WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

Transkrypt

1 WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ Replikacja organizacja widełek replikacyjnych Transkrypcja i biosynteza białek Operon regulacja ekspresji genów Prowadzący wykład: prof. dr hab. Jarosław Burczyk

2 REPLIKACJA - organizacja widełek replikacyjnych

3 Replikacja DNA ma charakter semikonserwatywny Podwojenie ilości DNA jest podstawą ciągłości życia i rozmnażania (płciowego i bez płciowego) organizmów. Podstawa przekazywania informacji genetycznej

4 Klasyczny model Replikacji DNA

5 (Biologia 3. OPERON)

6 Inicjacja replikacji (Biologia 1. PWN)

7 Nukleotydy dobudowywane są do wolnego końca 3 (Biologia 3. OPERON)

8 (Biologia 3. OPERON)

9 Organizacja widełek replikacyjnych u Prokariota helikaza gyraza primaza startery RNA polimeraza I DNA ligaza DNA nić wiodąca nić opóźniona (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

10 (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

11 Przykłady zadań

12

13

14 DNA bo występuje T Jednoniciowa bo w przypadku cząsteczki dwuniciowej %A =%T oraz %G =%C

15

16 13% 13% 37%

17

18

19 TRANSKRYPCJA i TRANSLACJA

20 Centralny dogmat genetyki: Informacja genetyczna może być przenoszona (1) z DNA na DNA podczas replikacji, (2) z DNA na RNA podczas transkrypcji (ewentualnie dalej z RNA na polipeptyd podczas translacji).

21 Transkrypcja (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

22 Translacja Proces tłumaczenia sekwencji nukleotydów na sekwencję aminokwasów. Kompleks translacyjny wymaga: (1) ponad 50 polipeptydów i 3 do 5 cząsteczki RNA stanowiących rybosomy (ich skład jest odmiennych dla różnych grup taksonomicznych), (2) co najmniej 20 enzymów aktywujących aminokwasy (syntetazy aminoacylo-trna), (3) różnych cząsteczek trna, (4) co najmniej 9 białek kontrolujących inicjację, elongację i terminację syntezy polipeptydów. Z uwagi na swoją wagę, kompleks ten stanowi zasadniczą część maszynerii metabolicznej komórki.

23 (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

24 Rybosom bakteryjny (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

25 Rybosom bakteryjny

26 trna alaniny u drożdży (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

27 (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al.wiley)

28 (Principles of Genetics, 8 ed, Gardner et al. Wiley)

29 Cechy kodu genetycznego Trójkowy Jednoznaczny Zdegenerowany Bezprzecinkowy Niezachodzący Uniwersalny

30 Przykłady zadań

31 2005 pp

32 2005 pp

33

34

35 Kod genetyczny jest uniwersalny

36

37 metionina

38

39 B) TAC TTT TAG TCA AUG AAA AUC AGU Met Lys Ile Ser

40

41 Przedwczesna terminacja translacji polipeptyd zbyt krótki, jeśli gen koduje enzym, wiąże się to zazwyczaj z utratą funkcji Dochodzi do zamiany (podstawienia) aminokwasu skutek zależny od specyficznej lokalizacji i roli jaką w danym polipeptydzie pełni aminokwas (np. nowy enzym może posiadać nadal te same właściwości, może utracić funkcje, może też zyskać nowe właściwości).

42

43

44 Jest to mutacja synonimowa bez negatywnych konsekwencji. Nowy kodon powstały na skutek mutacji koduje ten sam aminokwas

45

46 24*3=72 24

47 Regulacja ekspresji genów OPERON

48 Operon laktozowy Operon laktozowy (Biologia 3. OPERON)

49 Operon tryptofanowy (Biologia 3. OPERON)

50 Operon laktozowy Przykład operonu indukcyjnego (charakterystyczny dla procesów katabolicznych) Operon tryptofanowy Przykład operonu represyjnego (charakterystyczny dla procesów anabolicznych)

51 Represja kataboliczna - DIAUKSJA Co się dzieje gdy w środowisku jest zarówno laktoza, jak i glukoza? Najpierw wykorzystywana jest glukoza, a dopiero po wykorzystaniu glukozy laktoza.

52

53 Przykłady zadań

54

55 Represor Trp nie jest aktywny i nie wiąże się z operatorem operonu tryptofanowego. Umożliwia to transkrypcję genów potrzebnych do syntezy tryptofanu Taka mutacja prowadzić będzie do wiązania się represora Trp z operatorem operonu tryptofanowego nawet w przypadku braku Trp w podłożu. Transkrypcja genów tego operonu będzie stale zahamowana.