2.cvičenie Základy
2.cv. základy
Organizácia genetického systému
Formy živej hmoty materiálny základ dedičnosti
Nebunkové biologické systémy DNA, RNA
Bunkové organizmy:
Prokaryonta(bez jadra) DNA
Eukaryonta (s jadrom) DNA
Forma živej hmoty organizácia genetického systému
NBS: viroidy - voľná RNA
vírusy - DNA alebo RNA chránená bielkovinovým puzdrom
Prokaryonta - chromozóm: kruhová DNA bez pomocnej
bielkovinovej štruktúry, voľne uložená v cytoplazme
- plazmid, malá molekula mimochromozómovej DNA
Eukaryonta - 2a viac chromoz. v jadre ( DNA spojená s bielkovinami typu histónov)
- plazmidy ( v plastidoch a mitochondriách)
- kruhová DNA v plastioch a mitochondriách
- v chloroplastoch
Chemizmus nukleových kyselín
- základné zložky: - dusikaté zložky: purínové: A, G a pyrimidinové: C,T, U
- pentóza: ribóza, 2-deoxyribóza
- zvyšok kyseliny fosforečnej
- stavebné jednotky: - nukleozid: dusikatá báza+ pentóza: beta- N-glykozidická väzba
- nukleotid: nukeozid+ zvyšok kyselinyfosforečnej: fosfodiesterová väzba
Štruktúra DNA
- primárna- poradie nukleotidov v polynukleotidovom reťazci
- sekundárna- model Watson a Crick ( 1953), pravotočivá dvojzávitnica s dvoma komplementárnymi, antiparalelnými vláknami(párovanie N báz vodíkovými mostíkmi A=T, G≡C, antiparalelné)
- terciárna- základ terciárnej štruktúry je nukleozóm, DNA+histónové bielkoviny= nukleozóm
- solenoid- dve a viac jadier histónových, ten sa spája a vniká chromatín
Štrukúra a typy RNA
- odlišnosti od DNA: ribóza, uracil ( miesto T), jednovláknová
- typy: mRNA, tRNA, rRNA, hnRNA, snRNA, siRNA (inaktivujú enzým)
Dogma molekulárnej genetiky
- autoreduplikácia DNA- prenos GI z pôvodnej na novosyntetizovanú DNA
- transkripcia- prepis GI z DNA na mRNA
- translácia- preklad GI z poradia nukleotidov mRNA do poradia. AK v polypeptidovom reťazci
Vlastnosti DNA
- nositeľ GI ( uchováva, alebo odovzdáva na potomstvo)
- schopnosť autoreduplikácie
- schopnosť podliehať mutáciám
- jednotka genetickej funkcie s fenotypovým prejavom
- má autoreparačnú schopnosť
Autoreduplikácia
- proces zdvojenia moelkuly DNA
- prenos GI z pôvodnej na novosyntetizovanú DNA
- prebieha na templáta
- enzýmy: DNA- polymeráza, RNA- polymeráza, DNA- ligáza
- potrebné: voľné deoxyribonukleotidy
- smer: 5´à3´
- miesto: jadro
- semikonzervatívny spôsob: novosyntetizovaná DNA- jedno vlákno pôvodné, druhé novosyntetizované
- dešpiralizácia DNA ( gyrázy, helikázy), vznik replikačnej vidlice
- naviazanie bielkovín SSBP ( jednovláknové väzobné bielkoviny )
- väzba DNA- polymerázy- vzniká hybridný úsek: RNA- primer
- pripájanie nukleotidov- DNA- polymeráza: - vedúce vlákno
- zaostávajúce vlákno Okazakiho fragmenty
- odstránenie RNA- primeru ( endonukleáza)
- vyplnenie medzier ( DNA- polymeráza)
- spojenie Okazakiho fragmentov ( DNA- ligáza)
- špiralizácia DNA
Replikačné proteíny
- energiu pre odpojenie reťazcov DNA helix zabezpečujú helikázy, gyrázy
- rozvinutie reťazcov zabezpečujú rozmotávacie proteíny (single- stranded binding protein)
- naviazanie primerov pre iniciáciu DNA syntézy zabezpečujú primázy
- DNA polymeráza nie je schopná dNTP (voľné polynukleotidy) polymerizovať de novo, ale iba vytvárať väzbu 3- OH s polynukleotidovým reťazcom
DNA- polymeráza
- katalyzuje adíciu deoxyribonukleotidov 3´- OH skupinou do reťazca DNA
- vždy v smere väzby 5´–––– 3´
- je to 5´ ---- 3´ polymerizačná aktivita
- špecifita DNA polymerázy je daná jej závislosťou na templáte
- novosyntetizovaný reťazec je korektnou kópiou pôvodného reťazca- templátu resp. matrice
Transkripcia
- prepis GI z DNA na mRNA, biosyntéza mRNA
- prepisuje sa časť DNA- transkripčná jednotka
- pripájanie ribonukleotidov k templátu DNA podľa princípu komplementarity v smere 5´–3´
- katalyzátor: RNA- polymeráza
- miesto: jadro
Posttranskripčná modifikácia
- úprava pre- mRNA
- 5´:čiapočka CAP
- 3´:poly A konce
- metylácia dusíkatých báz
- zostrih intronov ( splicing) pomocou snRNA
Translácia
- preklad GI z poradia nukleotidov mRNA do poradia aminokyselín na polypeptidovom reťazci
- syntéza peptidov
- translácia prebieha v troch fázach: iniciácia, elongácia, terminácia
- pred iniciáciou: aktivácia AMK
- miesto: cytoplazma- ribozómy
Ribozómy
- mRNA + bielkoviny
- malá a veľká podjednotka
- veľkosť vyjadrená Svedbergovou jednotkou ( sedimentačný koeficient) S
- prokaryá: 70S (30S, 50S)
- eukaryá: 80S ( 40S, 60S)
- P miesto, A miesto
Aktivácia aminoksyelín
- aktivácia AMK: enzým aminoacyl- tRNA syntetáza
- aktivovaná AK+ tRNA= aminoacyl- tRNA komplex
- iniciačný kodón: AUG=> prvá aktivovaná AK: fMET-tRNA
Iniciácia
- tvorba iniciačného komplexu: mRNA+ ribozóm + fMET+ tRNA
- P miesto ribozómu
- Iniciačné faktory: IF1, IF2
Elonágcia
- predlžovanie polypeptidového reťazca postupným pripájaním AMK
- prenos aminoacyl-tRNA komplexu na A miesto ribozómu: podľa princípu kodón- antikodón
- tvorba peptidových väzieb: enzým peptidyltransferáza
- translokácia
- elongačné faktory: EF-Ts, EF- Tu, Ef-G
Terminácia
- ukončenie syntézy
- signál pre ukončenie: terminačný kodón: UAG, UGA, UAA
- uvoľnenie novosyntetizovaného peptidu z ribozómu
- postranslačné modifikácie peptidov
Genetický kód
- pravidlo prekladu- genetický kód: tripletový, neprekrývajúci sa, degenrovaný, univerzálny, lineárny
- kodón: triplet ( trojica dusíkatých báz) mRNA
- kodón- antikodón: vzťah komplementarity
Kolísavé párovanie báz
- báza v antikodóne tRNA - báza v antikodóne mRNA
- U - A, G
- C - G
- A - U
- G - U, C
- inozín - U, C,A