biochemiawykady, Wykład 15, Wykład 15 ( ostatni )


Wykład 15 ( ostatni )

9.06.2010

Kierunek replikacji jest zawsze odwrotny do polarności łańcucha matrycy i prowadzony zawsze w kierunku 5' → 3'. Rozplecenie podwójnej nici DNA przebiega przy udziale hemikazy i znacznych ilości cząsteczek ATP. Rozwiązywaniu wiązań wodorowych przez helikazę towarzyszy połączenie specyficznych białek, które uniemożliwiają ponowne tworzenie się wiązań wodorowych. Synteza obydwu nowych nici DNA zaczyna się od syntezy startera (krótkiego fragmentu RNA komplementarnego do matrycy). Za reakcję tę odpowiada prymaza. Do startera dołączone są kolejne deoksyrybonukleoidy przy udziale polimerazy DNA3 (trzeciej). Synteza nici wiodącej odbywa się w kierunku zgodnym z ruchem widełek replikacyjnych. Synteza drugiej nici (młodszej) odbywa się w ruchu przeciwnym do przesuwania się widełek. Stąd proces ten nie może mieć charakteru ciągłego i przebiega w wielu miejscach w postaci tzw. fragmentów okazaki . Po zakończeniu syntezy tych fragmentów okazaki, rybonukleinowe startery są wycinane z udziałem

(przy pomocy) 5' → 3' nukleazowej aktywności polimerazy DNA1. Następnie fragment okazaki są łączone ze sobą przez ligazę DNA. Oprócz wyżej wymienionych enzymów w procesie replikacji biorą też udział: topoizomeraza1 i topoizomeraza2. Pierwszy z enzymów rozcina X jedną z dwóch nici matrycowych w niewielkiej odległości przed widełkami replikacyjnymi, umożliwiają swobodną rotację nici rozciętej rozciętej wokół drugiej nierozciętej nici. Enzym ten odpowiada także za połączenie zerwanej nici. Po replikacji kolistego DNA powstają dwie dwuniciowe koliste cząsteczki DNA wzajemnie złączone jak ogniwa łańcucha. Cząsteczki te oddziel od siebie topoizomeraza2 (druga), która przecina obydwie nici 1 cząsteczki DNA. Po uwolnieniu się cząsteczki od siebie enzym ten łączy końce wcześniej rozciętej cząsteczki.

RNA

RNA występuje w jądrze komórkowym, cytoplazmie, rybosomach, mitochondriach i chloroplastach. Najczęściej RNA tworzy struktury jednoniciowe.

Są 3 typy (rodzaje) RNA:

tRNA - występuje w cytoplazmie. Masy cząsteczkowe 25-30 kgDa. W każdej komórce występuje co najmniej 60 różnych rodzajów tRNA specyficznych w stosunku do aminokwasów. Struktura drugorzędowa tRNA przedstawiana jest jako liść koniczyny, gdzie poszczególne pętle tworzone są dzięki wiązaniom wodorowym. Wszystkie cząsteczki tRNA na końcu 5' mają GMP, a na końcu 3' sekwencję CCA, do której przyłączony jest aminokwas. W każdej cząsteczce tRNA są minimum 4 pętle, najważniejsza pętla antykodonowa. Ta trójka zasad w tej pętli jest znakiem rozpoznawczym dla wiązanego aminokwasu oraz dla miejsca przyłączenia się w rybosomie. Zasadniczą funkcją tRNA jest udział w aktywowaniu aminokwasów.

Aktywacja aminokwasu:

wzór

mRNA - funkcją jest bezpośrednie przenoszenie informacji z DNA na kolejność aminokwasów w białku. Masy cząsteczkowe : 105 - 106 Da. Stanowi on tylko kilka procent całkowitej ilości komórkowego mRNA. Jego synteza ma miejsce w jądrze komórkowym i w niewielkich ilościach w .................. . Po procesie dojrzewania opuszcza jądro. U prokaryota w jednej cząsteczce mRNA jest informacja o syntezie kilku łańcuchów polipeptydowych (białkowych) - poli.... . U eukaryota w jednej cząsteczce mRNa jest informacja o syntezie 1 łańcucha polipeptydowego - mono..... . Większość cząsteczek u eukatyota jest ukończona od końca 3' sekwencją poliA, tzn. że na tym końcu 3' jest od 50 do 200 nukleotydów. adeninowych, niebiorących udziału w kodowaniu białka. Sekwencja ta chroni mRNa przed działaniem nukleaz. Na końcu 5' jest także sekwencja niekodująca, którą tworzą nukleotydy z metylowaną guaniną. Sekwencja ta nazywana jest kapturkiem. Ona też chroni mRNA przed działaniem nukleaz od końca 5'.

rRNA - występuje on głównie w rybosomach, stanowi ok. 80 % całkowitej ilości RNA w komórce. Jego masy: 106 Da. Występuje w postaci 1 nici, która może tworzyć pętlę.

Transkrypcja - to proces syntezy RNA na matrycy DNA. Jego pierwszym procesem eksprecji genów, który ostatecznie prowadzi do syntezy białka kodowanego przez ten gen.

Do prowadzenia tego procesu konieczne są:

Matryce w procesie transkrypcji 1 nić - nić młodsza (antysensowna). Przebiega zawsze w kierunku 5' → 3'. Nowo powstała nić RNA jest komplementarna do matrycy. Do rozpoczęcia procesu transkrypcji nie są potrzebne startery RNA. Polimeraza DNA nie wykonuje aktywności nukleozowej (hydrolitycznej). Stąd błędy podczas transkrypcji są częstsze niż w porównaniu z translacją.

3 etapy transkrypcji:

Rozpoczyna się transkrypcja od wyszukania przez polimerazę RNA miejsca promotorowego na matrycy DNA. U prokaryota polimeraza RNA zbudowana jest z 2 podjednostek α i z 2 podjednostek β, 1 podjednostki β' i 1 podjednostki σ. Podjednostka σ (sigma) dołączając sie do 4 pozostałych podjednostek powoduje wzrost powinowactwa enzymu do miejsca promotorowego, powoduje przyłączenie się całego enzymu do matrycy. To przyłączenie się enzymu do matrycy wywołuje lokalne rozwinięcie podwójnej helisy DNA (utworzenie tzw. bąbla transkrypcyjnego) i utworzenie pierwszego wiązania 3'5' fosfodiestrowego. Następnie podjednostka σ oddysocjowuje. Polimeraza RNA tworzy kolejne wiązania przesuwając się wzdłuż matrycy DNA. Odcinek DNA, który uległ transkrypcji przybiera ponownie konformację podwójnej helisy.

Terminacja

Transkrypcja trwa, aż do momentu, gdy kompleks transkrypcyjny osiągnie sygnał terminacji. Tym sygnałem może być palindromowy rejon bogaty w GC, po którym następuje sekwencja bogata w AT. RNA powstający na tym palindromowym odcinku DNA zawiera wzajemnie komplementarne sekwencje, które mogą łączyć się ze sobą, tworząc strukturę tzw. spinki do włosów. Innym sposobem regulacji procesu transkrypcji (zakończenia) jest obecność białka rho (czyt. ro), białko to wykazuje duże powinowactwo do nowo tworzonej nici RNA. Nic rozwija się na to białko i w ten sposób jest ona wymywana z kompleksu transkrypcyjnego.

Geny, kod genetyczny

Geny są to kolejno po sobie następujące lub rozrzucone w sposób nieciągły odcinki DNA kontrolujące pośrednio jakąś cechę zewnętrzna, a bezpośrednio syntezę określonego białka. Geny organizmów wyższych są ułożone w chromosomie w sposób nieciągły. Są poprzedzielane fragmentami niepodlegającymi odczytaniu przy biosyntezie białka.

Ponieważ mamy 20 aminokwasów białkowych, a w DNA i RNA są tylko 4 zasady azotowe stało się oczywistym, że podstawową jednostką szyfru genetycznego nie może być 1 zasada, lecz trójka zasad. W tym przypadku liczba informacyjna wynosi 43 = 64x , co stanowi znaczny nadmiar w stosunku do liczby aminokwasów.

Kod genetyczny jest to inaczej współzależność miedzy kolejnością trójek zasad DNA ......, a sekwencją...... . Poszczególne trójki zasad w nici RNA odpowiadające konkretnym aminokwasom nazywamy kodonami.

Cechy kodu genetycznego:

Jeśli liczba trójek odpowiedzialna za ............. jest większa niż 1 wówczas pierwsze 2 zasady są identyczne, różnica dotyczy trzeciej. Oznacza to, że ta trzecia jest mniej istotna.

Stwierdzono, że z 64 trójek tylko 61 jest odpowiedzialnych za kodowanie aminokwasów. Trzy pozostałe nie kodują i nazywane są kodonami pomocniczymi. Są to trójki taki jak: UAA, UAG, UGA. One zawierają informację o zakończeniu syntezy białka.

Translacja - synteza białka (niezbędne na ogrzanie)

Biosynteza białka (translacja) odbywa się w cytoplazmie na rybosomach. Polega na przeniesieniu informacji zapisanej na mRNA na kolejność aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym. W procesie biosyntezy białka niezbędny jest rybosom zbudowany u prokaryota z podjednostek 30S i 50S, a u ekaryota 40S i 50S. W każdej z podjednostek rybosomów są specyficzne białka. Do rybosomów (miejsca syntezy białka) dostarczane są zaktywowane aminokwasy. Za aktywację odpowiada syntetaza aminoacylo tRNA, która wykazuje podwójną specyficzność tj. w stosunku do aminokwasów antykodonu.

W procesie wyróżnia się 3 etapy:



Wyszukiwarka