NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA
ANIMACIJE!!! REPLIKACIJA https://www.youtube.com/watch?v=tnkwgcfphqw TRANSKRIPCIJA https://www.youtube.com/watch?v=jqiwwjqf5d0 TRANSKRIPCIJA I TRANSLACIJA https://www.youtube.com/watch?v=-k8y0atkkai https://www.youtube.com/watch?v=gg7ucskuora
Naučna disciplina koja proučava fenomene naslednosti i varijabilnosti bioloških sistema. Nakon Mendelovog otkrića partikularnog nasleđivanja, geni su analizirani na osnovu načina njihove transmisije iz generacije u generaciju. Nasledna informacija mora da ispuni dva ključna zahteva:
Replikacija Ekspresija
Indirektni dokazi da je DNK osnova nasledne supstance. Prvi konkretni dokazi - Avery, Mac Leod i McCarty 1944. Streptococcus pneumoniae - miševi Griffith 1928.
Uglavnom kod virusa Kao jednolančana i dvolančana RNK Mozaični virus duvana
Polimerni molekuli sastavljeni od nukleotida Nukleozid Adenin Guanin Timin Citozin
Watson i Crick, 1953. Chargaff-ova pravila: A=T G=C Difrakcija X-zraka
Dvostruki heliks 0.34 nm 360ᵒ 3-5 fosfordiestarske veze A=T GΞC Lanci - komplementarni i antiparalelni
A B Z
RNK - omogućava realizaciju genetičke informacije. Ribozimi - informaciona i katalitička funkcija: Tetrahymena - praživotinje, RNK kao genetički materijal Razlozi evolutivnog postanka DNK: DNK hemijski stabilnija od RNK Dvolančana struktura - efikasnija replikacija Dvolančana struktura - efikasnija reparacija Kompleksost ćelije zahteva veću količinu genetičke informacije Timin umesto uracila
irnk
trnk
rrnk
Jedan od osnovnih preduslova za odigravanje normalne reprodukcije. roditeljski lanac - matrica za sintezu novog lanca semikonzervativna replikacija
Ključna uloga DNK polimeraza II
Specifičnosti i razlike u odnosu na prokariote: daleko veća količina DNK replikacija se upotpunjava sintezom histona i nehistonskih proteina Okazaki fragmenti 100-200 nukleotida (prokarioti 10-20) 30 puta manja brzina replikacije nego kod prokariota replikacija isključivo u S fazi ćelijskog ciklusa veći broj replikacionih viljuški po jednom molekuku DNK replikon osnovna jedinica replikacije DNK polimeraza: α, β, γ, σ subjedinice
NIVOI ORGANIZACIJE I EKSPRESIJE GENOMA CENTRALNA DOGMA MOLEKULARNE BIOLOGIJE
Kako geni ostvaruju svoje efekte, rezultirajući određenim fenotipom (virus, bakterija, organizam...)? ULOGA KOJU GENI IMAJU U KONTROLI SINETEZE PROTEINA, RNK, REPRESORA, AKTIVATORA...
Odnosi se na protok i realizaciju genetičkih informacija u ćeliji komplementarnost antiparalelnost samoinstrukcija *MOGUĆA KOD NEKIH VIRUSA reverzna transkripcija
Prvi korak u realizaciji genetičke informacije, tj. ekspresije gena ČETIRI FAZE: 1. PREPOZNAVANJE 2. INICIJACIJA 3. ELONGACIJA 4. TERMINACIJA!!UVEK 5-3!!
PROKARIOTI RNK polimeraza α α β β ω subjedinice + δ vezivanje za PROMOTOR PRIBNOVLJEV BLOK TATAAT - 10 TTGACA -35 STABILAN INICIJACIONI KOMPLEKS
Vezivanjem za promotor, dolazi do lokalne denaturacije DNK nastaje OTVOREN KOMPLEKS Ugradnjom prvog ribonukleotida, završena inicijacija i počinje RNK ELONGACIJA TERMINACIJA STOP signali: 5 -UUUUUUA-3
EUKARIOTA TRANSKRIPCIJA -jedro TRANSLACIJA citoplazma prostorno i vremenski odvojeni RNK polimeraza: RNK polimeraza I u jedarcetu EGZONI I sinteza rrnk INTRONI RNK polimeraza II većina strukturnih gena primarni transkript preirnk RNK polimeraza III male jedarne RNK snrna trnk OBRADA PRIMARNOG TRANSKRIPTA
EUKARIOTA U promotorskim regionima TATA - blok - 25 CAAT - blok - 75
Kod prokariota može da Kod prokariota može da otpočne translacija na otpočne translacija na irnk molekulu, mada još irnk molekulu, mada još uvek nije završena uvek nije završena transkripcija transkripcija Kod eukariota su procesi transkripcije i translacije prostorno i vremenski odvojeni!
Modifikacije sintetisanog RNK lanca INTRONI I EGZONI Proces formiranja irnk, rrnk i trnk sposobnih da se uključe u translaciju RNA splicing izuzetno precizno i bez promene okvira čitanja (reading frame) signali za isecanje - dinukleotidi egzon-gt...ag-egzon
Tri načina isecanja introna: trnk- specifična endonukleaza i ligaza
Tri načina isecanja introna: trnk- specifična endonukleaza i ligaza rrnk autokatalitički pre-irnk hnrnk- delovanjem SPLAJSOZOMA RNK praživotinja Tetrahymena PROTEINI
4 azotne baze treba da kodira 20 aminokiselina 4 1 = 4 4 2 = 16 4 3 = 64
START kodon AUG Metionin STOP kodon UAA UAG UGA
UNIVERZALNOST IZROĐEONST DEGENERATIVNOST više različitih kodona za 1 AK više različitih trnk za 1 kodon više različitih kodona za 1 trnk teorija kolebljivosti NEMA PREKLAPANJA U OČITAVANJU KODONA UVEK 5-3 PRAVAC
Sparivanje baza između 5 baze antikodona u trnk i 3 baze kodona u irnk (kolebljivost, engl. wobble u sparivanju kodon-antikodon) 5 baza u antikodonu 3 baza u kodonu G C A U I U ili C G U A ili G A, U ili C
PREVOĐENJE INFORMACIJE SA irnk DO ODGOVARAJUĆEG POLIPEPTIDA Najkompleksniji biohemijski proces u živim sistemima: preko 50 polipeptida i 3-5 rrnk u sastavu ribozoma najmanje 20 enzima za aktivaciju AK 40-60 različitih trnk najmanje 9 solubilnih proteina uključenih u sintezu proteina RIBOZOM glavna mašinerija biosinteze
FAZE: inicijacija elongacija terminacija
AKTIVACIJA AMINOKISELINA aminokiselina (AK) + ATP AK-AMP + PPi aminoacil trnk sintetaza AK-AMP + trnk AK-tRNK + AMP aminoacil trnk sintetaza
INICIJACIJA reakcije pre formiranja peptidne veze disocijacija subjedinica ribozoma faktori inicijacije IF-1, IF-2, IF-3
70 S KOMPLEKS INICIJACIJE
ELONGACIJA tri mesta na ribozomu Akceptorsko Peptidilno Egzit Elongacioni faktor - EF peptidil- transferaza GTP
Ciklus elongacije u sintezi proteina
TERMINACIJA STOP kodon RF realease factors RF-1 RF-2 UAA UAG UGA