1. Genetyka - to nauka o dziedziczeniu i zmienianiu cech: * 1886r - Grzegorz Mendel publikuję pracę nad mieszańcami grochu. * 1810r. - geny położone są w chromosomach, mają tam stałe miejsca Lotzcci. * 1944r. - DNA jest nośnikiem inf. genetycznej. * 1953r. - Watson i Crick proponują model DNA. * 1967r. - pełne rozszyfrowanie kodu genetycznego. * 2000r. - pełne odczytanie genomu człowieka 2. GEN - to jest odc. DNA, na którym zapisana jest inf. o budowie i funkcjach jednego polipeptydu, czyli białka. 3.GENON - to jest całość materiału genetycznego w komórce, (czyli DNA jądrowy i DNA mitochondrialny) u roślin plus plastydy. 4. GENOFY - to są wszystkie geny komórki lub organizmu; ogół genów danego osobnika. 5. KATRIOTYP (46 chrom.) - to suma chromosomów występujących w komórce somatycznej. 6. DNA - (kwas deoksyrybonukleionwy) zbudowany z nukleotydów: * 1 nukleotyd = 1 nukleozyt + reszta kwasu fosforowego PO4 * 1 nukleozyt = cukier deoksyryboza + zasada azotowa * 1 nukleotyd tworzą 3 elementy: a) cukier - deoksyryboza b) zasada azotowa - adenina, tynina, guanina, cytozyna. c) reszta kwasu fosforowego PO4 ponieważ są 4 różne zasady, dlatego są 4 rodzaje nukleotydów 7. Pojedyncze nukleotydy łączą się ze sobą w spiralne skręcone łańcuchy (podwójną helisę) poprzez wiązanie wodorowe występujące między tworzącymi pary zasadami. 8. Zasady azotowe - z obu łańcuchów łączą się zawsze wg. określonej reguły i adenina z tyniną, i guanina z cytozyną A=T pirymidyny puryny G=C *Jest to Zasada komplementarności AT i GC stanowią pary zasad komplementarnych. 9. Kolejne (leżące obok siebie 3 nukleotydy określają jeden z 20 występujących w białku aminokwasów) 10. Tzw. kodzie genetycznym zapisana jest inf. genetyczna o kolejności aminokwasów w łańcuchu białka. * Sekwencja nukleotydów to kolejność ich ułożenia w łańcuchu DNA. A=T, G=C. DNA - 1 pełen skręt 10 nukleotydów. 11. Skład Chemiczny: a) cukier prosty - ryboza b) reszta fosforanowa c) organiczne zasady azotowe (A,G, Uracyl, Cytozyna) 12. FUNKCJE: - bierze udział w biosyntezie białka - może być materiałem genetycznym ( w retrowirusach) - może budować enzymy (rybozyny, np.: telomeraza) 13. Budowa Przestrzenna: - RNA, ma postać pojedynczych nici polinukleidalnych. Jednostką podstawową jest nukleotyd. - 3 rodzaje RNA: a)mRNA( matrycowa) - zawsze ma postać jednej nici, powstaje w jądrze w wyniku transkrypcji, niesie inf. o sekwencji, czyli kolejności aminokwasów w białko; łączy się z rybosomami, zawiera kodony - trójki nukleotydów, hodujące dany aminokwas. b) tRNA (transportujący) - odczytuję sekwencje nukleotydów zapisanych mRNA, a następnie przenosi odpowiedni aminokwas do miejsca syntezy białka. Postać liścia koniczyny.
*ANTYKONDON, to trójka nukleotydów odpowiadająca na zasadzie komplementarności kondonowi na „nRNA” c) rRNA (rybosomalny) - stanowi rdzeń rybosomów. 14. W tzw. genetycznym kodzie zapisana jest inf. genetyczna, o kolejności aminokwasów w łańcuchu białka. 15. Cechy kodu genetycznego: a) Uniwersalny - zasady tego kodu i kodowanie są takie same u wszystkich organizmów. b) Trójkowy - 3 nuklotydów koduje aminokwas, np.: UUA - leucyna. Ponieważ są 4 zasady, ATGC możliwe jest istnienie 64 róznych trójek (4 do 3) c) Jednoznaczne - dany kodon może kodować tylko 1 aminokwas. d) Zdegenerowany - dany aminokwas może być kodowany przez kilka kodonów. e) kolineralny - układ aminokwasów w białku jest taki sam jak kolejność kodonów na mRNA: * UAU - tyrozyna * CCU - prolina * GGU - walina * GCU - alanina f) bezprzecinkowy - pomiędzy kodonami nie ma nukleotydów lub ich par. g) Nienakładający się - kodony nie oddziałowywują na siebie: * posiada znak START - jest to 3 nukleotydów kodujących metioninę AUG. Od tej trójki rozpoczyna się synteza łańcucha polipeptydowego. * posiada znak STOP - są to 3 nukleotydów, które nie kopiują żadnego z aminokwasów, czyli tzw. trójki nonsensowne UAA, UAG, AGA 16. Przypomnienie wiadomości o podziale komórki: * podział komórki obejmuję 2 procesy: - podział jądra (KARIOKINEZA) - podział cytoplazmy (CYTOKINEZA) * przed podziałem komórki zachodzi replikacja DNA, czyli podwojeniem jego ilości, poprzez skopiowanie całego genomu, czyli wszystkich znajdujących się w jądrze cząstek DNA. 17. Replikacja - Etapy: I - działanie enzymu, ( w miejsce orii wnika wiązanie wodorowe między łańcuchami, następnie wnika enzym - helikaza, replikacyjna, która rozplata nici DNA i w ten sposób powstają widełki replikacyjne) II - w pobliżu widełek zawsze znajduję się dostateczna ilość wolnych nukleotydów. Do każdej z zasad z rozplecionych niciach dołańcza zasada komplementarna stanowiąca część nukleotydów, w ten sposób tworzy się nowa nić DNA. 18. Ekspresja genów - to przekształcenie informacji zakodowanych w genie w funkcjonalny produkt tego genu (łańcuch polipeptydowy) 19.Transkrypcja - to synteza nici RNA wg. Inf. Zapisanej w DNA, inaczej kopiowanie DNA.: a)Proces ten zachodzi w jądrze i ma na celu stworzenie dużej ilości kopii, które będą stanowić matrycę do syntezy białka, aby jednocześnie mogła być syntetyzowana duża ilość takich samych cząsteczek białka. b) ochronę oryginału, czyli inf. Zawartej na nici DNA. W procesie transkrypcji bierze udział enzym polimeraza RNA. 20. Przebieg procesu: a)polimeraza RNA, znajduję się na nici DNA, miejsce zwane promotorem, znajdujące się w niewielkiej odległości przed genem. Enzym wiąże się z nicią DNA i rozplata ją, dzieje się tak, dzięki obecności czynników transkrypcyjnych, które regulują „włączanie” i „wykańczanie” genu.
b) kopiowanie w naprzeciwko nukleotydów nici DNA ustawione są odpowiednie nukleotydy RNA, obowiązuje zasada komplementarności. A-U ; G-C Nukleotydy RNA łączą się ze sobą (czyli następuję polimeryzacja i powstaje pre-mRNA) c) po skopiowaniu odcinka będącego genem polimeraza RNA rozpoznaje odpowiednią sekwencję nukleotydów, będące sygnałem do zakończenia transkrypcji - TERMINATOR. Tutaj polimeraza RNA oddziela się od DNA i transkrypcja ulega zakończeniu. d) DOJRZEWANIE: I - obróbka po transkrypcyjna: * geny mają budowę nie ciągła (tzn. fragmenty kodujące aksony są poprzedzielane fragmentami nic nie kodującymi INTRONAMI). Obróbka ta polega na wycięciu intronów i złożeniu (splicingu aksonu). Jest to składowanie genów. * POLIDENYLACJA, jest to modyfikowanie obu końców pre-mRNA (prekursor); dodanie czapeczki (ang. Cap) i ogona (poli A) 21. Odbywa się na rybosomach. Jest to powstanie łańcucha poliptedydowego na podstawie informacji zawartej w mRNA> * ETAPY: a) stworzenie maszyny translacyjnej, mRNA łączy się z rybosomom. b) INICJACJA, kompleks tRNA z metioniną przyłącza się na miejsce aminokwasowe, rybosomowe. Gdy mRNA, pojawi się w miejscach aminokwasowym, kodon AUG, wtedy przyłącza się do niego ( na zasadzie komplementarności) tRNA, który ma antykodon UAC.
|
c) ELONGACJA, wydłużanie łańcucha poliptedydowego: Następuje skurcz Rybosomy i kompleks tRNA - metionina przesuwa się na miejsce peptydowe. Równocześnie z cytoplazmy wchodzi kolejny kompleks (tRNA - alanina) następnie działa enzym syntetaza peptydowa, która powoduje powstanie wiązania peptydowego, między alaniną, a melaniną; tRNA, który był związany z melaniną uwalnia się z cytoplazmy.
d)TERMINACJA, gdy na rybosomie pojawi się jeden z kodonów nonsensownych. Kompleks rybosomy, - mRNA - polipeptyd rozpada się, a polipeptyd zostaje uwolniony do cytoplazmy, gdzie zostaje poddany dalszym przemianą. 22. Rodzaje zmienności: a) Niedziedziczna (modyfikacyjna, środkowa) - jest to zmienność, która się niedziedziczny, ponieważ nie jest związana ze zmianami w materiale genetycznym.
b)dziedziczna - związana ze zmianami w materiale genetycznym: REKOMBINACYJNA, wywołana związkiem crossing-over i losowym rozchodzeniem się chromosomów do gamet. MUTACYJNA, * genowa, (czyli pkt.) * chromosomowa (strukturalna) * genomowi (liczbowa) 23.MUTACJE - to nagłe skokowe zmiany w materiale genetycznym: * CZYNNIKI MUTAGENNE: a) biologiczne (wirusy) - mogą zmieniać materiał genetyczny. b) fizyczne - promieniowanie rentgenowskie, UV, i wysoka temperatura, jonizujące, gama. c) kwas HNO2 - Iperyt, kolchicyna, biksyny, niektóre węglowodory, amoniak, nadtlenek wodoru. 24.MUTACJE GENOWE, (czyli pkt.): Dotyczą one jednej lub kilku par nukleotydów. DNA przed mutacją -ATCGA- - TAGCT- a)TRANZYCJA, zastąpienie puryny puryną, a pirymidyny pirymidyną. -GTCGA- -CAGCT- b) TRANSWERSJA - zastąpienie puryny pirymidyną, i odwrotnie. -TTCGA- -AAGCT- c)INSERCJA - jest to wstawienie 1 lub kilku par nukleotydów co się równa wydłużeniu łańcucha -ATTCGA- -TAAGCT- d)DELECJA - usunięcie 1 lub kilku par nukleotydów: - TCGA- - AGCT- 25. MUTACJE CHROMOSOMOWE (strukturalne) - są to zmiany w budowie chromosomu. Chromosom przed mutacją kotek: a)DUPLIKACJA - podwojenie fragmentów chromosomów: KOTEK b)DELECJA - utrata fragmentu TEK c)INWESRSJA - jest to obrócenie o 180st. fragmentu chromosomu. OKTEK d)TRANSLOKACJA: Wewnątrzchromosomowa, jest to przeniesienie fragmentu chromosomów w inne miejsce tego samego chromosomu. TEKKO Zewnątrzchromosomowa, jest to przeniesienie fragm.. i chromosomu na inny chromosom. KOPIESEK<-----------------------KOTEK TEK PIESEK 26. MUTACJE GENOMOWE, polegają n zmianie prawidłowej liczbie chromosomów, przyczyną może być błąd podczas podziału komórkowego, polegający na nierozejściu się chromosomów homologicznych: a) AUTOPLOIDY - organizmy o zmienionej liczbie pojedynczych chromosomów: Monosanik: 2n-1 (23) = 45 Trisanik: 2 n +1 (23) = 47 Tetrasanik: 2n+2 (23) = 48 b)POLIPLOIDY - są to organizmy, które mają zmienioną liczbę chromosomów o całe „n” Triploid 3n Tetraploid 4n 27. GENON - to całkowity DNA, zawarty w komórce danego organizmu: * 26.06.2000r. - opublikowano wyniki badania sekwencji nukleotydów w ludzkim DNA, w ramach projektu poznania genomu człowieka. Okazało się, że w genomie człowieka tylko 1,5% zajmują sekwencje białka kodujące. Pozostałe obszary nie są czynne lub pełnią inne niepoznane jeszcze funkcje. * Genom człowieka zawiera ok. 30tys genów oraz 3 miliardy par zasad. SEKWENCJONOWANIE GENOMU, to ustalenie kolejności występowania nukleotydów w DNA. 28.Inżyneria genetyczna (technologia genomowi) - zajmuję się dokonywaniem zmian właściwości organizmów przez wstawienie do ich genomów, nowych genów lub wymianę genów istniejących na inne: a) IZOLOWANIE DNA Z TKANEK: Rozdrobnienie tkanki w roztworach, np.: zmielenie mięsa. Dodanie detergentu niszczącego błony (np. Ludwika) i uwolnienie DNA z komórek. Dodanie protezy (np.: enzym trawiącego białka) Dodanie etanolu dla wytrącenia czystego DNA. b) Wykorzystanie enzymów restrykcyjnych (restryktaz) do cięcia DNA na mniejsze fragmenty. ENZYMY RESTRYKCYJNE, uzyskiwane są z komórek bakteryjnych, które zostały zainfekowane wirusem. Mają one zdolność do dzielenia na fragmenty. Rozpuszczają sekwencje od 4-8 par nukleotydów i wprowadzają tam nacięcia, zostawiając tam tzw. TĘPĘ lub LEPKIE KOŃCE. Sekwencje rozpoznawane przez restryktazy mają charakter PALINDRYMOWY. (Zakopane na pokaz; kobyłka ma mały bok) * TĘPĘ KOŃCE (zakończone dwuniciowo) - GAA | TTG - - CTT | AAG - * LEPKIE KOŃCE (zakończone jednoniciowe) - GAATTC - | - G - AATTC - CTTAAG - | - CTTAA - G WYKORZYSTANIE WEKTORÓW: wektor to rodzaj „opakowania”, które służy do przenoszenia genów. Mają nimi być: * wirusy, najczęściej bakteriofagi. * pionmidy Kolisty wektor się enzymom restrykcyjnym. Przecięty wektor miesza się z wyciętym fragmentem DNA o lepkich końcach. Dodaję się LIGAZY - enzym sklejający końce DNA z wektorem. Taki zmodyfikowany wektor wprowadza się do komórki bakterii, gdzie się go powiela. REAKCJE ŁAŃCUCHOWE, polimeraza (PCR). Jest to metoda klonowania genów w probówce (invitro). Pozwala uzyskać w krótkim czasie duża liczbę kopii genu. 29. Gen umieszczony w probówce i podgrzewamy ją. Pod wpływem temp. Nici DNA rozdzielają się. Następnie probówkę ochładzamy i dodajemy polimeraza DNA, która dokonywuję nową nić na bazie starej, jak zasada replikacji. Czynności te powtarza się wielokrotnie:
30.ELEKTROPOREZA - oddzielenie od siebie fragmentów DNA, z wykorzystaniem faktu, że cząsteczki DNA mają ładunek elektryczny i mogą wędrować w polu elektrycznym. 31. Do otrzymania: Insulina, czynniki krzepliwości krwi, interferon, hormonów wzrostu, enzymów trawiennych. 32. Przenoszenie genów oraz organizmów hodowlanych w celu poprawienia cech pożądanych przez hodowców (np.: odporność na choroby i zimno, szybszego przyrostu masy, lepszych właściwości odżywczych, np.: soja, ziemniaki, kukurydza, pomidory, truskawki. *GMO - Genetycznie Modyfikowane Organizmy |
Kodony na DNA |
kodony na mRNA |
antykodony na transportującym RNA |
TTA |
AAU |
UUA |
ATA |
UAU |
AUA |
GCA |
CGU |
GCA |
CAG |
GUC |
CAG |
TAC |
AUG |
UAC |
CTC |
GAA |
CUU |