Curs 2 genetica umana

CURS 2 – 10 octombrie 2012

GENETICA MEDICINA DENTARA

AUTOR:

PROF.DR. EMILIA SEVERIN

UMF “Carol Davila”

Bucuresti

http://www.whynotgif.com/download-image/teeth-17

Experimentele de identificare si descriere a materialului genetic la Ek au demonstrat rolul genetic al ADN:

Principiul transformarii genetice si transferul experimental de material genetic intre specii

diferite stau la baza unei BIOTEHNOLOGII

denumita:

ADN este molecula EREDITATII

TEHNOLOGIA ADN RECOMBINANT

Ansamblul de metode si mijloace folosit pentru obtinerea moleculelor de ADN recombinant.

(ADN in VITRO si “era ingineriei genetice”)

GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 2

ADN RECOMBINANT (rDNA)

Se obtine prin utilizarea

tehnicilor de laborator,

tehnici prin care se

“manipuleaza” informatia genetica.

Este o molecula ADN care rezulta

din unirea unor fragmente ADN

cu origini diferite

(o molecula ADN, artificial creata,

care poate modifica genomul si schimba

fenotipul unui organism).

GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES

TEHNOLOGIA ADN RECOMBINANT

3

1. Obtinerea fragmentelor ADN de interes (gene) prin sectionarea moleculei ADN cu enzime de RESTRICTIE (endonucleaza) la nivelul situsului de recunoastere;

2. Inserarea fragmentului ADN de interes intr-un

VECTOR pentru a fi introdus in celula gazda unde va fi multiplicat;

3. Fragmentele ADN sunt legate intre ele pentru a

forma o secventa continua cu ajutorul enzimei

LIGAZA.

Constructia moleculelor de

ADN RECOMBINANT

ETAPE



ADN RECOMBINANT - ETAPE

SECTIONARE

SITUS de RESTRICTIE

ADN

specia A

ADAUGAREA

FRAGMENTULUI ADN

de la specia B

Capete “adezive”

UNIREA celor doua

fragmente ADN

ADN

specia B

Molecula de ADN RECOMBINANT

enzima de

restrictie

enzima

LIGAZA

GENETICA MD 5 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES

GENETICA MD CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES

Enzime de RESTRICTIE

Enzime de RESTRICTIE

ADN exogen

Fragmente ADN

Unirea capetelor cu LIGAZE

ADN recombinant

PLASMID


ADN RECOMBINANT

6

GENETICA MD

ADN RECOMBINANT

Molecula de ADN RECOMBINANT este introdusa in celule gazda:

- celule vii in culturi celulare

(E.coli, Drojdia de bere, celule de mamifer)

- in zigoti

- in celule stem embrionare

SCOP: transfer de caractere noi, peste barierele naturale, celulelor sau

organismelor.

CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 7

ADN RECOMBINANT

Molecula de ADN RECOMBINANT incorporata in celula gazda este capabila

sa se replice si sa se exprime;

De regula, ADN RECOMBINANT este inserat intr-un VECTOR .

Vectorul este o molecula naturala de ADN utilizata pentru:

- transportul secventelor ADN exogen intr-o celula gazda;

- abilitatea de a se replica independent, formand clone moleculare.


GENETICA MD

ADN RECOMBINANT Aplicatii practice in MEDICINA

PROTEINE TERAPEUTICE

Produse de ANIMALE TRANSGENICE

VACCINURI

MEDICAMENTE

Obtinute prin sinteza bacteriana

ANIMALE KNOCK-OUT

utilizate pentru studiul functiei unor gene umane si modelarea unor boli umane

CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES 9

Sunt organisme transformate genetic prin introducerea in momentul

fertilizarii a unei noi informatii genetice (gena);

Animalul transgenic exprima fenotipic noua informatie genetica si o

transmite descendentilor sai.

ANIMALE TRANSGENICE

SOARECELE

URECHE*


Obtinerea animalelor transgenice

A

D

N

ANIMALE TRANSGENICE

1. Secventa de

ADN exogen

(transgena)

2. Zigot recent

fertilizat

3. Microinjectia in

pronucleul

masculin al

unui zigot

recent fertilizat

4. Animal

transgenic cu

un mozaic de

celule

transformate/

netransformate

5. Animal

transgenic

complet:

celulele

transformate

contribuie la

formarea liniei

germinale si

transgena este

transmisa in

generatia

urmatoare


ANIMAL KNOCK-OUT – animal model de laborator, obtinut prin introducerea in celulele

stem embrionare a unei informatii genetice (gena) modificata (se inactiveaza

expresia acelei gene).

ANIMALE KNOCK-OUT


EREDITATE

ADN

EXPRIMARE REPLICARE

CODON

TRANSCRIPTIE ARN

TRANSLATIE PROTEINA

TRANSMITERE

Diviziune celulara

STOCARE

INFORMATIA GENETICA


CUM ESTE ORGANIZAT ADN

PENTRU A INDEPLINI URMATOARELE

FUNCTII?

1. STOCAREA informatiei genetice

2. EXPRIMAREA informatiei genetice

3. REPLICAREA si TRANSMITEREA informatiei genetice

4. VARIATIA informatiei genetice


E.CHARGAFF arata ca, indiferent de specie, in molecula ADN:

Totalul bazelor purinice = Totalul bazelor pirimidinice

Raportul dintre suma adeninelor si suma timinelor este unitar;

Raportul dintre suma guaninelor si suma citozinelor este unitar;

(“PRINCIPIUL ECHIVALENTEI”)

Raportul de asimetrie :

DESCOPERIREA STRUCTURII ADN

REGULILE LUI CHARGAFF (REGULILE IMPERECHERII BAZELOR AZOTATE)

A + G = T + C

A / T = G / C

A + T G + C

= 1*

*este diferit de la o specie la alta, dar caracteristic pentru fiecare specie.

La specia umana este ~ 1,6. GENETICA MD 15 CURS 2 - A nu se copia sau distribui fara copyright-ES

M.H.WILKINS si R.FRANKLIN studiaza structura

moleculelor ADN folosind o tehnica bazata pe difractia cu raze X.

Concluzia: Molecula ADN are o structura ordonata

care se repeta, elicoidala.

DESCOPERIREA STRUCTURII ADN

DIFRACTIA CU RAZE X a MOLECULEI ADN


CARACTERISTICILE MOLECULEI ADN

1. Molecula ADN este alcatuita din 2 lanturi polinucleotidice legate intre ele prin punti de H care se formeaza la nivelul bazelor azotate

(b.a.).

2. Imperecherile intre b.a. se

realizeaza in mod complementar.

3. Diametrul moleculei ADN este

de 2 nm.

MODELUL WATSON&CRICK: “DUBLA ELICE”


CARACTERISTICI MOLECULEI ADN

4. Catenele se infasoara una in jurul celeilalte (plectonemic) printr-o rotatie spre dreapta ; intre perechile de b.a. succesive exista o distanta de 0,34 nm, iar un tur complet de spira (3600) are 3,4 nm (pasul elicei), deci 10 b.a. /tur de spira.

6. Spatiul dintre coloana fosfoglucidca a unei catene si a celeilalte catene nu este uniform ocupat de b.a., astfel ca, prin rasucirea catenelor apar depresiuni (santuri) inegale ca marime; la nivelul depresiunii mari se fixeaza factorii proteici implicati in transcriptie iar in depresiunea mica se fixeaza histonele.

5. Cele doua catene sunt antiparalele avand polaritati opuse.


5’ 3’

3’ 5’


2 nm


Modelul structurii ADN a fost unanim acceptat de lumea stiintifica din urmatoarele

motive:

Este universal valabil in lumea vie;

Corespunde functiilor

materialului genetic;

Este considerat forma clasica a structurii ADN

numita

B-ADN.


STRUCTURA MOLECULEI ADN


DEZOXIRIBONUCLEOTID

Unitatea structurala a moleculei ADN este DEZOXIRIBONUCLEOTIDUL, format din trei elemente distincte:

1.BAZA AZOTATA

2. PENTOZA (dezoxiriboza)

3.GRUP FOSFAT PO4

OH

CH2

1’

2’ 3’

4’

5’

BAZA


BAZA AZOTATA + DEZOXIRIBOZA =

NUCLEOZID

NUCLEOZID + GRUP FOSFAT =

NUCLEOTID

DEZOXIRIBONUCLEOTID nomenclatura

Cele 3 elemente distincte (b.a., pentoza si grupul fosfat) se asambleaza intre ele prin legaturi covalente formand:l



DEZOXIRIBONUCLEOTID

ADENOZINA NUCLEOZID

ADENOZIN-MONOFOSFAT (AMP)

NUCLEOTID

ADENOZIN-MONOFOSFAT (AMP)

NUCLEOTID

ADENOZIN-DIFOSFAT (ADP)

NUCLEOTID

Polimerizarea nucleotidelor prin legaturi 3’ – 5’ fosfodiester

formeaza o CATENA ADN (lant polinucleotidic), liniara si

neramificata.

Sensul de “citire” a informatiei genetice este determinat de

polaritatea 5’ – 3’ a catenei ADN:

5’ TACG– 3’

Legatura FOSFODIESTER

CATENA (LANTUL) ADN (STRUCTURA PRIMARA)

Capatul 3’

Capatul 5’

NUCLEOTID 1

NUCLEOTID 2

NUCLEOTID 3

NUCLEOTID 4

Legatura FOSFODIESTER

T

A

C

G


Punti de HIDROGEN

Molecula ADN este formata din doua catene polinucleotidice legate

intre ele prin b.a., in mod complementar.

Perechea de baze G – C se leaga prin trei punti de hidrogen slabe.

Perechea de baze A – T se leaga prin doua punti de hidrogen slabe.


5’

3’ 5’

3’

MOLECULA ADN (STRUCTURA SECUNDARA)

Conformatia adoptata

depinde de:

- conditiile de umiditate

- concentratia ionica

- inclinarea bazelor azotate fata de ax

- modificarea pasului elicei si

nr.de baze/tura de elice

- tipul de orientare a rotatiei, spre

dreapta sau spre stanga

1.B-ADN (conformatia biologica principala,

caracteristica celulelor vii)

2.A-ADN

3.Z-ADN

( coloana fosfo-glucidica in zig-zag)


ALTERNATIVE STRUCTURALE ALE MOLECULEI ADN

Molecula ADN poate avea conformatii diferite;



CONFORMATIA

A B Z Orientarea dublei

elice spre dreapta (dextrogir)

spre dreapta (dextrogir)

spre stanga (levogir)

Diametrul elicei 2,3 nm 2,0 nm 1,8 nm

Numarul de baze/tura elice

11

10

12

Distanta intre p.b

0,26 nm

0,34 nm

0,38 nm

Pasul elicei

2,82 nm

3,32 nm

4,56 nm

Santul mare

Ingust si foarte

adanc

Larg si adanc

Ingust si adanc (similar santului

mic)

Santul mic

Larg si putin adanc

Ingust si adanc

Ingust si adanc

CONFORMATII STRUCTURALE ALE MOLECULEI ADN



B-ADN A-ADN Z-ADN

Sant mare

Sant mic Sant

Pentru ilusrarea experimentelor si a mecanismelor moleculare prezentate s-au preluat imagini din domeniul public (internet).

SURSE http://images.google.com www.google.com http://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html

http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm

http://www.allometric.com/tom/courses/bil255/bil255goods/09_dna.html

https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes

https://deltawire.delta.ncsu.edu/around-campus/making-metabolism-easier-to-digest/

http://www.mun.ca/biology/desmid/brian/BIOL2060/BIOL2060-19/CB19.html

Pentru clarificarea unor probleme legate de tematica predata la curs se pot trimite intrebari la adresa:

[email protected]


http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/molgenetics/transcription.swf

REFERINTE ELECTRONICE

http://images.google.com/

http://www.juliantrubin.com/bigten/dnaexperiments.html

http://nucleus.cshl.org/CSHLlib/DNAinNY/Case5/Case_5.htm

https://wikispaces.psu.edu/display/230/DNA+and+Chromosomes












NE REVEDEM SAPTAMANA VIITOARE !

Miercuri 17

octombrie

Curs 2 genetica umana

Documents

Transcript of Curs 2 genetica umana