BIOLOGIA KOMÓRKI (WYKŁAD 1, cz BIOLOGIA KOMÓRKI (WYKŁAD 1, cz.1, BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) FORMY ŻYCIA BUDOWA KOMÓRKI Organelle komórkowe i ich funkcje Błony i receptory błonowe (w tym otoczki jądrowej) Jądro komórkowe Siateczka wewnątrzplazmatyczna Rybosomy Aparat Golgiego Pęcherzyki wydzielnicze i wakuole Lizosomy Mitochondria Cytoszkielet http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aleksander L. Sieroń

RÓŻNE FORMY ŻYCIA BAKTERIE WIRUSY ROŚLINY ZWIERZĘTA PROKARIOTA JEDNOKOMÓRKOWE JEDNOKOMÓRKOWE POJEDYNCZA KOMÓRKA (JEDNOKOMÓRKOWE) WIELOKOMÓRKOWE WIELOKOMÓRKWE Arabidopsis thaliana Salmonella enterica Borelia burgorferi Escherichia coli Actinosphaerium Pseudomonas aeruginosa Euglena viridis BAKTERIE Amoeba proteus Chlamydomonas Sequoia RÓŻNE FORMY ŻYCIA KRYSZTAŁ Wirusa Mozaiki Tytoniu WIRUSY ROŚLINY Saccharomyces cerevisiae ZWIERZĘTA Cyanobacteria PROKARIOTA EUKARIOTA A.L. SIEROŃ

WYKŁAD 1, cz. 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ Pseudomonas aeruginosa Chlamydomonas Amoeba proteus KOMÓRKA PROKARIOTYCZNA KOMÓRKA EUKARIOTYCZNA Polisomy (mRNA + rybosomy) Genofor Przestrzeń periplazmatyczna http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

WYKŁAD 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

ZWIERZĘTA ROŚLINY http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ KOMÓRKA ROSLINNA ZWIERZĘCA http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

NADMIERNA NORMALNA MAŁA BUDOWA BŁONA ŚCIANA KOMÓRKOWA ZAWARTOŚĆ WODY NADMIERNA NORMALNA MAŁA KOMÓRKI ROŚLINNE (PLANT CELLS ) OTWORY W ŚCIANIE KOMÓRKOWEJ http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

PEŁNE PUSTE http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ BŁONA ZEWNĘTRZNA BŁONA WEWNĘTRZNA BLASZKI STROMY TYLAKOID STROMA SKROBIA/CUKRY http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

FOTOSYNTEZA (PHOTOSYNTHESIS) SŁOŃCE ENERGIA CHLOROPLAST CUKIER TLEN WODA TYLAKOID BLASZKI STROMALNE http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

ŚCIANA KOMÓRKOWA NIE MA CHLOROPLASTY NIE MA WAKUOLE WODNICZKI KOMÓRKA ROSLINNA ZWIERZĘCA RÓŻNICE ŚCIANA KOMÓRKOWA NIE MA CHLOROPLASTY NIE MA WAKUOLE WODNICZKI http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

WYKŁAD 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORY PLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

Fosfolipidy „filowy” „fobowy” KOMÓRKA ZWIERZĘCA A.L. SIEROŃ

WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Domena zewnątrz-komórkowa Np.: integryny Domena śrdbłonowa Domena śrdbłonowa Np.: ankyryny Domena cytoplazmatyczna Domena zewnątrz-komórkowa Np.: receptory dimeryzujące Domena śrdbłonowa Domena zewnątrz-komórkowa Np.: receptory dimeryzujące lub pompy jonowe (np. Na+/K+) Domena śrdbłonowa Domena cytoplazmatyczna PÓŁPŁYNNA MOZAIKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ I BIAŁEK Domena zewnątrz-komórkowa Np.: kanały jonowe Domena śrdbłonowa Domena cytoplazmatyczna http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aleksander L. Sieroń

BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORY PLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Domena cytoplazmatyczna Domena śrdbłonowa Np.: transport mRNA Domena jądrowa Domena cytoplazmatyczna (rozwijanie białka) Domena śrdbłonowa Np.: transport białek PÓŁPŁYNNA MOZAIKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Z BIAŁKAMI Domena jądrowa zwijanie białka http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aleksander L. Sieroń

BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORY PLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Np.: enzymy łańcucha odde-chowego PÓŁPŁYNNA MOZAIKA Z PODWÓJNEJ WARSTWY FOSFOLIPIDOWEJ Z BIAŁKAMI http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aleksander L. Sieroń

BŁONY KOMÓRKOWE I RECEPTORY PLAZMATYCZNA OTOCZKI JĄDROWEJ MITOCHONDRIALNE LIZOSOMALNE APARATU GOLGIEGO SIATECZKI WEWNĄTRZPLAZMATYCZNEJ GŁADKIEJ SZORSTKIEJ A.L. SIEROŃ

WYKŁAD 1, cz. 2 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) BUDOWA KOMÓRKI KOMÓRKI PROKARIOTYCZNE I EUKARIOTYCZNE KOMÓRKI ROŚLINNE I ZWIERZĘCE ORGANELLE KOMÓRKOWE INFORMACJA GENETYCZNEA NOŚNIKI DNA DWUNICIOWY JEDNONICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA A.L. SIEROŃ

KOMÓRKA ZWIERZĘCA http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ Jądro komórkowe (Nucleus) KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jąderko (Nucleolus) http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

CHROMATYNA CHROMOSOMY http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

KOMÓRKA ZWIERZĘCA A.L. SIEROŃ Szorstka siateczka wewnątrz- Jądro komórkowe (Nucleus) Jąderko (Nucleolus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) A.L. SIEROŃ

PRACA SZORSTKIEGO RETIKULUM WEWNĄTRZPLAZMATYCZNE JEST GŁADKIE... (IT'S SMOOTH...) I SZORSTKIE. (AND ROUGH.) JĄDRO SZORSTKIE R.E. PĘCHERZYKI BŁONA KOMÓRKOWA RETIKULUM WEWNĄTRZPLAZMATYCZNE (ER) http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

RYBOSOM 2 PODJEDNOSTKI A.L. SIEROŃ

releasing its content) KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) A.L. SIEROŃ

http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Pęcherzyki przejściowe wydzielnicze Błona komórkowa CYTOPLAZMA ZEWNĄTRZ http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

releasing its content) KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Mitochondrium http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

WCHŁANIANIE PRZEZ KOMÓRKI ENERGIA BŁONA ZEWNĘTRZNA BŁONA WEWNĘTRZNA MACIERZ TRAWA ŻOŁĄDEK WCHŁANIANIE PRZEZ KOMÓRKI ENERGIA A.L. SIEROŃ

releasing its content) KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Mitochondrium Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Lizosom (Lysosome) http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

Pokarmów Organelli Komórek TRAWIENIE Pokarmów Organelli Komórek SCHEMAT BUDOWY LIZOSOMU Blona Białka/Enzymy http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

releasing its content) KOMÓRKA ZWIERZĘCA Jądro komórkowe (Nucleus) Szorstka siateczka wewnątrz- plazmatyczna (Rough endoplasmic reticulum Aparat Golgiego (Golgi Aparatus) Mitochondrium Lizosom (Lysosome) Pęcherzyk wydzielniczy po uwolnieniu zawartości (secretory vessicle after releasing its content) Gładka (Smooth endoplasmic reticulum) Jąderko (Nucleolus) Mikrotubula (Microtubule) Mikrofilament (Microfilament) http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

SPOCZYNEK SKURCZ http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aktyna Miozyna A.L. SIEROŃ

SZKIELET KOMÓRKOWY (CYTOSKELETON) mikroFILAMENTY (microFILAMENTS) SZKIELET KOMÓRKOWY (CYTOSKELETON) A.L. SIEROŃ

KOMÓRKI ŚRÓBŁONKA KOMÓRKI NABŁONKA KOMÓRKI NERWOWE KOMÓRKI ZWIERZĘCE http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ A.L. SIEROŃ

BIOLOGIA KOMÓRKI (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIYZKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA (jądrowa i mitochondrialna) Organizacja i jej wykorzystanie 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 http://biolmolgen.slam.katowice.pl/ Aleksander L. Sieroń

WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ; KIERUNEK: FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

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

Skupiska ziarnistości interchromatynowych Chromatyna Skupiska ziarnistości interchromatynowych Wycinek obrazu jądra komórkowego w mikroskopie elektronowym transmisyjnym. Widoczne są wyraźne skupiska ziarnistości interchromatynowych (IGC). Michael J. et al. 1998, MBC, 9: 2491-2507

najbardziej zagęszczona Chromatyna najbardziej zagęszczona 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. Brak chromatyny SC35 DNA 10mm Michael J. et al. 1998, MBC, 9: 2491-2507

WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

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

DNA DWUNICIOWY CUKIER DEZOKSYRYBOZA MAJĄ GO WSZYSTKIE EUKARIOTA, BAKTERIE I WIĘKSZOŚĆ WIRUSÓW TYPU DNA ZASADA AZOTOWA PIRYMIDYNA ZASADA AZOTOWA PURYNA RESZTA KWASU FOSFOROWEGO C G A T Aleksander L. Sieroń

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

wypchnięta T wypchnięta A 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. wypchnięta T wypchnięta A 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)

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

Schemat upakowania DNA w nukleosomie

Nić DNA Włókno Nukleosomalne Solenoid Supersolenoid Chromatyda Chromosom

WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

GEN EUKARIOTYCZNY GEN PROKARIOTYCZNY E1 E1 (podzielony) (ciągły) Promotor E1 I1 E2 I2 Ex Ix En ATG STOP SEKWENCJE KODUJĄCE [EXONY] SEKWENCJE NIEKODUJĄCE [INTRONY] GEN PROKARIOTYCZNY (ciągły) GEN 1 E1 E1 Promotor E1 ATG STOP GEN 2 GEN 4 E1 GEN 3 Aleksander L. Sieroń

WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

Replikacja DNA w/g Messelson & Stahl 1957 Aleksander L. Sieroń 1. Model semikonserwatywny 2. Model konserwatywny nić wyjściowa nić nowo-syntetyzowana Aleksander L. Sieroń

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

Widełki replikacyjne (1) Aleksander L. Sieroń (2005/2006) Widełki replikacyjne (1) 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 Helikaza - kończy rozwijanie oryginalnej 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 bardzo mocno za pośrednictwem licznych wiązań wodorowych. Nić oryginalna Nowa nić Starter RNA Strzałki wskazują kierunek replikacji DNA Nić opóźniona Nić wiodąca Fragment Okazaki Topoizomeraza Helikaza Zespół replikacyjny ORI

Widełki replikacyjne (2) Aleksander L. Sieroń (2005/2006) Polimeraza DNA - postępuje wzdłuż pojedynczej nici DNA rekrutując wolne dNTP (dezoxy-nucleotydo-trójfosforany) 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. Ligaza - katalizuje tworzenie wiązań fosfo-dwuestrowych między sąsiadującymi końcami 3'OH i 5’fosforanu. 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. Nić oryginalna Nowa nić Starter RNA Strzałki wskazują kierunek replikacji DNA Nić opóźniona Nić wiodąca Fragment Okazaki 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. Polimeraza DNA Zespół replikacyjny Primaza Ligaza (po RNAzie H) Białka wiążące jednoniciowy DNA ORI

WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

Komórki HeLa zielone od 5-fluorourydyny wbudowanej do RNA. http://www.cellnucleus.org/

Drobiny Znakowanie immunofluorescencyjne. Po usunięciu tła w obrazie z lewej strony. Fibroblasty znakowane przeciwciałami anty-SC35 do czynnika składania mRNA - 35. Michael J. et al. 1998, MBC, 9: 2491-2507

Dużej rozdzielczości mapa fosforowa RNA 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: 2491-2507

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). Zabarwieńie 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: 2491-2507

WYKŁAD 1; c.d. (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

AACTGT ATATTA ZAPOCZĄTKOWANIE TRANSKRYPCJI Nić nonsensowa - niekodująca AACTGT ATATTA gen X początek transkrypcji pary zasad Nić sensowa - kodująca Aleksander L. Sieroń

TRANSKRYPCJA U EUKARIOTA Promotor E1 I1 E2 I2 En Ex Ix heterogenny jdrowy RNA hnRNA E1 I1 E2 I2 Ex Ix En ATG STOP SEKWENCJE NIEKODUJĄCE [INTRONY] (wycinane przez białko CPSF73 w kompleksie z innymi białkami) SEKWENCJE KODUJĄCE [EXONY] informacyjny RNA mRNA E1 E2 Ex En Modyfikacja końca 5’ Dobudowanie czapeczki „kapowanie” Modyfikacja końca 3’ Dobudowanie ogona poliA „poliadenylacja” C PoliA Aleksander L. Sieroń

Rodzaje RNA syntetyzowane przez komórkę mRNA - informacyjny RNA (ang. messenger RNA) jest kopią genu. Działa jako fotokopia genu ponieważ sekwencja tworzących go zasad jest komplementarna do jednej nici DNA i identyczna do drugiej nici DNA. mRNA działa jako posłaniec przenoszący informację zawartą w DNA znajdującym się w jądrze komórkowym do cytoplazmy, w której rybosomy używają jej do produkcji 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 składnikiem budulcowym rybosomu. Ma sekwencję komplementarną do właściwych obszarów mRNA i dlatego umożliwia wiązanie mRNA do rubosomu 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 - mały/krótki interferujący RNA (ang. small interferring RNA) bierze udział w regulacji ekspresji genu na poziomie translacji poprzez degradację mRNA (Zob. dalej). Aleksander L. Sieroń

WYKŁAD 1 (BIOLOGIA Z GENETYKĄ, KIERUNEK FIZYKA MEDYCZNA) INFORMACJA GENETYCZNA NOŚNIKI DNA JEDNONICIOWY DWUNICIOWY RNA GENY PROKARIOTYCZNE EUKARIOTYCZNE REPLIKACJA TRANSKRYPCJA TRANSLACJA MITOZA Aleksander L. Sieroń

tRNA cienkie linie przedstawiają komplementarne pary zasad Aleksander L. Sieroń

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

Podjednostka mniejsza Rosnący polipeptyd Przychodzący tRNA Podjednostka większa Podjednostka mniejsza mRNA 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. Aleksander L. Sieroń

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

RYBOSOMY RÓŻNYCH GATUNKÓW (mała podjednostka po stronie lewej) T. thermophilus E. Coli 70S Drożdże 80S Ssaki Aleksander L. Sieroń

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

KOD GENETYCZNY U C A G POZYCJA DRUGA POZYCJA PIERWSZA POZYCJA TRZECIA fenylo- alaniana leucyna seryna tyrozyna cysteina STOP tryptofan arginina prolina histydyna glutamina treonina asparagina lizyna izoleucyna * metionina walina alanina kwas asparaginowy glutaminowy glicyna * i start KOD GENETYCZNY GGU – glicyna CGU - arginina Aleksander L. Sieroń

Podstawowy dogmat biologii białka transkrypcja translacja odwrotna transkrypcja Liniowość informacji genetycznej Modyfikacje po-translacyjne z wymieszaniem sekwencji (brak odpowiednich sekwencji kodujących w genach) Aleksander L. Sieroń

K O N I E C CZĘŚCI 1 DZIĘKUJĘ