jakie informacje są zawarte w kodzie gen?
Jest to informacja o kolejności aminokwasów w białkach ( o budowie białek). Budowa białek decyduje o wszystkich cechach życiowych organizmów. Białka strukturalne decydują o budowie organizmu, a białka enzymatyczne (enzymy) decydują o procesach biochemicznych w organizmie.
co warunkuje stabilność nici DNA
stabilność warunkują wiązania fosfodiestrowe; stabilnosc: tworzenie par zasad i wyniakajace z tego oddzialywania: dipol-dipol, hydrofobowe i wiazania wodorowe.
Kwasy nukleinowe przechowują informację genetyczną organizmu oraz pośredniczą w produkcji białek zgodnie z zasadami kodu genetycznego. Mogą też pełnić funkcję enzymów. Określane są wtedy jako rybozymy.
Cząsteczki kwasu rybonukleinowego pełnią kluczowe role w funkcjonowaniu komórki. Odpowiadają m.in. za regulację ekspresji genów (miRNA), a także wchodzą w skład aparatu translacyjnego (rRNA tworzące rybosom oraz tRNA dobudowujące kolejne aminokwasy do syntezowanego łańcucha peptydowego). Spośród innych funkcji realizowanych przez RNA można wymienić regulację splicingu przez snRNA oraz ochronę komórek płciowych przed retrotranspozonami przez piRNA.
W komórkach bakteryjnych, a także w niektórych organizmach eukariotycznych, ważną rolę spełniają ryboprzełączniki, regulujące ekspresję genów. W odróżnieniu jednak od eukariotycznych miRNA, ryboprzełącznik wchodzi w skład tej samej cząsteczki mRNA, co białko, którego ekspresję reguluje, a sama regulacja następuje poprzez zmianę konformacji nici mRNA (w odróżnieniu od dużo bardziej złożonego mechanizmu działania białkowo-rybonukleinowego kompleksu RISC, w skład którego wchodzi miRNA
!!!! Monomer kwasu nukleinowego - nukleotyd - składa się z nukleozydu czyli cząsteczki pentozy (dla RNA rybozy, dla DNA deoksyrybozy) do której przyłączona jest, przy pierwszym atomie węgla, wiązaniem N-glikozydowym zasada azotowa (purynowa lub pirymidynowa) oraz z reszty fosforanowej, przyłączonej do trzeciego oraz piątego atomu węgla dwóch sąsiednich pentoz polimeru. Czyli między nukleotydami występuje wiązanie fosfodiestrowe. DNA jest liniowym, nierozgałęzionym biopolimerem, dla którego monomerem są nukleotydy. Nukleotydy zbudowane są z: pięciowęglowego cukru deoksyrybozy, którego grupa hydroksylowa znajdująca się przy ostatnim atomie węgla jest zestryfikowana resztą fosforanową, a pierwszy atom węgla połączony jest wiązaniem N-glikozydowym z jedną z czterech zasad azotowych: adeniny A i guaniny G (zasady purynowe) oraz cytozyny C i tyminy T (zasady pirymidynowe).
RNA zbudowany jest zwykle z jednego łańcucha nukleotydów, ale w jego obrębie mogą występować odcinki podwójnej helisy, powstałe także dzięki wiązaniom wodorowym między parami komplementarnych zasad, z tym że zamiast tyminy występuje w RNA uracyl (U). Istnieje kilka rodzajów RNA, z których najważniejsze to: mRNA (informacyjny), tRNA (transportujący), rRNA(rybosomalny).
Replikacja to jeden z ważniejszych procesów biologicznych - jego celem jest dokładne skopiowanie cząsteczki DNA (a tym samym informacji genetycznej w niej zapisanej). proces powielania cząsteczek RNA zawierających informację genetyczną. Występuje tylko u niektórych wirusów. Należy odróżnić go od procesu powielania się retrowirusów (np. wirusa HIV), gdzie podczas powstania nowych cząsteczek RNA obecne jest pośrednie stadium przepisywania informacji genetycznej na DNA. W procesie tym bierze udział enzym replikaza RNA, czyli polimeraza RNA zależna od RNA.
Klonowanie jest techniką służącą do powielenia pewnych fragmentów DNA i polega na wprowadzeniu DNA do komórki gospodarza, namnożeniu komórek i wyizolowaniu DNA.
Kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) to cząsteczka służąca do przekazywania i przechowywania informacji genetycznej. Zbudowana jest z czterech rodzajów nukleotydów, które składają się z: jednej z czterech zasad azotowych (adenina /A/, tymina /T/, cytozyna /C/ lub guanina /G/), pięciowęglowego cukru (deoksyryboza) i reszty fosforanowej. Nukleotydy tworzą dwie nici, które w cząsteczce DNA są spiralnie owinięte względem siebie. Struktura ta, nazwana helisą, utrzymuje się dzięki wiązaniom wodorowym utworzonym pomiędzy zasadami azotowymi ułożonych na przeciwko siebie nukleotydów.
Genom- całość kwasu nukleinowego w jądrze komórkowym, która zawiera informację genetyczną organizmu. materiał genetyczny zawarty w podstawowym (haploidalnym) zespole chromosomów. Termin mylony jest z genotypem, czyli całością informacji genetycznej zawartej w chromosomach organizmu
Replikacja DNA - proces polegający na syntezie nowej cząsteczki DNA, w oparciu budowę cząsteczki macierzystej (matrycy), katalizowany przez enzym polimerazę DNA. Wykazuje charakter semikonserwatywny.
Antykodon, w genetyce termin określający trzy kolejne nukleotydy RNA (kwasy nukleinowe) transportującego (tRNA), posiadające zdolność rozpoznawania kodonów w RNA matrycowym (mRNA) w procesie biosyntezy białka w komórce.
Kod genetyczny: reguła, według której informacja genetyczna, zawarta w sekwencji nukleotydów kwasu nukleinowego (DNA lub RNA), w komórkach wszystkich organizmów może ulegać „tłumaczeniu” na kolejność (sekwencję) aminokwasów w ich białkach w procesie biosyntezy białek (a konkretnie transkrypcji i translacji). jest sposobem, według którego tłumaczona jest informacja genetyczna z języka nukleotydów na język aminokwasów • TRÓJKOWY – trzy leżące obok siebie nukleotydy tworzą podstawową jednostkę informacyjną (triplet, inaczej kodon).
• NIEZACHODZĄCY – kodony nie zachodzą na siebie. Każdy nukleotyd wchodzi w skład tylko jednego kodonu • BEZPRZECINKOWY – każdy nukleotyd w obrębie sekwencji kodujących wchodzi w skład jakiegoś kodonu, więc pomiędzy kodonami nie ma zasad bez znaczenia dla translacji.
• ZDEGENEROWANY(niejednoznaczny) – różne kodony (różniące się na ogół tylko trzecim nukleotydem) mogą kodować ten sam aminokwas, tzn. prawie wszystkie aminokwasy mogą być zakodowane na kilka sposobów. • JEDNOZNACZNY – danej trójce nukleotydów w DNA lub RNA odpowiada zawsze tylko jeden aminokwas.
• KOLINEARNY – kolejność ułożenia aminokwasów w białku jest wiernym odzwierciedleniem ułożenia odpowiednich kodonów na matrycowym RNA (mRNA).
• UNIWERSALNY –Kodon to grupa trzech kolejnych nukleotydów.
Kwas rybonukleinowy (RNA) - przekazuje informacje z DNA do białka. Zbudowany jest z czterech rodzajów nukleotydów, które składają się z: jednej z czterech zasad azotowych (adenina /A/, uracyl /U/, cytozyna /C/ lub guanina /G/), pięciowęglowego cukru (ryboza) i reszty fosforanowej. Jest jednoniciowy. Wśród rodzajów RNA wymienić można:
mRNA - informacyjny RNA - przekazuje bezpośrednio informację z DNA na białko,
tRNA - transportujący RNA - dopasowuje aminokwasy do sekwencji nukleotydów,
rRNA - rybosomowy RNA - razem z grupą białek tworzy rybosomy.
Transkrypcja to proces przepisywania informacji genetycznej z DNA na mRNA.
Replikacja, jak każdy proces zachodzący w komórce, jest katalizowana przez odpowiedni enzym - w tym przypadku jest to polimeraza DNA. Samo powielanie polega na systematycznym podstawianiu do jednej nici (starej) komplementarnych nukleotydów (powstaje nowa nić).
Różnice DNA a RNA:
-RNA jest krótszy i jednoniciowy
-RNA jest mniej stabilny (jest rozkładany szybicej niz DNA)
-RNA ma ryboze a DNA 2'-deoksyryboze ako cukier
-w RNA występuje uracyl zamiast tyminy
-RNA tworzy rózne struktury przestrzenne (np lisc koniczyny w tRNA)
-jest kilka rodzajów RNA które pełnią rózne funkcje (w przypadku DNa nie ma takiego podziału)
Wyróżniamy trzy rodzaje replikacji:
- replikacja semikonserwatywna-polega ona na rozplątaniu helixa, a potomne cząstki DNA są w połowie nowe, a w połowie ze starej nici
- replikacja konserwatywna-macierzysta cząsteczka DNA nie ulega rozplątaniu, w wyniku tej replikacji powstaje jedna nowa cząsteczka DNA, oraz jedna stara cząsteczka DNA
- replikacja przypadkowa-podczas tej replikacji macierzysta cząsteczka DNA ulega fragmentacji, w wyniku czego nowa nić DNA zawiera elementy starej i nowej nici
DNA bierze udział w procesie biosyntezy białka. Proces ten przebiega w dwóch etapach:
- transkrypcja-zachodzi ona w jądrze komórkowym, jest to proces przepisania informacji genetycznej z RNA na DNA
- translacja-zachodzi ona w cytoplazmie komórki, jest to przypisanie informacji genetycznej zakodowanej w układzie nukleinowym na aminokwasy
Przebieg replikacji:
1. Polimeraza DNA znajduje na nici DNA miejsca inicjacji replikacji. Są to odpowiednie sekwencje nukleotydów rozpoznawane jako miejsca startu. Takich miejsc w obrębie jednej cząsteczki jest wiele, stąd replikacja jednocześnie przebiega w wielu miejscach.
2. W miejscu inicjacji replikacji następuje rozplecenie podwójnej helisy. Jest to konieczne, gdyż zasady azotowe skierowane są do środka i inaczej nie dałoby się ich odczytać. W miejscu rozplecenia powstają tzw. widełki replikacyjne.
3. W widełkach replikacyjnych polimeraza DNA ustawia naprzeciwko każdego nukleotydu nowy komplementarny nukleotyd. Nowe nukleotydy łączą się ze sobą (polimeryzują) i powstaje nowa nić. Analogiczne zjawisko zachodzi na drugiej nici.
RNA występuje w komórce w kilku postaciach:
- matrycowy RNA (mRNA) - jest roboczą kopią genu
- transportowy RNA (tRNA) - przenosi aminokwasy niezbędne do syntezy białka
- rybosomalny RNA (rRNA) - jest składnikiem rybosomów
Puryna (imidazolopirymidyna) to związek organiczny stanowiący podstawę dwóch zasad azotowych, wchodzących w skład kwasów nukleinowych – adeniny i guaniny. Zasady te, zwane zasadami purynowymi, w połączeniu z cytozyną i tyminą tworzą DNA, zaś w połączeniu z uracylem tworzą RNA.
Kwas moczowy jest metabolitem – produktem przemiany materii zasad purynowych pochodzących z rozpadu zestarzałych lub zdefektowanych komórek. Część kwasu moczowego pochodzi także z niewykorzystanych zasad purynowych pokarmowych.
DNA w komórce zawiera:
• jądro komórkowe - pod postacią chromatyny, która kondensuje się do postaci chromosomów;
• mitochondria - mtDNA (mitochondrialny DNA) to 1 - 2% całkowitej ilości DNA pod postacią kolistej cząsteczki;
• chloroplasty (w komórkach roślinnych) - chlDNA (chloroplastowy DNA) to 1 - 5% całkowitej ilości DNA w postaci kolistej cząsteczki.
tautomerii, polegającego na tym, że atom wodoru może łączyć się z tlenem na pierścieniu lub atomem azotu w pierścieniu. Formę, w której wodór znajduje się w grupie hydroksylowej (postać enolowa), nazywamy laktim, natomiast jeśli tlen występuje w postaci ketonowej, mamy do czynienia z formą, zwaną laktam. Analogicznie pochodne aminowe mogą występować w formie iminowej.
Cechy DNA:
• zwykle dwa przeciwbieżne łańcuchy polinukleotydowe – jeden o kierunki 5’→3’, drugi 3’→5’
• dwa łańcuchy tworzą parę prawoskrętnych heliksów zwiniętych wokół wspólnej osi
• łańcuchy zbudowane są tak, że rdzeń pentozowo-fosforanowy jest na zewnątrz, a zasady azotowe są skierowane ku osi helisy
• pierścienie zasad azotowych leżą w płaszczyźnie prostopadłej do osi helisy
• łańcuchy są utrzymywane, dzięki obecności wiązań wodorowych ich zasad azotowych, które są ustawione naprzeciw siebie
• odległość od atomu fosforu reszty fosforanowej do osi heliksu wynosi 1 nm, czyli średnica helisy to ok 2 nm
• stała szerokość helisy na całej swojej długości wymaga parowania się adeniny (A) z tyminą (T) i guaniny (G) z cytozyną (C)
• na jeden skręt helisy przypada ok 10 par nukleotydów (3,4 nm), a odległość między kolejnymi nukleotydami jednego łańcucha wynosi 0,34 nm
• atomy azotu przy węglach 4. cytozyny i 6. adeniny występują częściej w formie aminowej (–nh2), a atomy tlenu przy węglu 6. guaniny i 4. tyminy mają formę ketonową (=c=o)
• zasady azotowe łączą się wiązaniem 1-N-glikozydowym w przypadku pirymidyn i 9-N-glikozydowym w przypadku puryn z grupą –oh przy węglu 1’ pentozy
• adenina łączy się wiązaniem podwójnym z tyminą, a guanina wiązaniem potrójnym z cytozyną
• kolejność (sekwencja) nukleotydów w dna nie podlega żadnym ograniczeniom – jedynie musi zostać spełniona zasada komplementarności zasad
Replikacja u Procaryota:
1. identyfikacja miejsca początku replikacji
2. rozplecenie helisy DNA – helikaza DNA 5’→3’ i stabilizacja ssDNA (białka DBP lub SSB i topoizomeraza I)
3. utworzenie widełek replikacyjnych
4. inicjacja syntezy DNA
• synteza starterów (prymaza związana z helikazą 5’→3’)
• starter ma długość około 5 (rybo)nukleotydów
• synteza startera jest konieczna, ponieważ polimeraza DNA może tylko wydłużać już istniejący łańcuch, obojętnie RNA czy DNA
5. elongacja (w kierunku 5’→3’)
• ciągła synteza nici wiodącej (polimeraza DNA III) i synteza nici opóźnionej poprzez syntezę fragmentów Okazaki (także polimeraza DNA III)
• fragmenty Okazaki mają długość około 1000 d-nukleotydów
• każdy fragment Okazaki wymaga najpierw syntezy startera RNA
• starter nici wiodącej i kolejne startery fragmentów Okazaki są usuwane przez polimerazę DNA I o aktywności egzonukleazy 5’→3’, a na ich miejsce są wbudowywane d-nukleotydy
• fragmenty Okazaki są łączone przez ligazę DNA
6. terminacja syntezy nowego „chromosomu”
• połączenie się przeciwnych widełek replikacyjnych
7. rozdzielenie dwóch kolistych „chromosomów” – topoizomeraza II
Replikacja u Eucaryota:
1. identyfikacja miejsca początku replikacji
2. rozplecenie helisy DNA – helikaza DNA 5’→3’ i stabilizacja ssDNA (białka DBP lub SSB i topoizomeraza I)
3. utworzenie widełek replikacyjnych i „baniek” replikacyjnych
• ze względu na wielkość eukariotycznej informacji genetycznej musi powstać wiele miejsc inicjacji replikacji i replikonów
4. inicjacja syntezy DNA
• synteza starterów (prymaza związana z polimerazą DNA α)
• starter ma długość około 10-200 (rybo)nukleotydów
• synteza startera jest konieczna, ponieważ polimeraza DNA może tylko wydłużać już istniejący łańcuch, obojętnie RNA czy DNA
5. elongacja (w kierunku 5’→3’)
• ciągła synteza nici wiodącej (polimeraza DNA δ (delta)) i synteza nici opóźnionej poprzez syntezę fragmentów Okazaki (polimeraza DNA α)
• fragmenty Okazaki mają długość około 1000 d-nukleotydów
• każdy fragment Okazaki wymaga najpierw syntezy startera RNA
• starter nici wiodącej i kolejne startery fragmentów Okazaki są usuwane przez polimerazę DNA β o aktywności egzonukleazy 5’→3’, a na ich miejsce są wbudowywane d-nukleotydy
• fragmenty Okazaki są łączone przez ligazę DNA
• fragmenty chromatyny ulegające transkrypcji są replikowane jako pierwsze
• telomeraza katalizuje dobudowę telomerowych końców nici opóźnionej
6. terminacja
• połączenie się kolejnych baniek replikacyjnych w replikonach
7. rekonstrukcja struktury chromatyny
Transkrypcja u Procaryota:
1. inicjacja
• rozpoznanie promotora – dwóch sekwencji nukleotydowych – na nici matrycowej przez podjednostkę σ (sigma) kompleksu polimerazy RNA zależnej od DNA
o TTGACA – 35 nukleotudów przed początkiem transkrybowanego fragmentu
o TATAAT (TATA box) – 10 nukleotudów przed początkiem transkrybowanego fragmentu
• oddzielenie czynnika σ
• przyłączenie trifosforanu nukleozydu purynowego
2. elongacja (5’→3’) na podjednostce β
• rozwinięcie helisy DNA na długości ok 17 par nukleotydów (aktywność typu „unwindase” polimerazy RNA)
• dodawanie kolejnych rybonukleotydów do końca 3’ rybozy poprzedzającego nukleotydu
• topoizomeraza podąża za polimeraża RNA, zapobiegając tworzeniu superskrętów
3. terminacja
• rozpoznanie sekwencji terminacyjnych przez białkowy czynnik ρ (rho)
o sekwencja terminacyjna to przerwana palindromowa sekwencja zawierająca układ nukleotydów G-C tworzący strukturę „spinki do włosów” oraz sekwencję bogatą w pary A-T, które łatwo ulegają denaturacji
• dysocjacja polimerazy RNA i oddzielenie transkryptu
Transkrypcja u Eucaryota przy pomocy polimerazy RNA II:
1. inicjacja
• rozpoznanie sekwencji promotora na nici matrycowej i tworzenie kompleksu preinicjacyjnego (PIC)
o TATAAA (TATA box) – 15 nukleotudów przed początkiem transkrybowanego fragmentu
wiąże białko TBP, które z kolei wiążą czynniki asocjacyjne TAF (TBP + TAF = TFIID) – pierwszy etap tworzenia kompleksu transkrypcyjnego
gdy brak sekwencji TATA, występuje sekwencja inicjacyjna Inr, jednak jej obecność razem z TATA wzmacnia promotor
o GC – wiąże białko Sp 1 i określa częstotliwość transkrypcji
o CAAT – wiąże białko CTF (lub C/EPB, NF1, NFY) i też określa częstotliwość transkrypcji
o przyłączenie pozostałych czynników transkrypcyjnych TFIIA, TFIIB, TFIIE, TFIIF, TFIIG, TFIIH i TFIIJ nieswoistych dla konkretnych sekwencji w DNA
• sekwencje wzmacniające (enhancers) lub tłumiące (silencers) odpowiednio stymulują lub osłabiają inicjację transkrypcji
o mogą być oddalone o tysiące par nukleotydów od miejsca inicjacji transkrypcji
• przyłączenie trifosforanu nukleozydu purynowego
2. elongacja (5’→3’)
• dodawanie kolejnych rybonukleotydów do końca 3’ rybozy poprzedzającego nukleotydu
3. terminacja
• przecięcie transkryptu ok 15 par nukleotydów przed sekwencją AAUAAA (prawdopodobnie sygnała terminacji) – endonukleaza RNA
• poliadenylacja końca 3’
• dodanie czapeczki do końca 5’
Splicing-, składanie genu, wycinanie intronów – usunięcie intronów (sekwencji niekodujących) i połączenie eksonów (sekwencji kodujących) z prekursorowego mRNA organizmów eukariotycznych. Proces ten zachodzi podczas obróbki posttranskrypcyjnej po to, by dojrzały mRNA, przygotowany do translacji, kodował ciągły łańcuch polipeptydowy (od kodonu start do stop). Splicing katalizowany jest przez kompleks białek i RNA zwany spliceosomem.
splicing jest możliwy dzięki istnieniu sekwencji sygnałowych w pre-mRNA oraz grupie małych jądrowych rybonukleoprotein (snRNP).
Kwas deoksyrybonukleinowy (dawn. kwas dezoksyrybonukleinowy), w skrócie DNA (od ang. Deoxyribonucleic acid) – wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny należący do kwasów nukleinowych. U eukariontów zlokalizowany jest przede wszystkim w jądrach komórek, u prokariontów bezpośrednio w cytoplazmie, natomiast u wirusów w kapsydach. Pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych.
Chromosom - forma organizacji materiału genetycznego wewnątrz komórki, Chromosomy wystepują w formie mikroskopijnej struktury w której wewnątrz jest przechowana informacja genetyczne w postaci genów.
- chromosomy o tym samym kształcie i wielkości zawierają podobną informację genetyczną, czyli geny.
DNA- zbudowane jest z dwóch nici zwiniętych wokół siebie spiralnie. Jednostką budującą poszczególne nici jest nukleotyd. W skład nukleotydu wchodzi: cząsteczka cukru (deoksyryboza), reszta kwasu fosforowego i jedna z czterech zasad azotowych ozn. literami: A,C,T,G. Informacja genetyczna jest zapisana w DNA w postaci szyfru, czyli kodu genetycznego* Funkcje DNA DNA stanowi magazyn informacji genetycznej i bierze udział w Przekazywaniu cech dziedzicznych z pokolenia na pokolenie, syntezie substancji białkowej, podziale komórek
Dziedziczność-jedna z podstawowych cech organizmów żywych polegająca na przekazywaniu informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie.
Dziedziczenie cech-przekazywanie ich potomstwu
Fenotyp-zespół cech organizmu stanowiący wynik współdziałania genów i warunków środowiska, przejawia się w wyglądzie osobnika
Gen-jest to wyróżniony funkcjonalnie ciąg nukleotydów w łańcuchu DNA genomu. Zawiera informacje o budowie jakiegoś białka.
Gen recesywny -gen ustępujący, jego obecność nie ujawnia się w heterozygocie fenotypowo (oznaczany małą literą)
Gen dominujący-w heterozygocie maskuje obecność drugiego genu recesywnego, objawia się fenotypowo (oznaczamy dużą literą)
Genotyp-jest to skład genetyczny danego organizmu. Można go wyrazić symbolicznie za pomocą oznaczeń aa, AA lub Aa, gdzie aa i AA oznaczają homozygotę, a Aa oznacza heterozygotę.
Kodon (triplet) – jednostka w sekwencji DNA składająca się z trzech nukleotydów kodujących określony aminokwas. Istnieją 64 kodony określające 20 aminokwasów. Wyjątek stanowią cztery kodony: kodon AUG, który inicjuje translację (kodon Start), oraz kodony "UAG", "UGA" i "UAA", które są sygnałami do zakończenia translacji (kodon Stop).
Biosynteza białka – mechanizm inicjowania syntezy białka wiąże się z pojawieniem na początku zapisu w mRNA kodonu AUG kodującego metioninę lub GUG kodujacego valinę.
Kodony pomocnicze kończące a zarazem przerywające syntezę białka to UAA, UAG i UGA.
Zakończenie syntezy łańcucha białkowego następuje wtedy, gdy w przesuwającym się przez rybosom łańcuchu mRNA pojawi się jeden z powyższych kodonów.
nukleotydy stanowia podstawowe cegielki w budowie kwasow nukleoinowych. skladaja sie z zasady organicznej, pentozy oraz fosforanu. zasady organiczne wystep. w kwasach nuklein. sa pochodnymi pirymidyny i puryny i rozroznia sie nukleotydy pirymidynowe i purynowe.
w zasadach pirymid. zwiazanych w kwasach nuklein. w pozycji N-1 musi wystapic wodor wymienialny z reszta cukru-rybozy, dlategp przy weglu C2 musi znajdowac sie forma ketonowa czyli laktamowa.
DNA: 4 podstaw. regularnosci w budowie DNA: suma zasad purynowych jest rowna sumie zasad pirymid., suma zasad z grupa 6-aminowa A i4-aminowa C jest rowna sumie zasad z grupa ketonowa w tych pozycjach, ilosc adeniny jest rowna ilosci tyminy, a guanina cytozyny. wynika z tego zaleznosc miedzy poszcze3golnymi zasadami w czasteczce danego dna i ze jedynym stgopniem swobody w jego budowie jest stosunek ktory okresla sie jako wspolczynnik specyficznosci. jest on cecha gatunkowa dna.
miejscem spojenia 2 lancuchow dna tworzacych podwojny heliks sa znajdujace sie na przeciw pary zasad w ktorych kazdy z partnerow wystep na odrebnej nici. stad naprzeciw A-T, C-G.
mutacje: zmiany chemiczne w obrebie dna ktore moga spowodowac efekt metaboliczny morfologiczny. powstaja pod wplywem licznych czynnikow chemi i roznych typow promieniowania jonizujacego lub UV.
geny: sekwencje bezposrednio przypisywane w syntezie mRNA wystep w wiekszosci jako podzielone w formie oddzielonych odcinkow-intronu i eksony.
introny: stanowia sekwencje wewenetrzne, nieinformacyjne a eksony sa sekwencjami bezporednio potrzebnymu w syntezie bialka, gdyz zawieraja wlasciwe informacje o jego strukturze. przy symtezie mRNA boba rodzaje sekwencji zostaja przepisane i dopiero w trakcie dojrzewania odcinki dotyczae intgronow sa usuwane w pierwotnego transkrytu.\
transkrypcja: biosynteza RNA w znacznej czesci jest zwiazana z przepisaniem inform zawartych w strukturze pierwszorzednej dna i dlatego obecnie bez wzgledu na rodzaj frakcji rna, jest okreslana jako transkrypcja. jest wiec ona ogniwem wiazacym swoistosc biosyntezy bialek z aparatem genetycznym prze przeplyw inform. zwany ekspresja genow: dna->rna->bialko. to proces biosyntetyczny wspolny dla wszystkich komorek zywych i wykazujace niewielkie roznice miedzy organizmamy po i eukariot. w biosyntezie biora udzial enzymy w zasadzie podobne pod wzgledem mechanizmu dzialania do uczestniczacych w replikacji dna, okreslane jako nukleotydylotranferazy rna zalezy do dna. wymagaja one do swefo dzialania matrycy dna-wzorca z ktorego czerpia inform do syntetyziwanej nicu rna, zgodnie z regula dopelnialnosci zasad. przepisane moga byc obie nici dna a sekwencja nuklotydow w powstajacyh nicicha rna bedzie dopelniajaca do kazej z nich. do przebiegu procesu transky sa ponadto niezbedne nukleozydotrrifosforany 4 zasad wystep bw rna, a weic A,G, C, T. z enzymow jadrowych, polimeraza rna 1 jest zlokalizowana w jaderku i syntetyzuje tzw pre-rRna, polimeraza 2 wystep. w nukleoplazmie i odpowiada za saynteze pre-mrRna, polimeraza RNA 3 wystep w nukeloplazmie wytwarza pre-tRna. powstaja w ten sposob prekursorowe dormy rna ulegaja dalej potranskrypcyjnym modyfikacjom. proces transk wymaga naturalnego, najlepiej dwuniciowego dna jako matrycy, na jednej z tych nici pojawia sie sekwencja sygnalowa, do ktorej moze sie przylaczyc polimeraza rna. nie wymaga ona strattera i bezposrednio po przylaczeniu nastepuje wydluzanie lancucha rna, poczawszy od GTP, ktorego pozycja C-5' nie uwalnia difosforanu w czasie calego procesy transkr. utworzona nic rna pozostaje na krotkim odcinku prze krtoki czas w formie hybrydu z matrycowa nicia dna dla umozliwienia kotroli prawidlowego odczytania zapisu. wyroznia sie faze inicjajci, elongacji, terminacji.
Enzymy restrykcyjne, inaczej restryktazy – enzymy z grupy endonukleaz przecinające nić DNA w miejscu wyznaczanym przez specyficzną sekwencję DNA. Rozpoznawana sekwencja z reguły ma charakter symetryczny o długości od 4 do 8 par zasad (pz), choć zdarzają się częste wyjątki. Restryktazy wraz z metylazami DNA stanowią system restrykcji i modyfikacji DNA, który w organizmach prokariotycznych stanowi mechanizm obronny zapobiegający włączeniu DNA bakteriofaga do genomu bakterii. Niespecyficzność enzymów restrykcyjnych w niektórych warunkach nazywa się aktywnością star.
Nić kodująca - zwana również sensowną, jedna z dwóch nici DNA, w której zawarty jest kod genetyczny. Ta definicja ma charakter umowny, ponieważ sekwencje kodujące (jak również sekwencje matrycowe) mogą znajdować się na dowolnej z dwu nici DNA, przy czym zawsze nić kodująca i matrycowa ułożone są względem siebie antyrównolegle. Nić kodująca nie bierze bezpośredniego udziału w transkrypcji, lecz stanowi strukturalne odzwierciedlenie pierwotnego transkryptu RNA, z wyjątkiem zasady pirymidynowej w nici kodującej - tyminy, dla której odpowiednikiem w transkrypcie (tj. syntezowanej cząsteczce RNA) jest zasada pirymidynowa - uracyl.
Nić matrycowa – jedna z nici znajdujących się w rejonie DNA kodującym białko. Nić jest transkrybowana.
Wiązanie fosfodiestrowe w kwasach nukleinowych łączy kolejne nukleotydy w łańcuchu DNA i RNA, poprzez połączenie z grupą fosforanową piątego atomu węgla w deoksyrybozie jednego nukleotydu z trzecim atomem węgla deoksyrybozy drugiego nukleotydu. Enzymy hydrolizujące internukleotydowe wiązanie fosfodiestrowe to nukleazy.
Ligaza DNA – enzym (EC 6.5.1.1) łączący wolne końce cząsteczek DNA. Łączenie DNA następuje poprzez wytworzenie wiązania fosfodiestrowego pomiędzy końcem hydroksylowym 3` a końcem fosforowym 5`
Hybrydyzacja kwasów nukleinowych – zjawisko spontanicznego łączenia się komplementarnych nici kwasów nukleinowych (DNA z DNA, RNA z RNA lub DNA z RNA). Komplementarne nici kwasów nukleinowych ulegają rozdzieleniu (tzw. denaturacji) pod wpływem wysokiej temperatury lub substancji chemicznych, takich jak formamid lub mocznik. Po usunięciu wpływu czynnika denaturującego, nici łączą się ponownie (renaturacja). Szybkość hybrydyzacji zależy między innymi od długości fragmentów kwasów nukleinowych, podobieństwa i różnorodności sekwencji w próbce poddanej hybrydyzacji.
Hybrydyzacja metodą Southerna: Aby ją wykonać, należy przeprowadzić elektroforetyczne rozdzielenie mieszaniny fragmentów DNA (np. po cięciu enzymami restrykcyjnymi), umieścić w alkalicznym buforze, który wywoła denaturację DNA. Następnie całość przenosi się na błonę nylonową. Po odpowiednim spreparowaniu błony nylonowej z DNA wykonuje się hybrydyzację z sondą, a następnie przy pomocy odpowiedniej metody detekcji uwidacznia się interesujące nas fragmenty DNA. Metoda ta może być przeprowadzona w sposób pozwalający określić ilość DNA w badanej próbce. Wówczas siłę sygnału przekłada się na poziom DNA obecnego w badanej próbce.
Hybrydyzację Southerna można stosować m.in. po cięciu DNA enzymami restrykcyjnymi, po reakcji PCR z użyciem mało specyficznych starterów (zobacz: reakcja łańcuchowa polimerazy) lub też w celu wykrycia obcego DNA w badanym organizmie (np. DNA wirusa u człowieka).
Polimeraza DNA – enzym katalizujący syntezę DNA w czasie replikacji lub naprawy DNA. Synteza ta polega na polimeryzacji deoksyrybonukleotydów przez wytwarzanie wiązań fosfodiestrowych między nimi. Substratami do tej reakcji są nukleotydy trójfosforanowe, a jej produktem ubocznym jest pirofosforan, złożony z dwóch reszt fosforanowych. Dlatego składnikami DNA są nukleotydy jednofosforanowe (monofosforanowe). Większość polimeraz DNA wymaga matrycy, w formie jednoniciowego DNA lub RNA, z krótkim obszarem dwuniciowym. Odcinek dwuniciowy powstaje przez przyłączenie się do jednoniciowej matrycy krótkiego komplementarnego do matrycy odcinka DNA lub RNA, zwanego primerem lub starterem
Widełki replikacyjne (oczko) - miejsce jednoczesnego rozwijania cząsteczki DNA i syntezowania nowych nici podczas replikacji. Kompleks enzymów rozwijających widełki replikacyjne to replisom. Widełki replikacyjne są asymetryczne. Asymetria wynika z działania polimerazy DNA, która prowadzi replikacje w kierunku 5' › 3'. Mają kształt litery Y, powstają w wyniku rozplecenia DNA- umożliwienie replikacji (proces semikonserwatywny).
Odcinki Okazaki - krótkie fragmenty nici DNA, składające się z około 200 nukleotydów, dobudowywane przez polimerazę DNA do startera w procesie replikacji DNA podczas syntezy nici opóźnionej. Po usunięciu starterów przez endonukleazy fragmenty Okazaki są zlepiane przez enzym ligazę w jedną całość.
RNA starterowy (primer, starter) - polinukleotydowy fragment RNA powstający z udziałem enzymu o nazwie prymaza. Do RNA starterowego dobudowywane są, z zachowaniem zasady komplementarności, dezoksyrybonukleotydy. Odbywa się to przy udziale polimerazy DNA (różnej dla prokariontów i eukariontów). Synteza odbywa się zawsze w kierunku od końca 5' do końca 3' (polarność replikacji).
Primaza - enzym biorący udział w replikacji DNA, odmiana polimerazy RNA zależnej od DNA. Primaza jest aktywowana przez helikazę DNA i po aktywacji syntezuje na obu niciach DNA krótkie (11 +/-1 zasad) komplementarne odcinki (primery) starterowego RNA wykorzystywane przez polimerazę DNA do rozpoczęcia syntezy nowych nici DNA w procesie replikacji DNA. Do syntezy RNA nie potrzebuje w odróżnieniu od polimeraz DNA odcinków starterowych z wolnym końcem 3'-OH. Po połączeniu się z helikazą tworzy kompleks enzymatyczny zwany primosomem.
dojrzewanie RNA to różnorodne zmiany jakim podlegają pierwotne transkrypty RNA. Trzy podstawowe rodzaje takich zmian to: usunięcie nukleotydów przez nukleazy, dodanie nukleotydów do końca 5' lub 3', modyfikacje nukleotydów w obrębie zasady lub części cukrowcowej. Takie reakcje dojrzewania zachodzą zarówno u prokariotów jak i eukariotów. Są różne rodzaje RNA (np.tRNA, mRNA itd) ogólnie dojrzewanie przebiega mniej więcej tak samo (usuwanie nukleotydów, modyfikowanie zasad) ale nie można powiedzieć że dojrzewanie RNA jest identyczne dla np rRNA i mRNA, bo niektóre modyfikacje są swoiste tylko dla danego rodzaju RNA.
Operon laktozowy – jest systemem regulacyjnym stężenie enzymów odpowiedzialnych za rozkład laktozy. W warunkach nieobecności laktozy, system utrzymuje niski poziom enzymów, natomiast w przypadku obecności laktozy warunkuje szybki wzrost stężenia tych enzymów. Na operon laktozowy składają się geny struktury lacZ, lacY, lacA. W kierunku 5' do tych genów znajduje się sekwencja zwana operatorem. Sekwencja operatora „nachodzi” kilkoma nukleotydami na sekwencję promotora. Zatem jeżeli do operatora przyłączy się represor, uniemożliwi on transkrypcję genów.
model operonu: grupa genow struktury czyli genow kodujacych bialka, ktorych ekpresja ma podlegac regulacji, miejsce operatorowe ktore jest sekwencja dna regulujaca transkryp genow struktury, gen regulatorowy ktory koduje bialko rozpoznajace sekwencje operatorowa.
Operon tryptofanowy - operon kodujący enzymy potrzebne do syntezy aminokwasu - tryptofanu. Składa się z operatora, promotora i pięciu genów struktury.
tRNA, transportujący (transferowy) RNA (ang. transfer RNA) - najmniejsze (składające się z kilkudziesięciu nukleotydów) cząsteczki kwasu rybonukleinowego (RNA), których zadaniem jest przyłączanie wolnych aminokwasów w cytoplazmie i transportowanie ich do rybosomów, gdzie w trakcie procesu translacji zostają włączone do powstającego łańcucha polipeptydowego. ramię DHU - struktura spinki z dihydroksyuracylem (nukleotyd nietypowy dla RNA), zawiera informację jaki rodzaj aminokwasu może być przyłączony do danego tRNA, ramię akceptorowe - sparowane zasady końców 3' i 5', oprócz końca CCA-3' niesparowanego, do którego przyłączają się chemicznie aktywowane aminokwasy za pomocą wiązania estrowego, ramię zmienne - tylko w niektórych tRNA, ramię T?c - rybotymidowe, psi to modyfikowana zasada zwana pseudouracylem. Ramię służy do łączenia się z rybosomem i umocowania tRNA na matrycy, pętla antykodonowa - odpowiedzialna za rozpoznanie i związanie z kodonem w mRNA. Sekwencja antykodonowa rozpoznaje komplementarny tryplet nukleotydów tworzących kodon, na cząsteczce mRNA (w taki sposób następuje odczyt informacji genetycznej).
Denaturacja DNA (topnienie DNA, mięknięcie DNA) – separacja podwójnej nici DNA na dwie pojedyncze nici wskutek zerwania więzi wodorowych pomiędzy nićmi.
Dwuniciowa helikalna struktura DNA jest względnie stabilna dzięki wiązaniom wodorowym między zasadami oraz oddziaływaniu nakładających się zasad. Dodatkowo helisa ulega solwatacji, powodującej wytwarzanie się powłoki hydratacyjnej z cząsteczek wody wokół DNA. Oddziaływania te trzeba przezwyciężyć, jeżeli chce się przeprowadzić proces topnienia DNA lub jego denaturacji.
ANTYKODON jest to sekwencja nukleotydów, których zasady są komplementarne do zasad kodonu. Występuje on w cząsteczce tRNA biorącej udział w translacji. Podczas tego procesu przyłącza się on do komplementarnej trójki zasad w mRNA wraz ze znajdującym się na przeciwnym końcu cząsteczki tRNA aminokwasem.
INTRON - część sekwencji genu, która nie koduje sekwencji polipeptydu, a jedynie rozdziela kodujące egzony. Introny powszechnie występują w genach organizmów eukariotycznych, natomiast u prokariotów niezwykle rzadko, jedynie w genach kodujących tRNA i rRNA.
KODON – jednostka w sekwencji DNA, składająca się z trzech (nukleotydów) tworzących określony aminokwas. Istnieją 64 kodony, określające 20 aminokwasów. Wyjątek stanowią cztery kodony: kodon AUG, który inicjuje translację (kodon Start) oraz kodony: UAG, UGA i UAA, które są sygnałami do zakończenia translacji (kodon Stop).
GENOM – materiał genetyczny zawarty w podstawowym (monoploidalnym) zespole chromosomów. Termin mylony jest z genotypem, czyli całością informacji genetycznej zawartej w chromosomach organizmu.
CECHY KODU GENETYCZNEGO
-jest trojkowy 64 61 i 3 stop
- kod gen. Jest ciągły informacja jest zapisywana bez przerw i przecinkow oraz wszystkie kolejne trójki kodują określony aminokwas
-k. Gen. Jest uniwersalny - bez względu na rodzaj organizmu jego konstrukcja i mechanizm działania jest taki sam
- jest zdegenerowany
SEMIKONSERWATYWNA REPLIKACJA - replikacja w wyniku której stara nic sie rozpada i do nici pierwotnej zostaje dobudowana świeża nic na zasadzie dopełnienia zasad.
NIC WIODĄCA - polimerazy działają zawsze w kierunku 5do3 Dlatego w widełkach replikacyjnych na nici matrycowej o orientacji 3do5 potomny DNA jest syntezowany w postaci jednej ciągłej nici w poprawnym kierunku 5do3 ta nic to wiodąca
FRAGMENTY OKAZAKI - fragmenty dna syntezowane na widełkach replikacyjnych z nici o orient 5do3 w sposób nie ciągły małymi fragmentami krótkimi odcinkami puzniej ligazy zlepiaja.
HYBRYDYZACJA KWASÓW NUKLEINOWYCH – zjawisko spontanicznego łączenia się komplementarnych nici kwasów nukleinowych (DNA z DNA, RNA z RNA lub DNA z RNA). Komplementarne nici kwasów nukleinowych ulegają rozdzieleniu (tzw. denaturacji) pod wpływem wysokiej temperatury lub substancji chemicznych, takich jak formamid lub mocznik.
WYKRYWANIE RESZTY FOSFOROWEJ - jony ortofosforowe uwalniają sie z kw nukleinowych w wyniku hydrolizy wiązań estrowych
WYKRYWANIE ZASAD PURYNOWYCH - zw purynowe tworzą z jonami cu+ kompleks wytrajacy sie w postaci żółtego osadu. Zasady są uwalniane z cząsteczek kw. w wyniku depurynacji powstałej na skutek hydrolizy wiązania N-glikozydowego w srodowisku kwasnym
WYKRYWANIE RYBOZY - dzialanie stez kw powoduje odwodnienie pentoz i przekształcenie ich w cykliczne furfure tworzą one z jonami Fe3+ i orcyna trwały kompleks o zielonej barwie. Reakcja jest 10 x szybsza dla rybozy od pentoz.
WYKRYWANIE DEOKSY - reakcja dischego - furfural powstajacy z deoksyrybozy w kwasnym srodowisku tworzy niebieski kompleks z difenyloamina. Reakcja jest ujemna dla RNA
EKSTRAKCJA NUKLEOPROTEIN - ekstrakcje DNA prowadzi sie uzyskajac odpowiednie stez NaCl a nastepnie wytracenie przy pomocy etanolu. DNA jako największa czasteczka nawet po czesciowej fragmentacji wypadaja z r-ru etanolu zachowujac wluknista strukture umozliwiajaca to nawiniecie ich na bagietke Aby zniwelowac depolimeryzacje DnA homegenizacje prowadzi sie na zimno. Stos sie również cytrynian sodu ktury chamuje nukleazy.
mRNA, matrycowy (informacyjny, przekaźnikowy) RNA (z ang. messenger RNA) – rodzaj kwasu rybonukleinowego (RNA), którego funkcją jest przenoszenie informacji genetycznej o sekwencji poszczególnych polipeptydów z genów do aparatu translacyjnego[1].
Cząsteczki mRNA po przyłączeniu się do rybosomów stanowią matrycę do syntezy polipeptydów, w której kolejne trójki nukleotydów mRNA (tzw. kodony) są rozpoznawane przez odpowiednie fragmenty (tzw. antykodony) cząsteczek tRNA transportujących aminokwasy, dzięki czemu w procesie translacji powstaje właściwa sekwencja peptydu[2].
tRNA, transportujący (transferowy) RNA (ang. transfer RNA) − najmniejsze (składające się z kilkudziesięciu nukleotydów) cząsteczki kwasu rybonukleinowego (RNA), których zadaniem jest przyłączanie wolnych aminokwasów w cytoplazmie i transportowanie ich do rybosomów, gdzie w trakcie procesu translacji zostają włączone do powstającego łańcucha polipeptydowego. tRNA cechuje wysoka specyficzność w stosunku do aminokwasów. Każdy z aminokwasów syntetyzowanego białka może być transportowany przez jeden, a niektóre przez kilka różnych tRNA. Cząsteczki tRNA występują w komórkach w stanie wolnym bądź też związane ze specyficznym aminokwasem. Kompleks tRNA-aminokwas nosi nazwę aminoacylo-tRNA.
TRANSKRYPCJA – w genetyce proces syntezy RNA na matrycy DNA przez różne polimerazy RNA, czyli przepisywanie informacji zawartej w DNA na RNA.
Matryca jest odczytywana w kierunku 3' → 5', a nowa cząsteczka RNA powstaje w kierunku 5' → 3'. Transkrypcji podlega odcinek DNA od promotora do terminatora. Nazywamy go jednostką transkrypcji.
Podczas transkrypcji polimeraza RNA buduje cząsteczkę RNA łącząc zgodnie z zasadą komplementarności pojedyncze rybonukleotydy według kodu matrycowej nici DNA.
TRANSLACJA (łac. translatio - tłumaczenie) – proces syntezy łańcucha polipeptydowego białek na matrycy mRNA. W jego wyniku dochodzi do ostatecznego przetłumaczenia informacji genetycznej zawartej pierwotnie w kodzie genetycznym DNA na konkretną strukturę białka, zależną od uszeregowania aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym.
Translacja jest drugim (po transkrypcji) procesem w biosyntezie białka. Powstawanie łańcucha polipeptydowego sterowane jest przez sekwencję mRNA. Translacja odbywa się w cytoplazmie lub na błonach szorstkiej siateczki wewnątrzplazmatycznej. Proces ten jest katalizowany przez rybosom obejmujący podjednostkami przesuwającą się nić mRNA. Rybosomy składają się z dwóch podjednostek, większej i mniejszej, które są zbudowane z białek i rRNA, a funkcję katalityczną pełnią enzymy (rybozymy) zawarte w dużej podjednostce rybosomu. Translacja na jednej cząsteczce mRNA może być prowadzona przez wiele rybosomów równocześnie. Taki kompleks mRNA związanego z wieloma rybosomami nazywa się polisomem lub polirybosomem.
Translacja składa się z czterech faz:
aktywacji
inicjacji
elongacji
terminacji
REPLIKACJA DNA − endoenergetyczny proces, w którym podwójna nić DNA (podwójna helisa) ulega skopiowaniu. Replikacja jest semikonserwatywna (półzachowawcza) - w każdej z dwóch uzyskanych podwójnych nici DNA będzie jedna nić macierzysta i jedna nowa. Nie licząc niewielkiego prawdopodobieństwa (ok. 1 błąd na 109 nukleotydów, dla porównania błąd transkrypcji - 1 na 104) wystąpienia błędu obie cząsteczki DNA będą identyczne. Proces ten zachodzi podczas interfazy.