Slide 1

AND-JA

MBARTSE E TIPAREVE TRASHGUESE PIKAT KRYESOREGjenetika dhe gjeniAcidi dezoksiribonukleik(AND-ja)Acidi ribonukleik(ARN-ja)Ndryshimet midis ADN-s dhe ARN-s dhe lidhjet q formojn nukleotidet njri me tjetrinFunksionet e ADN-s dhe ARN-s (Roli biologjik)Dyfishimi i ADN-s Karakteristikat e heliks s ADN-s(Modeli q paraqet atson dhe Crick pr helikn e ADN-s)Llojet e ADN-sForcat elektrike n strukturn e ADN-s dhereplikimKonfiguracioni dhe konformacioni i ADN-s si makromolekulDenatyrimi i ADN-sFarmakogjenetika (Pasojat q sjellin ndryshimet n kodin gjenetik)

GJENETIKA DHE GJENIGjenetika sht shkenca, e bazuar mbi metodn dhe kriteret shkencore, e cila studion gjenet, trashgimin dhe ndryshimin e organizmave. Trashgimia e tipareve t ndryshme tek gjallesat bht e mundur nprmjet tejimit t materialit gjenetik nga njri brez n tjetrin. Ky material gjenetik gjendet i koduar n acidin dezoksiribunukleik i njohur shkurt si ADN. Gjeni sht nj segment ADN-je.ADN-ja nga ana e vet sht nj makromolekul n t ciln jan kodifikuar, npmjet rrugtimit t gjat evolutiv, udhzimet mbi ndrtimin e nj proteine. Segmente t caktuara t acidit dezoksiribunukleik njihen me emrin gjene.Gjenet jan njsit baz t trashgimis tek gjallesat dhe prmbajn informacionet e duhura pr sintetizimin eproteinavet nevojshme pr funksionimin e organizmit. Bashksia e t gjitha gjeneve t nj gjallese njihet me emringjenotip, ndrsa bashksia e veorive te shfaqura pr shkak t veprimtaris s gjeneve dhe ndrveprimit t organizmit me mjedisin, prben at q quhetfenotip.ACIDI DEZOKSIRIBONUKLEIK(AND-JA)

sht ADN-ja?Acidi desoksiribonukleik, shkurt ADN sht nj acid nukleik (brthamor) zakonisht n formn e nj spirali (dredhe) t dyfisht q prmban udhzime gjenetike prcaktuese pr zhvillimin biologjik t t gjitha formave qelizore t jets. Nj polimer i gjat i nukleotids dhe kodon renditjen e acidit aminoik, q gjendet ndr proteina duke prdorur kodin gjenetik, nj kod trinjak i nukleotideve. Akronim prAcidin Desoksiribonukleik; substanca n t ciln mbartet i koduar, pr shumicn e organizmave, informacioni i trashgimis, informacion i cili kalohet n qelizat bija pas do ndarje qelizore; prgjegjse pr strukturn dhe karakteristikat fiziologjike dhe biokimike pr gati t gjitha qeniet e gjalla.Molekulat e saj ndrtojn nj matric, n baz t s cils kryhet sinteza e ARN-s (transkriptimi), e cila nga ana e saj, shrben si matric pr sintezn e proteinave (prkthimi), sintez q bhet sipaskodit gjenetik.

4 Kodi gjenetik sht informacioni i shkruar me alfabetin e nukleotideve A,T, G dhe C t renditura n molekuln e AND-s.

Deshifrimi i kodit gjenetik -Pr t kuptuar gjuhn e ADN-s t shkruar me alfabetin e nukleotideve, sht e nevojshme t deshifrohet kodi i tij. Zbulimi i rregullit sipas t cilit informacioni trashgues i koduar n materialin gjenetik (segmente t ADN ose iARN) prkthehet n ribozomet e qelizave t gjalla n form proteinash (vargje aminoacidesh) dhe bri t mundur deshifrimin e kodit gjenetik. -Prmes deshifrimit t kodit gjenetik u zgjidh enigma se si e prcakton ADN-ja me an t mesazhit t iARN(informative ose mesazher) radhn e renditjes s aminoacideve kur kryhet sinteza e proteinave. sht renditja e bazave azotike n molekuln e ADN-s q prcakton ose kodon renditjen e aminoacideve n do molekul polipeptidi.

NDRTIMI I ADN

ADN-ja formohet nga nn-njsi t quajtura nukleotide. T gjitha nukleotidet formohen nga nj sheqer me pes atome karboni (dezoksiriboz) dhe nj grup fosfat. N strukturn e ADN-s marrin pjes bazat purin: adenina dhe guanina;bazat pirimidin: citozina dhetimina; acidi fosforik dhe deoksiriboza. Deoksiriboza dheacidi fosforikgjenden n do nukleotid. Prandaj, nj nukleotid dallohet prej tjetrit n baz t asaj se cila baz purin ose primidin gjenden n t. Specifiteti i ndrtimit prej llojit n lloj varet nga numri i nukleotideve purin ose pirimidin, lloji dhe renditja e tyre n varg polinuklotidik. Bazat azotike purine dhe pitrimidin jan t renditura n varg n baz t ligjit t prputhshmris. Adenina(A) lidhet me timinn (T) me dy lidhje hidrogjenore, kurseguanina(G) mecitozinnme trilidhje hidrogjenore. Sasia e ADN-s sht konstante dhe specifike pr do qenie t gjall.

Vendodhja e ADN-sShumica e ADN-ve n trsin e qelizave eukariotike si t atyre t bimve, kafshve, krpudhave dhe protistve sht e vendosur n brtham. N dallim me qelizat e thjeshta t quajtura prokariote, duke prfshir eubakterian dhe arkaean, ADN nuk sht e ndar nga citoplazma me nj cip brthamore. Organelet qelizore t njohura si kloroplaste dhe mitokondri gjithashtu prmbajn AND.Bazat e azotuara Adenina (A), Citozina (C), Timina (T), Guanina (G) mund t imagjinohen si katr shkronja t alfabetit. Duke prdorur grupe me nga tre shkronja mund t formohen 64 kombinime t ndryshme t cilat formojn 20 aminoacidet ekzistuese. Meq ekzistojn 64 tripleta dhe 20aminoaciden kodin gjenetik disa aminoacide mund t kodifikohen nga disa tripleta t ndryshme por jo anasjelltas, nj triplet i prket vetm nj aminoacidi.

ARN-jaARN sht zbuluar shum m hert se ADN (vitin 1868) nga ana e shkenctarit suedez Mier (Friedrich Miescher) n qendrn pr hulumtim n laboratorit pr biologji molekulare n Tubingen, Gjermani. Molekula e ARN-s sht e ngjajshme me at t ADN-s; Molekulepolimere; Monomeret saj jan nukleotidet.Sintetizohet sipas shembullit t ADN-s, kshtu q mund t vrehet komplementariteti n strukturn e saj me at t vargut themelor t ADN-s. Sinteza e ARN-s sht katalizuar nga enzima (polimeraza), t cilat e prshkruajn sekuencn e ADN-s prmes procesit t njohur si transkriptim.

NDRYSHIMET MIDIS ADN DHE ARN

ARN sht produkt parsor i gjeneve, d.m.th. i ADN dhe ka struktur t ngjashme me AND; sht molekul lineare nj zinxhirore shum m e vogl se molekula e AND-s dy zinxhirore.N vend t dezoksiribozs ka sheqerin-riboz si dhe n vend t timins (T) ka bazn uracil (U). Uracili me adeninin lidhet me tre lidhje hidrogjenore, njlloj si guanina me citozinin. ARN nuk posedon form spirale, por sht pa ndonj renditje ,e prdredhur n qeliz.Shumica e ADN-ve n trsin e qelizave eukariotike si t atyre t bimve, kafshve, krpudhave dhe protistve sht e vendosur n brtham kurse ARN-ja gjendet m tepr n citoplazm.Tek ADN kemi nj grup hidrogjen (-H) gj q i jep edhe emrindeoksiriboz kurse tek ARN kemi nj grup hidroksil (-OH). ADN prgjegjse pr trashgimin; ARN pr proeset q ojn n formimin e proteinave.

FUNKSIONET E ADN DHE ARN (ROLI BIOLOGJIK)ARN-ja merr pjes direkt n procesin e sintezs s proteinave. Biosinteza e proteinave kryhet n ribosome. Prsa i prket rolit biologjik t ADN, ajo sht bartse dhe prcjellse e vetive trashguese. Ajo prmesARN-s n mnyr indirekte e kontrollon sintezn e proteinave e prmesproteinave kontrollonnatyrn dhe shpejtsin e proceseve t ndryshme biokimike nqeliz. Pra, ADN-ja sht rregullator i proceseve jetsore. Sasia e ADN-s n qeliz sht konstante dhe specifike pr do qenie t gjall. Duhet ekur se para ndarjes s do qelize bhet dyfishimi i ADN-s. Prandaj ADN-ja merr pjes n procesin e ndarjes s do qelize. Ky dyfishim i ADN-s bhet prmes procesit q quhetreplikim(procesi i vetprodhimit t ADN-s (funksion autokatalitik) gjat t cilit vrehet nj shumfishim i materialit gjenetik me nj kopjim besnik t informacionit gjenetik). Molekulat e ADN-s jan t vetmet molekula organike q kan aftsi t riptodhojn vetveten. Tre mekanizma hipotetik t dyfishimit t ADN-s jan:a)Dyfishimikonservativb)Dyfishimidispersive dhec)dyfishimisemikonservativ.

KARAKTERISTIKAT E HELIKS S ADN-SModeli q paraqitn atson dhe Crick pr helikn e ADN-s kishte kto karakteristika:-Dy zinxhir nukleotidesh rrotullohen n nj aks qndror duke formuar nj helik dyshe q rrotullohej djathtas.-Dy zinxhirt ishin antiparalele ; drejtimet e tyre 5' e 3' ecnin n drejtime t kundrta.-Bazat e t dy zinxhirve ishin struktura t rrafshta q ishin me kend 90o mbi aksin qndror dhe mblidheshin njra me tjetrn me nj distanc 3.4 Ao (0.34 nm) njra nga tjetra, n brendsi t heliks dyshe.-Lidhja ndrmjet bazave t zinxhirve t ndryshm ishte pasoj e lidhjeve hidrogjenore. N ADN mund t lidhen vetm ciftet A-T dhe G-C.-Nje rrotullim i plot i helikes ishte 34 Ao (3.4 nm) i gjat;prandaj n brendsi t do rrotullimi t helikes kishte 10 ifte bazash.-Ne brendsi t strukturs shfaqeshin dy ngushtica , nj e madhe q kmbehej n vazhdimsi me nj t vogl gjat gjith strukturs s molekuls.-Helika dyshe kishte nj diametr 20 Ao (2 nm).

LLOJET E ADN-S

T dhnat q kishin Watson dhe Crick tregonin q helika kishte nj orientim rrethrrotullimi djathtas, por ekziston edhe nj form tjetr ADN-ja, e ashtuquajtura ADN-Z q sht n nj far mnyre pasqyrimi i ksaj ADN-je dhe ka nj orientim rrethrrotullimi majtas.Llojet e ADN-s: ADN-A, ADN-B, ADN-C dhe ADN-Z- ADN-A gjendet n kushte me krip t lart dhe dehidrim; sht m e mbledhur krahasuar meADN-B.- Nj rrotullim i plot i heliks paraqet 9 lidhje bazash dhe ka nj diametr 23 A(2.3 nm). Orientimi i kesaj ADN-je sht i ngjashm me ADN-B (d.m.th. rrethrrotullim djathtas). - ADN-Cgjendet n kushte edhe m t larta dehidrimi, paraqet 9.3 cifte bazash pr rrotullim dhe prandaj sht m pak kompakte krahasuar me formn A. Diametri i heliks sht 19 Ao (1.9 nm). Ndryshe nga forma A, forma C nuk i ka ciftet e bazave n t njjtin nivel.- ADN-Z, zbuluar n vitin 1979, ka cifte bazash si forma A dhe B por ndryshon pr karakteristikat e tjera. Paraqet nj orientim majtas, diametri i heliks sht18 A (1.8 nm), ka 12 cifte bazash pr rrotullim dhe ka nj form zig-zag (nga ku merr emrtimin). Nuk ka akoma nj bindje t plot nse mund t ekzistoj n kromozomet e qenieve t gjalla.Arritur n kt pik kemi treguar strukturn e ADN-s FORCAT ELEKTRIKE N STRUKTURN E ADN-S DHEREPLIKIM

Proceset e shumta q ndodhin n qeliz, sot konsiderohen si rezultati i lvizjes molekulare t rastsishme (termike) i lidhur me efektin e forcs elektrostatike.ADN-ja e nj kromozomi prbhet nga dy zinxhir t ndrlidhur me forca elektrostatike, q do t thot trheqje midis ngarkesave pozitive dhe negative. Adenina lidhet me timinn, n t njjtn mnyr guanina lidhet me citozinn. Kjo afrsi e madhe sht e nevojshme pr t siguruar forcn elektrostatike t nevojshme pr t mbajtur t lidhura bazat pr nj periudh t shkurtr, n mnyr q t formohen ato q quhen lidhje t dobta.Foract elektrostatike midis A-T dhe G-C ekzistojn pr sa koh kto molekula jan t ngarkuara elektrikisht n disa pjes t tyre pr shkak t elektroneve q orbitojn pr m shum koh rreth nj atomi prkundrejt nj tjetr atomi t vet molekuls.P.sh. Elektroni i atomit t hidrogjenit tek adenina, vendoset n zonn orbitale ngjitur atomit t azotit, kshtu N ka ngarks (-) ndrsa H (+). Atomi hidrogjenit t adenins sht i trhequr nga atmi O(-) i timins.

KONFIGURACIONI DHE KONFORMACIONI I ADN SI MAKROMOLEKULOrganizimi i atomeve n nj molekul prshkruhet me an t dy termave q jan: -konfiguracion -konformacioni.Konfiguracioni i nj molekule prcakton pozicionin e atomeve rreth nj(apo m shum se nj) lidhjeje, prreth s cils nuk prcaktohet ndonj rrotullim.Konformacioni i nj molekule prshkruan pozicionin hapsinor t atomeve rreth nj lidhjeje q lejon nj rrotullim t lir. Konformacioni i nj makromolekule stabilizohet nga t ashtuquajturat bashkveprime t dobta me energji t formimit t nj rendi madhsie t paktn nj m t vogl se energjia e lidhjeve kovalente. Kalimi nga nj konformacion n nj tjetr nuk krkon q t ndodh ndonj ndryshim n lidhjet kimike si sht ndryshimi i konfiguracionit.Si konfiguracioni dhe konformacioni i nj molecule karakterizojn formn dhe funksionin e saj por nuk jan terma identik.

Energjia e bashkveprimit t atomeve t ADN-s si makromolekulPra bashkveprimet e dobta prshkruajn se si atomet apo grupet e atomeve trhiqen apo shtyhen pr t minizuar energjin e nj konformacioni. Kto bashkveprime jan t varura nga distanca midis dy grupeve bashkvepruese, me energji propocionale me inversin e distancs apo t disa fuqive t distancs(r2 , r3etj). Sa m i madh eksponenti i fuqis, aq m shpejt bashkveprini tenton n zero ndrsa distanca rritet. Kshtu energjia tenton n zero, pasi dim se midis energjis dhe largsis ekziston lidhja: W 1/r

DENATYRIMI I ADN-S

Hapja e heliks s ADN-s (ndarja e dy zixhirve) quhet edhe denatyrimi i ADN-s.Pr t kuptuar sa m mir se cilt jan faktort q ndihmojn n hapjen e heliks s ADN-s apo faktort q e pengojn kt proes duhet m par t studjojm forcat q bjn q ADN-ja t jet nj molekul e stabilizuar. Forcat m t forta q mbajn AND, jan lidhjet kimike q lidhin deosiribozen me nj baz, bazn me grupin fosforik dhe nj baz me grupin fosforik tjetr. Keto jan forcat q mbajn nj filament t vetm t ADN-s. Kto forca jan shum t forta sepse jan lidhje kimike. Kto forca duhen pr t mbajtur stabilitetin kimik t molekuls s ADN-s. Ka edhe nj stabilitet tjetr q quhet stabiliteti konformacional, i cili ka t bj me stabilitetin e nj molekule duke marr parasysh edhe ambjentin n t cilin kjo molekule ndodhet.Helika e ADN-s, q ka dy filamente, mbahet stabl nga disa forca q jan m pak t forta se forcat q mbajn nj filament t vetm. Pikrisht kto forca bjn t mundur hapjen apo mbylljen e AND-s.Mnyra dhe agjentt denatyruesPr t denatyruar ADN (ti ndar filamentet e ADN) duhet t dobsojm forcat q mbajn kt struktur stabl. Mund t prdorim agjente denatyrant si p.sh urea, SDS e shum t tjer. Kto denatyrant dobsojn lidhjet hidrogjenore. SDS(dodecil sulfat i natriumit) prdoret gjersisht n biologjin molekulare si denatyrant sepse sht nj molekul anfipatike (ka nj pjes hidrofobike dhe nj pjes hidrofilike) ose nj pjes polare dhe tjetrn jopolare.Prve denatyrantve ka edhe mnyra t tjera pr t denatyruar ADN. AND-ja ka asorbancn m t lart, rreth 260 nm, pikrisht n kt gjatsi vale mund t shikosh qart dallimin midis ADN-filamentit t vetm dhe ADN-dopio-filamentit.

Pr far kushtesh ndodh denatyrimi (si duhet t jet temperatura)? Me rritjen e temperatures rritet energjia termike, rritet lvizshmria e molekulave, prishen lidhjet hidrogjenore midis bazave dhe forcat e tjera q stabilizojn helikn e dyfisht , zinxhirt ndahen, themi q AND-ja sht denatyruar. Ajo q duhet te shenohet eshte se ky proces nuk eshte me te njejten shpejtesi gjate gjithe zgjatjes se tij.

Ka nj pike kur filamentet fillojne te ndahen nga njeri-tjetri shume shpejt, kjo jepet ne figura nga forma e grafikut. Grafiku ka nje forme sigmoidale, nje forme te tille e gjejme ne shume procese ku kemi te bejme me nje proces kooperimi. Ne nje proces kooperimi, ndarja e nje baze e ben me te lehte qe baza tjeter te ndahet e keshtu me rradhe. Tm eshte temperatura ne te cilen gjysma e ADN ndodhet me baza akoma te lidhura me lidhje hidrogjenore, kurse gjysma tjeter eshte shkeputur. M=melting (shkrirje), sepse grafiku sigmoidal i ngjan shume grafikut te shkrirjes se metaleve. Edhe metalet (dhe shume shtruktura te tjera kristalore) shkrijne me nje grafik pak a shume te ngjashem, edhe ketu ka nje proces kooperimi.

FARMAKOGJENETIKANj ndr shum shkencat e reja, t cilat lindin si domosdoshmri e strukturimit t informacioneve t shumta, q njerzimi prfton nprmjet metods shkencore dhe investimit n krkimin shkencor, sht edhe farmakogjenetika.Farmakogjenetika ka n baz t saj mjeksin e ngritur mbi gjenet. Kshtu farmakogjenetika i personalizon farmakt (ilaet) pr ti prputhur me strukturn personale t individit, e cila i detyrohet edhe gjeneve t ktij.Pasojat q sjellin ndryshimet n kodin gjenetikShkaqe t shumta mund t sjellin ndryshime n kodin gjenetik, q njihen simutacione. Kto ndryshime ndodhin si rezultat:1) i gabimeve gjat kopjimit t materialit gjenetik2) i ekspozimit ndaj rrezatimit ultravjollc ose jonik3) i shfaqjes s mutagjenve t ndryshm kimik4) i vnies n kontakt me viruset ose mund t shkaktohen nga vet organizmi gjat nj procesi t quajtur hipermutacion

STUDIM MBI ADNU dekodua AND-ja q besohet se sht ADN-ja e njeriut m t lasht n bot dhe q sht zbuluar n nj shpell t Spanjs. Shkenctart besojn se mbetjet e ktij njeriut jan t lashta mbi 400 mij vjet.Eshtrat e njeriut, q u analizuan jan zbuluar n lokacionin e lasht arkeologjik t qytetit Atapuerka n Spanj. Stdiuesit pohojn se n kt lokacion para 400 mij vjetsh mund t ken qen varrezat e banorve q kan jetuar n t kaluarn aty. Kto zbulime dhe studimi i gjenezs s njeriut prmes ADN-s na shpie n prfundimin se zhvillimi i qenjeve njerzore n t shkuarn e largt ka qen shum m kompleks sesa sht menduar deri sot n botn shkencore. Njerzit kan 96% t ADN-s t ngjashme me shimpanzet. Pas ktij lloj majmuni vjen miu. Njerzit kan 80% t gjeneve t njjta me ato t minjve. Kjo sht arsyeja pse shumica e eksperimenteve q ndihmojn zbulimet shkoncore mbi trupin e njeriut kryhen me kavie minj. Sipas nj zbulimi t ri shkkencor:Rreth 8% e lnds gjenetike t njeriut buron prej nj virusi dhe jo nga gjenoma prjashtimisht njerzore, sipas krkimeve m t fundit n Japoni dhe SHBA, me studimin dhe artikullin prkats nga Universiteti i Teksasit, i profesorit t biologjis n Arlington, Sedrik Feshot. Studimi tregon se gjenoma e njeriut dhe e gjitarve t tjer prmban ADN t prejardhur nga ndrhyrja e bornaviruseve (viruse ARN, replikimi dhe transkriptimi i t cilve ndodh n brtham.

FALEMINDERIT!