1

Biochemia

Transkrypcja i translacja

Termostabilna
polimeraza
Tag z
Thermus
aquaticus

PCR (

p

olymerase

c

hain

r

eaction)

Etapy:

1.Denaturacja (95ºC) matrycowego,
badanego DNA, każda z
pojedynczych nici DNA staje się
matrycą do syntezy nici
komplementarnej
2.Wiązanie starterów (55ºC) startery
wiążą się na zasadzie
komplementarności z końcowymi
fragmentami nici matrycowych.
3.Polimeryzacja nukleotydów (72ºC,
polimeraza Tag), do starterów
dobudowywany jest
komplementarny łańcuch
polinukleotydowy.
4.Reakcja PCR obejmuje 25-30
takich cykli.
5.Zastosowanie: wykrywanie
mutacji, wykrywanie infekcji
wirusowych, identyfikacja osób.

2

RNA ma sekwencję komplementarną do nici matrycowej i taką
samą jak sekwencja nici kodującej (w RNA zamiast T występuje
U).

Transkrypcja

-

to proces syntezy każdego typu RNA.

Polega na przepisywaniu informacji genetycznej
zawartej w sekwencji nukleotydów budujących DNA
(gen), na sekwencję nukleotydów wchodzących w skład
RNA.

GEN: odcinek DNA odpowiedzialny za wytwarzanie produktu tj. białka, rRNA,
tRNA, hnRNA, mt RNA

kolor niebieski – nić DNA kodująca (sensowna, (+))

kolor czerwony – nić DNA matrycowa (antysensowna, (-)

5'- A A T C G G C A T G C C A T G G C C T T G C G C T A - 3'

-

)

3’ T T A G C C G T A C G G T A C C G G A A C G C G A T - 5'

5'-A A U C G G C A U G C C A U G G C C U U G C G CUA - 3'

pre-mRNA

(

+

)

(

POLIMERAZY RNA

• Organizmy prokariotyczne

• Polimeraza RNA bakteryjna

składa się z czterech typów

podjednostek:

2 podjednostek α,

rdzeń

holoenzymu

podjednostek ß,ß’

podjednostek σ oraz ω.

α

- wiąże białka regulatorowe;

ß – syntetyzuje wiązania

fosfodiestrowe;

ß’ – wiążę matrycę DNA;
σ

- rozpoznaje miejsce

promotorowe oraz inicjuje

•

Organizmy eukariotyczne

1.

Polimeraza RNA I

–

zlokalizowana w jąderku,

syntetyzuje różne rodzaje

rRNA, z wyjątkiem 5S rRNA;

2.

Polimeraza RNA II

zlokalizowana w

nukleoplazmie syntetyzuje
mRNA oraz snRNA (małe

jądrowe RNA);

3.

Polimeraza RNA III

występuje

w nukleoplazmie syntetyzuje

tRNA, 5SrRNA oraz 7SRNA.

3

PROMOTOR

Y

1.

Promotor

jest to specyficzna

sekwencja nukleotydów w
DNA, do której przyłącza się
polimeraza RNA, aby
rozpocząć transkrypcję.
Promotor jest położony po
stronie 5’ od miejsca
początku transkrypcji i
obejmuje 40 – 60 pz,

2.

W obrębie

promotora

prokariotycznego

znajduje się

sekwencja zwana kasetą
Pribnowa ( TATAAT) i inny
element o sekwencji
TTGACA.

3.

Promotor eukariotyczny

dla

polimerazy RNA II zawiera

TRANSKRYPCJA U

BAKTERII

Transkrypcja u

eukariotów:

1. Inicjacja transkrypcji

w miejscu
promotora.

2. Transkrypcja

odbywa się na
jednej nici –
matrycowej.

3. W inicjacji

transkrypcji
uczestniczą
białkowe czynniki
transkrypcyjne (TF).

4. Synteza RNA

przebiega w
kierunku 5’→ 3’.

4

DOJRZEWANIE pre - RNA

pre – RNA ( pierwotny
transkrypt)

Modyfikacja
końców
(eukariota)

5’

3’

czapeczka

ogon poli A

Wycinanie intronów
(eukariota)

intron

dojrzałe rRNA i tRNA

Cięcie
cząsteczek
prekursorowych
(pro- i eukariota)

Modyfikacja
chemiczna ( pro- i
eukariota

)

Nowe grupy
chemiczne

KOD GENETYCZNY

1.

Kod genetyczny

to zestaw reguł określających współzależność

trójek nukleotydów (kodonów) w DNA lub mRNA z sekwencją
aminokwasów w białku.

2.

Kod genetyczny jest

tójkowy

- sekwencja nukleotydów w mRNA

jest odczytywana trójkami. Trójka nukleotydów nosi nazwę

KODONU

.

3.

Kod genetyczny jest

jednoznaczny

, prawie każda trójka

nukleotydów określa jakiś aminokwas. AUG – kodon
INICJUJĄCY(STARTOWY). Kodony UAG, UGA i UAA nie kodują
informacji, nazywane są kodonami STOP lub TERMINACYJNYMI.

4.

Kod genetyczny jest

zdegenerowany

. 64 kodony określają 20

aminokwasów, a więc jeden aminokwas jest kodowany przez kilka
różnych kodonów.

5

KOD GENETYCZNY

TRANSLACJA

1.

Translacja

jest to wieloetapowy proces enzymatyczny, w

którym sekwencja nukleotydów w cząsteczce mRNA kieruje
wbudowywaniem aminokwasów w białka, zachodzi na
rybosomach.

2.

Etapy translacji:

inicjacja

, podczas której powstaje kompleks mRNA-rybosom i

kodon inicjatorowy wiąże aminoacylo-tRNA,

elongacja

, podczas tego etapu odczytywane są kolejne

kodony, a łańcuch polipeptydowy rośnie przez dołącznie
aminokwasów do jego końca C.

terminacja

następuje gdy rybosom osiągnie kodon stop, dla

którego nie ma odpowiedniego aminoacylo-tRNA.

3.

W procesie translacji, na każdym etapie,

uczestniczą czynniki

białkowe

. Są to czynniki inicjujące (IF), czynniki elongacyjne

(EF), czynniki uwalniające (RF).

6

STRUKTURA RYBOSOMU PROKARIOTYCZNEGO

I EUKARIOTYCZNEGO

Rybosom prokariota- 70S-

zbudowany

jest z podjednostki dużej 50S i małej 30S.

W skład podjednostki 50S wchodzą:
23SrRNA, 5SrRNA oraz 34 białka.

W skład podjednostki 30S
wchodzą:16SrRNA i 21 białek.

Rybosom eukariota- 80S-

zbudowany jest z

podjednostki dużej 60S i małej 40S.

W skład podjednostki 60S wchodzą 28S rRNA,
5,8S rRNA, 5S rRNA oraz 49 białek.

W skład podjednostki 40S wchodzą 18S rRNA i
33 polipeptydy.

FORMOWANIE AMINOACYLO-tRNA

Cząsteczki adaptorowe zaangażowane w translację kodu genetycznego to:

syntetaza aminoacylo-tRNA i tRNA.

7

TRANSLACJA U

PROKARIOTA

INICJACJA

5’

AGGAGGU

AUG 3’

Sekwencja Shine-Dalgarno w mRNA
komplementarna do sekwencji końca
3’ w 16S rRNA umożliwia ustawienie
kodonu UAG w miejscu P .

Kompleks

inicjujący

30S

Kompleks

inicjujący

70S

TRANSLACJA U PROKARIOTA

ELONGACJA

TERMINACJA

RF3 +GTP

EF-G -
translokaza

8

Translacja u eukariotów

• Każdy mRNA koduje jedno białko.
• Syntezę białka rozpoczyna Met-tRNA

i

Met

.

• Podjednostka 40S wiąże się z końcem 5’ mRNA i porusza się w

kierunku 3’ aż napotka kodon inicjujący.

• Składanie kompleksu preinicjującego: 40S + Met-tRNA

i

Met

+ eIF2 +

GTP.

• Wiązanie kompleksu preinicjującego z eIF3 i czpeczką na końcu

5’mRNA oraz białek wiążących z poli A na końcu 3’.

• Skanowanie mRNA aż zostanie zlokalizowany kodon AUG.
• Przyłączenie 70S i utworzenie kompleksu inicjującego 80S.
• Elongacja podobnie jak u prokariotów, uczestniczą eEF1α, EFIβγ i

eEF2

• U eukariotow deacylowany tRNA jest usuwany z miejsca P (brakuje

miejsca E na kompleksie translacyjnym).

• Terminacja – z udziałem czynnika uwalniającego eRF

współdziałającego z ATP.

Translacja u eukariotów

• Każdy mRNA koduje jedno białko.
• Syntezę białka rozpoczyna Met-tRNA

i

Met

.

• Podjednostka 40S wiąże się z końcem 5’ mRNA i porusza się w

kierunku 3’ aż napotka kodon inicjujący.

• Składanie kompleksu preinicjującego: 40S + Met-tRNA

i

Met

+ eIF2 +

GTP.

• Wiązanie kompleksu preinicjującego z eIF3 i czpeczką na końcu

5’mRNA oraz białek wiążących z poli A na końcu 3’.

• Skanowanie mRNA aż zostanie zlokalizowany kodon AUG.
• Przyłączenie 70S i utworzenie kompleksu inicjującego 80S.
• Elongacja podobnie jak u prokariotów, uczestniczą eEF1α, EFIβγ i

eEF2

• U eukariotow deacylowany tRNA jest usuwany z miejsca P (brakuje

miejsca E na kompleksie translacyjnym).

• Terminacja – z udziałem czynnika uwalniającego eRF

współdziałającego z ATP.

9

Energetyka biosyntezy białka

Proces

Reakcja

Ilość rozłożonych

wiązań

fosforanowych

1. Selekcja
i aktywacja

aminokwasu

Aminokwas + tRNA -> aminoacylo – tRNA

ATP -> AMP + PP

i

PP

i

+ H

2

O -> 2P

i

1
1

2. Wprowadzenie

aminoacylo-

tRNA do

rybosomu w

miejsce A

GTP + H

2

O -> GDP + P

i

1

3. Translokacja

GTP + H

2

O -> GDP + P

i

1

W sumie

4

MODYFIKACJE POTRANSLACYJNE BIAŁEK

10

KIEROWANIE BIAŁEK