Genetyka, DNA, RNA, Ekspresja genów, kod genetyczny

Alternatywny zapis:

a ilość C - ilości G. FUNKCJE DNA: → JEST MATERIAŁEM GENETYCZNYM WSZYSTKICH ORGANIZMÓW I NIEKTÓRYCH WIRUSÓW. Między cytozyną a guaniną występują trzy wiązania wodorowe. → ODCINKI DNA - GENY - ZAWIERAJĄ INFORMACJE KONIECZNE DO SYNTEZY BIAŁEK ORAZ RNA. → JEST NOŚNIKIEM INFORMACJI GENETYCZNEJ ODPOWIADA ZA DZIEDZICZENIE CECH REPLIKACJA DNA Procesem prowadzącym do powielania cząsteczek DNA jest replikacja DNA. Do każde nici na zasadzie komplementarności są dobudowywane nukleotydy, które tworzą nową nić. W ten sposób powstają dwie potomne cząsteczki DNA, w których jedna z nich jest stara, a druga - nowa. Schemat przebiegu replikacji DNA Mejoza jest podziałem redukcyjnym. W jej wyni- ku z komórki diploidalnej powstają cztery komórki haploidalne - liczba chromosomów w każdej z nich jest zredukowana o połowę. W wyniku me- jozy powstają np. gamety zwierząt. AJA macierzysta cząsteczka DNA polimeraza DNA potomne cząsteczki DNA SEKWENCJA DNA nowa nić stara nic Nukleotydy ułożone kolejno w nici DNA tworzą sekwencję DNA. Zapisuje się ją za pomocą liter oznaczających zasady azotowe wchodzące w skład nukleotydów. Na przykład sekwencja narysowanej obok nic DNA to TAACTGCAGGT. ACTGCAGGT RNA • RNA, podobnie jak DNA, jest zbudowany z nukleotydów. • Cytozyna wiąże się wtedy z guaniną, a adenina z uracylem. RODZAJE RNA I ICH FUNKCJE rRNA (rybosomowy RNA) Po połączeniu z białkami tworzy rybosomy, na których zachodzi biosynteza białek. Rybosom jest zbudowany z rRNA i białek. P R białko rRNA C mRNA (informacyjny RNA) Przenosi informację o budowie białka z jądra komórkowego na rybosomy. reszty fosfora- nowe połączone z cząsteczkami rybozy BUDOWA RNA zasady azotowe mRNA ma zwykle postać jednej, długiej nici. tRNA (transportujący RNA) Transportuje aminokwasy na rybosomy. aminokwas miejsce przyłączenia aminokwasu W budowie tRNA wyróżniamy miejsce, w którym przyłącza się aminokwas, oraz tzw. antykodon - trzy nukleotydy, które podczas biosyntezy białek są odpowiedzialne za rozpoznanie komplementamych nukleotydów (kodonu) na nici mRNA. R cukier pięciowęglowy - ryboza jedna z czterech zasad azotowych: A adenina Uuracyl C cytozyna antykodon Budowa nukleotydu RNA W skład każdego nukleotydu budującego RNA wchodzą: . P reszta kwasu fosforowego G guanina NAJWAŻNIEJSZE • Wyróżniamy dwa rodzaje kwasów nukleinowych: DNA i RNA. ● Gen jest podstawową jednostką dziedziczenia. To fragment DNA zawierający informację dotyczącą budowy białka lub cząsteczki RNA. ● Genom to kompletna informacja genetyczna komórki lub organizmu. ● Kwasy nukleinowe - DNA i RNA- są zbudowane z nukleotydów. Każdy nukleotyd składa się z reszty fosforanowej, pięciowęglowego cukru (deoksyrybozy w DNA i rybozy w RNA) oraz jednej z czterech zasad azotowych. Zasady azotowe wchodzące w skład nukleotydu DNA to: guanina, cytozyna, adenina lub tymina. W cząsteczce RNA zamiast tyminy występuje uracyl. • Zasada komplementarności polega na tym, że zasady azotowe obu łańcuchów DNA łączą się w określony sposób: adenina z tyminą, a guanina z cytozyną. • Replikacja DNA jest procesem prowadzącym do podwojenia ilości DNA w jądrze komórkowym. Zachodzi ona przed podziałem komórki. CZYM JEST KOD GENETYCZNY? Kod genetyczny to sposób zapisu informacji o budowie białek w sekwencji kwasów nukleinowych (DNA lub mRNA). Składa się on z kodonów, które kodują poszczególne aminokwasy tworzące białka. Każdy kodon składa się z trzech kolejnych nukleotydów. Dlatego mówimy, że kod genetyczny jest trójkowy. JAK ODCZYTYWANA JEST INFORMACJA GENETYCZNA? KOD GENETYCZNY Procesowi przepisywania podlega tylko jedna z nici tworzących cząsteczkę DNA. Nazywamy ją nicią matrycową. Druga nić DNA to nić kodująca, czyli sekwencja genu z informacjami o danym białku. Dlatego w praktyce poszczególne 4.Bezprzecinkowy Nie ma wolnych nukleotydów. Każdy nukleotyd wchodzi w skład jakiegoś kodonu kodony zapisujemy za pomocą symboli nukleotydów mRNA. Cztery kodony mają specjalne znaczenie. Kodon AUG jest kodonem START, który rozpoczyna syntezę białka. Na końcu sekwencji nukleotydów tworzącej gen znajduje się jeden z 3 kodonów STOP: UAA, UAG, UGA, kończących ten proces. AAG C AGG CUG Następnie należy określić sekwencję aminokwasów. W tym celu należy odczytać kolejne kodony mRNA. Nazwy aminokwasów ustala się na podstawie tabeli kodu genetycznego (zob. s. 15). ANNE JAK OKRESLIC SEKWENCJE Najpierw należy określić sekwencję mRNA. W tym celu trzeba zapisać nukle- otydy komplementame do nici matry- cowej DNA. A AG AGA AAG AMINKOWASOW W BIALKU? CGG G C G C AU GIA ccc îi cece TACT CGGAGOGCAUGA Arg Ser 5.Niezachodzący nukleotyd wchodzące w skład jednego kodonu nie może być elementem kolejnego kodonu. KOD GENETYCZNY JEST: 1.TRÓJKOWY Każde trzy kolejne Nukleotydy kwasu nukleinowego oznaczają jeden aminokwas - tworzą jeden Kodon AAG AGG CUG Ala STOP mRNA aminokwas 2.Jednoznaczny Jeden Kodon oznacza zawsze wyłącznie jeden aminokwas 3.ZDEGENEROWANY. jeden aminokwas może być kodowane przez więcej niż jeden Kodon GUU GUC GUA GG AGG AGG 6.Uniwersalny poza nielicznymi wyjątkami kodony u wszystkich organizmów oznaczają te same aminokwasy. AAG AGG CUG nić kodująca DNA nić matrycowa DNA mRNA łańcuch aminokwasów (polipeptyd) EKSPRESJA GENÓW Ekspresja genów to proces odczytywania informacji genetycznej i syntezy na jej podstawie odpowiednich cząsteczek białka lub RNA. Etapy ekspresji genów: Ekspresja genów kodujących białka, nazywana biosyntezą białek, przebiega w dwóch etapach. U organizmów eukariotycznych transkrypcja, Są to: -transkrypcja, czyli przepisanie informacji z DNA na mRNA. W jej wyniku powstaje cząsteczka mRNA o sekwencji komple mentarnej do sekwencji DNA; -translacja, czyli przetłumaczenie języka nukleotydów na język aminokwasów. W jej wyniku na podstawie informacji zawartej w mRNA jest syntetyzowane odpowiednie białko. BIOSYNTEZA BIAŁEK Biosynteza Białek składa się z dwóch głównych etapów: transkrypcji i translacji. Transkrypcja Tranclacja DNA Jądro komórkowe mRNA Cytozol w których miejscach w komórce zachodzi, biosynteza białek? BIAŁKO czyli pierwszy etap biosyntezy białek, zachodzi w jądrze komórkowym. Drugi etap - translacja - zachodzi w cytozolu, do którego są transportowane cząsteczki mRNA po transkrypcji. genów są: regulacja dostępu do genów - do rozpoczęcia ekspresji genu jest niezbędne rozluźnienie Regulacja ekspresji genów polega na zmianie ich aktywności. W jej wyniku w komórce aktywne są tylko te geny, które są niezbędne do jej funkcjonowania. Przykładami sposobów regulacji ekspresji DNA JADRO KOMÓRKOWE W jaki sposób białko uzyskuje swoje właściwości? Translacja - cząsteczki mRNA są wykorzysty- wane w cytozolu do syntezy długich łańcuchów aminokwasów tworzących białka. Kolejność kolejność nukleotydów tworzących mRNA. Aby mogło uzyskać odpowiednie właściwości i trafić do określonego miejsca w komórce, musi przejść modyfikacje aminokwasów w białku jest wyznaczana przez potranslacyjne. Polegają one najczęściej na nadaniu białku odpowiedniego kształtu. W czasie modyfikacji z białka mogą także zostać usunięte niektóre aminokwasy lub mogą do niego zostać przyłączone dodatkowe związki, np. reszty cukrowe, tłuszczowe czy fosforanowe. Regulacja ekspresji genów pre-mRNA RNA 1 Transkrypcja - cząsteczki DNA znajdują się w jądrze komórkowym. Zawarta w nich informacja dotycząca budowy białka zostaje przepisana na mniejsze nośniki informacji - cząsteczki mRNA. intron białko ekson 1 Skladanie RNA. 2 Translacja. CYTOZOL alternatywne alternatywne formy mRNA formy białka oop chromatyny, wycięciu intronów eksony mogą być scalone w różnej aktywność białek regulatorowych - białka te ułatwiają Alternatywne składanie mRNA polega na tym, że po lub utrudniają przyłączenie polimerazy RNA do genu, alternatywne składanie mRNA. kolejności. Dzięki temu powstają różne formy mRNA, a w efekcie - różne formy białka.