Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

BIOLOGIA KOMÓRKI ( WYKŁAD 1, cz.2, BIOLOGIA, KIERUNEK LEKARSKI ) klucz do platformy e-learning - biologia142 INFORMACJA GENETYCZNA (jądrowa i mitochondrialna)

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "BIOLOGIA KOMÓRKI ( WYKŁAD 1, cz.2, BIOLOGIA, KIERUNEK LEKARSKI ) klucz do platformy e-learning - biologia142 INFORMACJA GENETYCZNA (jądrowa i mitochondrialna)"— Zapis prezentacji:

1 BIOLOGIA KOMÓRKI ( WYKŁAD 1, cz.2, BIOLOGIA, KIERUNEK LEKARSKI ) klucz do platformy e-learning - biologia142 INFORMACJA GENETYCZNA (jądrowa i mitochondrialna) Organizacja i jej wykorzystanieOrganizacja i jej wykorzystanie –Kwasy nukleinowe –Budowa chromatyny –Budowa genów prokariota i eukariota –Regulacja replikacji DNA u prokariota i eukariota –Regulacja transkrypcji - elementy regulatorowe cis i trans –Translacja i jej regulacja – modyfikacje potranslacyjne Aleksander L. Sieroń

2 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

3 KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Jąderko (Nucleolus) Aleksander L. Sieroń

4 Wycinek obrazu jądra komórkowego w mikroskopie elektronowym transmisyjnym. Widoczne są wyraźne skupiska ziarnistości interchromatynowych (IGC). Michael J. et al. 1998, MBC, 9: Chromatyna Skupiska ziarnistości interchromatynowych

5 Organizacja DNA w jądrze fibroblastów. Cyfrowo opracowane skrawki mikroskopowe przygotowane niezależnie do barwienia DNA i SC35, czynnika składania mRNA. Pokazane rozmieszczenie DNA (barwnik zielony) i SC35 (barwnik czerwony). Dwa pierwsze zdjęcia, to skrajne skrawki powierzchniowe. Ostatnie zdjęcie to powierzchnia jądra komórkowego najbliższa zakotwiczenia komórki. Duże strzałki – obszary pozbawione chromatyny. Małe strzałki - najbardziej zagęszczone obszary chromatyny. Michael J. et al. 1998, MBC, 9: DNA SC35 Brak chromatyny Chromatyna najbardziej zagęszczona 10 m

6 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

7 CUKIER DEZOKSYRYBOZA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO DNA JEDNONICIOWY MAJĄ GO NIEKTÓRE WIRUSY TYPU DNA Aleksander L. Sieroń

8 CUKIER DEZOKSYRYBOZA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO DNA DWUNICIOWY CG AT MAJĄ GO WSZYSTKIE EUKARIOTA, BAKTERIE I WIĘKSZOŚĆ WIRUSÓW TYPU DNA Aleksander L. Sieroń

9 CUKIER RYBOZA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO RNA JEDNONICIOWY MAJĄ GO WIRUSY TYPU RNA (RETROWIRUSY) URACYL ZA TYMINĘ Aleksander L. Sieroń

10 DNA może kształtować siebie na różne sposoby aby osiągnąć własne cele w życiu. Struktura krystaliczna połączeń między dwiema jego formami dostarcza informacji o tym jak DNA może osiągać te akrobatyczne figury. Nowy skręt. Struktura połączenia dwóch form B–Z opracowana przez Ha et al. (Ha, S. C., Lowenhaupt, K., Rich, A., Kim, Y. G. & Kim, K. K. Nature 437, 1183–1186 (2005). Obszar lewoskrętny Z-DNA łączy się z prawoskrętną strukturą B-DNA poprzez złącze, w którym jedna para zasad jest wykręcona na zewnątrz lub wystaje z heliksu DNA. (Ryc. zmodyfikowana z Sinden, NATURE, 437, 2005) wypchnięta T wypchnięta A

11 histony 2x [H2A, H2B, H3 i H4] (niebieskie i zielone) H1 (żółty) Upakowanie DNA w nukleosomie (około 200 par zasad/nukleosom) DNA 146 pz DNA między nukleosomami około 60 pz

12 Schemat upakowania DNA w nukleosomie

13 Nić DNA Włókno Nukleosomalne Solenoid Supersolenoid Chromatyda Chromosom

14 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

15 Promotor (kasety bogate w AT) E1E1 I1I1 E2E2 I2I2 EnEn ExEx IxIx GEN EUKARIOTYCZNY (jest podzielony) GEN PROKARIOTYCZNY (jest ciągły) E1E1 ATG SEKWENCJE KODUJĄCE [EXONY] SEKWENCJE NIEKODUJĄCE [INTRONY] STOP Aleksander L. Sieroń GEN 1 E1E1 GEN 2 E1E1 GEN 3 E1E1 GEN 4 Promotor Elementy regulatorowe typu cis Elementy regulatorowe typu trans START UAA UAG UGA

16 GEN jest to odcinek DNA, zawierający sekwencje: -r-r-r-regulatorowe -p-p-p-promotora -strukturalne Aleksander L. Sieroń

17 KAŻDY GEN WYSTĘPUJE W CO NAJMNIEJ DWÓCH FORMACH, ZWANYCH ALLELAMI

18 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

19 Replikacja DNA w/g Messelson & Stahl Model semikonserwatywny2. Model konserwatywny nić wyjściowa nić nowo-syntetyzowana Aleksander L. Sieroń

20 PO JEDNYM POKOLENIU PO WIELU POKOLENIACH 1. semikonserwatywnie 2. konserwatywnie 1. semikonserwatywnie 2. konserwatywnie Aleksander L. Sieroń

21 Topoizomeraza - odpowiada za rozpoczęcie rozplątywania DNA. Napięcie w strukturze heliksu w postaci splątanej (coiled) i supersplątanej (supercoiled structure) może spowodować peknięcie przez nadmierne naciągnięcie pojedynczej nici DNA, tak jak przy nadmiernym skręcaniu wokół siebie dwóch sprężyn trzymanych za końce. Przecięcie tylko jednej ze sprężyn zmniejszy więc napięcie wywołane skręcaniem i obie sprężyny rozkręcą się przy udziale 1) INICJACJA - Widełki replikacyjne Nić opóźniona Fragment Okazaki Nić wiodąca Nić oryginalna Nowa nić Starter RNA Strzałki wskazują kierunek replikacji DNA Topoizomeraza ORI MIEJSCA INICJACJI REPLIKACJI Zespół replikacyjny Helikaza Aleksander L. Sieroń Helikaza - rozsuwa nici podwójnej helisy, po usunięciu super- splątanego odcinka przez topizomerazę. Helikaza wymaga do swego działania energii, w postaci ATP, aby rozdzielić obie nici helisy, ponieważ oddziałują one ze sobą mocno za pośrednictwem bardzo licznych wiązań wodorowych.

22 Elongacja Nić opóźniona Fragment Okazaki Nić wiodąca Nić oryginalna Nowa nić Starter RNA Strzałki wskazują kierunek replikacji DNA ORI Zespół replikacyjny Polimeraza DNA Primaza Ligaza (po RNAzie H) Białka wiążące jednoniciowy DNA Aleksander L. Sieroń (2005/2006) Polimeraza DNA - postępuje wzdłuż pojedynczej nici DNA rekrutując wolne dNTP (dezoksy- nucleotydo-trójfosforan) do tworzenia wiązań wodorowych z właściwymi dla nich komplemen- tarnymi dNTP w pojedynczej nici (A z T i G z C), oraz tworzenia kowalencyjnych wiązań dwuestrowych z poprzedzającym nukleotydem nowosyntetyzowanej nici. Energia zmagazynowa- na w trójfosforanach jest używana do wiązania każdego nowego nukleotydu w rosnącej nici. Istnieją różne popstacie polimerazy DNA, jednak to polimeraza DNA III jest tą, która odpowiada za postępującą syntezę nowych nici DNA. Polimeraza DNA NIE MOŻE rozpocząć syntezy de novo na gołej nici. Wymaga ona starterów (primerów) z grupą 3'OH do której może być przyłączony dNTP. Polimeraza DNA jest zasadniczo kompleksem kilkunastu różnych podjednostek białkowych i dlatego jest często nazywana holoenzymem. Ten holoenzym posiada również aktywność kontrolną zapewniającą wstawianie odpowiedniej zasady, a także właściwości nukleazowe (wycinanie nukleotydów), które pozwalają na usuwanie błędów powstałych podczas syntezy. Primaza - jest częścią kompleksu białkowego zwanego primeosomem. Enzym ten syntezuje krótki starter (primer) RNA do jednoniciowego DNA, który działa jako substytut końca 3'OH dla polimerazy DNA rozpoczynającej syntezę nowej nici. Starter RNA jest później usuwany przez RNazę H, a powstała przerwa jest wypełniana przez polimerazę DNA I. Ligaza - katalizuje tworzenie wiązań fosfo- dwuestrowych między sąsiadującymi końcami 3'OH i 5fosforanu. Usuwa ona przerwę powstałą po usunięciu primera RNA. Polimeraza DNA katalizuje wiązanie na końcu 5' tego startera, ale ligaza jest potrzebna do utworzenia wiązania na jego końcu 3'. Białka wiążące jednoniciowy DNA - są ważne dla podtrzymania stabilności widełek replikacyjnych. Jednoniciowy DNA jest niestabilny, dlatego białka te wiążą się do niego przez cały czas gdy pozostaje on jako pojedyncze nici, chroniąc go przed degradacją.

23 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

24 Komórki HeLa zielone od 5-fluorourydyny wbudowanej do RNA.

25 Fibroblasty znakowane przeciwciałami anty-SC35 do czynnika składania mRNA Michael J. et al. 1998, MBC, 9: Znakowanie immunofluorescencyjne. Po usunięciu tła w obrazie z lewej strony. Drobiny

26 Dużej rozdzielczości mapa fosforowa RNA. Numerowane są pojedyncze ziarnistości występujące jako białe plamy na czarnym tle. Większość ziarnistości cechuje się obecnością RNA w postaci pofałdowanych ziarnistych struktur włókienkowych. Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

27 Zależność między chromatyną acetylowaną i aktywnie transkrybowaną. Prawidłowe fibroblasty skóry człowieka inkubowano przez 1 h w obecności 5 mM bromo- urydyny, utrwalano i barwiono DPAI (lewy górny panel oraz niebieskie zabarwienie w pozostałych panelach), przeciwciałami przeciwko acetylowanemu histonowi H3 (zabarwienie czerwone w prawych panelach) oraz bromo- urydynie (zabarwienie zielone w dolnych panelach). Zabarwienie żółte wskazuje występowanie domen podobnych do IGC pozbawionych chromatyny. Czerwone kropki wskazują miejsca domen jąderkowych. Skala, 10 µm Michael J. et al. 1998, MBC, 9:

28 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

29 ZAPOCZĄTKOWANIE TRANSKRYPCJI INICJACJA gen X początek transkrypcji pary zasad Aleksander L. Sieroń Nić sensowa - kodująca Nić nonsensowa - niekodująca AACTGTATATTA

30 pakowanie, metylacja, rearanżacje, amplifikacje, heterochromatyna, inaktywacja-X, reorganizacja DNA TRANSKRYPT RNA FUNKCJONALNY RNA promotory, wzmacniacze, czynniki transkrypcji, białka wiążące, represory kapowanie, ogon poli-A, składanie, zmienne składanie JĄDRO CYTOZOL DNA

31 DNA jest upakowany w nukleosomach i wyższorzędowych strukturach chromatyny Aktywatory wiążą elementy regulatorowe Kompleksy przebudowy chromatyny Kompleksy modyfikacji chromatyny Aktywatory rekrutują kompleksy przebudowujące i modyfikujące chromatynę REGULACJA EKSPRESJI GENU

32 Aktywatory mogą stymulować aktywność powstałego aparatu transkrypcyjnego Holoenzym Polimerazy II RNA TFIID Aktywatory rekrutują składniki aparatu transkrypcyjnego REGULACJA EKSPRESJI GENU

33 Promotor E1E1 I1I1 E2E2 I2I2 EnEn ExEx IxIx TRANSKRYPCJA U EUKARIOTA ATG SEKWENCJE KODUJĄCE [EXONY] SEKWENCJE NIEKODUJĄCE [INTRONY] STOP E1E1 I1I1 E2E2 I2I2 EnEn ExEx IxIx heterogenny jdrowy RNA hnRNA informacyjny RNA mRNA Modyfikacja końca 5 Dobudowanie czapeczki kapowanie Modyfikacja końca 3 Dobudowanie ogona poliA poliadenylacja E1E1 E2E2 EnEn ExEx C PoliA Aleksander L. Sieroń (wycinane przez białko CPSF73 w kompleksie z innymi białkami)

34 PRE-TRANSLACJA TRANSLACJA BIAŁKO AKTYWNE BIAŁKO NIEAKTYWNE BIAŁKO maskowanie, degradacja, dostarczanie wiązanie rybosomów, regulacja produktu końcowego odcinanie, formowanie, modyfikacje grup R, fosforylacja hamowanie, degradacja pakowanie, metylacja, rearanżacje, amplifikacje, heterochromatyna, inaktywacja-X, reorganizacja DNA TRANSKRYPT RNA FUNKCJONALNY RNA promotory, wzmacniacze, czynniki transkrypcji, białka wiążące, represory kapowanie, ogon poli-A, składanie, zmienne składanie JĄDRO CYTOZOL DNA

35 Rodzaje RNA syntetyzowane przez komórkę mRNA - informacyjny RNA (ang. messenger RNA) jest kopią genu. Powstaje jako fotokopia genu ponieważ sekwencja tworzących go zasad jest komplementarna do jednej nici DNA i identyczna z drugą nicią DNA. mRNA jest jak posłaniec do przenoszenia informacji zawartej w DNA znajdującym się w jądrze komórkowym do cytoplazmy, w której rybosomy używają jej do syntezy białek. tRNA - transportujący RNA (ang. transfer RNA) jest krótkim RNA o specyficznej budowie drugo- i trzeciorzędowej pozwalającej na wiązanie do jednego końca aminokwasu, a drugim końcem do mRNA. Działa więc jak adapter dostarczający składniki budulcowe białek do właściwego miejsca kodowanego przez mRNA. rRNA - rybosomalny RNA (ang. ribosomal RNA) jest podstawowym składnikiem budulcowym strukturalnym i funkcjonalym rybosomu. Ma sekwencję komplementarną do właściwych obszarów mRNA i dlatego umożliwia wiązanie mRNA do rybosomu w miejscu produkcji białka. snRNA - krótki jądrowy RNA (ang. small nuclear RNA) bierze udział w obróbce różnych RNA podczas ich przechodzenia z jądra do cytoplazmy. Uczestniczy w regulacji ekspresji genów w jąderku. siRNA - krótki interferujący RNA (ang. small interferring RNA) bierze udział w regulacji ekspresji genu na poziomie translacji poprzez degradację mRNA (Zob. dalej). Aleksander L. Sieroń

36 WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA I BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNKI: LEKARSKI, FIZJOTERAPIA, PIELĘGNIARSTWO I POŁOŻNICTWO) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNAJEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA Aleksander L. Sieroń

37 tRNA cienkie linie przedstawiają komplementarne pary zasad Aleksander L. Sieroń

38 Pętla antykodonu Pętla zmienna Pętla D Pętla TψC Akceptor Schemat budowy tRNA Aleksander L. Sieroń

39 Rosnący polipeptyd Przychodzący tRNA Podjednostka mniejsza Podjednostka większa mRNA Aleksander L. Sieroń Centrum dekodujące Podstawową funkcją rybosomu w fazie elongacyjnej syntezy białka jest ustawienie aminokwasów poprzez transportujące je tRNA dokładnie na przeciw odpowiadających im kodonów w mRNA. Aminokwwas połączony w miejscu CCA na końcu tRNA jest przenoszony w pobliże poprzednio przyłączonego do łańcucha aminokwasu. Sekwencje zgodności Kozaka przed kodonem AUG AUG Met

40 DWIE PODJEDNOSTKI RYBOSOMU Z PRZYŁĄCZONOMI 3 CZĄSTECZKAMI tRNA PODJEDNOSTKA MNIEJSZAPODJEDNOSTKA WIEKSZA Głowa Miejsce P Miejsce E Miejsce A Ramię Platforma Ostroga Wyniosłość centralna Miejsce E Miejsce P Podstawa pnia Pień L7/L12 Miejsce A Pień L1 Aleksander L. Sieroń

41 RYBOSOMY RÓŻNYCH GATUNKÓW (mała podjednostka po stronie lewej) E. Coli 70S T. thermophilusDrożdże 80S Mitochondria ssaków Aleksander L. Sieroń PM – podjednostka mniejsza PD – podjednostka duża PMPD PMPD PMPD PMPD

42 Etap 1: Transkrypcja Etap 2: Translacja Podwójna helisa DNA Polimeraza RNA Nukleotydy RNA Transportujący RNA Aminokwasy Rybosomalny RNA Antykodon Białka Łańcuch polipeptydowy Otoczka jądrowa Infromacyjny RNA opuszcza jądro komórkowe Transportujący RNA z aminokwasami Rybosom Informacyjny RNA Kodon Aleksander L. Sieroń

43 POZYCJA DRUGA POZYCJA PIERWSZA POZYCJA TRZECIA U C A G CUAG UCAGUCAG UCAGUCAG UCAGUCAG UCAGUCAG fenylo- alaniana leucyna seryna tyrozynacysteina STOP tryptofan argininaprolinaleucyna histydyna glutamina seryna arginina treonina asparagina lizyna izoleucyna * metionina walinaalanina kwas asparaginowy kwas glutaminowy glicyna * i start KOD GENETYCZNY Aleksander L. Sieroń GGU – glicyna CGU - arginina

44 Podstawowy dogmat biologii białka transkrypcja translacja odwrotna transkrypcja Jednokierunkowa liniowość przepływu informacji genetycznej Modyfikacje po-transkrypcyjne i po-translacyjne z wymieszaniem sekwencji (brak odpowiednich sekwencji kodujących w genach) Aleksander L. Sieroń Mikro i antysens RNA siRNA

45 K O N I E C CZĘŚCI 2 K O N I E C CZĘŚCI 2 DZIĘKUJĘ DZIĘKUJĘ


Pobierz ppt "BIOLOGIA KOMÓRKI ( WYKŁAD 1, cz.2, BIOLOGIA, KIERUNEK LEKARSKI ) klucz do platformy e-learning - biologia142 INFORMACJA GENETYCZNA (jądrowa i mitochondrialna)"

Podobne prezentacje


Reklamy Google