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Chapter 5. DNA, RNA and the flow of genetic information

Chapter 5. DNA, RNA and the flow of genetic information. DNA - RNA - Protein. 동일한 유전자를 갖는 경우 서로 닮지요. 공부할 내용의 요점. 1. DNA 와 RNA 를 구성하는 nucleic acid (NA)     - 당과 인산을 기본으로 한 골격에 4 종의 염기가 연결 - 당의 종류 , 4 종의 염기를 공부 , 이들의 연결 상태 2. DNA 에서 두 가닥의 NA 가 이중나선으로 꼬임

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Chapter 5. DNA, RNA and the flow of genetic information

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Presentation Transcript

  1. Chapter 5. DNA, RNA and the flow of genetic information DNA - RNA - Protein 동일한 유전자를 갖는 경우 서로 닮지요.

  2. 공부할 내용의 요점 1. DNA와 RNA를 구성하는 nucleic acid (NA)     -당과 인산을 기본으로 한 골격에 4종의 염기가 연결 -당의 종류, 4종의 염기를 공부, 이들의 연결 상태 2. DNA에서 두 가닥의 NA가 이중나선으로 꼬임 -오른손 나선, 상보염기는 서로 수소결합을 함 -다양한 생물학적 특성을 지님 (복제용이) 3. DNA의 복제: DNA에서 DNA 합성, RNA에서 DNA 합성 4. 전사: DNA에서 RNA 합성 5. 번역: RNA의 암호를 해독해서 protein 합성 6. Eucaryotic genes은 intron과 exson으로 구성 -다양한 특징을 나타냄

  3. 1. Nucleic acid (NA) consists of four kinds of bases linked to a sugar-phosphate backbone 1) 인산-당-염기로 구성

  4. 2) 구성 당: beta-D-ribose (RNA), beta-D-deoxyribose (DNA) 3) 구성 염기 DNA: A, G, C, T RNA: A, G, C, T

  5. 4) Nucleotide로 구성: Nucleotide는 NA의 구성분자임 (peptide에서 aa임) -Nucleotide는 인산-당-염기로 구성 (5’-ATP, 3’-dGMP 임) -당과 염기의 결합) -NA의 간단표기법: 5’ACG—3’ (peptide의 N-CT…C)

  6. 2. DNA의 구조 -A pair of NA chains with complementary sequences can form a double-helical structure . 상보가닥, 오른손잡이 식의 이중나선 형성, 각 가닥은 역방뱡 (5’—3’, 3’---5’) 1) 이중가닥은 수소결합과 소수성 상호작용에 의해 안정화 - Watson and Click의 base pair; GC (3), AT (2) - 큰골, 작은 골이 뚜렷

  7. 다양한 생물의 염기조성 • -사람의 경우 AT와 GC의 비가 정확히 1이지만 • - 하등샘물 즉 미생물인 대장균과 같은 경우 다소 차이가 있음

  8. 2) DNA는 유전정보를 정확하게 전달할 수 있는 구조 - Density gradient centrifugation (비중차이 원심분리방법) -질소원으로 일반질소에서 배양한 다음 중질소가 함유된 배지에서 배양함 -각 세대별로 대장균을 비중차이 원심분리로 분리하고 DNA를 추출하여 분석 하면 아래 그림과 같이 세대에 따라 다르게 나타남 -0세대에서는 단일 피크, 1세대에서도 단일피크 그러나 무게게 무겁게 나타남, 1.9세대에서는 두개의 피크 하나는 1세대와 동일한 피크와 다른 피크는 1세대 보다 무거운 피크가 나타남. 이것은 다음 슬라이드에서 요약을 함

  9. Semiconservative replication: • -1세대에서는 1가닥은 보존 다른 가닥은 새로 합성된 가닥 • -2세대에서도 같은 방법으로 • 한 가닥만 보존 되었기에 • 반조존적 복제임

  10. 3) 이중가닥 DNA는 가역적으로 녹음: 온도에 따라 녹았다 재생됨 (melting-복귀)     -260 nm 에서 흡광도를 측정하면, 이중가닥이 녹았을 때 흡광도가 증가하는데 이런 형상을 흡광도증가현상 (Hypochromism)이라 함 -반이 녹았을 때의 온도를 Tm이라 하고 이는 GC 염기함량이 높을 경우 높음

  11. 4) 이중가닥 DNA의 형태: -원핵생물 (대장균)의 DNA 분자는 원형이고 수퍼코일 -진핵생물에서는 histone에 감계 뉴클리오솜을 형성하고 이것들이 모여 chromatin 형성 -단일가닥 NA (DNA 및 RNA) 는 정교한 구조 (stem-and-loop 구조)

  12. 3. Replication (복제): -반보존적 -새로운 가닥 합성을 위한 주형가닥(template), - DNA polymerase (primer, dNTP and Mg(2+) –dNTP (NA)를 phosphodiester bond로 연결하여 중합 1) DNA polymerase는 PDE bond 형성을 촉매

  13. 2) 소수의 virus gene은 RNA - RNA virus, retrovirus     - Reverse transcriptase (역전사효소): RNA의존 DNA polymerase, RNase, DNA의존 DNA polymerase 활성

  14. 4. Transcription: -DNA로부터 RNA 합성 (유전자 발현) -Gene expression is the transformation of DNA information into functional molecules 1) Gene expression에서 중요한 역할을 하는 여러 가지 RNA (1) rRNA      (2) tRNA      (3) mRNA

  15. 2) 모든 세포의 RNA는 RNA polymerase에 의해 합성 -DNA가닥을 주형으로 새로운 RNA 합성 (A,G,C,U 염기) (1) A template 가. dsDNA 또는 ssDNA 나. RNA-DNA hybrids (2) Activated precursors: NTP (3) Divalent metal ions: Mg or Mn (4) mRNA, tRNA, rRNA:       - 동일한 RNA pol에 의해 합성 (E coli)       - 동물에서는 서로 다른 RNA pol에 의해 합성 “RNA pol I, rRNA; II, mRNA; III, tRNA

  16. 3) RNA polymerase는 DNA template로부터 정보를 받음 (1) Sense (coding) strand -5’-3’ 가닥 (2) Template strand -3’-5’ 가닥 (3) mRNA 가닥: 5’-3’ (즉, 염기서열이 sense 가닥과 같음 (T가 U로 교체됨)

  17. 4) 전사는 promoter site 근처에서 시작하고 terminator site에서 끝남 (1) Promoter site의 특징   가. Procaryotes         -Pribnow box : TATAAT -35 region : TTGACA 나. Eucaryotes        -TATA box (Hogness Box): TATAAA        -CAAT Box (가끔 존재) (2) Termination     가. Stem and loop structure of RNA products 나. ρ(rho) protein: ATPase 활성

  18. (3) Modification of mRNA in eucaryotes       -진핵 DNA는 원핵 DNA와 달리exon (코딩)과 intron (분리부분)으로 구성 -mRNA 합성 시에는 intron부분의 전사물을 제거되고 exon의 전사물만 남고, 핵에서 합성된 다음 세포질로 이동되기 에 다음과 같은 특성을 지님 가. Cap 나. Coding region (exon) 다. Poly A tailing

  19. 5) tRNA는 protein synthesis에서 adaptor molecule (aa 운반분자).     (1) Clover type     (2) 3'-terminal의 CCA-aa     (3) Anticodon (X-Y-Z)

  20. 5. Translation : -mRNA의 상의 genetic code로부터 protein 합성하는 과정 -AAs are encoded by group of three bases starting from a fixed point (mRNA) • Genetic code (GC) is the relation between the sequences of bases • in DNA or RNA and the sequence of AAs in proteins. • - 특징: • .Three NTs encode an aa (triplet)- UUUAAACCCGGGCCC •      .Non-overlapping, no punctuation, •      .Degenerate (for most AAs, there is more than one code word)

  21. 1) Major features of the GC     (1) Synonyms (동의어): 가. Codons that specify the same AA 나. Most synonyms differ only in the last base of the triplet     (2) Degeneracy (중복성): 가.  Minimizes he deleterious effects of mutations 나. Permit DNA composition to vary over a wide range without altering the AA sequence of proteins

  22. 2) mRNA contains start and stop signals   (1) Starting signals: 가. Procaryots:        SD sequences (GGAGGU: consensus sequence), fMet-tRNA (AUG or GUG) 나. Eucaryotes: Cap, Met-tRNA 다. Reading frame: once fixed a AUG, reading frame is set by triplet codons (2) Termination signals 가. UAA, UGA, UAG 나. Release factors (RF1, 2, 3)

  23. 3) Genetic code is nearly universal     - GC is nearly, but not absolutely universal

  24. 6. Most eucaryotic genes are mosaics of introns and exons - Detection of intervening sequences by electron microscopy.

  25. 1) RNA processing generates mature RNA (1) Capping and tailing     (2) Spliceosome (protein + RNA)

  26. (3) Intron nearly always begins with GU and ends with an AG, that is proceeded by a pyrimidine-rich tract.

  27. 2) Many exons encode protein domain (1) Many exons encode discrete structural and functional units of proteins. (2) Exon shuffling: arose now proteins

  28. (3) Alternative splicing: 다양한 protein을 생산할 수 있는 방법 (개개의 유전자가 필요 없음)  

  29. 주요 공지사항: -제5장 연습문제 1, 2, 4, 6, 12문제를 풀어보십시오. 공부하는데 많은 도움이 될 것입니다. 추후 시험범위 또는 assignment에 속합니다. -다음주 월요일 (22일) 오후 6시 30분에 효소에 관한 QUIZ를 치룹니다. 범위는 효소에 관한 세 장이고, 주요 사항은 잘 모르니 철저히 공부 하 시기 바랍니다.

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