replikacja.pdf

KWASY NUKLEINOWE

Kwasy nukleinowe – składniki komórek, które są odpowiedzialne za przechowywanie i ekspresję

informacji genetycznej, polimery nukleotydowe.

Budowa nukleotydu

Monomer k wasu nukleinowego - nukleotyd - składa się z nukleozydu czyli cząsteczki pentozy (dla

RNA rybozy, dla DNA deoksyrybozy) do której przyłączona jest, przy pierwszym atomie węgla,

wiązaniem N-glikozydowym zasada azotowa (purynowa lub pirymidynowa) oraz z reszty

fosforanowej, przyłączonej do trzeciego oraz piątego atomu węgla dwóch sąsiednich pentoz

polimeru. Czyli między nukleotydami występuje wiązanie fosfodiestrowe. Zasadami są adenina,

guanina, cytozyna oraz uracyl (w RNA) lub tymina (w DNA).

Model DNA Watsona-Cricka

A-T: 2 wiązania wodorowe

C-G: 3 wiązania wodorowe

Cykl komórkowy

Aktywność dwóch klas cząsteczek regulatorowych, tj. cyklin i kinaz zależnych od cyklin (CDKs),

determinuje postęp cyklu komórkowego.

Cechy kodu genetycznego

• trójkowy – aminokwas kodowany jest przez 3 nukleotydy (istotna jest ich kolejność)

Do zakodowania 20 różnych aminkowasów przez cztery rodzaje zasad niezbędne jest, aby

podstawowe jednostki kodu genetycznego składały się zawsze z trzech zasad. taka trójka

zasad w DNA to kodon. Z 64 rodzajów kodonów trzy nie kodują aminokwasów.

• bezprzecinkowy - między trójkami kodującymi nie ma żadnych dodatkowych elementów

• uniwersalny - kod genetyczny jest taki sam we wszystkich organizmach

• zdegenerowany - jeden aminokwas może być kodowany przez kilka różnych trójek

• niezachodzący - kodony nie zachodzą na siebie

• jednoznaczny - dana trójka koduje zawsze jeden i ten sam rodzaj aminokwasu

Leki zrekombinowane genetycznie - oparte na naturalnych białkach:

- przeciwciała monoklonalne

- erytropoetyna

- insulina

REPLIKACJA

Ekspresja informacji genetycznej

Replikacja DNA

- Proces przekazywania NIEZMIENIONEJ informacji genetycznej z pokolenia na pokolenie, z

komórki na komórkę potomną.

- Przygotowanie do podziału zachodzi w fazie S.

- Synteza DNAzachodzi przez przyłączanie trifosforanu nukleozydu przy C3 deoksyrybozy

(wolnej) w cząsteczce DNA.

Przebieg reakcji replikacji – sposób dołączania kolejnych nukleotydów

Sposoby replikacji DNA

- semikonserwatywna: każda z powstających cząsteczek DNA utworzona jest z nici "macierzystej" i

z nowo zsyntetyzowanego łańcucha.

historyczne hipotezy:

- konserwatywna: cząsteczki DNA po replikacji utworzone są albo z 2 nowo zsyntetyzowanych

łańcuchów albo 2 łańcuchów macierzystych

- całkowicie niekonserwatywna (dyspersyjna): synteza nici nie przebiega w sposób ciągły, ale

odrębnymi odcinkami. Nowopowstałe fragmenty nici łączą się ze starego i nowego DNA.

Replikacji ulegają 2 nici jednocześnie → przekazywanie genów po równo 2 komórkom potomnym.

Przebieg procesu replikacji:

- Replikacja wymaga rozejścia się 2 nici i odsłonięcia niesparowanych zasad. Proces ten

zapoczątkowują białka inicjatorowe, wiążące się do nici DNA i rozszczepiające wiązania wodorowe

między 2 nićmi.

- Miejsca inicjacji replikacji to miejsca ORI - sekwencje bogate w pary A-T, tam oddziaływania

między sąsiednimi łańcuchami są względnie słabe (u Procaryota tylko jedno miejsce ori, u

Eucaryota ok. 10 tys.).

Komórki bakteryjne dzielą się co 20 minut.

O częstotliwości podziału decyduje faza G1 i czas syntezy DNA (faza S).

Replikon - fragment genomowego DNA (940-200kpz) replikującego się jako pojedyncza jednostka.

Widełki replikacyjne - miejsce rozwijania się DNA i syntezy nowych nici.

Asymetryczna natura widełek replikacyjnych . Asymetria wynika z działania polimerazy DNA,

która prowadzi replikację w kierunku 5' → 3'.

Skoro kierunek syntezy DNA to 5' → 3', tzn. że nić matrycowa zaczyna się od 3'.

Końce 3' i 5' są wyznaczane przez kierunek replikacji.

3' - wolna grupa OH

5' - wolna grupa fosforanowa

new strand – nowa nić & template strand – matrycowa nić

strand leading – nić wiodąca & strand lagging – nić opóźniona

Fragmenty Okazaki - krótkie fragmenty nici DNA, dobudowywane przez polimerazę DNA do

startera w procesie replikacji DNA podczas syntezy nici opóźnionej:

- Procaryota: 1000-2000pz

- Eucaryota: 100-200pz

Enzymy biorące udział w replikacji DNA u Procaryota:

• Prymaza – syntetyzuje starter: (5-10 nukleotydów) RNA, komplementarny do matrycy

DNA. Jest konieczny, ponieważ polimeraza DNA III nie jest w stanie rozpocząć syntezy -

nowej nici bezpośrednio na matrycy.

• Polimeraza DNA III dołącza deoksyrybonukeotydy do RNA.

Główny enzym biorący udział w syntezie nici DNA - posiada 2 aktywności:

- polimeryzacyjną w kierunku 5' → 3' (procesywne wydłużanie nici DNA z prędkością

30tys. nukleotydów/minutę)

- egzonukleazową w kierunku 3' → 5' (aktywność korekcyjna pozwalająca na naprawienie

własnych błędów podczas syntezy nowej nici DNA. Powoduje to że enzym myli się raz na

10 7 nukleotydów) – naprawa DNA z ang. to proofreading.

• Polimeraza DNA I - usuwa starter i wypełnia ubytek.

• Ligaza DNA - łączy fragmenty Okazaki.

• Helikaza - rozdziela podwójną nić (topoizomeraza typu II; typu I - rozplatają skręt).

Białka wiążące jednoniciowy DNA (SSBP) - wiążą się tak długo, aż DNA stanie się matrycą.

Chronią DNA przed degradacją.

INICJACJA REPLIKACJI U E. COLI

• Miejsce ori: locus ori C.

• Nawija się na inicjatorowe białko DnaA (wchodzące wraz z ww. enzymami w skład

replisomu – aparatu replikacyjnego).

• Rozplatane przy parach zasad A-T.

• Wymaga obecności białek:

- helikaza (białko DnaB)

- SSBP (b iałko wiążące jednoniciowy DNA- białko, które po rozwiązaniu helisy DNA przez

helikazę przyłącza się do jednoniciowego DNA utrzymując przejściowo jego jednoniciową

strukturę, dostępną dla enzymów i substratów biorących udział w replikacji DNA)

- prymaza.

TERMINACJA REPLIKACJI U E. COLI

• Sekwencje terminacyjne, do nich przyłącza się białko TUS oddziałujące z helikazą - nie

może jechać dalej.

• Bezpośrednio po replikacji: 2 cz. połączone.

• Rozplecenie: topoizomeraza IV.

REPLIKACJA DNA U EUCARYOTA

Polimerazy:

α : synteza nici opóźnionej; aktywność prymazy

β : procesy naprawcze DNA

γ : w mitochondrium: replikacja mitochondrialnego DNA

δ : synteza nici wiodącej: aktywność egzonukleazowa 5' -> 3'

ε : synteza genomowego DNA (trzecia polimeraza)

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: