Download - Istorijat, građa DNK , RNK, proteina
![Page 1: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/1.jpg)
Istorijat, građa DNK, RNK, proteina
Struktura i funkcija genetičkog materijala Biohemijska genetika –
molekularna genetika
![Page 2: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/2.jpg)
Biohemijska genetika - grana genetike koja proučava biohemijsku strukturu naslednosti i promenjivosti u živom svetu.
Molekularna genetika – grana genetike koja izučava nasledne promene na molekularnom nivou i utvrđuje mahanizme regulisanja aktivnosti gena.
![Page 3: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/3.jpg)
Istorijat razvoja biohemijske genetike
Friedrich Miescher (1868)
–Izolacija nukleinskih
kiselina
![Page 4: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/4.jpg)
Istorijat razvoja biohemijske genetike
Garrod (1908)– Urođene greške
metabolizma – metabolizam
fenilalanina (fenilketonurija)
![Page 5: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/5.jpg)
DNK-faktor transformacije u Pneumococcus-u
Griffit (1928)– Transformacija pneumokoka
Kod Pneumococcus-a prvi put dokazano da je DNK nosilac naslednog materijala svih prokariota i eukariota.
postoje 2 tipa Pneumococcus-a- Rezistentni na antibiotike-patogeni (virulentne)
-Senzitivni - osetljivi na antibiotike
![Page 6: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/6.jpg)
Istorijat razvoja biohemijske genetike
Beadle & Tatum (1941)– Jedan gen-
jedan enzim
– Nobel 1958
![Page 7: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/7.jpg)
Avery, Macleod and McCarty (1943)– DNK je nosilac nasledne informacije
![Page 8: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/8.jpg)
Avery, Macleod i McCarty –ev eksperiment
Nastavili istraživanja Griffita na Pneumococcus-u
Iz patogenog (S) soja izdvojili su DNK i stavili je u sredinu gde žive nepatogeni sojevi (R) i ubrzo su se pojavile i ćelije patogenog soja (S).
Ogled je pokazao da DNK ima aktivnu ulogu u naslednosti i da je nosilac genetičkih informacija.
![Page 9: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/9.jpg)
• A. D. Hershey and Martha Chase
-Pružili dokaz da je DNK nasledni materijal.
Eksperiment su radili na nemarkiranoj E.coli koju su inficirali bakteriofagom
![Page 10: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/10.jpg)
Watson, Crick (1953)– DNK je dvolančana
zavojnica– Nobel 1962
![Page 11: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/11.jpg)
Centralna dogma molekularne biologije
Crick & Gamow (1957)
DNK RNK ProteinTranskripcija Translacija
Replikacija
![Page 12: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/12.jpg)
Umnožavanje DNK u epruveti
Arthur Kornberg (1958) – izolovao DNK
polimerazu-enzim koji sintetiše novi lanac DNK na osnovu postojećeg koji služi kao matrica.
![Page 13: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/13.jpg)
Otkrića koja su omogućila dalji razvoj biotehnologije
Paul Berg (1972) – Otkrio i izolovao restrikcione enzime koji seku mol
DNK na tačno određenom mestu (kao makaze) a zatim upotrebio enzim ligazu (lepak) da bi ponovo spojio isečene delove i tako napravio prvu veštačku-rekombinovanu DNK.
Kary Mullis (1985)– otkrio PCR- metod za indentifikaciju DNK
fragmenata nastalih delovanjem restrikcoinih enzima.
![Page 14: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/14.jpg)
Nukleinske kiseline
Nukleinske kiseline su polimeri nikleotida
Sastavljeni su od: azotne baze šećera pentoze ostatka fosforne kiseline Postoje dva tipa
nukleinskih kiselinaDNKRNK
![Page 15: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/15.jpg)
Funkcija DNK
DNK sposobna da se: reprodukuje u
indentičnom obliku prenosi nasledne
informacije na potomstvo
menja se povremeno (mutacije)
![Page 16: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/16.jpg)
Hemijski sastav i struktura DNK
5’ 3’ Šećer
Azotne bazePurinske - Adenin (A)
Guanin (G)
Pirimidinske - Timin (T)
Citozin (C)
3’ 5’ Ostatak
fosfatne kis.
A T
C G
G C
T A
NUKLEOTIDNUKLEOZID
![Page 17: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/17.jpg)
NUKLEOTID
NUKLEOZID
![Page 18: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/18.jpg)
Struktura DNK
Azotna baza je N-glikozidnom vezom povezana sa pentozom, pri čemu se N-1 atom pirimidinske, odnosno N-9 atom purinske baze povezuje sa hidroksilnom grupom C-1 atoma pentoznog šećera. Azotna baza i šećer čine nukleozid.
Fosfatna kiselina je povezana estarskom vezom sa OH grupom na C-5 atomu pentoze, gradeći fosfatni estar nukleozida tj. nukleotid.
N1
N-9
![Page 19: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/19.jpg)
Struktura DNKDNK je dvočlani molekul (dvostruki heliks, zavojnica).
Bazni parovi se naslojavaju jedan iznad drugih i međusobno su udaljeni 0.34 nm. Deset baznih parova (Bp)pravi pun okret (360 stepeni) u dvostrukom heliksu. Bp povezani su hidrogenskin vezama.
Nasuprot baznim parovima koji se nalaze unutar mol DNK, prema periferiji postoji fosfodiestarska veza (izgrađena od fosfata i šećera koji se naizmenično smenjuju.
Lanci DNK međusobno su anti paralelni (5’ kraj jednog lanca nalazi se naspram 3’ kraja drugog i obrnuto.
3’ 5’
![Page 20: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/20.jpg)
Struktura DNK
Struktura DNK može biti:
1. PRIMARNA – broj i redosled nukleotida u jednom lancu
ctgaattgcatggtactgacctgagt
2. SEKUNDARNA – dva, duga komplementarna lanca međusobno povezana vodoničnim vezama
3. TERCIJARNA – višestruko ispresavijana
i smeštena u mali prostor jedra ćelije
SEKUNDARNA strukturaDNK
![Page 21: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/21.jpg)
Struktura DNK
![Page 22: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/22.jpg)
Chargaff-ova pravila (1950)
Hemijska ispitivanja koje je vršio Chargaff su pokazala da DNK pokazuje dovoljnu hemijsku složenost koja je neophodna genetičkom materijalu.
Chargaff-ova pravila su potvrdila da genetička specifičnost svake biološke vrste počiva na broju i redosledu nukleotida u primarnoj strukturi DNK.
Chargaff-ova pravila glase: Broj adeninskih nukleotida jednak je broju timinskih nukleotida (A=T), a broj guaninskih nukleotida jednak je broju citozinskih nukleotida (G=C)Zastupljenost guaninskih i citozinskih nukleotida odnosno adeninskih i timinskih nukleotida karakteristična je za svaku biološku vrstu.
![Page 23: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/23.jpg)
Chargaffova pravila
A = T
G = C
A + G = T + C
A + T G + C
%(G+C) const.
![Page 24: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/24.jpg)
Otkriće sekundarne strukture DNK
![Page 25: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/25.jpg)
DIFRAKCIJA X-ZRAKA
Fotografija dobijenadifrakcijom X-zraka na molekulima DNK
![Page 26: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/26.jpg)
![Page 27: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/27.jpg)
Watson-Crick-ov model strukture DNK
Model se zasnivao na 4 dokaza:1. Da se DNK sastoji iz nukleotida
(povezanih fosfodiestarskim vezama)2. Da sastavi baza slede Chargaff-ova
pravila3. Pažljivo zagrevanje nativne DNK
može izazvati vidljivu promenu njenim fizičkim osobinama u cilju dobijanja tkz. DENATURISANE DNK ali bez kidanja kovalentnih veza.
4. Difrakcija vlakana DNK pomoću X - zračenja potvrđuje spiralnu odnosno helikalnu strukturu njenog molekula
![Page 28: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/28.jpg)
Watson-Crick-ov model strukture DNK
“ Naš model dezoksiriboukleinske kiseline zapravo je par kalupa komplementarnih jedan drugome. Zamišljamo da se pre udvostručavanja vodonične veze prekinu, a dva lanca odmotaju i odvoje. Tada svaki lanac služi kao kalup-matrica na kom se stvara novi lanac, tako da na kraju nastanu dva para lanaca tamo gde je pre bio samo jedan. Štaviše, sled parova baza tačno će se udvostručiti.”
![Page 29: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/29.jpg)
Šta čini strukturu DNK nezamenjivom u procesima naslednosti?
Jednostavna građa- izgrađena je od samo 4 nukleotida
– Mala verovatnoća greške Linearna i vrlo stabilna struktura, jedino visoka
temperatura utiče na denaturaciju DNK. Visoka stabilnost DNK heliksa proističe od velikog broja vodoničnih veza između baznih parova.
Komplementarnost azotnih baza u dvojnoj spirali DNK omogućava da se na dve jednostruke spirale izvrši dogradnja i obrazovanje 2 nove istovetne dvostruke spirale.
![Page 30: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/30.jpg)
Konformacija DNK menja se ( u jednu od 3 forme) zavisno od fizičko – hemijskih uslova i interakcije sa molekulima u okruženju.
U proseku 10.4 bp po jednom okretu
11 bp po okretune postostoji u in vivo uslovima
Cik-cakUvijena nalevoIma 12 bp po okretu
![Page 31: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/31.jpg)
Tabela: Broj parova nukleotida, masa i dužina DNK u hromozomima haploidnih ćelija nekih vrsta organizama
Vrsta Broj parova
nukleotida
Masa
DNK (10-12 g)
Dužina
DNK (µm)
Čovek 2.87 × 109 3.3 990000
Goveda 2.51× 109 2.8 -
Kokoška 1.17 × 109 1.3 -
Vinska mušica 1.65 × 108 - 56000
Escherichia coli 4.22 × 106 0.0047 1360
Što se organizam nalazi na većem stupnju evolutivne lestvice, sadrži više DNK. ????? (daždevnjaci 20× više od ljudi, višak DNK usporio njihovu evoluciju)
Genomi prokariota i eukariota se razlikuju po broju ponovljenih nizova nukleotida.
![Page 32: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/32.jpg)
DNK – nosilac genetičkih informacija u ćeliji
DNK u vidu genetičkog zapisa (kod = šifra) prenosi nasledne informacije iz generacije u generacijuTo se postiže:
Udvajanjem (duplikacijom = replikacijom) DNKU toku udvajanja može doći do greške-genske mutacije.
Prepisivanjem (transkripcijom) obaveštenja sa molekula DNK na molekule iRNK
Prevođenjem (translacijom) tih obaveštenja sa jezika RNK na jezik aminokoselina, od kojih postaju proteini
![Page 33: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/33.jpg)
Replikacija DNK
Najvažnije svojstvo mol. DNK pri ćemu se od jedne originalne DNK stvaraju 2 indentične kćeri.
(Polukonzervativni tip replikacije)
![Page 34: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/34.jpg)
Posebni modeli DNK replikacije
Konzervativni tip replikacije
roditeljska DNK se potpuno održava a mol
“kćeri” su novosintetisani.
Disperzioni tip replikacije
obe DNK mol “kćeri” se sastoje od novosintetisane DNK, dok se roditeljsaka
DNK razgrađuje.
Polukonzervativni tip replikacije
kod roditeljske DNK dolazi do razdvajanja
traka (pucanje H veza), a zatim svaka traka služi kao osnova za obrazovanje po 1 nove trake – po principu komplementarnosti
![Page 35: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/35.jpg)
Replikacija
Replikacija se odvija na replikacijskoj viljušci i u njoj učestvuju oba lanca.
U sintezi učestvuju enzimi:
1. DNK i RNK polimeraze,
2. egzonukleaze,
3. DNK ligaza
4. helikaza koja odmotava molekul DNK. – Enzimi helikaze kidaju vodinične veze između N baza dvostrukog lanaca u
molekulu DNK. – Odmotavanje lanca pomaže SSB protein koji drži lance odmotane da se
ponovo ne vežu (spetljaju).
![Page 36: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/36.jpg)
Replikacija RNK polimeraza (primaza) stvara RNK-prajmere (kratke segmente od
30 nukleotida; čije prisustvo je uslov za delovanje DNK polimeraze). DNK polimeraza (DNK polimeraza I) sintetiše nove lance u smeru 5---3
Roditeljski lanac DNK koji je 5---3 smera služi kao predložak-osnova za sintezu kratkih delova novog lanca DNK tzv. okazaki fragmenti, koje enzim DNK-ligaza spaja u tzv. zaostajući lanac (koji će imati 3---5 smer). Dva dobijena lanca savršeno su identični, ali se ponekad u tom procesu mogu pojaviti i greške (mutacije).
DNK se sastoji od jednog originalnog lanca i jednog lanca koji je novo sintetisan. To se naziva semikonzervativna replikacija.
![Page 37: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/37.jpg)
RNK
RNK
ima ulogu u procesima prenosa naslednih
informacija sintezi polipeptidnih lanaca obrazovanju fenotipova
organizma
![Page 38: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/38.jpg)
RNK
Proizvod je DNK RNK sastavljena je od jednog lanca
nukleotida Rasprostranjena je u citoplazmi,
ribozomima i jedarcu Građa RNK je slična DNK - sadrži adenin, guanin, citozin i uracil (U)
umesto timina– šećer deziksiriboza zamenjen je ribozom
![Page 39: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/39.jpg)
Hipoteza po kojoj su tokom evolucijemolekuli RNK prethodili DNK
i proteinima
U najranijim ćelijama, pre-RNK molekuli objedinjavali su genetičke, strukturne i katalitičke funkcije. Ove funkcije su postepeno zamenjivane molekulima RNK. U danas živećim ćelijama DNK predstavlja molekul u kome su smeštene genetičke informacije, dok proteini obavljaju većinu katalitičkih funkcija u ćeliji. Danas RNK funkcioniše, primarno, kao posrednik u sintezi proteina, mada može imati i katalitičko dejstvo u nekim ključnim reakcijama.
![Page 40: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/40.jpg)
BIOLOŠKI SMISAO EVOLUTIVNOG POSTANKA DNK
- DNK je hemijski stabilinija od RNK
- dvolančanost DNK omogućuje lakše odvijanje:replikacijerekombinacije reparacije
- veća količina nasledne informacije stabilnije se održava u molekulima DNK nego u RNK
- prisustvo timina umesto uracila olakšava prepoznavanje deaminacije citozina
![Page 41: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/41.jpg)
Tipovi RNK
Informaciona (messenger) iRNKprenosi nasledne informacije DNK (kodove, povezuje se sa ribozomima i služi kao matrica preme kojoj se sintetišu odgovarajući proteini. Obrazuje se u jedru pod kontrolom DNK. Mol iRNK su kratkog veka.
Ribozomalna rRNKpredstavlja strukturne komponente ribozoma. U ribozomima se stvaraju proteini. Svaki ribozom se sastoji od 2 subjedinice: male i velike. Svaka subjedinica sadrži odgovarajuće rRNK i proteine.
Transportna tRNK obavlja aktivaciju aminokiselina. Aktivacija je proces u toku koga se aminokiselina prevodi u oblik koji raspolaže velikom količinom energije. Sastoji se od ciklusa vezivanja i hidrolize dok se ne pronađe odgovarajući par aminokiselina – tRNK.
![Page 42: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/42.jpg)
![Page 43: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/43.jpg)
Transkripcija Transkripcija je sinteza RNK molekula kao kopije dela jednog
lanca DNK (gena) koju katalizuje enzim RNK polimeraza, drugim rečima transkripcija je ništa više do pretvaranja genetske informacije iz oblika DNK u RNK.
Vrši se u jedru eukariota, odnosno nukleoidu prokariota u 5'→ 3' pravcu.
Da bi se izvršila transkripcija (prepisivanje) lanci DNK moraju da se iz spiralno uvijenih prebace u linearni oblik (u ovom koraku DNK molekul izgleda kao merdevine), i zatim se lanci razdvoje, gde jedan od njih služi kao kalup prema kome se ređaju komplementarni nukleotidi RNK: naspram adenina DNK postavlja se uracil RNK, a naspram guanina DNK – citozin RNK:
A → U
G → C
![Page 44: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/44.jpg)
Transkripcija Transkripcija DNK je ključni
korak u prenošenju informacije od DNK do proteina. Sinteza i-RNK počinje kada je ćeliji potreban određeni protein.
Novosintetisani lanac RNK je po smeru i po redosledu nukleotida identičan DNK lancu (samo što umesto timina sadrži uracil
DNK molekul: 3' AAATTCCCG 5'
RNK molekul: 5' UUUAAGGGC 3'
![Page 45: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/45.jpg)
Transkripcija
Kod prokariota prepisana RNK (primarni transkript) se odmah može uključiti u sintezu proteina. Šta više, u in vitro proučavanjima, pokazano je da translacija kod prokariota može da počne dok transkripcija još uvek traje kako nema segregacije genetičkog materijala od ostatka citoplazme.
Kod eukariota se, međutim, transkripti moraju u jedru dodatno obraditi da bi postale zrele RNK sposobne da otpočnu sintezu proteina. Ovaj proces označava se kao obrada primarnog transkripta.
![Page 46: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/46.jpg)
Proteini
Dugački polimeri sastavljeni od aminokiselina povezanih peptidnim vezama.
20 različitih aminokiselina
Različite sekvence aminokiselina u istom proteinu- varijabilnost- polimorfizam proteina
IgGHemoglobin
InsulinEnzim
Glutaminska sintetaza
![Page 47: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/47.jpg)
Translacija Translacija je proces formiranja polipeptidnih lanaca u
proteinu na osnovu strukture molekula (iRNK). Sinteza proteina u ćeliji je složen proces koji se odvija uz
učešće ribozoma, i-RNK, t-RNK i velikog broja enzima. Ulogu posrednika između kodona i-RNK i aminokiselina
imaju t-RNK koje se jednim krajem vezuju za kodon, a drugim za odgovarajuću aminokiselinu.
Redosled aminokiselina zavisi od redosleda nukleotida u iRNK, a ovaj od genetičke informacije, koju je primio od odgovarajućeg gena, tj. od njegovog redosleda nukleotida.
![Page 48: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/48.jpg)
Translacija Prva t-RNK koja ulazi u
ribozom je ona sa antikodonom koji je komplementaran start kodonu AUG (metionin)
proces se ponavlja sve dok se u i-RNK ne stigne do stop kodona (UAA, UAG, UGA).
![Page 49: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/49.jpg)
Sinteza proteina
1. Aktivacija aminokiselina i njihovo prenošenje do ribozoma
2. Početak polimerizacije aminokiselina – inicijacija
3. Obrazovanje peptidnih veza i povećanje polipeptidnog lanca – elongacija
4. Završetak sinteze i oslobađanje polipeptidnog lanca - terminacija
![Page 50: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/50.jpg)
Šta je materijalna priroda gena ? Proučavanje bakterija i virusa omogućilo je
hemijsku indentifikaciju genetičkog materijala, kao i bliže upoznavanje organizacije i uloge gena u nasleđivanju.
Fage su dale neprocenjiv doprinos razumevanju nasleđivanja.
1922. H.J. MULLER istakao je 2 bitne sličnosti između bakteriofaga i gena, i jedni i drugi su sposobni za :
1. AUTOREPLIKACIJU2. MUTIRANJE
G E N IG E N IJohannsen, 1909Johannsen, 1909
![Page 51: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/51.jpg)
Gen- osnovna jedinica naslednosti i promenjivosti.
Deo hromozoma (deo lanca DNK, ređe RNK), sastoji se od 400-2000 nukleotida. Sposoban da se reprodukuje i zauzima određeno mestona hromozomu - genski lokus.
![Page 52: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/52.jpg)
Osnovi molekulske strukture i funkcije gena
Osnovna definicija: Sekvenca hromozomske DNK koja je potrebna
za stvaranje funkcionalnog produkta, bilo da je to protein ili funkcionalni RNK molekul
![Page 53: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/53.jpg)
GG EE NNJohannsen, Johannsen,
19091909Postoji više gena
po funkciji:- strukturalni geni- regulatorni geni
![Page 54: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/54.jpg)
Strukturalni geni su jedinstveni segmenti DNK koji procesom transkripcije i translacije determinišu redosled aminokiselina u proteinu.
Regulatorni geni u širem smislu bilo koji geni koji regulišu aktivnost drugih gena.
![Page 55: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/55.jpg)
Substruktura gena S. BENZER (1955)CISTRON - Egzon= Gen u širem smislu
funkcionalna genska jedinica, tj. segment DNK koji može da kodira sintezu proteina
BENZER-ovo pravilo: Jedan cistron (gen) = jedan polipeptidni lanac
MUTON-najmanja jedinica u genu koja može da mutira (7-8 nukleotida)
REKON – najmanja jedinica na kojoj može da se vrši rekombinacija (8 nukleotida)
![Page 56: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/56.jpg)
GENSKI KOD I ODGOVARAJUĆI KODONI
Tri baze ili triplet nukleotida na DNK koji prenosi genske informacije za specifični poredak aminokiselina u sintezi proteina naziva se genski kod.
Genski kod je specifičan i univerzalankod svih živih bića. Univerzalnost genskog koda je vrlo važan dokaz da su svi organizmievoluirali od jednog zajedničkog pretka.
![Page 57: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/57.jpg)
4 azotne baze treba da kodira 20 aminokiselina
41 = 442 = 1643 = 64
POSTOJE 64 KODONA OD KOJIH: 61 SLUŽI ZA ŠIFROVANJE AK +3 STOP KODONA (UAA,UAG,UGA) KODON ZA Met (AUG) JE START KODON
![Page 58: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/58.jpg)
Danas su poznati kodoni koji odgovarajusvakoj aminokiselini.
Inicijalni kodoni AUG I GUG:- na početku iRNK daju informaciju za metionin- na nekom drugom mestu daju informaciju za metionin (AUG) i valin (GUG)
Izrođeni kodoni - pojava da nekoliko kodona vežu jednu aminokiselinu
![Page 59: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/59.jpg)
UAA, UAG I UGA su besmisleni ili terminalni kodoni - ne odgovaraju ni jednoj aminokiselini. Imaju funkciju završetka lanca iRNK
“Dvosmisleni” ili dvofunkcionalni kodoni - vezuju više aminokiselina
![Page 60: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/60.jpg)
![Page 61: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/61.jpg)
Genetički kod predstavljen u cirkularnom obliku
![Page 62: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/62.jpg)
Osnovne karakteristike genetičkog koda
- Triplet je osnovna jedinica genetičkog koda- Univerzalnost (isto značenje kodona kod svih bioloških vrsta)- Izrođenost ili degenerativnost (jednu aminokiselinu može da određuje dva ili više kodona, maksimalno 6)- Kodoni se očitavaju bez preklapanja
![Page 63: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/63.jpg)
Opšti prenosi informacija CENTRALNA DOGMA MOLEKULARNE
BIOLOGIJE1. DNK DNK REPLIKACIJA - sinteza DNK
2. DNK RNK (sinteza i,t ili rRNK)TRANSKRIPCIJA – prepisivanje nasledne informacije sa
DNK na RNK
3. Sinteza proteina RNK PROTEIN
TRANSLACIJA - prenos informacije sadržane u DNK preko RNK u molekul proteina. Prelaz sa 4-slovne na 20-slovnu azbuku.
![Page 64: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/64.jpg)
Prenos genetičke informacije u ćelijama
GENETIČKI KOD - Tri nukleotida-triplet u DNK
KODON - specifičan triplet nukleotida za svaku AK u iRNK.
ANTIKODON - specifičan triplet nukleotida u tRNK
Genetički kodBroj kombinacija?4 x 4 x 4 = 43= 64
KOD – KODON – ANTIKODON odgovatrajući redosled a.k. u polipeptidnom
lancuPrimer
GCA, GCC, GCG, GCU - alaninAUG - metionin
UAA, UAG, UGA - stop
![Page 65: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/65.jpg)
![Page 66: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/66.jpg)
Prenosi informacija
Opšti prenosi
nasledna informacija sadržana u DNK prevodi se u redosled AK u proteinama
- ovo je CENTRALNA DOGMA koja precizira tok informacija u novostvorenim proteinima
![Page 67: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/67.jpg)
DNK –iRNK- ProteinDNK
aaaaaaaaaaacugaauugcaugguacugaccugagu
ctgaattgcatggtactgacctgagt
gacttaacgtaccatgactggactca
RNKaaaaaaaaaaacugaauugcaugguacugaccugagu
RNK
aaaaaaaaaaacugaauugcaugguacugaccugaguRNK
Protein ProteinProtein Protein
PRIMARNA STRUKTURA
TERCIJARNA I KVATERNARNA STRUKTURA PROTEINA
Replikacija, transkripcija, translacija
![Page 68: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/68.jpg)
Kako od gena postaju proteini?
Gen A Gen B Gen C
Protein A Protein B Protein C
jedan gen = jedan protein
![Page 69: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/69.jpg)
Kako od gena postaju proteini?Replikacija
Proces DNK Mesto
Transkripcija Jedro RNK
Translacija Ribozomi
Protein
![Page 70: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/70.jpg)
Prenos informacija
Gen
egzon | intron | egzon | intron | egzon
iRNA
Egzoni –kodirajući delovi DNK. Osnovne funkcije su im: 1) početak transkripcije 2) nosioci informacija za redosled ak u proteinima 3)
završetak transkripcije
Introni – Nekodirajući delovi DNK. Kod eukariota u ovim delovima molekula DNK ne stvara se iRNK.
![Page 71: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/71.jpg)
Posebni prenosi informacija-dešavaju se u ćeliji samo u posebnim situacijama
1. RNK RNK - replikacija RNK dešava se samo u ćelijama koje su inficirane virusima čiji je genetički materijal RNK
2. Reverzna transkripcijaRNK DNK – dešava se u životinjskim ćelijama i ćelijama čoveka koje su inficirane virusima RNK (retrovirusi) koji obrazuju tumore – preobraćaju zdrave ćelije u kancerogene. RNK tumorskih virusa je matrica za obrnutu transkripciju, koristi se virusna RNK za sintezu komplementarne trake DNK. Retrovirus HIV kod čoveka izaziva SIDU. Naziv su dobili jer sintetizuju DNK iz RNK što je obrnuto od normalnog ćelijskog procesa. Ovim procesom genetskom materijalu retrovirusa omogućuje se da uđe u gene napadnute ćelije i tako postane njen sastavni deo.
3. Translacija DNK prenos informacije direktno sa DNK na protein
![Page 72: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/72.jpg)
Zabranjeni prenosi informacija
eksperimentalno nikada nisu otkriveni, ali su teoretski mogući
1. proteini DNK
2. proteini RNK
3. protein protein
![Page 73: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/73.jpg)
Mitohondrijski genom- Vanjedarno nasleđivanje
Mitohondrijski geni nalaze se u mitohondrijama i prenose se na
potomstvo isključivo preko majke (materinski), što odstupa od mendelovskih pravila.
Ćelije sisara imaju na stotine mitohondrija i svaka sadrži nekoliko kopija malih molekula DNK u obliku prstena.
Molekul mitohondrijske DNK čoveka je dug samo 16500 bp (manje od 0.03% dužine najmanjeg hromozoma!) i kodira samo nekoliko desetina gena (ukupno 37 gena koji nemaju introne).
Analizirajući mitohondrijsku DNK možemo pratiti koje je osobina majka nasleđivala od svojih ženskih predaka tokom vremena, prateći unazad hiljade generacija.
Zahvaljujući radu brojnih naučnika koji su analizirali mitohondrijsku DNK utvrđeno je poreklo i genetska distanca između različitig rasa koje se gaje u citavom svetu.
![Page 74: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/74.jpg)
Utvrđivanje porekla
Istorija predaka može se očitati (sekvencioniranje) iz profila mitohondrijske DNK (majčina linija- familija) i iz DNK profila Y hromozoma (očeva linija).
Ženska individua koja želi utvrditi očevo poreklo može to učiniti koristeći uzorak svoga oca ili njegovih bliskih srodnika i na taj način otkrivaju svoje poreklo po muškoj liniji.
Muške polne ćelije takođe imaju mitohondrije ali se prilikom oplodnje one potpuno potroše pa se prenose samo majčini geni.
![Page 75: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/75.jpg)
Primer mitohondrijalnog nasleđivanja
![Page 76: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/76.jpg)
Mitohondrijski genom
Postoji nekoliko poremećaja kod ljudi koje su posledica defekata u mtDNK. Ovi poremećaji se maternalno nasleđuju:
Leberova nasledna optička neuropatija – postoji mutacija u genima respiratornog lanca (NADPH dehidrogenaza, citohrom oxidaza, ATPaza).
Kerns-Sejr sindrom – osobe imaju encefalomiopatiju
![Page 77: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/77.jpg)
Izvod Hromozomi su smešteni u
jedru ćelije i nalaze se u paru, po jedan od svakog roditelja.
Hromozomi su izgrađeni od hromatinskih vlakana. Svako vlakno se sastoji od specifičnog molekula DNK. Geni su delovi DNK i nosioci genetičkih informacija. DNK je izgrađena od 4 baze : A, C, G, T
Skup svih gena jednog organizma naziva se genom.
![Page 78: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/78.jpg)
Izvod
Specifičnost građe DNK i mogućnost replikacije
1. Jednostavnost, samo 4 baze
2. Linearna struktura
3. Komplementarnost azotnih baza u dvojnoj spirali
4. Izuzetno stabilna
![Page 79: Istorijat, građa DNK , RNK, proteina](https://reader033.vdocuments.pub/reader033/viewer/2022061408/568141cb550346895dada6bb/html5/thumbnails/79.jpg)
Izvod
Transkripcija & Translacija– Transkriptcija se dešava u jedru, 1 gen
kodira 1 protein• Egzon:Kodirajući deo DNK• Intron: Nekodirajući deo DNK
– Translacija se odigrava u ribozomima