DNS sintēze
Sponsored Links
This presentation is the property of its rightful owner.
1 / 40

Ievads Molekulārajā Ģenētikā PowerPoint PPT Presentation


  • 188 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

DNS sintēze (replikācija). DNS. RNS sintēze (transkripcija). RNS. proteīnu sintēze (translācija). PROTEĪNS. aminoskābes. Ievads Molekulārajā Ģenētikā. DNS un RNS Struktūras Genoms DNS Replikācija DNS Reparācija un Rekombinācija Transkripcija, mRNS nobriešana Translācija

Download Presentation

Ievads Molekulārajā Ģenētikā

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


DNS sintēze

(replikācija)

DNS

RNS sintēze

(transkripcija)

RNS

proteīnu sintēze

(translācija)

PROTEĪNS

aminoskābes

Ievads

Molekulārajā Ģenētikā

  • DNS un RNS Struktūras

  • Genoms

  • DNS Replikācija

  • DNS Reparācija un Rekombinācija

  • Transkripcija, mRNS nobriešana

  • Translācija

  • Gēnu Ekspresijas Regulācija

  • Metodes, Gēnu Inženierija

http://priede.bf.lu.lv/ Studiju materiāli / MolekularasBioloģijas / IevadsMolGen / LV


DNS replikācija

vecā

vecā

vecā

jaunā

jaunā

vecā

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition


Kaut arī principiāli vienkārša, DNS replikācija ir komplekss process, kurā piedalās daudzi proteīni

vadošā pavediena

matrica

jaunsintezētais pavediens

DNS polimerāze uz vadošā pavediena

praimāze

replicējamā DNS

vienpavediena DNS

saistošie proteīni

DNS helikāze

Bakteriofāga T4

replikācijas komplekss

atpaliekošā pavediena

matrica

jaunsintezētais

vadošais pavediens

skavas uzlicējs

RNS praimeris

jaunais

Okazaki fragments

jaunsintezētais

pavediens

DNS polimerāze uz atpaliekošā pavediena

(nupat pabeigusi Okazaki fragmenta sintēzi)

replicējamā

DNS

jaunsintezētais

atpaliekošais

pavediens


DNS sintēze ir vienpavediena matricas komplementāra kopēšana

matricas DNS pavediens

jaunā pavediena polimerizācija

nukleotīdi


dNTF (dezoksiribonukleozīdu trifosfāti)

praimeris

sintezējamā DNS pavediena ‘augošais’ gals

bāze

matricas DNS pavediens

divpavedienu

DNS

vienpavediena DNS

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

DNS polimerāze nevar uzsākt sintēzi ‘tukšā’ vietā - tai vajadzīgs praimeris ar brīvu 3’ OH grupu


Jaunais DNS pavediens vienmēr tiek sintezēts 5’ 3’ virzienā

katalīze

praimeris

bāzu sapārošana

matrica

pirofosfatāze

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition


DNS polimerāzes struktūra un darbība

“pirksti”

“īkšķiš”

dNTF

matricas

pavediens

nukleotīda

pievienošana

un DNS pārvietošana

dNTF

pozicionēšana

praimera (sintezējamais) pavediens

“delna”


DNS polimerāze “atpazīst” pareizo nukleotīdu pēc tā,

vai veidojas bāžu pāris ar matricas pavediena nukleotīdu

bāžu pāris neveidojas

bāžu pāris veidojas

matrica

bāžu pāra

nav

dNTF

dNTF

praimeris

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition


H-saites donors

H-saites akceptors

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

Tomēr kļūdas reizēm (~1 / 105) tiek pieļautas (ja ienākušais nukleotīds ir retā tautomērā formā)


matricas

pavediens

sintezējamais

pavediens

POLIMERIZĒŠANA

REDIĢĒŠANA

Pati DNS polimerāze 99% no kļūdām arī izlabo: EKSONUKLEOLĪTISKĀKOREKTŪRA


praimera nesapārotais 3’-gals

bloķē tālāku praimera

pavediena polimerizāciju

praimera

pavediens

matricas

pavediens

retā tautomērā C (C*) forma izveido

bāžu pāri ar A un DNS polimerāze

pievieno to praimera pavedienam

DNS polimerāzes 3’- 5’

eksonukleāzes aktivitāte

nošķeļ nesapāroto nukleotīdu

DNS polimerāze

turpina DNS sintēzi

ātra C* atgriešanās normālajā

citozīna formā (C) izjauc

bāžu pāri ar A

Pati DNS polimerāze 99% no kļūdām arī izlabo: EKSONUKLEOLĪTISKĀKOREKTŪRA


DNS replikācija ir PUSKONSERVATĪVA

matricas pavediens

jaunais pavediens

jaunais pavediens

replicējamā DNS

matricas pavediens


Teorētiski varētu būt arī citi replikācijas mehānismi

Puskonservatīva replikācija

Konservatīva replikācija

Dispersīva jeb sadales replikācija

Life The Science of Biology, 7th Edition


Audzē baktērijas vidē ar

smago slāpekļa izotopu

Daļu no baktērijām pārsēj

vidē ar vieglo N izotopu;

turpina kultivēšanu

Pirms baktērijas pārsēj vidē ar vieglo

slāpekļa izotopu (0 minūtes)

visa DNS ir ‘smaga’

Ievāc paraugus pēc

0 minūtēm,

20 minūtēm

(1 replikācijas cikls)

un 40 minūtēm

(2 replikācijas cikli)

paraugs

pēc 20 min

paraugs

pēc 40 min

paraugs

pēc 0 min

(vieglā) DNS

(vidēji smagā) DNS

(smagā) DNS

otrās paaudzes DNS

(puse vidēji smaga,

puse viegla)

pirmās paaudzes DNS

(visa vidēja smaga)

vecāku DNS

(visa smaga)

Pēc 2 paaudzēm puse no DNS

bija vidēji smaga, puse–viegla;

smagās DNS atlicis vairs nebija

vecais

pavediens

jaunā

ķēde

Šis eksperiments (Meselson un Stahl, 1958) pierādīja, ka DNS replikācija ir puskonservatīva


Replicējamā DNS

Replicētās DNS

Replikācijas dakša

Abu pavedienu kopēšana notiek vienlaicīgiREPLIKĀCIJAS DAKŠAS MODELIS

Lewin, Genes


cukurs

bāze

trifosfāts

Ar vienkāršāko iespējamo mehānismu ir problēma

pavediena sintēze

virziens

kopējais replikācijas

virziens

pavediena sintēze

virziens


Replikācijas dakša ir ASIMETRISKA: viens pavediens (vadošais) tiek sintezēts nepārtraukti, bet otrs (atpaliekošais) - kā fragmenti

vadošais pavediens

nupat sintezētā

DNS

atpaliekošais pavediens

ar Okazaki fragmentiem


vadošā pavediena

sintēzes virziens

vadošais pavediens

kopējais DNS

replikācijas virziens

RNS praimeri

DNS polimerāzes

Okazaki fragmenti

atpaliekošais pavediens

atpaliekošā pavediena

sintēzes virziens

replicētā DNS

nereplicētā DNS

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

Katru pavedienu sintezē atsevišķa DNS polimerāze


DNS polimerāzei nepieciešams praimeris;praimeri (RNS!) uzsintezē praimāze

RNS praimeris

praimāze


Atpaliekošais pavediens tiek sintezēts kā fragmenti, kuri; pēc RNS praimera degradācijas; tiek savienoti

praimāze uzsintezē jaunu

RNS praimeri

RNS

praimeris

atpaliekošā

pavediena

matrica

DNS polimerāze sāk Okazaki fragmenta

sintēzi no RNS praimera

DNS polimerāze pabeidz

DNS fragmenta sintēzi

RNS praimeris tiek ‘nodzēsts’

(RNāze H un 5’ eksonukleāze)

un aizstāts ar DNS (DNS polimerāze)

DNS ligāze ‘aižšuj’ pārtraukumu,

savienojot Okazaki fragmentus


DNS ligāze savieno fragmentus, izmantojot ATF

atbrīvo AMF

izmanto ATF


DNS polimerāzei nepieciešama vienpavediena matrica:DNS helikāze atvij replicējamās DNS dubultspirāli

ADF

ATF

Molecular Biology of the Gene, 6th Edition


DNS polimerāzei nepieciešama vienpavediena matrica:vienpavediena DNS saistošie proteīni stabilizē to

DNS polimerāze

matricas vienpavediena DNS

var veidot īsus bāžu pāru

rajonus (‘matadatas’ struktūras)

vienpavediena DNS

saistošie proteīni

proteīnu kooperatīva saistīšanās iztaisno DNS pavedienu


Savērpšanās problēma

Principles of Biochemistry, 3rd Edition


Superspirāles vijumus atslābina topoizomerāzes

replikācijas komplekss

(pozitīvas superspirāles vijums)

replikācija

topoizomerāze II

DNS pāršķelšana

pārvieto DNS

caur šķēlumu

(negatīvas superspirāles vijums)

Molecular Biology of the Gene, 6th Edition


Proteīni, kas piedalās baktēriju DNS replikācijā

vadošā pavediena matrica

slīdošā skava

jaunsintezētais pavediens

DNS polimerāze uz vadošā pavediena

replicējamā DNS

nākošais Okazaki

fragments sāksies šeit

DNS helikāze

RNS praimeris

praimosoma

praimāze

jaunais Okazaki fragments

vienpavediena DNS saistošie proteīni

atpaliekošā pavediena matrica

skavas uzlicējs

DNS polimerāze uz atpaliekošā pavediena

(nupat pabeigusi Okazaki fragmenta sintēzi)


vadošā pavediena

matrica

jaunsintezētais pavediens

DNS polimerāze uz vadošā pavediena

praimāze

replicējamā DNS

vienpavediena DNS

saistošie proteīni

DNS helikāze

Bakteriofāga T4

replikācijas komplekss

atpaliekošā pavediena

matrica

jaunsintezētais

vadošais pavediens

skavas uzlicējs

RNS praimeris

jaunais

Okazaki fragments

jaunsintezētais

pavediens

DNS polimerāze uz atpaliekošā pavediena

(nupat pabeigusi Okazaki fragmenta sintēzi)

replicējamā

DNS

jaunsintezētais

atpaliekošais

pavediens

Proteīni, kas piedalās DNS replikācijā, ir apvienoti replikācijas kompleksā


replikācijas iniciācijas vieta [origin; ori]

DNS dubultspirāles

lokāla atvēršana

RNS praimera sintēze

sākas vadošā pavediena sintēze

RNS praimeru un pārējo DNS pavedienu sintēze

vadošais pavediens 2

atpaliekošais pavediens 1

vadošais pavediens 1

atpaliekošais pavediens 2

DAKŠA 1

DAKŠA 2

DNS replikācija tiek iniciēta noteiktās hromosomu vietās

replikācijas burbulis


Replikācijas iniciācijas vieta

DNS

AT-bagāta secība

INICIATORO PROTEĪNU SAISTĪŠANĀS AR ORI

iniciatorie proteīni

DNS helikāze saistīta ar helikāzes inhibitoru

DNS HELIKĀZES SAISTĪŠANĀS AR INICIATORAJIEM PROTEĪNIEM

DNS HELIKĀZES SAISTĪŠANĀS AR DNS PAVEDIENU

helikāzes

inhibitors

HELIKĀZE ATVIJ DUBULTSPIRĀLI UN SAISTA PRAIMĀZI, VEIDOJOT PRAIMOSOMU

RNS PRAIMERA SINTĒZE ĻAUJ DNS POLIMERĀZEI UZSĀKT PIRMĀS DNS ĶĒDES SINTĒZI

praimāze

PĀRĒJO TRĪS DNS ĶĒŽU INICIĀCIJA UN REPLIKĀCIJAS DAKŠU VEIDOŠANĀS

DNS polimerāze uzsāk vadošā pavediena sintēzi

RNS praimeris

DIVAS REPLIKĀCIJAS DAKŠAS , KAS

PĀRVIETOJAS PRETĒJOS VIRZIENOS

Tās satur specifiskas secības, kuras atpazīst iniciatorie proteīni


ori

replikācija

replikācijas

dakšas

Baktēriju hromosomas tiek replicētas no viena replikācijas iniciācijas punkta


Eikariotu hromosomas tiek replicētas no daudziem replikācijas iniciācijas punktiem

telomēra

centromēra

mitotiskā vārpstiņa

kinetohora

mitoze

DNS replikācija

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

ori

kodola

membrāna


iniciācija uz 3. un 5. ori

iniciācija uz 1. ori;

ori 2 tiek replicēts pasīvi

ori 4 tiek replicēts pasīvi

Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

Eikariotu hromosomām ir vairāk ori, kā nepieciešams


Nukleosomas tiek atjaunotas tūlīt pēc DNS replicēšanas

H2A-H2B dimērs

replikācijas dakša

histonu pievienošana un

jaunu nukleosomu

veidošana

H3-H4 tetramērs

hromatīns

Molecular Biology of the Cell, 4th Edition


histonu modifikācijas

sākotnējās nukleosomas

(ar modificētiem histoniem)

tikai pusei no jaunsintezētās

DNS ir sākotnēji modificētie histoni

histonu modifikācijas tiek pilnībā atjaunotas pēc DNS replikācijas

Arī to modifikācijas var tikt atjaunotas (šūnu ‘atmiņa’ jeb epiģenētiskā iedzimtība)


Hromatīna struktūras pārmantojamība ir 1 no EPIĢENĒTISKĀS iedzimtības mehānismiem

ĢENĒTISKĀ IEDZIMTĪBA EPIĢENĒTISKĀ IEDZIMTĪBA

gēns X aktīvs gēns Y aktīvs

HROMATĪNA

STRUKTŪRAS MAIŅA

DNS NUKLEOTĪDU

SEKVENCES MAIŅA

gēns X inaktivēts

gēns Y inaktivēts

SOMATISKO ŠŪNU ATTĪSTĪBA

gēns X neaktīvsgēns X neaktīvs

gēns Y neaktīvsgēns Y neaktīvs

DZIMUMŠŪNU ATTĪSTĪBA

gēns Y aktīvs

gēns X neaktīvs

Epiģenētiskā iedzimtība: Fenotipisko izmaiņu iedzimtība, kas nav saistīta ar DNS nukleotīdu sekvences izmaiņām.


Hromosomu galu replikācijas problēma

pēdējais Okazaki

fragments

Okazaki fragmentu

savienošana

nepilnīgi

replicēta DNS

nākamā replikācija

hromosoma

kļuvusi īsāka

Molecular Biology of the Gene, 6th Edition


Problēmu risina hromosomu galu struktūra un ferments TELOMERĀZE

telomerāze

telomēra

telomerāzes

RNS

telomerāze pagarina

telomēras 3’-galu

DNS sintēze

pagarinātais 3’-gals kalpo

kā matrica jaunam

Okazaki fragmentam

pārvietošanās

telomēras pagarinājums

(joprojām raksturīgs

3’-vienpavediena rajons)

atkārto

DNS sintēze

Molecular Biology of the Gene, 6th Edition


topoizomerāze II

Molecular Biology of the Gene, 6th Edition

Baktēriju hromosomām galu nav, un nav arī to replikācijas problēmas; taču ir cita


Vīrusu vienpavediena genomu replikācija noris caur komplementārā pavediena sintēzi

Vienpavediena

(DNS vai RNS) genoms

Komplementārā

pavediena sintēze

Jaunu genoma

kopiju sintēze


divpavedienu DNS

ūdeņraža saites

starp bāžu pāriem

cukura-fosfāta

skelets

DNS dubultspirāle

Kāpēc ģenētiskā informācija visās šūnās tiek glabāta divpavedienu DNS formā?


  • Login