1 / 40

Ievads Molekulārajā Ģenētikā

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

john
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. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 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

  2. DNS replikācija vecā vecā vecā jaunā jaunā vecā Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  3. 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

  4. DNS sintēze ir vienpavediena matricas komplementāra kopēšana matricas DNS pavediens jaunā pavediena polimerizācija nukleotīdi

  5. 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

  6. Jaunais DNS pavediens vienmēr tiek sintezēts 5’ 3’ virzienā katalīze praimeris bāzu sapārošana matrica pirofosfatāze Molecular Biology of the Gene, 5th Edition

  7. DNS polimerāzes struktūra un darbība “pirksti” “īkšķiš” dNTF matricas pavediens nukleotīda pievienošana un DNS pārvietošana dNTF pozicionēšana praimera (sintezējamais) pavediens “delna”

  8. 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

  9. 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)

  10. matricas pavediens sintezējamais pavediens POLIMERIZĒŠANA REDIĢĒŠANA Pati DNS polimerāze 99% no kļūdām arī izlabo: EKSONUKLEOLĪTISKĀKOREKTŪRA

  11. 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

  12. DNS replikācija ir PUSKONSERVATĪVA matricas pavediens jaunais pavediens jaunais pavediens replicējamā DNS matricas pavediens

  13. Teorētiski varētu būt arī citi replikācijas mehānismi Puskonservatīva replikācija Konservatīva replikācija Dispersīva jeb sadales replikācija Life The Science of Biology, 7th Edition

  14. 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

  15. Replicējamā DNS Replicētās DNS Replikācijas dakša Abu pavedienu kopēšana notiek vienlaicīgiREPLIKĀCIJAS DAKŠAS MODELIS Lewin, Genes

  16. cukurs bāze trifosfāts Ar vienkāršāko iespējamo mehānismu ir problēma pavediena sintēze virziens kopējais replikācijas virziens pavediena sintēze virziens

  17. 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

  18. 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

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

  20. 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

  21. DNS ligāze savieno fragmentus, izmantojot ATF atbrīvo AMF izmanto ATF

  22. DNS polimerāzei nepieciešama vienpavediena matrica:DNS helikāze atvij replicējamās DNS dubultspirāli ADF ATF Molecular Biology of the Gene, 6th Edition

  23. 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

  24. Savērpšanās problēma Principles of Biochemistry, 3rd Edition

  25. 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

  26. 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)

  27. 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

  28. 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

  29. 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

  30. ori replikācija replikācijas dakšas Baktēriju hromosomas tiek replicētas no viena replikācijas iniciācijas punkta

  31. 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

  32. 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

  33. 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

  34. 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)

  35. 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.

  36. 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

  37. 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

  38. topoizomerāze II Molecular Biology of the Gene, 6th Edition Baktēriju hromosomām galu nav, un nav arī to replikācijas problēmas; taču ir cita

  39. Vīrusu vienpavediena genomu replikācija noris caur komplementārā pavediena sintēzi Vienpavediena (DNS vai RNS) genoms Komplementārā pavediena sintēze Jaunu genoma kopiju sintēze

  40. divpavedienu DNS ūdeņraža saites starp bāžu pāriem cukura-fosfāta skelets DNS dubultspirāle Kāpēc ģenētiskā informācija visās šūnās tiek glabāta divpavedienu DNS formā?

More Related