Κεφ. 4 DNA, RNA και η ροή των γενετικών πληροφοριών

Η οικογενειακή ομοιότητα, οφείλεται στα κοινά γονίδια. Τα γονίδια πρέπει να εκφραστούν για να έχουν αποτέλεσμα,και η έκφραση αυτή ρυθμίζεται από πρωτεΐνες. Μία τέτοιαρυθμιστική πρωτεΐνη παρουσιάζεται στο σχήμα, δεσμευμένη σε μια ρυθμιστική περιοχή του DNA.

Εξερευνώντας τις πρωτεΐνες και τα πρωτεώματα

2 περιγραμμας 

ΠΕΡΙΓΡΑΜΜΑ

4.1 Ένα νουκλεϊκό οξύ αποτελείται από τέσσερα είδη βάσεων, προσδεμένων σε έναν φωσφοσακχαρικό κορμό

4.2 Ένα ζεύγος αλυσίδων νουκλεϊκού οξέος με συμπληρωματικές αλληλουχίες μπορεί να σχηματίσει  μια δομή διπλής έλικας

4.3 Η διπλή έλικα διευκολύνει την ακριβή μετάδοση των κληρονομικών πληροφοριών

4.4 Το DNA αντιγράφεται από πολυμεράσες που καθοδηγούνται από εκμαγεία

4.5 Η γονιδιακή έκφραση είναι ο μετασχηματισμός των πληροφοριών του DNA σελειτουργικά μόρια

4.6 Τα αμινοξέα κωδικεύονται από ομάδες τριών βάσεων, αρχίζοντας από ένα σταθερό σημείο

4.7 Τα περισσότερα ευκαρυωτικά γονίδια είναι μωσαϊκά εσωνίων και εξωνίων

2 olikh roh 

Η επεξεργασία των πληροφοριών είναι αρκετά πολύ‐πλοκη σε όλα τα κύτταρα. 

Το σχήμα που αποτελεί τη βάση της επεξεργασίαςπληροφοριών στο επίπεδο της γονιδιακής έκφρασης προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Francis Crick το 1958.

2  κορμος

4.1 Ένα νουκλεϊκό οξύ αποτελείται από τέσσερα είδη βάσεων, προσδεμένων σε έναν φωσφο‐σακχαρικό κορμό

2  βασεις

Το RNA και το DNA διαφέρουν ως προς το περιεχόμενο σάκχαροκαι τη μία από τις βάσεις

2 σακχαρο

Το RNA και το DNA διαφέρουν ως προς το περιεχόμενο σάκχαροκαι τη μία από τις βάσεις

2  νουκλεοζιτης

Τα νουκλεοτίδια είναι οι μονομερείς μονάδες των νουκλεϊκών οξέων

Μια δομική μονάδα που αποτελείται από μια βάση δεσμευμένη σε ένα σάκχαρο ονομάζεται νουκλεοζίτης

Ένα νουκλεοτίδιο είναι ένας νουκλεοζίτης συνδεδεμένος με μία ή περισσότερες φωσφορικές ομάδες μέσω ενός εστερικού δεσμού. 

5’ Τριφωσφορική Αδενοσίνη

Αδενοσίνη 

2  Κατευθυνση 

Τα μόρια DNA είναι εξαιρετικά επιμήκη και έχουν κατεύθυνση

Το γονιδίωμα της E. coli  αποτελείται από δύο αλυσίδες μήκους 4,6 εκατομμυρίων νουκλεοτιδίων η κάθε μία.

Το ανθρώπινο γονιδίωμα αποτελείται από περίπου 3 δισεκατομμύρια νουκλεοτίδια σε κάθε αλυσίδα, κατανεμημένα σε 24 διακριτά  χρωμοσώματα.

2 διπλη ελικα

4.2  Ένα ζεύγος αλυσίδων νουκλεϊκού οξέος με συμπληρωματικέςαλληλουχίες μπορεί να σχηματίσει μια δομή διπλής έλικας

2  ΔΗ

Η διπλή έλικα σταθεροποιείται με δεσμούς υδρογόνου και υδροφοβικές αλληλεπιδράσεις van der Waals

2  υπερσπειραμα

Μερικά μόρια DNA είναι κυκλικά και υπερσπειρωμένα

Ηλεκτρονιομικρογραφίεςκυκλικού DNA μιτοχονδρίων.

(Α) Χαλαρή μορφή. 

(Β) Υπερσπειρωμένη μορφή.

2  ημισυντηριτικη

Κατά την αντιγραφή του DNA, ένας από τους δύο κλώνους της θυγατρικής αλυσίδας συντίθεται από την αρχή, ενώ ο άλλος μεταβιβάζεται άθικτος από το γονικό μόριο DNA. 

Άρα η κατανομή των γονικών ατόμων επιτυγχάνεται μέσω ημισυντηρητικής αντιγραφής.

4.3 Η διπλή έλικα διευκολύνει την ακριβή μετάδοση των κληρονομικών πληροφοριών

2  πολυμεραση

4.4   Το DNA αντιγράφεται από πολυμεράσες που καθοδηγούνται από εκμαγεία

Η DNA πολυμεράση καταλύει τον σχηματισμόφωσφοδιεστερικών γεφυρών

2Ιοι αντιστρ. μεταγρφη

Τα γονίδια μερικών ιών αποτελούνται από RNA

Οι πληροφορίες στους ρετροϊούς ρέουν από το RNA προς το DNA.Το γονιδίωμά του (RNA) μετατρέπεται σε DNA από την αντίστροφη μεταγραφάση, ένα ένζυμο του ιού.Η αντίστροφη μεταγραφάση καταλύει τη σύνθεση μιας συμπληρωματικής αλυσίδας DNA, την υδρόλυση του RNA και ακολούθως τη σύνθεση της αλυσίδας του DNA.

2 RNA 

4.5 Η γονιδιακή έκφραση είναι ο μετασχηματισμός των πληροφοριών του DNA σε λειτουργικά μόρια  

(πρωτείνες και μόρια RNA )

Τύποι μορίων RNA στην E. coli

Αγγελιαφόρο RNA (messenger RNA, mRNA)Μεταφορικό RNA (transfer RNA, tRNA)Ριβοσωματικό RNA (ribosomal RNA, rRΝΑ)

2 RNA 

Στη γονιδιακή έκφραση υπάρχουν αρκετά είδη RNA με σημαντικούς ρόλους

• Αγγελιαφόρο RNA (messenger RNA, mRNA)

• Μεταφορικό RNA (transfer RNA, tRNA)

• Ριβοσωματικό RNA (ribosomal RNA, tRNA)

• Μικρά πυρηνικά RNA (small nuclear RNA, snRNA)

• μικρο‐RNA (microRNA, miRNA)

• Μικρά παρεμβαλλόμενα RNA (small interfering RNAs, siRNAs)

• RNA ως συστατικό της τελομεράσης

• Μακρά μη‐κωδικά RNA (lncRNAs)

2 μεταγραφη

Η σύνθεση του RNA από ένα εκμαγείο DNA ονομάζεται μεταγραφήκαι πραγματοποιείται από το ένζυμο RNA πολυμεράση που καταλύει την έναρξη του σχηματισμού και την επιμήκυνση των αλυσίδων RNA.

2 προαγωγεας

Η μεταγραφή αρχίζει κοντά στις θέσεις των προαγωγέων και τελειώνει στις θέσεις τερματισμού

Οι θέσεις προαγωγέων της μεταγραφής.

(Α) προκαρυώτες  και (Β) ευκαρυώτες. Συναινετικές αλληλουχίες. Το πρώτο νουκλεοτίδιο που μεταγράφεται αριθμείται ως +1. Το γειτονικό του νουκλεοτίδιο προς την κατεύθυνση 5’ αριθμείται ως –1. 

2 Τ  RNA 

Τα μόρια μεταφορικού RNA είναι τα μόρια‐προσαρμοστέςστην πρωτεϊνοσύνθεση

2 κωδικια

4.6   Τα αμινοξέα κωδικεύονται από ομάδες τριών βάσεων,αρχίζοντας από ένα σταθερό σημείο

O γενετικός κώδικας είναι η σχέση μεταξύ της αλληλουχίας των βάσεων στο DNA (ή στο μεταγραφικό του προϊόν, το RNA) και της αλληλουχίας των αμινοξέων στις πρωτεΐνες

Κάθε τριάδα νουκλεοτιδίων (κωδίκιο)  κωδικεύει ένα αμινοξύ.

Ο κώδικας έχει προσανατολισμό. Διαβάζεται από το 5′ άκρο τουαγγελιαφόρου RNA προς το 3′ άκρο του.

Ο γενετικός κώδικας είναι εκφυλισμένος.  Για τα περισσότερα αμινοξέα, υπάρχουν περισσότερα από ενα κωδίκια. 

2  κωδ. εναρξης

Το αγγελιαφόρο RNA περιέχει κωδικόνια έναρξης και τερματισμού της πρωτεϊνοσύνθεσης

2 εξονια

4.7 Τα περισσότερα ευκαρυωτικά γονίδια είναι μωσαϊκά εσωνίων και εξωνίων

2  Καλυμα ουρα

Το γονίδιο μεταγράφεται και παράγεται το πρωτοταγέςμεταγραφικό προϊόν, το οποίο τροποποιείται μέσω της προσθήκης του καλύμματος και της ουράς πολυ(A). 

Τα εσώνια απομακρύνονταιαπό το πρωτοταγές μεταγραφικό προϊόν και προκύπτει το mRNA