DNA musi współdziałać z białkami!

Transkrypt

1 DNA musi współdziałać z białkami! Specyficzność oddziaływań między DNA a białkami wiążącymi DNA zależy od: zmian konformacyjnych wzdłuż cząsteczki DNA zróżnicowania struktury DNA wynikającego z sekwencji nukleotydów

2 Dlaczego to DNA jest substancją zawierającą informację genetyczną?

3 Różnorodna kolejność występowania czterech różnych nukleotydów stwarza nieograniczone możliwości kodowania informacji genetycznej; Informacja genetyczna występuje w postaci różnych sekwencji zasad w różnych odcinkach DNA odpowiadających pojedynczym genom;

4 Przykład Jeśli założymy, że cząsteczka DNA jakiegoś organizmu składa się z 10 6 par nukleotydów, to ilość różnych sekwencji, które mogą wystąpić w tej cząsteczce DNA jest róna 4 10(6)

5 Dlaczego DNA jest substancją przekazującą informację genetyczną?

6 Podwójna struktura heliksu DNA umożliwia samopowielanie DNA (replikację), a więc również informacji w nim zawartej. Każdy z komplementarnych łańcuchów tworzy matrycę (wzorzec), na której może być odtworzony drugi komplementarny łańcuch DNA.

7 Prokariota i Eukariota

8 W komórkach organizmów żywych ilość DNA jest zazwyczaj stała i charakterystyczna dla danego gatunku.

9 ILOŚĆ DNA PRZYPADAJĄCA NA APARAT GENETYCZNY WZRASTA WRAZ Z BARDZIEJ FILOGENETYCZNIE ZAAWANSOWANĄ POZYCJĄ ORGANIZMU.

10 Zawartość DNA w komórkach różnych organizmów Organizm na haploidalny zespół chromosomów w mg Zawartość DNA w komórce Liczba par nukleotydów E.coli Neurospora Aspergillus Drosophila Kukurydza Mysz Człowiek 0,004 x ,02 x ,043 x ,085 x ,4 x ,0 x ,25 x ,3 x ,9 x ,0 x ,0 x ,0 x ,5 x ,9 x 10 9

11

12 Wirusy pod względem materiału genetycznego można podzielić na: 1. RNA wirusy materiałem genetycznym jest RNA RNA-fagi TMV - wirus mozaiki tytoniu BMV wirus mozaiki stokłosy Wirus Polio Wirus wścieklizny Wirus grypy

13 15 nm BMV virus

14 Wirus Mozaiki Stokłosy (BMV)

15 Wirusy pod względem materiału genetycznego 2. DNA wirusy materiałem genetycznym jest DNA: W postaci jednoniciowego DNA W postaci dwuniciowego DNA liniowego W postaci dwuniciowego DNA liniowego przechodzącego w formę kolistą W postaci dwuniciowego kolistego DNA

16 Schemat budowy bakteriofaga T4

17 Syphovirus

18 Wirusy pod względem materiału genetycznego 3. RNA/DNA wirusy retrowirusy stanowią dużą rodzinę zwierzęcych wirusów. W ich wirionach znajduje się enzym odwrotna transkryptaza, kopiujący genom RNA wirusa do postaci komplementarnego DNA: HIV 1 i HIV 2 SIV HTLV wywołujący białaczki limfocytów T BLV wywołujący białaczki limfocytów B

19 Schemat budowy wirusa HIV

20 Genom prokariotyczny

21 Genom prokariotyczny Kolista cząsteczka DNA zlokalizowana w nukleoidzie DNA jest związany z rdzeniem białkowym, od którego rozchodzi się promieniście superskręconych pętli (100 kb DNA) 90% DNA jest związany z genami.

22 Nukleoid E.coli (jaśniej wybarwiony) Figure 8.1 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

23 Figure 8.2 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

24 Figure 8.3 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

25 Składniki białkowe nukleoidu: Gyraza DNA Topoizomeraza DNA Oba enzymy odpowiedzialne za utrzymanie stanu superskręcenia. Białka pakujące HU tworzy tetramer, wokół którego nawinięte jest DNA (ok. 60pb). W jednej komórce E. coli jest ok. 60 tys. Cząsteczek. Co najmniej trzy inne rodzaje białek wspomagających.

26 Figure 8.5 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

27 Plazmid - mała kolista cząsteczka DNA występująca poza nukleoidem.

28 Plasmid pbr322 Map

29 Organizacja genomu człowieka Genom człowieka 3000 Mb Geny i sekwencje związane z genami 900 Mb DNA pozagenowy 2100 Mb DNA kodujący 90 Mb DNA niekodujący 810 Mb Pojedyncze i o małej liczbie kopii 1680 Mb Powtarzający się DNA 420 Mb pseudogeny DNA powtórzony tandemowo Powtórzenia rozproszone w genomie Fragmenty genów introny DNA satelitarny DNA mikrosatelitarny Elementy LTR Sekwencja SINE DNA minisatelitarny Transpozony DNA Sekwencje LINE

30 Aparatem genetycznym u Eucaryota jest jądro komórkowe Średnica 5-10 µm Długość DNA w postaci ciągłej 2 m

31 Architektura wewnętrzna jądra Błona jądrowa komórkowego: Materiał genetyczny w postaci chromatyny Jąderka Macierz jądrowa (matrix)

32 Macierz jądrowa Szkielet podtrzymujący składniki jądra komórkowego Zbudowana z filamentów o średnicy 3-5 nm, w skład których wchodzą: Białka strukturalne (laminy A, B i C, matryny i inne) Struktury ziarniste: SC35 (splicing compartment) Ciałka Cajala Ciałka PML Tanskrypcyjne struktury jądrowe OPT

33 Architektura wnętrza jądra komórkowego (fotografia obrazu z mikroskopu transmisyjnego) Figure 10.1a Genomes 3 ( Garland Science 2007)

34 Figure 10.5 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

35 Figure 10.5 part 1 of 3 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

36 Najważniejszym elementem macierzy jądrowej łączącym się z chromatyną są laminy tworzące pośrednie filamenty laminowe.

37 Rejony bezpośredniego połączenia DNA z macierzą jądrową noszą nazwę MARs odcinki DNA o długości ok. 250 pz bogate w pary A=T, znajdujące się na pętlach chromatyny.

38 Figure 10.5 part 2 of 3 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

39 Skład chemiczny chromatyny: 1. Kwasy nukleinowe DNA 37 % RNA 1,5 % 2. Białka Histonowe (histony) 37 % Niehistonowe 24,5 %

40 Białka histonowe