Twoim problemem jest to, że powszechną NICOŚĆ mylisz z osobistą PUSTKĄ
I. Kwasy nukleinowe (DNA, RNA)
- DNA – na terenie komórki występują głównie w jądrze, znacznie mniejsze ilości występują na terenie mitochondriów i plastydów. Zarówno DNA jądrowy, jak i występ. w strukt. cyt. jest źródłem inform. gen. w k-ce.
- RNA – występ. w jądrze (gł. na terenie jąderka) oraz cytoplazmie. RNA w k-ce służy do wykorzystania infor. zawartych w DNA dla biosyntezy białka.
Budowa nukleotydu
- zasady azotowe
- skład cukrowy
Struktura kwasów nukleinowych:
- struktura I rzędowa - podaje sekwencje nukleotydów w łańcuchu.
- struktura II rzędowa – podaje przestrzenne ukształtowanie cząsteczek.
Struktura I rzędowa i II rzędowa
Odwracalne topnienie dwuniciowej helisy.
Denaturacja zwana także „topnieniem” jest to separacja dwuniciowej helisy na dwie pojedyncze nici wskutek zerwania wiązań wodorowych pomiędzy niciami.
Denaturację otrzymujemy poprzez:
- ogrzewanie roztworu DNA
- zakwaszanie lub alkalizację roztworu DNA
Temperatura, w której dochodzi do utraty połowy helikalnej struktury jest nazywana temperatura topnienia (Tm).
Dwunicieniowa helisa jest strukturą wysoce kooperacyjną utrzymującą się dzięki działaniu wielu wiązań, wzmacniających struktury stabilizujące:
- tworzenie par zasad,
- asocjacja warstwowa zasad;
Hybrydyzacja kw. nukleinowych
- jest to zjawisko spontanicznego łączenia się komplementarnych nici kwasów nukleinowych
- po usunięciu czynnika denaturacji nici łączą się ponownie czyli ulegają reneturacji
- jeśli do takiej mieszaniny wprowadzi się obce nici kwasów nukleinowych oprócz wyjściowych cząsteczek powstają cząsteczki hybrydowe stąd nazwa hybrydyzacja.
- szybkość hybrydyzacji zależy m.in. od długości fragmentów kwasów nukleinowych, podobieństwa i różnorodności sekwencji w próbce poddanej hybrydyzacji.
Rodzaj
B-DNA
A-DNA
Z-DNA
Liczba par zasad przypadająca na skręt helisy
10,4
11
12
Kąt skręcania
+34,6
+39
-30
Skok (mm)
3,54
2,53
4,56
Kierunek
P
P
L
Średnica helisy
2,37
2,55
1,84
RNA
K-ki życiowe zawierają trzy podstawowe rodzaje RNA:
- informacyjny RNA – mRNA,
- przenośnikowy RNA – tRNA,
- rybosomalny RNA – rRNA;
Nazwy te wskazują na różne funkcje odpowiednich kwasów nukleinowych. Z chemicznego punktu widzenia te trzy rodzaje RNA różnią się przede wszystkim ciężarem cząsteczkowym i składem zasad.:
- rRNA – ma ciężar cząsteczkowy ok. 500 000 lub ok. 1 000 000,
- mRNa – kilkaset tys., a po względem zasad upodabniają się do nici DNA,
- tRNA – ma niższy ciężar cząsteczkowy 25 000 - 50 000;
Kod genetyczny
DNA przechowuje i wykorzystuje informacje. Funkcje te może spełniać dzięki swoim właściwościom:
- cząsteczki DNA mogą się powielać (replikacja) tzn. mogą powodować syntezę innych cząsteczek DNA identycznymi z cząsteczkami wyjściowymi;
- cząsteczki DNA mogą dokładnie i w sposób specyficzny kierować syntezą białek charakterystyczny dla określonego organizmu;
Replikacja
Rozdzielenie podwójnej nici powoduje odsłonięcie lepkich, pojedynczych nici, które mają tendencje do ponownego łączenia się, zapobiegają temu białka SSBs (single stand binding).
Nić helisy jest skręcona i to skręcenie się nasila w miarę przesuwania się kompleksu replikacyjnego. Rozwiązaniem jest działanie topoizomerazy, która nacina jedną z nici przepuszcza drugą przez powstałą przerwę i doprowadza do powtórnego złączenia.
Kopiowanie musi przebiegać w jednym kierunku od 5’ do 3’.
- rozwiązaniem jest „normalna” replikacja w przypadku nici „wiodącej” odcinka replik. (fragmenty Okazaki) spóźniającej się nici DNA;
- helikaza – rozdziela starą podwójną nić DNA umożliwia przyłączenie się polimerazy DNA do nici pojedynczej;
- polimeraza DNA – odpowiedzialna jest za dokładanie komplementarnych zasad do starych nici DNA czyli powstawanie nowych;
- topoizomeraza – likwiduje naprężona powstałe w rozplątywanej podwójnej nici DNA poprzez nacinanie pojedynczych nici, co pozwala na ich przeplecenie, a następnie połączenie;
- primaza RNA – tworzy krótkie komplementarne odcinki RNA na spóźniającej się nici DNA, które służą za startery (primers) do syntezy fragmentów Okazaki ;
- ligaza DNA - łączy fragmenty Okazaki w ciągłą nową nić;
DNA stanowi matrycę, na której powstają cząsteczki mRNA, która jest nośnikiem informacji z jądra do ......
Sekwencje zasad w łańcuchu RNA różnią się od ich sekwencji w matrycy DNA.
W rybosomie każda grupa zasad łączy się.
Kolejność w jakiej przyłączone są cząsteczki tRNA tzw. sekwencje w jakiej aminokwasy są wbudowane w łańcuch białkowy zależy od sekwencji zasad w łańcuchu mRNA.
W ten sposób UCU jest charakterystyczne dla seryny, UAC dla tyrozyny, GUC dla waliny.
Proces biosyntezy białka zachodzący na rybosomach z wykorzystaniem informacji genetycznej zawartej w mRNA nazywamy translacją.Tworzenie łańcuchów peptydowych wymaga udziału dwu białek;
- transferazy peptydowej biorącej udział w tworzeniu wiązań peptydowych;
- czynnika przemieszczającego (translokazy), który cząsteczki mRNA przesuwa o jeden kodon;
- takie zestawienie umożliwia wykonanie 64 możliwych kombinacji i wystarcza do określenia 20 aminokwasów
UAA – kodon stop.
Cechy kodu gen.;
- bezprzecinkowy – między 3 kodującymi na obcych elementach;
- niezachodzący – 3 nie zachodzą na siebie;
- zdegenerowany – poszczególne aminokwasy mogą być kodowane przez kilka 3, np. GUU, GUC, GUA, GUG – kodują walinę;
- uniwersalny – dla wszystkich organizmów te same triplety koduje te same aminokwasy;
- kolinearny – aminokwasy łączone w sposób określony przez kodony matrycy kolejność ułożenia trójek kodujących odpowiada kolejności kodowania aminokwasów
Odstępstwa od reguł:
- nakładanie się genów w małych wirusach (dany odcinek DNA może syntetyzować różne białka);
- wyznaczenie przez niektóre kodony innych aminokwasów w mitochondrialnym DNA i w niektórych pierwotniaków;
Mutacje genowe:
- mutacje genowe – są to zmiany normalnej sekwencji DNA organizmu spowodowane błędami w replikacji DNA
- mutacje spontaniczne lub działanie czynników chemicznych i fizycznych – mutacje indukowane;
- zachodzą w zygocie podziały w komórkach somatycznych i rozrodczych w ciągu dalszego życia;
- mutacje w komórkach somatycznych nie są przekazywane potomstwu;
- mutacje w komórkach rozrodczych mogą zostać przekazane potomstwu;
- mutacje somatyczne odgrywają dużą rolę w rozwoju noworodków;
Mutacje jako skutek braku naprawy replikacji DNA:
- mutacje powstają gdy do DNA wstawimy zestaw niekompletnych nukleotydów;
- jeśli niekompletny nukleotyd zostanie szybko ............
Mutacje spontaniczne:
- błędy replikacyjne,
- poślizg replikacyjny,
- powstawanie str. trzecio i czwartorzędowych.
Mutacje indukowane:
- mutageny chemiczne,
- wprowadzenie analogu zasady w miejscu występowania prawidłowej zasady w DNA,
- czynniki deaminujące zasady w helisie DNA
- czynniki alkilujące w prawidłowo dodanej grupie alkilowej lub arylowej w nukleotydzie,
- czynniki interkalkujace – płaskie cząsteczki wnikające pomiędzy pary zasad w podwójnej helisie najczęściej mutacje typu insercji;
Mutacje fizyczne:
- promieniowanie jonizujące,
- promieniowanie ultrafioletowe UV,
- ciepło;
Mutacje jako skutek braku naprawy replikacji DNA;
Błąd replikacji powoduje powstanie niedopasowania nukleotydu (mismatch ) ale się on utrwali, powiela się dalej jako zmieniona ale komplementarna para nukleotydów.
Polimeraza DNA działa tak by nie popełnić błędów.
Poślizg replikacyjny
− gdy w DNA mamy cząsteczki powtórne tj. 2 CA polimeraz DNA dość często się ślizga i dodaje kolejną parę CA. Jest to poślizg replikacyjny.
− wynikiem jest mutacja zmiany fazy odczytu (powstaje przy ..... insercjach/ delecjach na trójkowych. Jest często bardzo szkodliwa, bo po punkcie zmienia się pozycja kodonu STOP
Rodzaje mutacji
1. Duże zmiany genu
− delecje – utrata części sekwencji DNA (α-talasemie, niedobór hormonu wzrostu, rodzinna hipercholesterolemia, dystrofia mięśniowa)
− duplikacje – powielane sekwencje DNA (rodzinna hipercholesterolemia, dystrofia mięśniowa)
− insercje – wbudowane dodatkowe sekwencje DNA (hemofilia, neurofibromatoza)
2.Mutacje punktowe
− insercje
− delecje
− translokacje
− ...