1b molekularna-osnova
-
Upload
natasa-spasic -
Category
Documents
-
view
67 -
download
2
Transcript of 1b molekularna-osnova
OSNOVE MOLEKULARNE GENETIKE
Geni sadrže instrukcijeza stvaranje proteina
ćelijahromozomi
geni
genom
Proteini deluju pojedinačno ili udruženo u kompleksu u obavljanju različitih ćelijuskih funkcija
proteini
DNK
Osnovne karakteristike genetičkog materijala
• čuvanje genetičke informacije– u strukturi DNK
• Samoudvajanje– kroz replikaciju
• Sposobnost kontrole fenotipa– kroz sintezu proteina
• promenljivost – putem mutacija
Zašto DNK?
struktura
Baze: purini (adenin i guanin)pirimidini (timin i citozin)
(uracil)
Fosfatna grupaPentozni šećer
• Makromolekuli, DNK i RNK
• DNK - dvostruki polinukleotidni lanac
nukleotidi
Homo sapiens, “mlada vrsta”
Ljudi na nivou nukleotida imaju oko 98,8% sličnosti sa šimpanzama, a jedinke unutar vrste Homo sapiens medjusobno se razlikuju u proseku u 1/500-1000 nukleotida.
replikacija
osnovne osobineSemikonzervativnostKomplementarnost
neophodnoRNK prajmerDNK polimeraza III (5’→3’)
kod eukarioita
Više početaka replikacije
Pol III 3’→5’editovanje, tj. provera čitanja
Pol III 5’→3’polimerizacija
kraj replikacije kod eukariota - telomere
-kraj replikacije – uklanjanje RNK prajmera-5’ praznina-enzim telomeraza, RNK enzim-sinteza trinukleotida na DNK na osnovu RNK templeta-ponavljanje sinteze-ligazom i polimerazom se sintetiše DNK na osnovu dodatog RNK prajmera-ukloni se prajmer-hromozom je sačuvao dužinu
•ekspresija gena do ishoda - fenotipa
KOD↓
KODON↓
ANTIKODON
DNK↓
i-RNK↓
t-RNK↓
POLIPEPTID
Transkripcija – sinteza RNK molekula
3 tipa RNK molekula
translacija– sinteza polipeptida
Stuktura gena eukariota
egzoniintroni
promotor gena prokariota i eukariota
RNK polimeraza se vezuje za promotorPrepoznajući konsenzus sekvence duž DNK......
TRANSKRIPCIJA
GENETIČKI KOD (ŠIFRA)
• UNIVERZALNOST
• IZROĐENOST
• NEPREKLAPANJE
• KONTINUIRANOST
Variranje u DNK sekvenci pojedinih gena može promeniti protein putem promene genetičkog koda
Translacija
različiti nivoi regulacije ekspresije genakod eukariota
• MUTACIJE
• germinativne• somatske
spontane mutacije
• tokom replikacije
• tautomerni oblici
tranzicije
transverzije
bez efekta na fenotip - “tihe”- DNK polimorfizmi- neutralnesa efektom na fenotip na nivou translacije proteinanonsens - zaustavljanje translacijemisens - zamena amino kiseline“frameshift”- promena celog polipeptida
ENZIMOPATIJE
Organizacija sekvenci eukariotske DNK
Veličina genoma?
Organism Genome Size (Bases) Estimated Genes
Human (Homo sapiens) 3 billion 30,000
Laboratory mouse (M. musculus) 2.6 billion 30,000
Mustard weed (A. thaliana) 100 million 25,000
Roundworm (C. elegans) 97 million 19,000
Fruit fly (D. melanogaster) 137 million 13,000
Yeast (S. cerevisiae) 12.1 million 6,000
Bacterium (E. coli) 4.6 million 3,200
Human immunodeficiency virus (HIV) 9700 9
Denaturacija molekula DNK u jednolančane fragmente → brzina renaturacije zavisi od učestalosti fragmenata
sekvence koje imaju ekspresiju (geni) -unikatne-ponavljajuće (familije gena)
sekvence koje nemaju ekspresiju (ne stvaraju ni jedan tip RNK)-visoko ponovljajuće, grupisane (centromerni regioni) -umereno ponavljajuće, grupisane (VNTR,minisateliti, mikrosateliti)-umereno ponavljauće, rasute (transpozoni)-unikatne (“spacer” DNK)
unikatne sekvenceponavljajuće sekvence
Geni u jednoj kopiji Repetitivna DNK “spacer” DNK
Funkcionalne sekvence Sekvence nepoznate funkcije
Familije genaI pseudogeni
Nekodirajuće funkcionalnesekvence (telomerei)
Tandemske familije gena
Rasute familije gena
Centromerni heterohromatin
VNTR Transpozirajućesekvence
EUKARIOTSKA DNK
transpozoni retrotranspozoni
• Genske familije
aktini, globini, miozin, proteini jajeta, Ig, ....
Tandemske genske familije
Histoni, geni za r-RNK (organozator nukleolusa), t-RNK,
Dopuna centralne dogme o prenosu genetičke informacije
Reverzna transkripcija RNK (retrovirusi)Samoreplikacija RNK (neke klase faga)Direktna uloga DNK u translaciji (samo u lab.)
• Trilioni ćelija u organizmu čoveka
• Svaka ćelija po 46 hromozoma = 2m DNK
• 3 milijarde subjedniica (baza A,T,G,C)
• Oko 30 000 gena kodira za proteine osnovnih životnih funkcija ćelija
•ekspresija gena do ishoda - fenotipa
PROTEIN KODIRAJUĆI GENI
• Genom – ukupan (haploidan) sadržaj DNK jednog organizma (ćelije?)• Genomika – istraživanja genoma – isuviše pojednostavljeno!• Interakcija molekula unutar ćelija, i to DNK, proteina, lipida i
karbohidrata• Genomika uključuje sekvenciranje, variranje genoma unutar populacije,
transkripcionu kontrolu, odgovor organizma na promenu sredine...• Proteomika – unutar genomike; proteom je ukupan sadržaj porteina u
organizmu (ćeliji)• Mnogi smatraju 21. vek postgenomskom erom• više nema tehničkih barijera za dobijanje informacija o genomu - izazov
– razumevanje proteoma• teško polje istraživanja - nedostaju metode za potpuno definisanje
proteoma, mobilni su, itd.• Svaka ćelija ima isti genom, istu DNK sekvencu sa kojom se radja, ali
svaka ćelija u telu ima drugačiji proteom, a on se menja i kroz vreme.• Pri infekciji, proteom se menja u ćelijama, kao imuni odgovor. Lekovi,
vežbanje, ishrana..proteomi se menjaju kao odgovor na fluktuacije i unutarćelijskoj i medjućelijskoj sredini.
• Prelaz sa klasičnog razmišljanja “jedan gen-jedan protein-jedan fenotip na razumevanje složenih fenotipova
Genomika, bioinformatika, proteomika
• Genomska složenost jednog fenotipa teško je razumljiva bez novih metoda
• DNK čipovi su u najvećoj meri transformisali genomiku• 1. omogućavaju da se simultano meri nivo transkripcije za svaki gen
u genomu• 2. omogućavaju sakupljanje podataka o celom genomu i njegovom
odgovoru na promenu sredine
• Biomedicinska primena DNK čipova, za bolje razumevanje kancera • Idealno: očekivati da nam DNK čipovi omoguće da uspešnije
dijagnosticiramo i damo tretman pacijentima; efikasnost lekova - farmakogenetika
• http://www.ncbi.nlm.nih.gov/Genomes/