Codul genetic - ADN - bimogeum.ucoz.com · Lungimea, kb În % de la numărul total până la 10...
Transcript of Codul genetic - ADN - bimogeum.ucoz.com · Lungimea, kb În % de la numărul total până la 10...
10/19/2009
1
Evoluţia conceptului despre genăEvoluţia conceptului despre genă
ADN macromoleculă bicatenară;
secvenţe neîntrerupte de perechi de nucleotide;
deţine informaţia despre sinteza ARN şi
proteine.
Codul genetic - ADN:
Litere: A, G, C, T
Cuvinte (un codon un aminoacid): AAG - lys
AGC - ser
GCA - ala
TTC – phe
TAG – stop
Fraze: 5' AAGAGCGCATTCTAG 3'
lys – ser – ala – phe – stop
Expresia genelorExpresia genelor
ADN ADN ARNmARNm ProteinăProteină
55’’--ATTGCAATTGCAAAGATTACCATGTGATTACCATGT--3’ 3’ Catena Catena codogenăcodogenă (netranscrisă)(netranscrisă)
3’3’--TAACGTTCTAATGGTACATAACGTTCTAATGGTACA--5’5’ Catena Catena anticodogenăanticodogenă (transcrisă)(transcrisă)
Transcripţie (ARN-polimeraza)
55’’--AUUAUUGCAGCAAAGAGAUUAUUACCACCAUGUUGU--3’3’ ARNmARNm
Translaţie (ARNt, pe ribozomi)
Leu Leu –– Ala Ala –– Arg Arg –– Leu Leu –– Pro Pro –– Cys polipeptidCys polipeptid
10/19/2009
2
Gena: Definiţie
Localizare şi graniţe
Structură
Funcţii
Tipuri
Proprietăţi
Particularităţi
Definiţie:Gena – un fragment polinucleotidic din molecula de ADN care deţine informaţia despre sinteza:
unui lanţ polipeptidic sau
câtorva lanţuri polipeptidice înrudite sau
a unei molecule de ARN funcţional (ARNr, ARNt, ARNsn)
Expresia genelorExpresia genelor
ADNADN
ARNrARNr
ARNtARNt
ARNmARNm ProteinăProteină
Clasificarea genelor:
Gene clasa I - pentru ARNr 28S, 18S şi 5,8S;
Gene clasa II = structurale – pentru ARNm
proteine;
Gene clasa III – pentru ARNt, ARNr 5S.
Localizarea şi graniţele genelor: Genele sunt localizate de-a lungul moleculelor de
ADN;
Genele se prezintă sub formă de secvenţe unice sau repetate;
Genele unei molecule de ADN sunt separate prin secvenţe necodificatoare – spaţiatori (spacer);
Genele nu au graniţe fixe morfologice, doar graniţe funcţionale;
Lungimea genelor este variabilă.
10/19/2009
3
Numărul şi mărimea genelor la diferite organisme
Specia
Mărimea
genomului,
p.n.
Mărimea
medie a
genelor, kb
Numărul
aproximativ de
gene
Escherichia coli 4.2 x 106 1.2 2.350
Saccharomyces
cerevisiae1.3 x 107 1.7 5.200
Drosophila
melanogaster1.4 x 108 11.3 8.000
Homo sapiens 3.16 x 109 16.3 30.000
- Dimensiunile genomului uman – 3,164 x 109 pb
- 2% din genomul uman codifică pentru proteine
- Numărul genelor - 30000-40000
- Cromozomul 1 conţine cel mai multe gene – 2610
- Cromozomul Y conţine cel mai puţine gene – 255
- Funcţia cunoscută – la 50% dintre genele umane
studiate
- Dimensiunile genelor – în medie 3000 pb
- Gena β-globinei – 1,5 kb
- Gena insulinei – 1,7 kb
- Gena catalazei – 34 kb
- Gena distrofinei - 2,4 Mb
Lungimea, kb În % de la numărul total
până la 10 23,3
10-25 35,6
25-50 20,2
51-100 13,0
101-500 6,7
peste 500 1,2
Repartizarea genelor umane după lungimeRepartizarea genelor umane după lungime
Funcţia genelor: La nivel molecular – controlul biosintezei unui
polipeptid proteină funcţională;
La nivel celular – formarea unei structuri celulare,
lanţ metabolic, cale de semnalizare, etc.;
La nivel tisular şi de organe – realizarea unei funcţii
specifice (respiraţie, digestie, contracţie musculară,
etc.;)
La nivel de organism – caracter specific.
Fiecare celulă a organismului conţine setul complet de Fiecare celulă a organismului conţine setul complet de
gene (30gene (30--40000 perechi gene pentru 46 mol. ADN nuclear) 40000 perechi gene pentru 46 mol. ADN nuclear)
Expresia genică numai 10% din toate geneleExpresia genică numai 10% din toate genele
Expresie continuă
Gene ARNr
Gene ARNt
Gene house
keeping
Expresie temporală
dependentă:
- de ţesut;
- de perioada
ontogenetică;
- de perioada ciclului
celular;
- de factorii de mediu
Non-expresie
pseudogene
10/19/2009
4
Structura generală a unităţilor
transcripţionale
Regiune centrală – codificatoare;
Regiuni reglatoare:
proximală – PROMOTORUL
distală – TERMINATORUL
Secvenţe modulatoare
Gene cl.II = structurale(25% din ADN nuclear)
Codifică unul sau mai multe polipeptide;
Formează unităţi transcripţionale monocistronice;
Au structură mozaică (exon/intron);
Pot fi transcrise: în toate celulele organismului
cu specificitate de ţesut sau vârstă;
Sunt transcrise de ARN – polimeraza II într-un transcript primar – preARNm;
Sunt numeroase, de regulă, unice şi heterogene;
Pot forma familii multigenice repetitive sau nonrepetitive;
Prezintă polimorfism individual.
Tipurile genelor structurale House keeping – gene ce codifică proteine celulare
indispensabile, active în toate tipurile de cel., în toate perioadele vieţii;
Ţesut – specifice – gene ce codifică proteine necesare specializării tisulare;
Reglatoare ale ontogenezei;
Dependente de factorii de mediu.
Familiile de gene pentru globine
Particularităţile structurii genelor de clasa II
-10-20-30-40 +1 +10 +20 +30
TAFs
TFIID
TFIIA
TFIIB
ARN-Polimeraza II
TFIIF
TFIIE
Iniţierea transcripţiei genelor de clasa II
10/19/2009
5
Regiunile genelor cl.II Promotor:
boxa TATA (-20, -30)
boxa CAAT (-70, - 100)
boxe ţesut – specifice ( - )
Regiunea codificatoare:
SIT - +1, secvenţa lider
exon1/intron/exon2/intron/.../exonn
Terminatorul
Situs de poliadenilare
Enhancers şi silencers
Promotorul genelor cl.II Reglează iniţierea transcripţiei:
Activarea genei ţintă;
Fixarea TF şi ARN – polimerazei II;
Identificarea (+1) şi catenei transcrise;
Direcţionarea ARN – polimerazei II.
Nu se transcrie;
Promotorii diferitor gene se deosebesc prin
combinarea diferitor boxe;
Mutaţiile în secvenţa de nucleotide a
promotorului poate duce la inactivarea genei.
Elemente structurale din compoziţia Elemente structurale din compoziţia
promotorilor la eucariotepromotorilor la eucariote
Structura Secvenţa Poziţia
Dimensiunile
ADN-ului
legat
Factorii de
transcripţie
TATA-box TATAAAA - 30 10 p.n. TBP
CAAT-box GGCCAATCT - 75 22 p.n. CTF/NF1
GC-box GGGCGG - 90 20 p.n. SP1
Octamer ATTTGCAT 20 p.n. Oct1, Oct2
Structura promotorului genelor structurale la eucariote
(gene de clasa II)
Structura promotorului genelor structurale la procariote
Interacţiunea enhancer-promotor ExoniSecvenţe polinucleotidice ale genelor
structurale ce codifică secvenţe polipeptidice;
Se regăsesc în preARNm, ARNm;
Se transcriu şi se translează;
Fiecare exon codifică un domeniu proteic;
În timpul splicing-ului alternativ unii exoni pot fi înlăturaţi.
10/19/2009
6
Introni
Secvenţe polinucleotidice necodificatoare ale genelor structurale ce separă exonii;
Se regăsesc în preARNm, dar nu în ARNm;
Se transcriu, dar nu se translează;
În timpul splicing-ului alternativ intronii sunt înlăturaţi;
Asigură posibilitatea splicing-ului alternativ (combinării diferite ale exonilor) – sursa polimorfismului proteinelor codificate de aceeaşi genă.
Structura terminatorului
Structura unităţilor transcripţionale
ale genelor ribozomale la eucariote
(gene clasa I)
• Promotor (-45 ... +20)
• Gena 18S
• Gena 5,8S
• Gena 28S
• terminator
n
Organizarea genelor pentru ARNr 5S
Organizarea genelor de clasa III
•Promotor - boxa A (+ 55) şi boxa B (+ 80)
•Gene ARNt / ARNr5S
•Terminator
n
10/19/2009
7
Structura operonului la procariote
Genomul mitocondrial uman
Elemente genetice mobile =
TRANSPOZONI
TipulGena
principale
Modul de
transpoziţieExemple
Transpozoni
ADNTranspozaza
Transferul secvenţei
de ADN prin excizie
sau replicaţie
Tn (bacterii)
P (Drosophila)
Transpozoni de
tip retroviralRevers-
transcriptaza
Transfer prin
intermediul ARN
produs pe baza
promotorilor din LTR
THE-1 (uman)
Tz (drojdii)
Retro-
transpozoniRevers-
transcriptaza
Transfer prin
intermediul ARN pe
baza promotorilor
alăturaţi
L1 din grupul
LINEs
Rolul biologic al transpozonilor
Recombinarea situs-specifică
Polimorfismul individual al ADN
Mutageneza inserţională
Instabilitate genomică produc situsuri fragile în ADN
Evoluţia genomurilor