Κεφάλαιο 2

1. Κεφάλαιο 2 ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ, ΕΚΦΡΑΣΗ & ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΗΣ ΓΕΝΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΜΑΣΤΗ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΓΕ.Λ. ΣΟΡΩΝΗΣ 2013-2014

2. 4

3. ΤΟ DNA ΑΥΤΟΔΙΠΛΑΣΙΑΖΕΤΑΙ Κάθε αλυσίδα λειτουργεί σαν καλούπι για την σύνθεση μιας νέας συμπληρω- ματικής αλυσίδας

5. ΗΜΙΣΥΝΤΗΡΗΤΙΚΟΣ ΔΙΠΛΑΣΙΑΣΜΟΣ DNA Τα θυγατρικά μόρια που προκύπτουν είναι πανο- μοιότυπα με το μητρικό και καθένα αποτελείται από μία παλιά (πράσινη) και μία καινούργια (ροζ) αλυσίδα.

6. Ο ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗΣ • Έχει μελετηθεί περισσότερο στα προκαρυωτικά κύτταρα (βακτήριο Escherichia coli) • Το DNA τους είναι μικρότερο και απλούστερα οργανωμένο απ΄ ότι στα ευκαρυωτικά κύτταρα. • Τα βασικά στάδια του μηχανισμού της αντιγραφής παρουσιάζουν ομοιότητες.

7. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗσε ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΑ-ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΑ ΚΥΤΤΑΡΑ Διαθέτουν μόνο μία θέση έναρξης της αντιγραφής Διαθέτουν πολυάριθμες θέσεις έναρξης της αντιγραφής

8. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗΣ • 1. DNA ελικάσες σπάνε τους δεσμούς υδρογόνου στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής • 2. Το πριμόσωμα συνθέτει στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής μικρά τμήματα RNA τα οποία αποτελούν τα πρωταρχικά τμήματα • 3. Οι DNA πολυμεράσες επιμηκύνουν τα πρωταρχικά τμήματα τοποθετώντας συμπληρω-ματικά δεοξυριβονουκλεοτίδια

9. ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗΣ • 4. Οι DNA πολυμεράσες επιδιορθώνουν λάθη που συμβαίνουν κατά την αντιγραφή & απομακρύνουν τα πρωταρχικά τμήματα αντικαθιστώντας τα με DNA (μόνο1 νουκλεοτίδιο στα 100.000 μπορεί να ενσωματωθεί λάθος) • 5. Ειδικά επιδιορθωτικά ένζυμα επιδιορθώνουν ότι ξέφυγε από τις DNA πολυμεράσες (1 στα 10.000.000.000)

10. DNA ΠΟΛΥΜΕΡΑΣΕΣ • 1. Δεν έχουν την ικανότητα να ξεκινήσουν την αντιγραφή. Η αντιγραφή ξεκινάει με το πριμόσωμα. • 2. Λειτουργούν μόνο προς καθορισμένη κατεύθυνση. Ξεκινούν να τοποθετούν νουκλεοτίδια στο ελεύθερο άκρο 3΄ . Η αντιγραφή γίνεται με προσανατολισμό 5΄-3΄.

11. DNA ΠΟΛΥΜΕΡΑΣΕΣ Έτσι αντιγράφεται: η μία αλυσίδα συνεχώς και η άλλη ασυνεχώς!!!

13. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Animation από:-το Harvard-wiley college-St. Olaf college • Το πριμόσωμα συνθέτει μικρά τμήματα RNA στις θέσεις έναρξης της αντιγραφής. • Η DNA πολυμεράση επιμηκύνει το πρωταρχικό τμήμα συνθέτοντας τμήματα DNA

14. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Animation από:-το Harvard-wiley college-St. Olaf college

15. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Animation από:-το Harvard-wiley college-St. Olaf college • Στη μια αλυσίδα η σύνθεση του DNA είναι συνεχής.

16. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Animation από:-το Harvard-wiley college-St. Olaf college • Στο άλλο τμήμα η σύνθεση του DNA είναι ασυνεχής.

17. ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ Animation από:-το Harvard-wiley college-St. Olaf college • H DNA πολυμεράση απομακρύνει το πρωταρχικό τμήμα αντικαθιστώντας με DNA. • Η DNA δεσμάση συνδέει τα κομμάτια της αλυσίδας.

18. 5

19. ΕΚΦΡΑΣΗ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ • ΡΟΗ ΤΗΣ ΓΕΝΕΤΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ • ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ ΤΟΥ DNA • ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ • ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ

20. Μεταγραφή:μεταφορά της γενετικής πληροφορίας από το DNA στο RNA. Μετάφραση:μεταφορά της γενετικής πληροφορίας από το RNA στις πρωτεϊνες. Γονίδια:τμήματα του DNA στα οποία υπάρχει η γενετική πληροφορία. Γενετική πληροφορία:η καθορισμένη σειρά των βάσεων (όπως η σειρά των γραμμάτων σε μια λέξη). Γονιδιακή έκφραση:Οι πορείες της μεταγραφής και της μετάφρασης των γονιδίων.

21. ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ (F. Crick 1958)

22. ΚΕΝΤΡΙΚΟ ΔΟΓΜΑ ΤΗΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ (ΣΗΜΕΡΑ)

23. ΣΥΝΟΠΤΙΚΑ ΑΝΤΙΓΡΑΦΗ:διαιωνίζει τη γενετική πληροφορία. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ:καθορίζει ποια γονίδια θα εφρα- στούν και σε ποιους ιστούς και σε ποια στάδια α- νάπτυξης. ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ:χρησιμοποιεί τη γενετική πληρο- φορία για να κατασκευάσει ένα πολυπεπτίδιο.

24. ΕΙΔΗ ΜΟΡΙΩΝ RNA • mRNA: αγγελιαφόρο RNA (messenger) • tRNA: μεταφορικό RNA (transfer) • rRNA: ριβοσωμικό RNA (ribosomal) • snRNA: μικρό πυρηνικό RNA (small nuclear)

25. mRNA αγγελιαφόρο • Τα μόρια αυτά μεταφέρουν την πληροφορία του DNA για την παραγωγή μιας πολυπεπτιδικής αλυσίδας.

26. tRNA μεταφορικό • Κάθε μεταφορικό RNA συνδέ-εται με ένα συγκεκριμένο αμινοξύ και το μεταφέρει στη θέση της πρωτεϊνοσύνθεσης.

27. rRNA ριβοσωμικό • Τα μόρια αυτά συνδέονται με πρωτεϊνες και σχηματίζουν το ριβόσωμα, ένα σωματίδιο απαραίτητο για την πραγμα-τοποίηση της πρωτεϊνοσύνθε-σης.

28. snRNA μικρό πυρηνικό • Είναι μικρά μόρια RNA τα οποία συνδέονται με πρωτεϊνες και σχηματίζουν μικρά ριβονουκλεο-πρωτεϊνικά σωματίδια (κατά-λύουν την ωρίμανση του mRNA- μόνο στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς).

29. ΓΟΝΙΔΙΑ Μεταγράφονται σε mRNA και μεταφράζονται σε πρωτεϊνες Μεταγράφονται και παράγουν tRNA rRNA και snRNA

30. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΑΝΑΛΥΤΙΚΑ… • 1. Η RNA-πολυμεράση προσδένεται σε ειδικές περιοχές του DNA που λέγονται υποκινητές με την βοήθεια πρωτεϊνών που ονομάζονται μεταγραφικοί παράγοντες. Οι υποκινητές βρί-σκονται πάντα πριν από την αρχή κάθε γονιδίου. RNA-πολυμεράση+μεταγραφικοί παράγοντες +υποκινητής=ΞΕΚΙΝΗΜΑ ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΣ πρωτεϊνες.

31. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΑΝΑΛΥΤΙΚΑ… • 2.Η DNA πολυμεράση αφού προσδεθεί στον υποκινητή προκαλεί τοπικό ξετύλιγμα της διπλής έλικας του DNA. • 3.Η DNA πολυμεράση τοποθετεί τα ριβονου-κλεοτίδια απέναντι από τα δεοξυριβονουκλε-οτίδια μιας αλυσίδας του DNA σύμφωνα με τον κανόνα της συμπληρωματικότητας των βάσεων, όπως και στην αντιγραφή, αλλά απέναντι από αδενίνη έχουμε ουρακίλη.Η μεταγραφή έχει προσανατολισμό 5΄-3΄ όπως και η αντιγραφή.

32. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗ

34. ΜΕΤΑΓΡΑΦΗΑΝΑΛΥΤΙΚΑ… • 4. Η σύνθεση του RNA σταματά στο τέλος του γονιδίου όπου οι αλληλουχίες λήξης της μεταγραφής επιτρέπουν την απελευθέρωσή του.

35. Στο DNA που μεταγράφεται διακρίνουμε δύο αλυσίδες (κλώνους) Μη κωδική: είναι η αλυσίδα που μεταγρά-φεται. Κωδική: Η συμπληρωμα-τική της μετα-γραφόμενης αλυσίδας DNA.

36. Μια σημαντική διαφορά ΠΡΟΚΑΡΥΩΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ ΕΥΚΑΡΥΩΤΙΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ Ακόμη κι αφού τε-λειώσει η μεταγρα-φή δεν είναι έτοιμο να μεταφραστεί. Πριν ολοκληρωθεί η μεταγραφή αρχί-ζει η μετάφραση του mRNA.

37. ΕΞΩΝΙΑ - ΕΣΩΝΙΑ • ΕΞΩΝΙΑ: ΟΙ ΑΛΛΗΛΟΥΧΙΕΣ ΠΟΥ ΜΕΤΑΦΡΑΖΟΝΤΑΙ ΣΕ ΑΜΙΝΟΞΕΑ. • ΕΣΩΝΙΑ: ΟΙ ΕΝΔΙΑΜΕΣΕΣ ΑΛΛΗΛΟΥ-ΧΙΕΣ ΠΟΥ ΔΕΝ ΜΕΤΑΦΡΑΖΟΝΤΑΙ ΣΕ ΑΜΙΝΟΞΕΑ.

38. ΩΡΙΜΑΝΣΗ 5΄ - 3΄ αμετά-φραστες περιοχές • Το πρόδρομο RNA μετατρέπεται σε mRNA καθώς τα εσώνια κόβονται από μικρά ριβο-νουκλεοπρωτεϊνικά σωματίδια και απομακρύ-νονται. • Σχηματίζεται το ώριμο RNAπου αποτελείται μόνο από εξώνια και έχει δύο αμετάφραστες περιοχές: η μια στο άκρο 5΄ και η άλλη στο άκρο 3΄ . Αποτελείται από εξώνια και εσώνια Αποτελούνται από snRNA και από πρωτεϊνες και λειτουργούν σαν ένζυμα. Κόβουν τα εσώ-νια και συρράπτουν τα εξώνια μεταξύ τους.

39. ΩΡΙΜΑΝΣΗ

40. ΩΡΙΜΑΝΣΗ

41. 6

42. ΓΕΝΕΤΙΚΟΣ ΚΩΔΙΚΑΣ

43. ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΟΥ ΚΩΔΙΚΑ • Κώδικας τριπλέτας (1κωδικόνιο=1αμινοξύ) • Συνεχής (το mRNA διαβάζεται συνεχώς) • Μη επικαλυπτόμενος (κάθε νουκλεοτίδιο σε ένα μόνο κωδικόνιο) • Σχεδόν καθολικός (ίδιος για όλους τους οργανι-σμούς) • Εκφυλισμένος (τα περισσότερα αμινοξέα κωδικοποιούνται από 2-6 κωδικόνια=συνώνυμα) • Έχει κωδικόνιο έναρξης (AUG) και τρία κωδικόνια λήξης (UAG, UGA, UAA)

44. ΜΕΤΑΦΡΑΣΗ • ΕΝΑΡΞΗ • ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗ • ΛΗΞΗ

45. ΠΡΩΤΕΪΝΟΣΥΝΘΕΣΗ

46. 7

47. ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΡΥΘΜΙΣΗ:ο έλεγχος της γονιδιακής έκφρασης • Γονιδιακή έκφραση: όλη η διαδικασία κατά την οποία ένα γονίδιο ενεργοποιείται για να παράγει μια πρωτεϊνη. • Γονιδιακή ρύθμιση: η διαδικασία κατά την οποία παρέχονται οι οδηγίες για το είδος και την ποσότητα των πρωτεϊνών οι οποίες πρέπει να παραχθούν σε κάθε συγκεκριμένη χρονική στιγμή.

48. ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΕΚΦΡΑΣΗ • 1. μεταγραφή • 2. ωρίμανση • 3. μεταφορά στο κυτταρόπλασμα • 4. μετάφραση

49. ΓΟΝΙΔΙΑΚΗ ΡΥΘΜΙΣΗ • Για να παραχθούν πρωτεϊνες χωρίς κάποιες να περισσεύουν και άλλες να μην επαρκούν γίνεται ρύθμιση για: • Πότε; Ποια χρονική στιγμή θα παραχθούν • Πόσες; Ποια ποσότητα πρωτεϊνών • Ποιες; Ποιο είδος πρωτεϊνών

50. ΜΕ ΣΚΟΠΟ: • Στα βακτήρια: προσαρμογή στο περιβάλλον -αύξηση -διαίρεση • Στους πολυκύτταρους οργανισμούς:ρύθμιση σε πολλά επίπεδα -διαφοροποίηση (εξειδίκευση – διάφοροι κυτταρικοί τύποι) -συντονισμός για 1. ανάπτυξη 2. προσαρμογή στο περιβάλλον