31.Omów proces translacji.
Podczas translacji mRNa jest czytany w kierunku 5'-> 3',a białko jest syntezowane w kierunku od jego końca N do końca C.W przebiegu translacji aminoacylo-tRNA niosące specyficzne aminokwasy rozpoznają odpowiednie kodony w mRNA i tworzą pary zasad między antykodonem a kodonem. Translacja przebiega w trzech etapach: inicjacji,elongacji i terminacji.
32. Porównaj budowę DNA i RNA.
RNA w przeciwieństwie do DNA występuje głównie na terenie cytoplazmy, choć także i w jądrach. W bakteriach RNA występuje również w stosunkach cytoplazmatycznych.
RNA odgrywa decydującą rolę w procesie odczytywania informacji zawartej w DNA przy syntezie białek.
RNA jak już wiadomo są to długie polinukleotydy, zawierające podobnie jak DNA cztery rodzaje zasad, a tym że zamiast tyminy występuje tu uracyl. Występuje także ryboza, różniąca się od dezoksyrybozy obecnością OH przy węglu w pozycji 2. Jednakże mimo potencjalnej możliwości tworzenia podwójnych, spiralnych łańcuchów, RNA występuje zazwyczaj w postaci pojedynczych łańcuchów. Wskazuje na to skład zasad w RNA otrzymanym z różnych organizmów. Jak widzimy ilość A nie równa się tu ilości U, a ilość G ilości C, jak obserwujemy w DNA.RNA nie ma więc w większości przypadków tak wyraźniej struktury, jak podwójną e helisy DNA. Dane o składzie zasad całego RNA nie mają już dziś większego znaczenia, ponieważ wiemy obecnie, że w komórkach występują co najmniej trzy rodzaje RNA.
33. Na czym polega zjawisko komplementarności zasad azotowych? Wskaż adekwatne przykłady.
Komplementarność dwóch łańcuchów DNA stwarza możliwość replikowania identycznych kopii cząsteczek DNA. Każdy pojedynczy Łańcuch DNA zawiera pełną informację o syntezie drugiego , komplementarnego w stosunku do niego łańcucha.
Jeśli wyobrazimy sobie, że stosunkowo słabe wiązanie wodorowe między komplementarnymi zasadami w podwójnym łańcuchu DNA zostaną przerwane i otrzymamy dwa pojedyncze łańcuchy, co można już otrzymać przez podgrzanie roztworu, to mogą one służyć jako matryce do syntezy dwóch komplementarnych w stosunku do nich nowych łańcuchów. W ten sposób z jednej cząsteczki DNA powstaną dwie pochodne, z których każda będzie miała jeden łańcuch „stary” z wyjściowej cząsteczki i drugi „nowy” komplementarny. Oczywiście przy syntezie nowych łańcuchów DNA na wzorcach pojedynczych łańcuchach Dna musi obowiązywać zasada komplementarności, tzn. że zawsze naprzeciw adeniny w starym łańcuchu będzie włączona do nowego łańcucha tymina, a naprzeciw cytozyny guanina i odwrotnie. Taki rodzaj syntezy DNA nazywa się semikonserwatywny, gdyż nowo powstająca powstająca cząsteczka Dna zawiera jeden „stary” i jeden „nowy” łańcuch komplementarny,że proces ten zachodzi, mamy dziś dowody uzyskane zarówno z badań nad syntezą DNA in vitro, jak i in vitro w komórkach.
34.Co to jest kod genetyczny? Omów jego cechy.
Kod genetyczny- jest to sposób zapisu budowy łańcucha polipeptydowego w budowie DNA. Uwzględnia kolejności aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym i nukleotydów w DNA.
Kod genetyczny charakteryzuje się następującymi cechami:
trójkowy- sekwencja nukleotydów jest czytana trójkami o nazwie kodony. Kodony UAG, UGA i UAA nie specyfikują żadnego aminokwasu i są określane jako kodony terminacyjne, czyli kodony „stop”. Kodon AUG koduje metioninę i działa również jako kodon inicjujący, czyli „start”.
zdeterminowany- tzn. jedna trójka nukleotydów (triplet) oznacza (koduje) jeden aminokwas
niezachodzący- tzn. ten sam nukleotyd nie jest składnikiem sąsiadujących trojek, ale tylko jednej
bezprzecinkowy- tzn. że nie istnieją nukleotydy spełniające rolę znaku przystankowego oddzielającego kodony
zdegenerowany (niejednoznaczny) - tzn. ze jeden aminokwas może być wyznaczony przez kilka różnych kodonów, np. trójki GGA, GGG, GGC kodują glicynę (Gli)
uniwersalny- tzn. że dany triplet koduje ściśle określony aminokwas u wszystkich organizmów roślinnych i zwierzęcych, np. triplet AAG koduje lizynę ( u bakterii, płazów i ssaków ). Istnieją pewne wyjątki, np. w DNA mitochondrialnym drożdży niektóre kodony oznaczają inne aminokwasy.
35. Regulacja ekspresji genetycznej na przykładzie operon lac
W wyniku ekspresji genu kodującego białko powstaje cząsteczka DNA, która jest kopią informacji zawartej w DNA. Kopiowanie informacji zawartej w jednym kwasie nukleinowym (DNA) na informacje zawartą w innym kwasie nukleinowym nazywamy transkrypcją (przepisywaniem). W procesie transkrypcji powstają prekursorowe cząsteczki wszystkich trzech typów RNA, tj. rRNA, tRNA, mRNA. Na podstawie informacji zawartej mRNA, w drugim etapie ekspresji genów syntetyzowane jest białko o określonej sekwencji aminokwasów. Następuje tu przetworzenia języka kwasów nukleinowych w cząsteczce mRNA na język aminokwasów w cząsteczce białka. Proces ten nazywamy translacją. Wszystkie trzy rodzaje RNA uczestniczą w procesie translacji, jednak tylko mRNA stanowi bezpośrednią matrycę do syntezy białka. Zależności od potrzeb poszczególnych komórek ekspresja informacji genetycznej może być wzmożona lub osłabiona. Jest to możliwe dzięki istnieniu mechanizmów regulacyjnych, włączanych przez sygnały regulacyjne.
W mechanizmie regulacji uczestniczą swoiste cząsteczki regulatorowe, które mogą powodować regulację dodatnią (wzmożenie ekspresji genu) lub regulację ujemną (osłabienie ekspresji genów).
Dla zobrazowania mechanizmu regulacji Jocob i Monod zaproponowali 1961r. model operonu.
W skład operonu lac wchodzą ułożone liniowo obok siebie trzy geny strukturalne warunkujące syntezę trzech enzymów związanych z metabolizmem laktozy. Są to:
gen Z kodujący - galaktozydazę rozczepiające laktozę na galaktozę i glukozę.
gen Y koduję permeazę - odpowiedzialną za przenikanie galaktozy do komórki.
gen A koduję acetylazę galaktozydową
W sąsiedztwie genów struktury znajduje się gen operator O, za nim gen promotor P, a następnie gen regulator I. Operon laktozowy zawiera w sumie 6 genów.
Gen promotor - miejsce operonu do którego przyłącza się polimeraza RNA w celu transkrybowania trzech genów struktury na jednej nici mRNA. Do przyłączania się do polimeraza w miejscu promotorowym jest nie zbędny kompleks utworzony przez tzw. Białkowy katabolitowy aktywator genu (CAP) z cyklicznym AMP. Kompleks ten działa jako regulator dodatni.
Gen regulator wytwarza białkowy czynnik o budowie tetramerycznej zwany represorem. Przejawia on powinowactwo do genów operatora oraz do laktozy. Dociera on do genu operatora i wytwarza z nim połączenie, które uniemożliwia przesunięcie się polimerazy RNA wzdłuż nici DNA od miejsca promotora do genów struktury. Transkrypcja genów struktury zostaje zahamowana. Represor działa jako regulator ujemny. Odblokowanie operatora może nastąpić pod wpływem laktozy, które łącząc się z represorem, powoduje jego unieczynnienie. Laktoza działa w tym układzie jako induktor.
Hipoteza operonu - mechanizm wyjaśniający działanie genów odpowiadających za metabolizm laktozy u bakterii.