ΤΟ DNA ΚΑΙ RNA. Θανος Εξαρχου Γ1

Transcript

1 ΤΟ DNA ΚΑΙ RNA Θανος Εξαρχου Γ1

2 ΤΟ DNA

3 Το δε(σ)οξυριβο(ζο)νουκλεϊ(νι)κό οξu είναι νουκλεϊκό οξύ που περιέχει τις γενετικές πληροφορίες που καθορίζουν τη βιολογική ανάπτυξη όλων των κυτταρικών μορφών ζωής και των περισσοτέρων ιών. Το DNA συνήθως έχει τη μορφή διπλής έλικας.

4 . Στα ευκαρυωτικά κύτταρα ανιχνεύεται κυρίως μέσα στον πυρήνα του κυττάρου αλλά και σε μερικά άλλα οργανίδια, όπως τα μιτοχόνδρια και τα πλαστίδια, επιτρέποντάς τους να αναπαράγονται αυτόνομα (ημιαυτόνομα οργανίδια). Το σύνολο των μορίων DNA που υπάρχουν σε ένα κύτταρο αποτελούν το γενετικό υλικό του. To DNA είναι ο φορέας των γενετικών πληροφοριών του κυττάρου, όχι μόνον με την έννοια της μεταβίβασης χαρακτηριστικών, αναλοίωτων από γενεά σε γενεά, αλλά και της ρύθμισης της φυσιογνωμίας εξειδίκευσης κάθε κυττάρου για την επιτέλεση των ιδιαίτερων λειτουργιών του. Τέλος, το DNA επιτρέπει τη δημιουργία γενετικής ποικιλότητας, υφιστάμενο μεταλλάξεις.

5 Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΟΥ DNA Η ανακάλυψη ότι το DNA είναι ο φορέας της γενετικής πληροφορίας είναι το αποτέλεσμα μιας σειράς επιστημονικών ερευνών που διήρκεσε πολλά χρόνια. Ενώ η ύπαρξη του στον πυρήνα των κυττάρων πιστοποιήθηκε ήδη από το 1869, ήταν στα μέσα του 20ου αιώνα που οι ερευνητές ξεκίνησαν να υποθέτουν ότι μπορεί να αποθηκεύει γενετική πληροφορία. Τα νουκλεϊκά οξέα ανακαλύφθηκαν το 1869 από τον Φρίντριχ Μίσερ. Ο Μίσερ ανακάλυψε μέσα σε πυρήνες κυττάρων την ύπαρξη μιας ουσίας με συγκεκριμένη όξινη αντίδραση. Την ουσία αυτή ονόμασε νουκλεΐνη (από το λατινικό nucleus που σημαίνει πυρήνας). Λίγο αργότερα απομόνωσε από το σπέρμα σολωμού δείγμα της ουσίας που σήμερα αποκαλούμε DNA και το 1889 ο μαθητής του Ρίτσαρντ Άλτμαν την ονόμασε νουκλεϊκό οξύ.

6 ΑΠΌ ΤΙ ΑΠΟΤΕΛΕΙΤAI ΤΟ DNA? Δομή του DNA Η διαμόρφωση των μεγάλων μορίων του DNA στο χώρο έχει τη μορφή δύο επιμήκων αλύσεων, οι οποίες συστρέφονται ελικοειδώς μεταξύ τους. Οι αζωτούχες βάσεις στο DNA είναι τέσσερις: κυτοσίνη C γουανίνη G θυμίνη T αδενίνη A Οι αζωτούχες βάσεις, ανάλογα με την σειρά αλληλουχίας τους σε τριάδες, κωδικοποιούν το μήνυμα για τη σύνθεση των αμινοξέων του κυττάρου στα ριβοσώματα. Εκεί τα αμινοξέα συνδυάζονται, με τη σειρά κατά την οποία μεταφέρθηκαν στο ριβόσωμα και συντίθενται έτσι οι διαφορετικές πρωτεΐνες.

7 TO RNA

8 Τo ριβονουκλεϊκό οξύ, ή ορθότερα ριβοζονουκλεϊκό οξύ, και κατά διεθνή αγγλόφωνη συντομογραφία RNA, εκ του αγγλικού όρου "Ribonucleic acid", είναι μία τις δύο κατηγορίες των πολυμερών νουκλεϊκών οξέων στο κύτταρο. Αποτελείται από μονομερή νουκλεοτίδια που παίζουν σημαντικό ρόλο στη διαδικασία της μετάφρασης του γενετικού κώδικα από την έτερη κατηγορία νουκλεϊκού οξέος, το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ σε πρωτεϊνικά προϊόντα. Το RNA χαρακτηρίζεται ως ο «αγγελιοφόρος» μεταξύ του DNA και των πρωτεϊνικών συμπλεγμάτων που είναι γνωστά σαν ριβοσώματα στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου. Έτσι το RNA μαζί με το DNA αποτελούν το γενετικό υλικό των οργανισμών.

9 To RNA ΣΕ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΤΟ DNA Aπο χημικής άποψης το RNA είναι όμοιο με το DNA. Το μακρομόριο του RNA αποτελείται από επαναλαμβανόμενες δομικές μονάδες τα νουκλεοτίδια. Το μόριο του RNA περιλαμβάνει (όπως και του DNA), τέσσερις τύπους νουκλεοτιδίων που συνδέονται μεταξύ τους με 3-5 δεσμούς. Ωστόσο κύρια διαφορά του RNA από το DNA είναι ότι το μόριό του είναι μονόκλωνο έναντι του δίκλωνου του DNA, αποτελείται δηλαδή από μια μόνο αλυσίδα, ανάλογη της μιας εκ των δύο εκείνων της διπλής έλικας του DNA.

10 To RNA ΣΕ ΣΥΓΚΡΙΣΗ ΜΕ ΤΟ DNA Βασική επίσης διαφορά είναι ότι το σάκχαρο στα νουκλεοτίδια του είναι η ριβόζη, εξ ου και η ονομασία τους ριβονουκλεοτίδια, αντί της δεοξυριβόζης στο DNA, Επισης περιέχει την πυριμιδίνη ουρακίλη αντί της θυμίνης (που υπάρχει στο μόριο του DNA), χωρίς να είναι γνωστός ο λόγος της τελευταίας αυτής διφοράς. Η μακρομοριακή πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα του RNA εμφανίζεται από ελικοειδής μέχρι ευθύγραμμη.

11 Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ ΤΟΥ RNA Ένας άλλο τύπος RNA πέραν του mrna, το μεταφορικό RNA (trna), αποτελεί δομικό συστατικό των ριβοσωμάτων και επιτελεί σημαντικές μεταφορές αμινοξέων που προορίζονται για την πρωτεϊνοσύνθεση. Το mrna μεταγράφει τον γενετικό κώδικα από το DNA με τη βοήθεια κυρίως ενός ενζύμου που ονομάζεται RNA πολυμεράση, ενώ στη συνέχεια υφίσταται επεξεργασία από έναν αριθμό άλλων, δευτερευόντων ενζύμων. Ακολούθως το τελικό mrna χρησιμοποιείται ως βάση για τη μετάφραση των γονιδίων σε πρωτεΐνες, με τη βοήθεια του trna το οποίο μεταφέρει αμινοξέα στα ριβοσώματα για να δημιουργήθουν πρωτεΐνες.

12 Η ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ

13 Μεταγραφή ονομάζεται το πρώτο στάδιο της γονιδιακής έκφρασης και περιγράφει τη διαδικασία κατά την οποία δημιουργείται ένα μόριο RNA, με χρήση μιας αλυσίδας του DNA ως πρoτύπου, της οποίας είναι συμπληρωματικό. Η διαδικασία αυτή συμβαίνει στον πυρήνα των ευκαρυωτικών κυττάρων ή στο πυρηνοειδές των προκαρυωτικών. Σκοπός της είναι να μεταφερθούν οι γενετικές πληροφορίες από το DNA στα ριβοσώματα, για να γίνει η πρωτεϊνοσύνθεση. Σπανίως η μεταγραφή συμβαίνει αντίστροφα δημιουργώντας DNA με καλούπι το RNA από ρετροϊούς.

14 ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

15 Μετάφραση ονομάζεται το στάδιο της έκφρασης της γενετικής πληροφορίας κατά το οποίο δημιουργείται η πολυπεπτιδική αλυσίδα με βάση το mrna Η μετάφραση έπεται της μεταγραφής και προηγείται της αναδίπλωσης της πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

16 Ο ΡΟΛΟΣ ΤΟΥ RNA ΣΤΗ ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

17 Σε αυτό το στάδιο το RNA στο οποίο μεταγράφηκε η πληροφορία μπορεί να ταξιδέψει εκτός του πυρήνα και μόλις συναντήσει κάποιο ριβόσωμα αρχίζει η δημιουργία της πολυπεπτιδικής αλυσίδας σε αυτό. Σε αυτό το στάδιο συμμετέχουν και άλλα δύο είδη RNA, το srna και το trna. Χαρακτηριστικό αυτής της διαδικασίας είναι ότι η γενετική πληροφορία κωδικοποιημένη στο RNA σε τέσσερα διαφορετικά χαρακτηριστικά συμπλέγματα (τις τέσσερις αζωτούχες βάσεις) μετατρέπεται σε είκοσι διαφορετικά συμπλέγματα, τα είκοσι αμινοξέα

18 ΕΥΧΑΡΙΣΤΩ ΓΙΑ ΤΗΝ ΠΡΟΣΟΧΗ ΣΑΣ