Biochemia
KWASY NUKLEINOWE
wykład 4
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Cząsteczka rybozy i deoksyrybozy pochodzi z przemian glukozy
Cząsteczka rybozy i deoksyrybozy pochodzi z przemian glukozy
Atomy azotu i węgla zasad purynowych i pirymidynowych pochodzą
Atomy azotu i węgla zasad purynowych i pirymidynowych pochodzą
z aminokwasów
z aminokwasów
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
INFORMACJA GENETYCZNA
Informacja genetyczna przechowywana
jest w komórkach w postaci
cząsteczek DNA, tylko u niektórych
wirusów w postaci RNA (retrowirusy).
Informacja jest zaszyfrowana
Informacja jest zaszyfrowana
w sekwencji deoksyrybonukleotydów
zawierających zasady A, G, C, T.
Kod jest trójkowy: trzy kolejne
nukleotydy kodują określony
aminokwas.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
STRUKTURA DNA
5`-ACGT-3`
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
DNA
DNA
54
53
51
52
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Rosalind Franklin
Pracowała w King,s College wraz z
Mauricem Wilkinsem.Jej autorstwa
DNA
był dokładny rentegenogram
DNA
DNA
DNA
DNA
sodowej soli DNA, który legł u
podstaw pracy Jamesa Watsona i
Francisa Cricka (laureaci wraz
Maurice Wilkinsem Nagrody
Nobla).
Nobla).
Mimo i\
była ona niewątpliwie
współtwórcą odkrycia struktury
53
DNA, jej nazwisko nie zostało
uwzględnione w werdykcie Komitetu
Noblowskiego, gdy\
nie \
yła ju\

w momencie przyznania nagrody
Crickowi, Watsonowi i Wilkinsowi.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Molecular structure of Nucleic Acids:
A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid 
James Watson, Francis Crick;
Nature, 25 April, 1953
Była to pierwsza publikacja opisująca odkrycie
struktury podwójnej spirali DNA .
Większość danych, na których się oparli
pochodziła od Maurice`a Wilkinsa
i Rosalind Franklin z King`s College w Londynie
.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
PODSTAWOWY DOGMAT GENETYKI
DNA RNA Białko
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
RNA
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
RNA
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Synteza białka wymaga przetłumaczenia
Synteza białka wymaga przetłumaczenia
języka kwasów nukleinowych na język białka
języka kwasów nukleinowych na język białka
języka kwasów nukleinowych na język białka
języka kwasów nukleinowych na język białka
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
INFORMACJA GENETYCZNA
Informacja genetyczna przechowywana
jest w komórkach w postaci
cząsteczek DNA, tylko u niektórych
wirusów w postaci RNA (retrowirusy).
Informacja jest zaszyfrowana
Informacja jest zaszyfrowana
w sekwencji deoksyrybonukleotydów
zawierających zasady A, G, C, T.
Kod jest trójkowy: trzy kolejne
nukleotydy kodują określony
aminokwas.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Kod genetyczny
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Translacja
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Translacja
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
MUTACJE
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Analiza genu HbA i HbS
HbA
DNA GTG CAC CTG ACT CCT GAG GAG AAG
mRNA GUG CAC CUG ACU CCU GAG GAG AAG
białko Val His Leu Thr Pro Glu Glu Lys
HbS
DNA GTG CAC CTG ACT CCT GTG GAG AAG
mRNA GUG CAC CUG ACU CCU GUG GAG AAG
białko Val His Leu Thr Pro Val Glu Lys
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Wpływ delecji w genie na sekwencję nukleotydów
w transkrypcie mRNA i na sekwencje
aminokwasów w białku
Stan normalny
UAG UUUG AUG GCC UCU UGC AAA GGC UAU AGU AGU UAG
Met-Ala- Ser- Cys- Lys  Gly  Tyr -Ser-Ser  STOP
Delecja (-1) (-1 U)
Delecja (-1) (-1 U)
�!
�!
�!
�!
UAG UUUG AUG GCC CUU GCA AAG GCU AUA GUA GUU AG..
Met-Ala-Leu- Ala- Lys  Ala  Thr  Val  Val -Ser
Delecja (-3) (-3 UGC)
�!
�!
�!
�!
UAG UUUG AUG GCC UCU AAA GGC UAU AGU AGU UAG
Met-Ala- Ser-Lys  Gly  Tyr -Ser-Ser  STOP
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Wpływ insercji w genie na sekwencję
nukleotydów w transkrypcie mRNA i na
sekwencje aminokwasów w białku
Stan normalny
UAG UUUG AUG GCC UCU UGC AAA GGC UAU AGU AGU UAG
Met-Ala- Ser- Cys- Lys  Gly  Tyr -Ser-Ser STOP
Insercja (+1) (+1 C)
Insercja (+1) (+1 C)
�!
�!
�!
�!
UAG UUUG AUG GCC CUC UUG CAA AGG CUA UAG UAG UUAG
Met-Ala- Leu- Leu -GLn Arg  Leu STOP
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Wpływ delecji i insercji w genie na sekwencję
nukleotydów w transkrypcie mRNA i na
sekwencje aminokwasów w białku
Stan normalny
UAG UUUG AUG GCC UCU UGC AAA GGC UAU AGU AGU UAG
Met-Ala- Ser- Cys- Lys  Gly  Tyr -Ser-Ser STOP
Insercja (+1)
Delecja (-1) (+1 U) (-1 C)
�! �!
�! �!
�! �!
�! �!
UAG UUUG AUG GCC UCU UUG CAA AGG UAU AGU AGU UAG
Met-Ala- Ser- Leu- Gln  Arg  Tyr -Ser- Ser STOP
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Mukowiscydoza nale\
y do najczęstszych chorób dziedzicznych
Mukowiscydoza nale\
y do najczęstszych chorób dziedzicznych
występujących u rasy białej. Co 25 Europejczyk jest nosicielem
występujących u rasy białej. Co 25 Europejczyk jest nosicielem
patologicznego genu. Kodowane przez ten gen białko pełni rolę w
patologicznego genu. Kodowane przez ten gen białko pełni rolę w
regulacji funkcji kanału chlorkowego w drogach oddechowych.
regulacji funkcji kanału chlorkowego w drogach oddechowych.
Przyczyną ponad 90% przypadków upośledzenia funkcji \
yciowych
Przyczyną ponad 90% przypadków upośledzenia funkcji \
yciowych
i śmierci chorych są zmiany oskrzelowo płucne.
i śmierci chorych są zmiany oskrzelowo płucne.
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
sekwencja nukleotydów w DNA
prawidłowa 5` - ATC ATC TTT GGT- 3`
prawidłowa 5` - ATC ATC TTT GGT- 3`
prawidłowa 5` -
prawidłowa 5` -
prawidłowa 5` - ATC ATC TTT GGT- 3`
prawidłowa 5` - ATC ATC TTT GGT- 3`
prawidłowa 5` -
prawidłowa 5` -
nieprawidłowa 5`- ATC ATT GGT GTT- 3`
nieprawidłowa 5`- ATC ATT GGT GTT- 3`
5`-
5`-
nieprawidłowa 5`- ATC ATT GGT GTT- 3`
nieprawidłowa 5`- ATC ATT GGT GTT- 3`
5`-
5`-
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Rasa biała
1:2500
Rasa \
ółta
1:90 000
Rasa czarna
1:17 000
Wydzielanie bardzo słonego potu jest wczesnym
objawem chorobowym, a pomiar stę\
enia chlorków w wydalanym
pocie jest jednym z kryteriów diagnostycznych choroby
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
TECHNIKI BIOLOGII
TECHNIKI BIOLOGII
MOLEKULARNEJ
MOLEKULARNEJ
RFLP - POLIMORFIZM DA
UGOŚCI
RFLP - POLIMORFIZM DA
UGOŚCI
FRAGMENTÓW RESTRYKCYJNYCH
FRAGMENTÓW RESTRYKCYJNYCH
PCR - POLIMERAZOWA REAKCJA
PCR - POLIMERAZOWA REAKCJA
A
AC
CUCHOWA
A
AC
CUCHOWA
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
POLIMORFIZM DA
UGOŚCI FRAGMENTÓW
RESTRYKCYJNYCH RFLP
(Restriction fragment length polymorphism)
" Jest wynikiem punktowych mutacji, występujących
w obrębie genu.
" Mutacje mogą powodować albo powstawanie nowych
albo utratę istniejących miejsc rozpoznawanych przez
albo utratę istniejących miejsc rozpoznawanych przez
enzymy restrykcyjne.
" Enzymy restrykcyjne tną DNA na fragmenty
o zró\
nicowanej długości.
" Rozdział elektroforetyczny tych fragmentów pozwala
na wykrywanie ró\
nic występujących pomiędzy
ró\
nymi cząsteczkami DNA.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Madam I`am Adam
Madam I`am Adam
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Analiza długości fragmentów restrykcyjnych
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
POLIMORFIZM DA
UGOŚCI FRAGMENTÓW
RESTRYKCYJNYCH (RFLP)
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
DIAGNOSTYKA GENETYCZNA
FENYLOKETONURII
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
30 kpz
20 kpz
1
2 3 4
5
1. ojciec chorej
W badanej rodzinie występuje
polimorfizm fragmentów restrykcyjnych
2. matka chorej
DNA (o wielkości 30 kpz i 20 kpz),
3. chora na
obejmujący odcinek kodujący
fenyloketonurię.
hydroksylazę fenyloalaninową (HPA),
4. brat chorej;
wywołany zmianą miejsca
rozpoznawanego przez enzym
5. siostra chorej.
restrykcyjny [dziedziczenie
autosomalne recesywne (HPA)]
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
30 kpz
20 kpz
1
2 3 4
5
Chora odziedziczyła od ojca i matki zmutowany allel 20
Chora odziedziczyła od ojca i matki zmutowany allel 20
kpz, ale brak jej prą\
ka 30 kpz warunkującego
występowanie prawidłowego genu HPA;
jej brat odziedziczył allel zmutowany 20 kpz i allel
prawidłowy 30 kpz, jest więc heterozygotą
(nosicielem);
siostra chorej odziedziczyła dwa prawidłowe allele.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Praktyczne wykorzystanie właściwości
Praktyczne wykorzystanie właściwości
fizyko-chemicznych białek - PODSUMOWANIE
fizyko-chemicznych białek - PODSUMOWANIE
" Cząsteczki obdarzone ładunkiem mają zdolność poruszania się
w polu elektrycznym: aniony wędrują do anody, kationy do
katody. Zjawisko to nazywamy elektroforezą.
" Mutacje mogą prowadzić do zmiany składu aminokwasowego
" Mutacje mogą prowadzić do zmiany składu aminokwasowego
białek. To powoduje, \
e białko zmutowane mo\
e mieć inny
ładunek ni\
białko natywne. Oba białka (natywne i zmutowane)
będą się więc ró\
nić szybkością (a czasem i kierunkiem)
wędrówki w polu elektrycznym.
" Elektroforezę białek mo\
na więc wykorzystywać do celów
diagnostyki klinicznej (np.HbA i HbS)
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
POLIMERAZOWA REAKCJA A
AC
CUCHOWA
- PCR (Polymerase Chain Reaction)
 molekularna kserokopiarka
" metoda powielania łańcuchów DNA w warunkach
laboratoryjnych;
" do reakcji wprowadza się: matrycowy DNA, który
chcemy powielić (amplifikacja), trifosforany
chcemy powielić (amplifikacja), trifosforany
deoksyrybonukleotydów: dATP, dGTP, dCTP, dTTP,
startery (primery), czyli krótkie (najczęściej ok. 20
nukleotydów) fragmenty DNA komplementarne do
fragmentów matrycy, termostabilną polimerazę
DNA;
" Cykl: denaturacja, przyłączenie starterów, elongacja
" Cykl się powtarza, przyrost DNA w postępie
geometrycznym; po n cyklach otrzymujemy 2n
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
cząsteczek.
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
PCR
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Analiza genu dystrofiny, największy opisany gen
(75 eksonów i 74 introny). Defekt tego białka
prowadzi do dystrofii mięśni. 1:3500; płeć męska.
Defekt jest spowodowany delecją egzonów genu.
Zasada wykrywania delecji egzonów w genie
dystrofiny metodą PCR.Amplifikacja kilku do kilkunastu
dystrofiny metodą PCR.Amplifikacja kilku do kilkunastu
wybranych egzonów z regionów genu,w których
najczęściej występuje mutacja. Je\
eli brak egzonu, to
nie nastąpi jego powielenie i nie pojawi się ten
fragment w obrazie elektroforetycznym
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
1:3500
Jest to letalna postać zaników mięśniowych. Objawy
choroby są zauwa\
alne dopiero w wieku 3-5 lat. Zmiany
dotyczą równie\
mięśnia sercowego. Do niedawna chorzy
umierali w wieku około 10 lat. Obecnie dzięki postępom
medycyny do\
ywają do 20-30 lat
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Zdrowy Badany - chory
Zdrowy Badany -zdrowy
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ
Anna Bilska CM UJ