curs 3 17 octombrie 2012
DESCRIPTION
genetica , curs interesantTRANSCRIPT
CURS 3 – 17 octombrie 2012
GENETICA MEDICINA DENTARA
AUTOR:
PROF.DR. EMILIA SEVERIN
UMF “Carol Davila”
Bucuresti
GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 2
ADN versus ARN (acid ribonucleic)
COMPONENTE STRUCTURALE ALE ADN si ARN
Exclusiv in ADN Exclusiv in ARN ADN si ARN
TIMINA ADENINA GUANINA CITOZINA URACIL
DEOXIRIBOZA
GRUP FOSFAT
RIBOZA
DEFINITIE:
setul de transcripte, molecule de
ARN codante si necodante,
produse intr-o celula /
tesut / organ, intr-un anumit
moment; reflecta genele
care sunt exprimate in acel moment.
ARN necodant (ARNnc)
- molecule functionale netranslate in proteine
- Reprezinta 4/5 din transcriptom
1. Implicat in sinteza de proteine
( ARNr, ARNt)
2. Implicat in procesarea post-transcriptionala sau replicarea ADN (ARN-telomeraza)
3. Implicat in reglare genica (microARN sau ARNmi, ARN interferent mic sau ARNsi, ARN antisens sau ARNa)
GENETICA MD
TRANSCRIPTOM - ARNomul
3 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ARN-urile CELULARE
GENETICA MD 4 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
TIPUL DE ARN LOCUL
unde isi indeplineste
functia in celula
FUNCTIE
ARN mesager (ARNm)
Nucleu si citoplasma
Transcriptie – translatie Purtator al mesajului genetic al unei gene ADN din nucleu in citoplasma
ARN ribozomal (ARNr)
Citoplasma
Translatie Component structural si functional al ribozomilor (sinteza proteica)
ARN de transfer (ARNt)
Citoplasma
Translatie Transportul aminoac. din citoplasma la ribozomi (sinteza proteica)
ARN nuclear mic (ARNsn) Nucleu Matisare Prelucrarea ARNm precursor
ARN nucleolar mic (ARNsno) Nucleu Modificarea ARN-urilor Biogeneza si maturarea ARNr si ARNt
micro ARN (ARNmi) Citoplasma Reglare genica Inhiba translatia ARNm sau degradeaza ARNm
ARN interferent mic (ARNsi) Citoplasma Reglare genica Degradarea ARN
LOCALIZARE SI FUNCTII IN CELULA EUCARIOTA * Toate tipurile de ARN sunt transcrise in nucleu
GENETICA MD 5 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ARN-urile in celula eucariota
Membrana
celulara
RIBOZOM (ARNr)
NUCLEU
ADN
ARNm
CITOPLASMA
Proteine
Transcriptie
Translatie
ARNt
ARNm
GENETICA MD 6 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
SINTEZA ARN (transcriptie)
Directia transcriptiei
ARN
MATRITA
ADN-catena 3’ – 5’
Ribonucleotide
ARN polimeraza ADN-catena 5’ – 3’
PURTATOR DE MESAJ GENETIC :
- (transporta informatia genetica)
- se sintetizeaza in nucleu sub forma ARNhn.
- este prelucrat post-
transcriptional, MATISARE.
- se formeaza ARNm matur
- trece din nucleu in citoplasma
unde participa la sinteza proteica.
GENETICA MD 7 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ARNm-acidul ribonucleic mesager
Monocatenar, cu regiuni bicatenare.
Localizat in nucleol (locul de sinteza si
asamblare al subunitatilor ).
Rol in translatie.
GENETICA MD 8 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
Punti de hidrogen
Baze azotate
Coloana fosfoglucidica
ARNr-acidul ribonucleic ribozomal
-
- micropolimer,
monocatenar, cu regiuni bicatenare,
adopta forma literei alpha.
- CCA – loc de legare al
aminoacizilor.
- anticodon: complem. unui codon ARNm,
rol in translatie.
GENETICA MD 9 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ARNt-acidul ribonucleic de transfer
Modelul molecular
3D al ARNt
Regiuni bicatenare
Diagrama structurii ARNt
Loc de legare al aac. Brat
acceptor
Anticodon
Brat DHU
Baze rare
Brat TyC
Sursa: W.H.Freeman, 2005
ARNm
GENETICA MD 10 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ARNt-acidul ribonucleic de transfer
SURSA: www.wiley.com
ADN-ul
din
celula umana
APARATUL GENETIC in celula umana
Este format din structurile celulare care contin ADN, nucleul si mitocondriile, precum
si cele care intervin in realizarea functiilor sale.
12
NUCLEU
MITOCONDRIE
GENETICA MD
ADNn
ADNmt
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ADN-ul din celula umana
- molecule dublu-
catenare, circulare,
neramificate, organizate in
crz. mitocondrial.
- o mitocondrie
are 2-10 molecule ADN.
ADN MITOCONDRIAL
ADNmt
- molecule dublu-
catenare, liniare,
neramificate, organizate in
22 crz. autozomi, X
si Y.
ADN NUCLEAR
Source: Getty Images, Dorling Kindersley
GENETICA MD 13 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ADN-ul nuclear uman
B-ADN Z-ADN;
B-ADN A-ADN; 1. Structural este reprezentata de forma B-ADN dar in anumite
conditii fiziologice isi poate schimba conformatia
(modificari conformationale):
2. Respecta regulile lui Chargaff (egalitatile cantitative)
ORGANISM
COMPOZITIA IN BAZE (%) RAPORTUL BAZELOR
A G T C A/T G/C A+T/G+C
Homo sapiens 30,9 19,9 29,4 19,8 1,05 1,0 1,52
3.Se gaseste in cantitate
constanta in:
celula GAMETICA:
3,5x 10-9mg ADN
(C corespunde unui set haploid, complet de cromozomi, adica 23
crz.)
celula SOMATICA:
7 x 10-9mg ADN
(2C corespunde celor 2 seturi haploide de cromozomi, adica 46
crz.)
GENETICA MD 14 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ADN-ul nuclear uman
- pe parcursul ciclului celular cantitatea de ADN este variabila dar mitoza repartizeaza in mod egal cantitatea 4C ADN in celulele fiice.
4.Cantitatea ADN per celula/nucleu este
constanta:
MITOZA
2C
4C
INTERFAZA G1 S G2 M
4C
2C
GENETICA MD 15 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 16
MITOZA
INTERFAZA
2C
4C
4C ADN
2C ADN
2C ADN
ANAFAZA Separarea
cromatidelor
ANAFAZA Migrarea cromatidelor
spre polii fusului
MITOZA 4.Cantitatea ADN per
celula/nucleu este constanta:
CANTITATEA ADN in timpul MITOZEI:
PROFAZA 4C
METAFAZA 4C
ANAFAZA 2C / 2C
TELOFAZA 2C / 2C
2C
2C
CENTRIOL CENTRIOL
ADN-ul nuclear uman
5.Dimensiunea:
Exprimata prin nr.de perechi de baze
~ 6x109 p.b. pentru cele 46 molec. ADN
nuclear
Exprimata in mm este 106 mm / set haploid
de cromozomi
0,34 x 10-9 m x 3 x 109 = 1,02 m
1nm= 10-9 m= 10-6 mm
6.Masa moleculara : 2x1012 daltoni / celula haploida.
GENETICA MD 17 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
- expunerea ADN nativ la temperaturi ridicate (peste 800C) produce ruperea leg. de H care
unesc p.b. complementare
generand doua catene.
7.DENATURARE - RENATURARE:
ADN nativ ADN denaturat
Racire lenta
ADN renaturat
ADN-ul nuclear uman
GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 18
Prin denaturare (separarea catenelor)
molecula ADN isi pierde capacitatea de transformare.
Daca racirea se face brusc, cele 2 catene disociate
nu au la dispozitie un timp suficient pentru a-si putea gasi secventele
complementare si raman separate.
Daca racirea se face lent catenele
vor renatura.
Denaturarea / Renaturarea au loc in conditii naturale (replicare, transcriere) si
experimentale.
DENATURAREA/RENATURAREA ADN
GENETICA MD CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 19
ADN-ul mitocondrial uman (ADNmt)
1.Dimensiune:
~16,6Kb;
2.Numar molecule:
100 – 10.000 copii/celula;
3.Structura:
dublu-catenar, cu diferente de densitate intre cele doua catene; catena grea (H=heavy) bogata in guanina si catena usoara (L=light) bogata in citozina.
GENETICA MD 20 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD 21
Sinonime:
Duplicatia ADN Biosinteza sau
sinteza ADN
REPLICAREA moleculei ADN
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD 22
DEFINITIE:
Procesul prin care este duplicata
molecula de ADN bicatenara.
REPLICAREA moleculei ADN
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES 23
REPLICAREA ADN
18 -24
ORE
MITOZA Diviziune celulara
REPLICAREA ADN si CICLUL CELULAR
Crestere celulara
Pregatirea
REPLICARII ADN
Crestere celulara
Pregatirea
DIVIZIUNII celulare
2C
ADN
4C
ADN
2C
ADN
4C
ADN
GENETICA MD
GENETICA MD 24
MODELE TEORETICE DE REPLICARE A MOLECULEI ADN EK
Modelul DISPERSIV
Modelul CONSERVATIV
Modelul SEMICONSERVATIV
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD 25
Molec.ADN inainte de REPLICARE Dupa prima REPLICARE Model semiconservativ
Model conservativ
Model dispersiv
Molec.ADN inainte de REPLICARE
IPOTEZE (MODELE TEORETICE) DE REPLICARE A MOLECULEI ADN Ek
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD 26
ETAPE:
Au crescut bacteriile E.coli pe un mediu de
cultura cu NH4Cl in care azotul era marcat cu 15N (izotopul greu si stabil
al azotului).
Dupa mai multe generatii, bacteriile devin mai dense.
Prin centrifugare se separa 15N de 14N.
Extrag ADN-ul bacteriilor si il
centrifugheaza.
Dupa mai multe generatii trec bacteriile
pe un mediu cu azot normal (14N).
La intervale de timp, 20’-30’, se extrage ADN
si se separa prin centrifugare.
EXPERIMENTUL LUI MESELSON & STAHL
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ADN usor
ADN greu
ADN
intermediar
ADN usor
ADN
intermediar
Solutie
(clorura de
cesiu)
EXPERIMENTUL lui MESELSON&STAHL,
1958
Separarea moleculelor ADN prin centrifugare in functie de greutatea
lor moleculara.
1) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a ADN nemarcat se formeaza o banda caracteristica la
varful tubului de centrifuga.
2) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a ADN
marcat cu 15N se formeaza o banda caracteristica la baza
tubului de centrifuga.
3) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a ADN
hibrid (o catana marcata si una nemarcata) se
formeaza o banda cu pozitie intermediara, la mijlocul
tubului de centrifuga.
4) Prin centrifugarea in solutie de CsCl2 a
moleculelor ADN nemarcate si hibride se formeaza benzi
distincte caracteristice fiecarui tip de molecula.
GENETICA MD 27 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD 28
Arthur KORNBERG,
1956
Izoleaza o enzima numita
ADN POLIMERAZA
din bacteria E.coli
SINTEZA ENZIMATICA A ACIZILOR NUCLEICI “IN VITRO”
ADN POLIMERAZA:
1) produce elongatia in
directia 5’-3’
2) reduce frecventa
erorilor (proofreading)
3) excizeaza primer-ul
(actiune exonucleazica)
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
GENETICA MD 29 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
ADN POLIMERAZELE la Ek:
familie de proteine cu activitati diferite
(replicarea, repararea si recombinarea ADN)
FAMILIA ADN – polimerazelor (Pol):
- Pol a are rol de ARN primaza;
- Pol b intervine in repararea ADN;
- Pol d si e realizeaza elongatia ADN.
1. Produc polimerizarea nucleotidelor extinzand
catena ADN dar nu pot initia sinteza unei catene.
2. Reduc frecventa erorilor de replicare (autocorectie
sau proofreading) prin verificarea corectitudinii
ultimului nucleotid inserat in timpul replicarii
( activitate exonucleazica 3’-5’).
3. Corectarea bazelor modificate sau alterate dupa
replicare prin activitate exonucleazica 5’-3’.
GENETICA MD 30
Foloseste un “sistem celular liber” format din:
1. Catena matrita (amorsa) ADN;
2. toate cele 4 dezoxiribonucleozide trifosfate (dATP, dTTP, dGTP, dCTP);
3. enzima ADN POLIMERAZA.
REPLICAREA ADN “IN VITRO” –Kornberg,1956
CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
Pentru ilusrarea experimentelor si a mecanismelor moleculare prezentate s-au preluat imagini din domeniul public.
SURSE:
http://images.google.com www.google.com http://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html
http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm
http://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.html
https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes
https://deltawire.delta.ncsu.edu/around-campus/making-metabolism-easier-to-digest/
Pentru clarificarea unor probleme legate de tematica
predata la curs se pot trimite intrebari la adresa:
GENETICA MD 31 CURS 3 - A nu se copia sau distribui fara copyright ES
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf
REFERINTE ELECTRONICE
NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE – acelasi loc, aceeasi
ora !
Miercuri 24 octombrie