Nośnikiem informacji genetycznej są bardzo długie cząsteczki DNA, w których jest ona zakodowana w liniowej sekwencji nukleotydów A, T, G i C

Podobne dokumenty
Wykład 14 Biosynteza białek

Geny i działania na nich

Translacja i proteom komórki

Dr. habil. Anna Salek International Bio-Consulting 1 Germany

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

WYKŁAD: Klasyczny przepływ informacji ( Dogmat) Klasyczny przepływ informacji. Ekspresja genów realizacja informacji zawartej w genach

WPROWADZENIE DO GENETYKI MOLEKULARNEJ

TATA box. Enhancery. CGCG ekson intron ekson intron ekson CZĘŚĆ KODUJĄCA GENU TERMINATOR. Elementy regulatorowe

DNA superhelikalny eukariota DNA kolisty bakterie plazmidy mitochondria DNA liniowy wirusy otrzymywany in vitro

WARUNKI ZALICZENIA PRZEDMIOTU- 5 ECTS

Zarówno u organizmów eukariotycznych, jak i prokariotycznych proces replikacji ma charakter semikonserwatywny.

TRANSKRYPCJA - I etap ekspresji genów

Numer pytania Numer pytania

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Wprowadzenie. DNA i białka. W uproszczeniu: program działania żywego organizmu zapisany jest w nici DNA i wykonuje się na maszynie białkowej.

Wykład 12 Kwasy nukleinowe: budowa, synteza i ich rola w syntezie białek

Kwasy Nukleinowe. Rys. 1 Struktura typowego dinukleotydu

Informacje dotyczące pracy kontrolnej

października 2013: Elementarz biologii molekularnej. Wykład nr 2 BIOINFORMATYKA rok II

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU Transkrypcja RNA

Prokariota i Eukariota

Ekspresja informacji genetycznej

GENETYKA. Budowa i rola kwasów nukleinowych Geny i genomy Replikacja DNA NM G

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

6. Z pięciowęglowego cukru prostego, zasady azotowej i reszty kwasu fosforowego, jest zbudowany A. nukleotyd. B. aminokwas. C. enzym. D. wielocukier.

POLIMERAZY DNA- PROCARYOTA

1. Na podanej sekwencji przeprowadź proces replikacji, oraz do obu nici proces transkrypcji i translacji, podaj zapis antykodonów.

WYKŁAD 4: MOLEKULARNE MECHANIZMY BIOSYNTEZY BIAŁEK. Prof. dr hab. n. med. Małgorzata Milkiewicz Zakład Biologii Medycznej.

Translacja białek. Marta Koblowska Zakład Biologii Systemów, UW

cytoplazma + jądro komórkowe = protoplazma Jądro komórkowe

DNA musi współdziałać z białkami!

Generator testów Biochemia wer / Strona: 1

Replikacja DNA. Materiały dydaktyczne współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Wykład 1. Od atomów do komórek

Transkrypcja i obróbka RNA. Materiały dydaktyczne współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

POLIMERAZY DNA- PROCARYOTA

Nowoczesne systemy ekspresji genów

Transport makrocząsteczek (białek)

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

Księgarnia PWN: B. Alberts, D. Bray, K. Hopkin, A. Johnson, J. Lewis, M. Raff, K. Roberts, P. Walter Podstawy biologii komórki. Cz.

Rzęski, wici - budowa Mikrotubule. rozmieszczenie organelli. Stabilne mikrotubule szkielet rzęsek i wici

Scenariusz lekcji przyrody/biologii (2 jednostki lekcyjne)

Translacja czyli biosynteza białek. Materiały dydaktyczne współfinansowane ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.

Fragment cząsteczki DNA stanowiący matrycę dla syntezy cząsteczki lub podjednostki białka nazywamy GENEM

TEORIA KOMÓRKI (dlaczego istnieją osobniki?)

TEORIA KOMÓRKI (dlaczego istnieją osobniki?)

Biologia medyczna II, materiały dla studentów kierunku lekarskiego

Jak działają geny. Podstawy biologii molekularnej genu

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Biologia molekularna genu - replikacja

Kwasy nukleinowe. Replikacja

Dominika Stelmach Gr. 10B2

Genetyka, materiały dla studentów Pielęgniarstwa

Spis treści. 1. Wiadomości wstępne Skład chemiczny i funkcje komórki Przedmowa do wydania czternastego... 13

CORAZ BLIŻEJ ISTOTY ŻYCIA WERSJA A. imię i nazwisko :. klasa :.. ilość punktów :.

Informacja o budowie białek oraz instrukcja o ich syntezie (jakie białko, kiedy, gdzie) jest przechowywana i uruchomiana w cząsteczkach dużych

Podstawy Informatyki Nowe trendy w informatyce

Plan działania opracowała Anna Gajos

Biologia molekularna genu. Replikacja i stabilność genomu

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Biologia medyczna, materiały dla studentów

wykład dla studentów II roku biotechnologii Andrzej Wierzbicki

The Role of Maf1 Protein in trna Processing and Stabilization / Rola białka Maf1 w dojrzewaniu i kontroli stabilności trna

TRANSLACJA II etap ekspresji genów

OPTYMALNY POZIOM SPOŻYCIA BIAŁKA ZALECANY CZŁOWIEKOWI JANUSZ KELLER STUDIUM PODYPLOMOWE 2011

Komórka eukariotyczna

Chemiczne składniki komórek

PODSTAWY GENETYKI ... Zadanie 7 (2 pkt.). Antykodon wskazuje strzałka oznaczona literą... Opisz funkcję pełnioną przez antykodon w trna.

Temat: Komórka jako podstawowa jednostka strukturalna i funkcjonalna organizmu utrwalenie wiadomości.

Konspekt do zajęć z przedmiotu Genetyka dla kierunku Położnictwo dr Anna Skorczyk-Werner Katedra i Zakład Genetyki Medycznej

... Zadanie 7 (2 pkt.). Antykodon wskazuje strzałka oznaczona literą... Opisz funkcję pełnioną przez antykodon w trna.

Spis treści 1 Komórki i wirusy Budowa komórki Budowa k

REPLIKACJA, NAPRAWA i REKOMBINACJA DNA

ZNACZENIE RNA W REGULACJI EKSPRESJI GENÓW

Analizy DNA in silico - czyli czego można szukać i co można znaleźć w sekwencjach nukleotydowych???

Pamiętając o komplementarności zasad azotowych, dopisz sekwencję nukleotydów brakującej nici DNA. A C C G T G C C A A T C G A...

SCENARIUSZ LEKCJI BIOLOGII Z WYKORZYSTANIEM FILMU KSZTAŁT BIAŁEK.

Test kwalifikacyjny Lifescience dla licealistów 2015

Podstawy genetyki molekularnej

Synteza Białek - Proces Translacji. Dr hab. Marta Koblowska, prof. UW Pracownia Analiz Mikromacierzy UW/IBB PAN Zakład Biologii Systemów UW

Transport makrocząsteczek

Zawartość. Wstęp 1. Historia wirusologii. 2. Klasyfikacja wirusów

THE UNFOLDED PROTEIN RESPONSE

BIOINFORMATYKA. edycja 2016 / wykład 11 RNA. dr Jacek Śmietański

Proteomika: umożliwia badanie zestawu wszystkich lub prawie wszystkich białek komórkowych

Cytoplazma. podstawowa (cytozol) Cytoplazma podstawowa (macierz cytoplazmatyczna)

Bezpośrednia embriogeneza somatyczna

etyloamina Aminy mają właściwości zasadowe i w roztworach kwaśnych tworzą jon alkinowy

Zarys biologii molekularnej genu. Replikacja i stabilność genomu

Zarys biologii molekularnej genu Replikacja DNA

Mikrosatelitarne sekwencje DNA

Scenariusz lekcji biologii dla klasy 8 SP, 1 liceum poziom podstawowy. Temat: DNA nośnik informacji dziedzicznej. Przepływ informacji genetycznej.

1. Podstawy, fizjologia komórki

Historia informacji genetycznej. Jak ewolucja tworzy nową informację (z ma ą dygresją).

Organelle komórkowe. mgr Zofia Ostrowska

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Marek Kudła. Rybozymy. RNA nośnik informacji i narzędzie katalizy enzymatycznej

Regulacja Ekspresji Genów

Transkrypt:

MATERIAŁ GENETYCZNY KOMÓRKI BIOSYNTEZA BIAŁEK MATERIAŁ GENETYCZNY KOMÓRKI Informacja genetyczna - instrukcje kierujące wszystkimi funkcjami komórki lub organizmu zapisane jako określone, swoiste sekwencje nukleotydów w kwasach nukleinowych w postaci kodu genetycznego. Przekazywanie informacji genetycznej obejmuje m.in. takie procesy, jak: replikacja DNA lub RNA transkrypcja informacji genetycznej z DNA na mrna translacja - tłumaczenie sekwencji nukleotydów mrna na sekwencję aminokwasów w powstającym łańcuchu białka Przepływ informacji genetycznej odbywa się w kierunku DNA RNA BIAŁKO Centralny dogmat genetyczny wyjątek: wirusy RNA Nośnikiem informacji genetycznej są bardzo długie cząsteczki DNA, w których jest ona zakodowana w liniowej sekwencji nukleotydów A, T, G i C Kod genetyczny: zasady zapisu informacji genetycznej zawartej w DNA Kod genetyczny jest: trójkowy - 3 kolejne nukleotydy zwane kodonami w nici DNA wyznaczają określony aminokwas w białku niejednoznaczny (zdegenerowany) - 4 rodzaje zasad azotowych (A, T, C, G) tworzą 64 różne kodony (43=64), z których 61 odpowiada aminokwasom, a 3 są kodonami terminacyjnymi (nonsensownymi), kończącymi translację; jeden aminokwas może być wyznaczony przez więcej niż 1 kodon bezprzecinkowy nie ma żadnych sygnałów oddzielających jeden kodon od drugiego niezachodzący - trójki zasad odczytywane są kolejno od kodonu inicjacyjnego i nie zachodzą na siebie uniwersalny - te same kodony wyznaczają takie same aminokwasy u wszystkich organizmów pro- i eukariotycznych PRZEKAZYWANIE INFORMACJI GENETYCZNEJ Replikacja DNA Transkrypcja Translacja Cząsteczka DNA tworzy dwuniciową helisę złożoną z dwóch komplemetarnych łańcuchów nukleotydowych utrzymywanych razem za pomocą wiązań wodorowych łączących w pary A z T oraz G z C. Każdy łańcuch DNA wykazuje polarność chemiczną wynikającą ze sposobu wiązania się na przemian cukrów i fosforanów w łańcuchy cukrowo-fosforanowe. Łańcuchy w cząsteczce DNA są ułożone antyrównolegle, to znaczy przbiegają przeciwnie.

Cząsteczka DNA jest podwajana (replikowana) poprzez polimeryzację nowych łańcuchów na matrycy, którą jest każdy ze starych łańcuchów helisy. łac. replicatio - powtórzenie Replikacja DNA jest semikonserwatywna - każda z nowo powstałych cząsteczek o strukturze podwójnego heliksu zbudowana jest z jednej nici starej (pochodzącej z cząsteczki ulegającej replikacji) oraz z jednej nici nowo zsyntetyzowanej. Etapy replikacji DNA Inicjacja Elongacja Terminacja INICJACJA Replikacja DNA rozpoczyna się w specyficznym miejscu cząsteczki DNA zwanym miejscem inicjacji replikacji ( ori - ang, origin - początek) genom prokariotyczny - jedno miejsce ori genom eukariotyczny - wiele miejsc ori (np. u człowieka - 10 000) W miejscu ori wiążą się białka inicjujące powodujące lokalne rozplecenie dwuniciowej helisy DNA Rozpoczęcie replikacji w miejscu ori wymaga syntezy krótkich odcinków RNA, tzw. starterów (1-60 nukleotydów), które są następnie usuwane i zastępowane odcinkami DNA Nowe łańcuchy DNA są tworzone w widełkach replikacyjnych ELONGACJA Replikacja jest dwukierunkowa - przebiega jednocześnie na obu niciach Nowe łańcuchy DNA są syntetyzowane tylko w kierunku od końca 5 do końca 3 Widełki replikacyjne są asymetryczne: Wydłużanie jednej z nici odbywa się zgodnie z ruchem widełek replikacyjnych, w sposób ciągły - powstaje nić wiodąca (prowadząca) Wydłużanie drugiej nici odbywa się w kierunku przciwnym do ruchu widełek replikacyjnych, w sposób nieciągły - powstają fragmenty Okazaki, a po ich połączeniu - nić opóźniona Replikacja DNA wymaga współdziałania wielu białek (ok. 20), tworzących wieloenzymatyczny aparat replikacyjny umiejscowiony w widełkach replikacyjnych, który katalizuje syntezę DNA. helikaza - rozplata helikalną strukturę DNA prymaza - syntetyzuje krótkie odcinki RNA - startery polimeraza DNA - syntetyzuje nowe nici DNA i koryguje poprawność wbudowania nowych nukleotydów białka wiążące jednoniciowy DNA - łączą się z rozplecionymi łańcuchami DNA i przeciwdziałają ich ponownemu połączeniu Inne białka uczestniczące w replikacji: nukleaza DNA - usuwa startery ligaza DNA - łączy fragmenty Okazaki naprawcza polimeraza - dobudowuje DNA w miejsce usuniętych starterów

TERMINACJA U prokariontów replikacja kończy się w miejscu występowania specyficznej sekwencji ter U eukariontów replikacja ulega zakończeniu w miejscu zetknięcia się widełek replikacyjnych przebiegających w przeciwnych kierunkach BIOSYNTEZA BIAŁKA - katalizowany enzymatycznie proces łączenia aminokwasów białkowych w kolejności zdeterminowanej przez sekwencję nukleotydów zawartą w informacyjnym kwasie rybonukleinowym (mrna) Etapy biosyntezy białka: TRANSKRYPCJA - synteza cząsteczki RNA komplementarnej do transkrybowanej (matrycowej) nici DNA. Cząsteczki mrna zawierają informację określającą sekwencje aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym TRANSLACJA - synteza łańcucha polipeptydowego o sekwencji określonej przez mrna. Translacja wymaga udziału cząsteczek adaptorowych (trna), rybosomów i ich rrna i wielu związków drobno- i wielkocząsteczkowych. TRANSKRYPCJA mrna - informacyjny (matrycowy) RNA (ang.messenger) - jednoniciowy kwas rybonukleinowy powstający na matrycy DNA w procesie transkrypcji; stanowi kopię roboczą genu. Prokarionty - w pojedynczej cząsteczce mrna może być zawarta informacja o strukturze pierwszorzędowej kilku łańcuchów polipeptydowych (mrna policistronowy) Eukarionty - cząsteczki mrna kodują pojedyncze łańcuchy polipeptydowe (mrna monocistronowy) cistron - określenie genu jako jednostki funkcji; cistron jest odcinkiem DNA wyznaczającym sekwencję aminokwasów jednego łańcucha polipeptydowego Gen u Eukariota ma strukturę nieciągłą: egzony - sekwencje kodujące introny - sekwencje niekodujące Etapy powstawania mrna u Eukariota: transkrypcja w jądrze komórkowym - transkrypt pierwotny (heterogenny jądrowy kwas rybonukleinowy - pre-mrna składanie w jądrze komórkowym (dojrzewanie) RNA - (ang. splicing) - wycinanie intronów i łączenie egzonów - mrna TRANSLACJA trna - transportujący (przenośnikowy) RNA - kwas RNA, który reaguje z aminokwasami przy udziale odpowiednich syntetaz aminoacylo-trna. Dla każdego aminokwasu istnieje przynajmniej jedna swoista syntetaza aa-trna. Powstałe aminoacylo-trna transportowane są do rybosomów, gdzie uczestniczą w biosyntezie łańcuchów polipeptydowych. Budowa trna: odcinki jednoniciowe tworzące pętle: pętla antykodonowa - zawiera antykodon - trzy nukleotydy specyficzne, komplementarne do kodonu danego aminokwasu na nici mrna

pętla T pętla D pętla zmienna (dodatkowa ) odcinki dwuniciowe tworzące ramiona: ramię akceptorowe zakończone jest sekwencją CCA, do której przyłącza się aminokwas Rybosomy - submikroskopowe struktury o średnicy 20-32 nm, zbudowane z białek (35%) i rybosomowych kwasów nukleinowych rrna (65%), służące do syntezy białek. Rybosomy składają się z dwóch podjednostek różniących się składem, masą i wymiarami: podjednostka większa L, 60S (2/3 masy rybosomu) podjednostka mniejsza S, 40S (1/3 masy rybosomu) Podjednostki rybosomów tworzone są w jąderku i transportowane przez pory w błonie jądrowej do cytoplazmy, gdzie łączą się ze sobą. Integralność rybosomu zapewniają jony Mg2+ (2% masy rybosomu). W komórce występują pojedynczo lub tworzą zespoły zwane polisomami (polirybosomami). Rybosomy występują w stanie wolnym w cytoplazmie lub są osadzone na błonach endoplazmatycznego reticulum. Rybosomy posiadają trzy miejsca aktywne: A - miejsce akceptorowe = aminoacylowe = aminokwasowe - służące do przyłączenie aminoacylo-trna P - miejsce donatorowe = peptydylowe - warunkujące przyłączenie inicjatorowego trna, lub peptydylo-trna E - miejsce wyjścia (ang. exit) - przeznaczone dla deacylowanego trna, który po oddaniu aminokwasu opuszcza rybosom i przechodzi do cytozolu SYNTEZA ŁAŃCUCHA POLIPEPTYDOWEGO Inicjacja Elongacja Terminacja INICJACJA Mniejsza jednostka rybosomu i inicjatorowy trna (formylometionylo-trna) rozpoznają w mrna miejsce, od którego rozpocznie się synteza polipeptydu - miejsce P W rezultacie procesu inicjacji powstaje rybosom z przyłączonym do niego mrna i fmet-trna, funkcjonalnie przygotowany do procesu elongacji. ELONGACJA - polega na przyłączaniu aminokwasów i tworzeniu wiązań peptydowych (Prokariota: 20 aminokwasów/sek., Eukariota: 2-5 a./sek.) Etapy elongacji: wprowadzenie aa-trna w miejsce A i związanie go z odpowiednim kodonem na mrna synteza wiązania peptydowego pomiędzy resztami aminokwasów, których trna są ustawione w miejscach P i A rybosomu; trna odłącza się od fmet, zwalniając miejsce P translokacja - przemieszczenie fmet-aa-trna z miejsca A do miejsca P i przesunięcie mrna o trzy nukleotydy w kierunku 5 - następny kodon zostaje ustawiony pod miejscem A

TERMINACJA - zakończenie syntezy białka zachodzi wówczas, gdy w miejsce A rybosomu przesunie się jeden z kodonów stop (nonsensownych): UAA, AGA, UAG, ponieważ żaden z aa-trna nie posiada antykodonu komplementarnego do nich. Odłączony peptyd opuszcza rybosom, który rozpada się na podjednostki z równoczesnym uwolnieniem mrna i trna. POTRANSLACYJNE PRZEKSZTAŁCENIA BIAŁEK Modyfikacje fizyczne - skracanie łańcucha polipeptydowego Modyfikacje chemiczne - zmiany aminokwasów w łańcuchu fosforylacja (przyłączanie reszt kwasu ortofosforowego) acetylacja (przyłączanie grupy acetylowej CH3COO-) metylacja (przyłączanie grupy metylowej CH3-) hydroksylacja (przyłączanie grupy hydroksylowej OH-) glikozylacja (przyłączanie reszt cukrowych) prenylacja (przyłączanie cząsteczek lipidów) glipacja (przyłączanie reszt glikolipidowych) MIEJSCE SYNTEZY I PRZEZNACZENIE BIAŁEK Rybosomy wolne - białka pozostają w cytoplazmie lub są włączane do organelli Są to: rozpuszczalne białka cytozolu (np. enzymy glikolizy) białka zewnętrznej powierzchni błon komórkowych białka mitochondriów i chloroplastów kodowane przez jądrowy DNA białka macierzy peroksysomów i glioksysomów Rybosomy związane z reticulum endoplazmatycznym - białka kierowane są do wnętrza reticulum i aparatu Golgiego, gdzie podlegają przekształceniom potranslacyjnym, a następnie wydzielane na zewnątrz komórki, wbudowywane w błony komórkowe lub transportowane do lizosomów Są to: białka integralne błony komórkowej białka błon wewnątrzkomórkowych, w tym białka ER białka wydzielane przez komórkę (białka sekrecyjne) enzymy lizosomowe enzymy aparatu Golgiego