Od DNA do białka.

Prezentacja na temat: "Od DNA do białka."— Zapis prezentacji:

1 Od DNA do białka

2 Aby mogło dojść do przepisania informacji z DNA na sekwencję aminokwasową w białku - musi zajść ekspresja genów. Jest proces mający na celu odczytanie informacji zawartej w genie i wytworzenie produktu - w tym wypadku jest to RNA lub białko. Geny dostarczają informacji na temat budowy białka. Pośrednikiem między DNA, a białkiem jest RNA. Aby mogło powstać białko, zasady azotowe znajdujące się w DNA muszą zostać przepisane na sekwencję aminokwasową. DNA RNA BIAŁKO

3 DNA Replikacja

4 Replikacja semikonserwatywna
Replikacja DNA nie rozpoczyna się w dowolnym miejscu lecz w obrębie dobrze zdefiniowanych sekwencji w cząsteczkach DNA. Sekwencje bakteryjne (o nazwie ori) oraz drożdżowe (o nazwie ARS) służą w klonowaniu molekularnym do inicjacji replikacji plazmidów.

5 Replikacja semikonserwatywna
Aby mogła zajść replikacja, komplementarne nici muszą zostać rozdzielone. Proces ten wymaga dostarczenia energii. Pochodzi ona z hydrolizy ATP. Rozdzielanie jest katalizowane przez białko zwane helikazą DNA. Enzym, hydrolizując ATP, porusza się wzdłuż nici rozsuwając pasma.

6 Replikacja semikonserwatywna
Synteza DNA odbywa się poprzez tworzenie wiązania fosfodwuestrowego pomiędzy nukleotydem wbudowanym w łańcuch a trifosforanem deoksyrybonukleozydu. Reakcja syntezy nowej nici DNA jest katalizowana przez enzym polimerazę DNA. Nowy łańcuch DNA rośnie w kierunku 5’3’.

7 Replikacja semikonserwatywna. Polimeraza DNA
Polimeraza DNA działa w dwóch trybach – polimeryzacji (P) i edycji (E). Jeśli polimeraza wprowadzi błędny nukleotyd do nowej nici, zmienia się jej kształt i wchodzi w tryb edycji. Staje się wtedy 3’-5’ egzonukleazą odcinając błędnie wprowadzony nukleotyd.

8 Replikacja semikonserwatywna
Polimeraza DNA nie jest w stanie rozpocząć syntezy komplementarnej nici od nowa. Może dobudowywać nowe nukleotydy do istniejącego już pasma DNA lub RNA sparowanego z matrycą. Początek syntezy nowej nici wymaga więc startera (ang. primer). Jest nimi krótki odcinek RNA syntetyzowany przez prymazę DNA. Następnie polimeraza DNA dobudowuje do startera kolejne deoksynukleotydy.

9 Replikacja semikonserwatywna
Nić DNA służąca za instrukcję do syntezy nowej nici zwie się nicią matrycową. Semikonserwatyzm oznacza, że nowa podwójna nić DNA składa się z jednej nici starej (matrycowej) i jednej nici nowo zsyntetyzowanej. widełki replikacyjne

10 Replikacja semikonserwatywna
Z powodu antyrównoległego układu nici DNA i syntezy nowej nici odbywającej się w kierunku 5’3’, widełki replikacyjne są asymetryczne, tzn. jedna nić jest syntetyzowane ciągle (nić wiodąca), a druga (nić opóźniona) - w kawałkach zwanych fragmentami Okazaki.

11 Replikacja semikonserwatywna na nici opóźnionej
Startery złożone z RNA powstają co ok. 200 nukleotydów. Po wypełnieniu luk przez polimerazę DNA, startery są degradowane przez RNAzę H. Polimeraza DNA znów zapełnia luki. Pasma DNA są scalone przez ligazę DNA.

12 Rodzaje replikacji

13 DNA RNA Transkrypcja

14 Ogólny przebieg transkrypcji

15 Podstawowe elementy aparatu transkrypcyjnego

16 Polimerazy RNA Prokarionty Eukarionty Homlogi Homologi

17 Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota. Inicjacja (rozpoczęcie).
Proces rozpoczęcie transkrypcji jest bardzo skomplikowany. Oprócz czynników transkrypcyjnych i polimerazy RNA uczestniczą w nim aktywatory transkrypcji, białka pośredniczące oraz białka remodelujące strukturę chromatyny (np. acetylazy histonów). W sumie w rejoniepromotora gromadzi się ponad 100 różnych białek.

18 Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota. Inicjacja (rozpoczęcie).
Enzym polimeraza RNA wiąże się z odcinkiem DNA zwanym promotorem, łączy ze sobą dwa rybonukleotydy rozpoczynając powstawanie łańcucha RNA.

19 Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota. Elongacja (wydłużenie).
Polimeraza przesuwa się wzdłuż nici DNA kontynuując wydłużanie łańcucha zgodnie z zasadą komplementarności. Pamiętając, że w RNA tymina zastąpiona jest przez uracyl.

20 Ogólny przebieg transkrypcji u prokariota. Terminacja (zakończenie).
Synteza nowej nici zostaje zakończona, cząsteczka RNA i polimeraza odpadają od matrycy, dwuniciowa struktura DNA zostaje odtworzona.

21 Porównanie struktury mRNA komórek prokariotycznych i eukariotycznych

22 Transkrypcja u prokariontów i eukariontów
Prokarionty Eukarionty Proces zachodzi w cytoplazmie komórki Proces zachodzi w jądrze komórkowym oraz w mitochondriach i plastydach Występuje tylko jeden rodzaj polimerazy RNA. Występuje trzy zasadnicze rodzaje polimerazy RNA. Polimeraza łączy się z promotorem, a sygnałem do rozpoczęcia transkrypcji jest odłączenie jej podjednostki tzw. czynnika sigma. Aby polimeraz przyłączyła się do promotora niezbędna jest obecność tzw. czynników transkrypcyjnych . Sygnałem do rozpoczęcia transkrypcji jest fosforylacja białek polimerazy RNA. Powstały w transkrypcji mRNA jest policistronowy, co oznacza że koduje kilka genów. Powstały w transkrypcji mRNA jest moncistronowy, co oznacza że koduje jeden gen. Geny w mRNA są niepodzielone, dlatego produkt powstały w transkrypcji może być od razu wykorzystany w translacji, która zaczyna się zazwyczaj jeszcze przed zakończeniem transkrypcji. Geny w mRNA są podzielone, dlatego produkt powstały w transkrypcji musi być poddany obróbce potranskrypcyjnej.

23 Obróbka potranskrypcyjna
Po zakończeniu transkrypcji występujące u eukariontów pre-mRNA ulega dojrzewaniu zanim opuści jądro komórkowe. Podczas tego procesu modyfikacji ulegają oba końce pierwotnego transkryptu mRNA (‘capping’ na końcu 5’, poliadenylacja na końcu 3’ transkryptu czyli ogonek poliA) oraz wycięte zostają sekwencje niekodujące – introny (splicing).

24 Budowa końcówki 5’ eukariotycznego mRNA tzw. czapeczka (ang. cap)
Chroni mRNA przed nukleazami w cytoplazmie i umożliwia rozpoznawanie mRNA przez rybosomy

25 Ogon poliA Ogonek poliA jest krótką nicią (3’) złożoną z kilkudziesięciu nukleotydów z adeniną. Zabieg ten zabezpiecza cząsteczkę mRNA eukariontów przed degradacją, zanim zdąży ona opuścić jądro komórkowe. Ponadto transkrypt z ogonem poli-A jest wydajniejszą matrycą w trakcie translacji. Niektóre wirusy, np. wirus grypy potrafią dołączać do swoich nici mRNA ogonek poliA, przez co nie są rozpoznawane przez nukleazy komórkowe.

26 Splicing Polega na usuwaniu intronów (sekwencji niekodujących) i połączeniu eksonów (sekwencji kodujących) tak, aby powstała cząsteczka mRNA kodowała ciągły łańcuch polipeptydowy

27 Rodzaje RNA mRNA rRNA tRNA upendrats.blogspot.com

28 RNA BIAŁKO Translacja

29 Ogólny przebieg translacji
Translacja to proces syntezy łańcucha polipeptydowego na matrycy mRNA. Proces ten przebiega w cytoplazmie. Informacja genetyczna, która została zakodowana w mRNA służy do ustalania kolejności aminokwasów w białku. Tworzenie łańcucha polipeptydowego zachodzi na rybosomach. Podczas translacji dochodzi do "tłumaczenia" zasad kwasów nukleinowych na język białek.

30 Do przebiegu translacji potrzebne są następujące elementy
ATP rybosomy aminokwasy tRNA mRNA

31 Budowa rybosomu Rybosomy zawierają trzy miejsca (ang. sites), w które wchodzą cząsteczki tRNA załadowane bądź łańcuchem polipeptydowym (miejsce P) bądź zaktywowanym aminokwasem (miejsce A). Miejsce E (ang. exit) umożliwia wyjście pustego tRNA.

32 Ogólny przebieg translacji

33 Ogólny przebieg translacji. Inicjacja.
To utworzenie kompleksu translacyjnego, cząsteczka mRNA łączy się z podjednostkami rybosomu, który ustawia kodon startowy mRNA, czyli trójkę kodującą metioninę (lub u bakterii formylometioninę), w tzw. miejscu P. U wszystkich organizmów eukariotycznych kodonem startowym jest trójka kodująca metioninę, u organizmów prokariotycznych trójka kodująca pochodną metioniny, formylometioninę.

34 Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
tRNA donosi do rybosomu kolejne, zakodowane na matrycy mRNA aminokwasy i enzymy rybosomalne katalizują powstanie wiązań peptydowych pomiędzy aminokwasami. W czasie trwania tej fazy rybosom przesuwa się stopniowo względem mRNA, "odczytując" kolejne trójki nukleotydów. Cząsteczka tRNA niosąca drugi aminokwas wchodzi do rybosomu w miejsce A.

35 Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
Nazwa "miejsce A" oznacza "miejsce aminokwasu", a konkretniej miejsce przyłączenia aminoacylo - tRNA, tRNA połączonego z komplementarnym aminokwasem. Natomiast termin "miejsce P" oznacza "miejsce polipeptydu", a raczej tRNA "dźwigającego" łańcuch polipeptydowy (peptydylo - tRNA).

36 Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
Budowa rybosomu, oraz cząsteczek tRNA umożliwia zbliżenie się grupy karboksylowej pierwszego aminokwasu do grupy aminowej drugiego aminokwasu, co umożliwia powstanie wiązania peptydowego. W miejscu P nie ma przez chwilę żadnej cząsteczki tRNA, rybosom może się przesunąć (translokacja) względem mRNA o jeden kodon (trzy nukleotydy).

37 Ogólny przebieg translacji. Elongacja.
Po przesunięciu rybosomu tRNA z dwupeptydem znajduje się w miejscu P, zaś w miejscu A pojawia się kolejny odcinek kodu genetycznego (mRNA) do odczytania. do kodonu mRNA znajdującego się w miejscu A przyłącza się kolejna cząsteczka tRNA niosąca trzeci aminokwas. Cykl powtarza się.

38 Ogólny przebieg translacji. Terminacja.
Następuje gdy rybosom dojdzie do jednej z trójek nonsensownych: UAA, UAG lub UGA. Rybosom staje. Do trójki nonsensownej przyłączają się białkowe czynniki uwalniające, łańcuch polipeptydowy zostaje odłączony od rybosomu, tRNA odłącza się od mRNA, rybosom dysocjuje na podjednostki dużą i małą. . UAA UAG UGA

39 Obróbka potranslacyjna
Produkt translacji to jeszcze nie jest gotowe białko. Polipeptydy powstające w tej reakcji ulegają potem obróbce, której stałym elementem jest odłączenie początkowej cząsteczki metioniny. Obróbka może polegać na: fosforylowaniu lub metylowaniu polipeptydu, łączeniu kilku polipeptydów w funkcjonalną cząsteczkę białka o strukturze czwartorzędowej.

40 Podsumowanie DNA replikacja transkrypcja RNA translacja BIAŁKO pl.wikipedia.org, www. biologia.opracowania.pl

41 Koniec 