ΜΟΙΑΚΗ ΓΕΝΕΤΙΚΗ Α. ΤΟ ΚΕΝΤΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Η κατεφκυνςθ με τθν οποία θ γενετικι πλθροφορία ρζει προσ τισ πρωτεΐνεσ Ονομάςτθκε ΚΕΝΣΡΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΣΗ ΒΙΟΛΟΓΙΑ ή ά DN RN ή ί ή ί 1
Κάκε κφτταρο και κάκε οργανιςμόσ Διακζτει δομζσ και πραγματοποιεί λειτουργίεσ Σφμφωνα με πλθροφορίεσ που ζχει κλθρονομιςει και είναι αποκθκευμζνεσ ςτο DN Σο DN λειτουργεί ςαν γενετικό υλικό επειδι Ραράγει ακριβι αντίγραφα Ρροςδιορίηει τθν παραγωγι RN και άρα των πρωτεϊνϊν 2
1. ΑΝΤΙΓΑΦΗ 1. Σπάνε οι δεςμοί υδρογόνου ςε μια περιοχι με τθ βοικεια του ενηφμου DN ελικάςθ. (Η περιοχι αυτι ονομάηεται ςθμείο ζναρξθσ). 2. Ξετυλίγεται θ δίκλωνθ αλυςίδα. 3. Αντιγράφονται και οι δφο κλϊνοι ταυτόχρονα με τθ βοικεια του ενηφμου DN πολυμεράςθ. (Δθλαδι απζναντι από κάκε νουκλεοτίδιο και των δφο μθτρικών κλώνων τοποκετείται ζνα νζο νουκλεοτίδιο ςφμφωνα με τθν αρχι τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ). 3
Ο τρόποσ αυτόσ αυτοδιπλαςιαςμοφ χαρακτθρίηεται ωσ θμιςυντθρθτικόσ γιατί κάκε κυγατρικό μόριο αποτελείται από ζνα παλαιό κλϊνο και ζνα εξ ολοκλιρου νζο. Χάρθ ςτον αυτοδιπλαςιαςμό του DN που γίνεται ςτον πυρινα (ςτα ευκαρυωτικά κφτταρα) πριν από τθ διαίρεςθ του κυττάρου. Κάκε κυγατρικό κφτταρο φυςιολογικά παίρνει το ίδιο ακριβϊσ γενετικό υλικό ςε ποςότθτα και ςε ποιότθτα με αυτό που είχε το μθτρικό. Ζτςι οι γενετικζσ πλθροφορίεσ αντιγράφονται και μεταβιβάηονται με εκπλθκτικι ακρίβεια από γενιά ςε γενιά κυττάρων και κατ επζκταςθ οργανιςμϊν. 4
Οι πολυμεράςεσ δρουν και ςαν επιδιορκωτζσ. Έχουν δθλαδι τθν ικανότθτα να διαπιςτώνουν και να επιδιορκώνουν τα λάκθ που ζχουν ςυμβεί κατά τθ διάρκεια τθσ αντιγραφισ. Η διαδικαςία τθσ αντιγραφισ γίνεται ςτον πυρινα υμπζραςμα Αντιγραφι είναι θ διαδικαςία κατά τθν οποία το DN παράγει αντίγραφα τα οποία μεταβιβάηει ςτουσ απογόνουσ ι ςτα κυγατρικά κφτταρα που παράγονται κατά τθν κυτταρικι διαίρεςθ. 5
ΤΟΡΟΣ ΑΥΤΟΔΙΡΛΑΣΙΑΣΜΟΥ ΤΟΥ DN 6
2. ΜΕΤΑΓΑΦΗ DN 1. Το DN βρίςκεται ςτον πυρινα (ςτα ευκαρυωτικά κφτταρα) και οι πρωτεΐνεσ ςτο κυτταρόπλαςμα. 2. Οι πλθροφορίεσ πρζπει να πάνε από τον πυρινα ςτο κυτταρόπλαςμα. 3. Η πυρθνικι μεμβράνθ δεν είναι διαπερατι από το DN. 4. Ραράγονται ταυτόχρονα πολυάρικμα μόρια πρωτεϊνϊν και το DN δεν μπορεί να βρίςκεται ταυτόχρονα ςε διαφορετικά ριβοςϊματα. Παράγεται το αγγελιαφόρο mrn Α. Είναι το ενδιάμεςο μόριο που μεταφζρει τισ πληροφορίεσ. Β. Παράγεται ςεπολλά αντίγραφα. 7
2.1. ΡΑΑΓΩΓΗ RN 1. Σπάνε οι δεςμοί υδρογόνου ςτο τμιμα του DN όπου υπάρχει θ γενετικι πλθροφορία που κζλει το κφτταρο να μεταγράψει. Το τμιμα αυτό αποτελεί ζνα γονίδιο. 2. Ξετυλίγεται θ δίκλωνθ αλυςίδα. 3. Συντίκεται το mrn με πρότυπο τον ζνα από τουσ δφο κλϊνουσ και με τθ βοικεια του ενηφμου RN πολυμεράςθ. 4. Ακολουκείται θ αρχι τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ. Απζναντι από κάκε δεοξυριβονουκλεοτίδιο του μεταγραφόμενου κλϊνου που περιζχει αδενίνθ τοποκετείται ζνα ριβονουκλεοτίδιο που περιζχει ουρακίλθ και απζναντι από τθ γουανίνθ θ κυτοςίνθ. 8
Με τον ίδιο τρόπο παράγονται και τα άλλα δφο είδθ RN το trn και το rrn. Η αλυςίδα που μεταγράφεται λζγεται μθ κωδικι ενϊ θ ςυμπλθρωματικι τθσ κωδικι. Χρθςιμοποιοφμε τθ διαδικαςία τθσ μεταγραφισ γιατί θ γενετικι πλθροφορία που ιταν γραμμζνθ ςε γλϊςςα DN μεταγράφεται ςτθ γλϊςςα RN. Σα λάκθ που ςυμβαίνουν κατά τθ μεταγραφι δεν μπορεί να τα διορκώςει θ RN πολυμεράςθ. Σα λάκθ αυτά δεν μεταβιβάηονται αλλά επθρεάηουν μόνο τισ πρωτεΐνεσ που κα παραχκοφν. 9
3. ΜΕΤΑΦΑΣΗ 3.1. Γενετικόσ κϊδικασ Οι πλθροφορίεσ που βρίςκονται ςτα γονίδια μεταφζρονται ςτο mrn με βάςθ τθν αρχι τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ των νουκλεοτιδικϊν βάςεων κατά τθ διαδικαςία τθσ μεταγραφισ. Ζτςι θ αλλθλουχία των βάςεων του DN κακορίηει τθν αλλθλουχία των βάςεων του mrn και αυτι τθν αλλθλουχία των αμινοξζων ςτισ πρωτεΐνεσ. Η αντιςτοίχιςθ των βάςεων του mrn ςε αμινοξζα γίνεται με βάςθ το γενετικό κώδικα. Σφμφωνα με τον κϊδικα αυτό μια τριάδα νουκλεοτιδίων που λζγεται κωδικόνιο αντιςτοιχεί ςε ζνα αμινοξφ, γι αυτό και ονομάςτθκε κώδικασ τριπλζτασ. Υπάρχουν 3 4 64 κωδικόνια. 10
3.2. ΧΑΡΑΚΣΗΡΙΣΙΚΑ ΣΟΤ ΓΕΝΕΣΙΚΟΤ ΚΩΔΙΚΑ 1. Είναι κώδικασ τριπλζτασ Μια τριάδα νουκλεοτιδίων το κωδικόνιο κωδικοποιεί ζνα αμινοξφ. 2. Είναι ςυνεχισ Το mrn διαβάηεται ςυνεχϊσ ανά τρία νουκλεοτίδια χωρίσ να παραλείπεται κανζνα. 3. Είναι μθ επικαλυπτόμενοσ Δθλαδι θ μετάφραςθ ξεκινά από οριςμζνα ςθμεία του mrn προχωρϊντασ τρία νουκλεοτίδια κάκε φορά, ϊςτε να αποκλείεται ζνα νουκλεοτίδιο να διαβαςτεί δφο φορζσ ςαν μζλοσ διαφορετικϊν κωδικονίων. 11
4. Είναι εκφυλιςμζνοσ Πλα τα αμινοξζα εκτόσ από δφο ( μεκειονίνθ και τρυπτοφάνθ) κωδικοποιοφνται από περιςςότερα του ενόσ κωδικόνια. Γι αυτό λζγονται ςυνϊνυμα. 5. Είναι κακολικόσ ι παγκόςμιοσ Το ίδιο κωδικόνιο κωδικοποιεί το ίδιο αμινοξφ ςε όλουσ τουσ οργανιςμοφσ. 6. Ζχει κωδικόνιο ζναρξθσ (U) και κωδικόνια λιξθσ (U U U). 12
3.3. ΠΑΡΑΓΟΝΣΕ ΠΟΤ ΤΜΜΕΣΕΧΟΤΝ ΣΗΝ ΠΡΩΣΕΪΝΟΤΝΘΕΗ 1. mrn το οποίο φζρει τισ γενετικζσ πλθροφορίεσ από το DN. 2. Ριβοςώματα τα οποία βρίςκονται ςτο κυτταρόπλαςμα ςτο αδρό ενδοπλαςματικό δίκτυο ι ελεφκερα και αποτελοφν τθ κζςθ ςτθν οποία ςυνδζεται το mrn. 3. trn μεταφορικό το οποίο δεςμεφει ειδικά τα αμινοξζα και τα μεταφζρει ςτα ριβοςϊματα. 4. Ζνηυμα 5. Αμινοξζα 6. Ενζργεια 13
3.4 ΡΑΑΤΗΗΣΕΙΣ Κάκε ριβόςωμα αποτελείται από δφο υπομονάδεσ. Μια μικρι όπου δζνεται το mrn και μια μεγάλθ που ζχει κζςεισ ειςδοχισ του trn που κουβαλάει το αντίςτοιχο αμινοξφ. Κάκε μόριο trn διακζτει μια ειδικι τριάδα (αντικωδικόνιο) με τθν οποία προςδζνεται ςτο αντίςτοιχο κωδικόνιο του mrn ςφμφωνα με τον κανόνα τθσ ςυμπλθρωματικότθτασ και μια ειδικι κζςθ ςφνδεςθσ με ζνα ςυγκεκριμζνο αμινοξφ. Η διαδρομι με βιμα τριάδασ από τθν αρχι μζχρι το τζλοσ του γονιδίου, ορίηεται ςαν ανοικτό πλαίςιο ανάγνωςθσ. Το κωδικόνιο ζναρξθσ περιλαμβάνεται ςτο πλαίςιο ανάγνωςθσ ενϊ το κωδικόνιο λιξθσ όχι. 14
3.5. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΜΕΤΑΦΑΣΗΣ Α. ΕΝΑΡΞΗ Κατά τθν ζναρξθ τθσ μετάφραςθσ το mrn ςυνδζεται ςτθ μικρι υπομονάδα. Το πρϊτο κωδικόνιο που διαβάηει το ριβόςωμα είναι το U. Σε αυτό προςδζνεται το trn που φζρει το αμινοξφ μεκειονίνθ. Πλεσ οι πρωτεΐνεσ δεν ζχουν πρϊτο αμινοξφ τθ μεκειονίνθ. Το ςφμπλοκο που δθμιουργείται ονομάηεται ςφμπλοκο ζναρξθσ. 15
Β. ΕΠΙΜΗΚΤΝΗ Κατά τθν επιμικυνςθ, ζνα δεφτερο μόριο trn με αντικωδικόνιο ςυμπλθρωματικό του δεφτερου κωδικονίου του mrn ςυνδζεται ςτθ δεφτερθ κζςθ δζςμευςθσ τθσ μεγάλθσ υπομονάδασ, μεταφζροντασ ζνα αμινοξφ. Μεταξφ τθσ μεκειονίνθσ και του δεφτερου αμινοξζοσ ςχθματίηεται πεπτιδικόσ δεςμόσ. Αμζςωσ μετά το πρϊτο trn αποδεςμεφεται από το ριβόςωμα, και απελευκερϊνεται ςτο κυτταρόπλαςμα όπου ςυνδζεται πάλι με μεκειονίνθ και είναι ζτοιμο για επόμενθ χριςθ. Στθ ςυνζχεια το ριβόςωμα κινείται κατά μικοσ του mrn κατά ζνα κωδικόνιο. Η πολφπεπτιδικι αλυςίδα ςυνεχίηει να αναπτφςςεται κακϊσ νζα trns μεταφζρουν αμινοξζα τα οποία προςδζνονται μεταξφ τουσ. 16
Γ. ΛΗΞΗ Η επιμικυνςθ τθσ πολυπεπτιδικισ αλυςίδασ ςταματά όταν το ριβόςωμα ςυναντιςει ζνα από τα κωδικόνια λιξθσ (U, U, U), επειδι δεν υπάρχουν trns που να αντιςτοιχοφν ςε αυτά. Το τελευταίο trn απομακρφνεται από το ριβόςωμα και θ πολυπεπτιδικι αλυςίδα απελευκερϊνεται ςτο κυτταρόπλαςμα. 17
18
19
20 ΤΟΡΟΣ ΑΥΤΟΔΙΡΛΑΣΙΑΣΜΟΥ ΤΟΥ DN ΜΗΤΙΚΟ ΜΟΙΟ ΣΗΜΕΙΟ ΕΝΑΞΗΣ ΘΥΓΑΤΙΚΑ ΜΟΙΑ
2.1. ΡΑΑΓΩΓΗ RN 21
3. ΜΕΤΑΦΑΣΗ 22
23
24
25