzoraka krvi, vlakna kose, pljuvake ili sperme. Ovajnain identifikacije je takoe pomogao u mnogim sluajevima gde su

    pojedinci nepravedno okrivljeni i njihova nevinost ustanovljena. Takoe sekoristi u studijama o populaciji divljih ivotinja, testiranjima za utvrivanjeoinstava, identifikaciji leeva, i utvrivanje sastava prehrambenih

    proizvoda. Ova vrsta identifikacija se takoe nala korisnom u postavljanjuhipoteza o modelu ljudske dijaspore u preistorijskom vremenu.

  • 7/29/2019 Dezoksiribonukleinske Kiseline - DNK

    23/23

    LITERATURA

    1. Dr Petar D. Mii: Genetika,Zavod za udbenike i nastavna

    sredstva Srbije,Beograd,1972.2. Teodosilijus Dobanski: Evolucijaovjeanstva,Nolit,Beograd,1982.3. Dr Julijana Petrovi,Dr Smiljana Velimirovi: Hemija za 4.razred gimnazije prirodno-matematikog i opteg smjera,Zavod zaubenike i nastavna sredstva Srpsko Sarajevo,2002.4. www.wikipedia.com